Nước nhiễm kim loại nặng: Nguyên nhân, tác hại và cách xử lý

Nước nhiễm kim loại nặng là tình trạng nước đang chứa hàm lượng kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Các kim loại nặng thường gặp như chì (Pb), thủy ngân (Hg), asen (As), kẽm (Zn), đồng (Cu),… nếu tích tụ lâu dần trong cơ thể sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đời sống sinh hoạt sản xuất của con người.

I. Nguyên nhân nước nhiễm kim loại nặng

Chỉ có hai nguyên nhân chính dẫn đến nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng chính là: Tự nhiên và hoạt động của con người. Mà trong đó, phổ biến nhất chính là chất thải từ những hoạt động sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp không được xử lý đúng cách, khiến cho nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng.

Những nguyên nhân chính làm nước nhiễn kim loại nặng:

• Nước thải sinh hoạt: Hoạt động sinh hoạt hàng, đặc biệt là khu dân cư đô thị tạo ra nước thải chứa nhiều kim loại nặng. Nguồn gốc từ việc sử dụng các vật dụng gia đình, đồ dùng cá nhân có thành phần kim loại và phương thức thải bỏ không phù hợp.
• Nước thải công nghiệp: Các cơ sở sản xuất, khu công nghiệp, nhà máy phát sinh nước thải có chứa các kim loại như chì, thủy ngân, cadmium, crom, niken, đồng,... thải trực tiếp làm ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước mặt và có khả năng thấm xuống tầng nước ngầm.
• Ngành nông nghiệp: Dùng phân bón và thuốc trừ sâu bảo vệ thực vật có thành phần kim loại nặng, tạo ra nguồn ô nhiễm. Các chất này có thể thấm sâu vào đất và ảnh hưởng đến chất lượng nước.
• Khai thác khoáng sản: Các công đoạn khai thác, quá trình chế biến khoáng sản có khả năng phát tán kim loại nặng ra môi trường xung quanh.
• Các nguyên nhân tự nhiên: Một số vùng có đặc điểm địa chất đặc thù có kim loại nặng trong lớp đất tự nhiên. Điều kiện này có thể dẫn đến hiện tượng nước bị nhiễm kim loại nặng theo cách thức tự nhiên.

Ngoài ra thì khi sử dụng hệ thống cấp nước cũ, cơ sở hạ tầng cấp nước lạc hậu có đường ống dẫn nước, thiết bị chứa nước có tuổi đời cao, bị ăn mòn, có khả năng làm kim loại thấm vào nguồn nước cấp.

II. Tác hại của nước nhiễm kim loại nặng

Nước bị nhiễm kim loại nặng nếu không được xử lý trước khi sử dụng sẽ gây hại đến sức khỏe. Khi kim loại nặng tích tụ thời gian dài trong cơ thể sẽ gây ra những bệnh lý về tiêu hóa, thần kinh, tim mạch, nghiêm trọng nhất là ung thư và rất nhiều vấn đề sức khỏe khác.

Cụ thể các các hại của nước nhiễm kim loại nặng:

• Đối với sức khỏe: Ảnh hưởng hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, bệnh tim mạch, bệnh về da, cản trở quá trình trao đổi chất, tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư,…
• Đối với ngành công nghiệp, nông nghiệp: Dùng nguồn nước chứa kim loại nặng không chỉ gây ảnh hưởng đến thiết bị, chất lượng sản phẩm, mà nếu vượt quá mức cho phép còn gặp nhiều vấn đề liên quan đến pháp lý.
• Đối với môi trường: Ô nhiễm nguồn đất, nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái tự nhiên,…

III. Cách nhận biết nước nhiễm kim loại nặng

Phương pháp xác định kim loại nặng trong nước​ rất đơn giản, có thể nhận biết thông qua màu sắc (Vàng, nâu đỏ, xanh lá), độ đục, mùi lạ (Kim loại, tanh, khai, mùi trứng thối), vị lạ (Chua, đắng, vị hóa chất), các vật dụng chứa bỗng dưng ố vàng, gỉ, đóng cặn,…

Cách kiểm tra kim loại nặng trong nước​ chi tiết:

• Quan sát bằng mắt thường: Yếu tố màu sắc, độ đục, xuất hiện các loại cặn bẩn lớn nhỏ khác nhau,…
• Kiểm tra thông qua mùi vị: Nước sạch và nước tinh khiết không có mùi vị, hơi ngọt, nếu có mùi, vị khác lạ thì là nước có khả năng nhiễm kim loại nặng.
• Thử nước bằng nhựa chuối: Nước chuyển màu tím khi cho nhựa chuối vào thì có thể nói nước bị nhiễm sắt.
• Thử bằng nước chè: Nước chuyển màu tím đen là do nước bị nhiễm sắt.
• Đun sôi: Sau khi đun xuất hiện cặn trắng là nước nhiễm canxi.
• Kiểm tra vật dụng tiếp xúc: Đường ống nước, thùng chứa, bồn chứa bị gỉ sét, ố vàng.
• Mang mẫu nước đi xét nghiệm: Là cách hiệu quả nhất, có thể biết được nguồn nước đang nhiễm loại kim loại gì, hàm lượng hiện tại là bao nhiêu để đưa ra hướng giải quyết phù hợp. Đặc biệt là đối với nguồn nước nhiễm chì, asen rất có nhận biết thông qua quan sát.

IV. Phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước

Có nhiều phương pháp lọc kim loại nặng trong nước, được sử dụng phổ biến nhất bao gồm: kết tủa hóa học, hấp phụ, trao đổi ion, máy lọc nước RO, hiệu quả nhất là lắp đặt hệ thống chuyên xử lý kim loại nặng trong nước.

4.1. Phương pháp kết tủa hóa học

Các kim loại nặng có trong nước được cho tương tác với chất kết tủa (bao gồm vôi, NaOH, hợp chất sunfua,...) để sinh ra những hợp chất có độ tan thấp, thông thường là dạng hydroxit, sunfua, hoặc muối của kim loại. Nó tạo thành kết tủa và phát triển thành các hạt rắn phân tán trong môi trường nước. Sau đó lắng đọng để tách chúng ra khỏi nước.

Ưu điểm:

• Quy trình xử lý không phức tạp, thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì thiết bị.
• Những hóa chất được sử dụng phổ biến và giá cạnh tranh.
• Có thể áp dụng hiệu quả cho nhiều kim loại nặng khác nhau bao gồm chì, cadimi, crom, asen.
• Ứng dụng tại các cơ sở xử lý nước công nghiệp có công suất lớn.

Nhược điểm khi dùng phương pháp kết tủa hóa học để lọc kim loại nặng trong nước:

• Không loại bỏ hoàn toàn kim loại nặng, vẫn tồn tại một lượng dư trong nước sau quá trình xử lý.
• Quá trình kết tủa tạo ra bùn cặn chứa kim loại nặng, phải được xử lý thích hợp, xuất hiện chi phí bổ sung và có khả năng gây ô nhiễm thứ cấp.
• Khó điều chỉnh độ pH của nước thải nếu dùng chất kết tủa dạng kiềm.
• Kết tủa bằng sunfua trong điều kiện axit có khả năng sinh ra khí H2S có tính độc hại.
• Trong một số tình huống, kết tủa có thể xuất hiện dưới dạng keo tụ, tạo khó khăn cho quá trình lắng và tách cặn.

4.2. Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ hoạt động trên nguyên lý tương tác giữa ion kim loại nặng trong nước và bề mặt chất hấp phụ. Khi nước tiếp xúc với chất hấp phụ, các ion kim loại nặng sẽ bị giữ lại trên bề mặt chất liệu qua các cơ chế hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.

Ưu điểm:

• Khả năng loại bỏ hiệu quả kim loại nặng nồng độ thấp trong nước, đặc biệt hiệu quả với chì và thủy ngân.
• Có thể lựa chọn chất hấp phụ phù hợp để loại bỏ kim loại nặng cụ thể, tùy thuộc đặc tính nguồn nước thải.
• Quy trình thực hiện đơn giản, dễ dàng vận hành, không yêu cầu công nghệ phức tạp.
• Một số chất hấp phụ có thể được tái sinh (bằng cách rửa hoặc dùng dung dịch hóa học) để sử dụng lại, góp phần tiết kiệm chi phí.
• Một số chất hấp phụ có thể được tận dụng từ các ngành công nghiệp khác, như Fe2O3 từ ngành luyện kim, giúp giảm chi phí đầu tư.

Nhược điểm khi dùng phương pháp hấp phụ để lọc kim loại nặng trong nước:

• Chi phí chất hấp phụ và vận hành có thể cao, sau một thời gian sử dụng, chất hấp phụ có thể bị bão hòa và cần được thay thế hoặc tái sinh.
• Hiệu quả hấp phụ có thể bị ảnh hưởng bởi pH của nước, nồng độ các chất ô nhiễm khác, hoặc độ xốp của chất hấp phụ.
• Quá trình hấp phụ sinh ra bùn cặn chứa kim loại nặng, cần được xử lý thích hợp.
• Một số chất hấp phụ sau khi sử dụng khó tái chế và có khả năng gây ô nhiễm môi trường.

4.3. Phương pháp trao đổi ion

Khi nước thải có chứa kim loại nặng chảy qua hạt, ion kim loại nặng trong nước sẽ được giữ lại, đồng thời các ion khác có sẵn trên hạt (như natri, hydro) sẽ được hòa vào nước. Khi các hạt nhựa đạt trạng thái bão hòa, chúng có thể được phục hồi bằng cách làm sạch với dung dịch hóa chất để loại bỏ ion kim loại nặng và tiếp tục sử dụng.

Ưu điểm:

• Có khả năng loại bỏ hiệu quả đa dạng kim loại nặng khỏi nguồn nước.
• Có khả năng chọn lọc kim loại nặng cụ thể cần loại bỏ.
• Hạt nhựa trao đổi ion có khả năng được tái sinh và sử dụng lại nhiều lần, góp phần giảm chi phí vận hành.
• Có khả năng áp dụng cho nhiều loại nước thải khác nhau, từ nước thải công nghiệp đến nước sinh hoạt.

Nhược điểm khi dùng phương pháp trao đổi ion để lọc kim loại nặng trong nước:

• Chi phí đầu tư cho hệ thống trao đổi ion có thể cao hơn.
• Chi phí tái sinh hạt và xử lý các hóa chất tái sinh làm tăng chi phí vận hành.
• Chất lượng nước đầu vào có khả năng ảnh hưởng đến hiệu quả và tuổi thọ của hạt trao đổi ion.
• Quá trình tái sinh có khả năng tạo ra chất thải hóa học cần được xử lý, có thể gây nguy cơ ô nhiễm nếu không được xử lý thích hợp.

4.4. Sử dụng máy lọc nước RO

Nước nhiễm kim loại nặng đi qua màng lọc thẩm thấu ngược (RO) có kích thước siêu nhỏ (~0.0001 micron), các ion kim loại được giữ lại cùng với vi khuẩn, virus và các tạp chất khác, chỉ còn nước tinh khiết được đi qua màng. Máy lọc nước RO có trang bị thêm lõi lọc chức năng, bổ sung khoáng chất, tạo vị ngọt tự nhiên cho nước.

Ưu điểm:

• Công nghệ RO có khả năng loại trừ phần lớn kim loại nặng như chì, thủy ngân, asen và các kim loại khác có trong nguồn nước.
• Nước sau khi qua máy lọc nước RO đạt độ tinh khiết cao, loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn, virus và tạp chất khác, có thể sử dụng trực tiếp mà không cần đun sôi.
• Khả năng xử lý nhiều loại nguồn nước khác nhau như nước máy, nước giếng khoan, nước mưa, nước nhiễm mặn, nhiễm kim loại nặng,...
• Máy lọc nước RO loại trừ các chất gây mùi và vị khó chịu, giúp nước có vị ngọt tự nhiên và dễ uống hơn.
• So với việc mua nước đóng chai, thiết bị lọc RO giúp tiết kiệm chi phí đáng kể trong dài hạn.

Nhược điểm khi dùng máy lọc nước RO để lọc kim loại nặng trong nước:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao.
• Có thể lọc sạch phần lớn khoáng chất có lợi trong nước.
• Quá trình lọc bằng công nghệ RO tạo ra một lượng nước thải đáng kể.
• Thiết bị lọc RO cần bơm để tạo áp lực, do đó tăng mức tiêu thụ và chi phí điện năng.
• Do lọc bỏ các khoáng chất, nước qua màng RO có thể có tính axit nhẹ, tuy nhiên không gây ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe.

4.5. Lắp đặt hệ thống lọc nước chuyên xử lý kim loại nặng

Một hệ thống lọc hoàn chỉnh bao gồm phương pháp lắng, lọc thô, lọc tinh, bổ sung khoáng chất. Có quy mô nhỏ, vừa và lớn được thiết kế cá nhân hóa tùy vào nhu cầu sử dụng, chất lượng nguồn nước và ngân sách đầu tư.

Ưu điểm:

• Có hiệu quả lọc cao, loại bỏ hoàn toàn các kim loại nặng trong nước như: chì, thủy ngân, asen, cadmium,…
• Khử sạch các hợp chất hữu cơ, tạp chất làm nước có mùi vị lạ khó chịu, mang lại nguồn nước tinh khiết an toàn.
• Được thiết kế lắp đặt đa dạng, đáp ứng cho cả nhu cầu sinh hoạt, nấu ăn, nước uống, và sản xuất công nghiệp, nông nghiệp.
• Không còn lo lắng về sức khỏe khi sử dụng hệ thống chuyên xử lý kim loại nặng trong nước.

Nhược điểm khi lắp đặt hệ thống lọc kim loại nặng trong nước chuyên dụng:

• Chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì và thay thế cao.
• Đối với hệ thống cơ bản, cần thêm chi phí để đầu tư bộ lọc bổ sung khoáng chất cần thiết cho người dùng.
• Lượng nước thải, bùn thải ra có thể chứa hàm lượng kim loại nặng cao cần đầu tư thêm hệ thống xử lý.
• Nếu nồng độ kim loại nặng, độ pH quá cao sẽ làm giảm hiệu quả lọc.

V. Các loại kim loại nặng trong nước và nồng độ quy định

Nguồn nước bạn đang sử dụng có khả năng chứa nhiều loại kim loại nặng khác nhau, trong đó có: Chì (Pb), thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), asen (As), crom (Cr), kẽm (Zn), niken (Ni) đồng (Cu),... Hàm lượng cho phép trong nước uống và nước sinh hoạt được quy định nghiêm ngặt bởi tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, mục tiêu bảo vệ an toàn cho người dùng.

*Bảng liệt kê các kim loại nặng thường gặp trong nước và nồng độ quy định

Nên sử dụng nguồn nước đã thông qua kiểm định chất lượng, hoặc có thể lắp đặt và sử dụng các hệ thống lọc nước chuyên dụng cung cấp bởi đơn vị uy tín. Ngưng sử dụng và tìm biện pháp xử lý kịp thời nếu phát hiện nguồn nước nhiễm kim loại nặng.

VITEKO cung cấp dịch vụ tư vấn giải pháp lọc kim loại nặng trong nước hiệu quả hoàn toàn miễn phí. Liên hệ ngay qua hotline 093 345 5566, chúng tôi sẽ thực hiện kiểm nghiệm và xác định độ ô nhiễm, sau đó tiến hành thiết kế hệ thống lọc nước giếng khoan nhiễm kim loại nặng phù hợp với nhu cầu, nguồn nước, tiết kiệm chi phí một cách tốt nhất cho Quý Khách Hàng.