Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học

CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC .... NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

MỤC LỤC

MỤC LỤC i I

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii IV

DANH MỤC BẢNG iv V

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ðỒ THỊ vi VII

CHƯƠNG 1: MỞ ðẦU 1

1.1 ðặt vấn ñề 1

1.1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ñã qua 2

1.1.3 Mục ñích nghiên cứu 4

1.1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

1.1.5 Giới hạn của ñề tài 5

1.1.6 Ý nghĩa của ñề tài 5

1.2 Phương pháp nghiên cứu 5

1.2.1 Phương pháp luận 5

1.2.2 Phương pháp cụ thể 6

1.3 Các kết quả ñạt ñược của ñề tài 7

1.4 Kết cấu của ñồ án tốt nghiệp 7

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU 8

2.1 Tổng quan về nước thải nhiễm dầu 8

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ: 8

2.1.2 Các nguồn nước thải nhiễm dầu 10

2.1.3 Những tác ñộng của ô nhiễm dầu ñến môi trường 11

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu 12

2.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu 12

2.2.2 Một số công trình xử lý nước thải nước thải dầu: 23

CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

VÀ SINH HỌC 30

3.1 Cơ sở lý thuyết 30

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ 30

3.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính 35

3.2 Vật liệu nghiên cứu 39

3.3 Phương tiện thực nghiệm: 40

3.3.1 ðịa ñiểm thí nghiệm 40

3.3.2 Thời gian thực hiện 40

3.3.3 Thiết bị và dụng cụ 40

3.3.4 Vật liệu sử dụng: 41

3.3.5 Hóa chất sử dụng: 41

3.4 Phương pháp thực nghiệm 41

3.4.1 Mô hình thực nghiệm 41

3.4.2 Các thông số tính toán 44

3.4.3 Tiến trình thực nghiệm 44

3.5 Phương pháp phân tích mẫu 45

3.5.1 Phương pháp phân tích pH 45

3.5.2 Phương pháp phân tích SS 45

3.5.3 Phương pháp phân tích BOD5 45

3.5.4 Phương pháp phân tích COD 45

3.5.5 Phương pháp phân tích dầu khoáng 45

3.6 Vận hành mô hình thực nghiệm 45

3.6.1 Mô hình cơ học 46

3.6.2 Mô hình sinh học 47

CHƯƠNG 4: SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 53

4.1 Kết quả phân tích nước ñầu vào của hệ thống: 53

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

4.2 Kết quả phân tích nước ñầu ra của hệ thống: 53

4.2.1 Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý cơ học: 53

4.2.2 Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý sinh học: 62

4.2.3 Tổng hợp kết quả sau 2 quá trình xử lý: 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

Kết luận 84

Kiến nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 88

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

API : American Petroleum Institute - Bể lắng trọng lực API

BOD : Biochemical Oxygen Deman - Nhu cầu ôxy sinh hóa, mg/l

CFS : Cross Flow Separator - Thiết bị tách chéo dòng

CNH-HðH : Công nghiệp hóa – hiện ñại hóa

COD : Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu ôxy hóa học, mg/l

CPI : Corrugated Plate nterception - Thiết bị tách dầu dạng tấm

gợn sóng

DAF : Dissolved Air Flotation - Bể tuyển nổi không khí

DO : Dissolved Oxygen - Nồng ñộ oxy hòa tan, mg/l

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

SS : Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng, mg/l

SVI : Sludge Volume Index - Chỉ số lắng của bùn

TKXD : Tổng Kho Xăng Dầu

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

VITTEP : Viện Kỹ Thuật Nhiệt ðới và Bảo Vệ Môi Trường

VSV : Vi sinh vật

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nước ñầu vào mô hình 53

Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bình thường và hấp phụ bằng mùn dừa 53

Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bình thường và hấp phụ bằng mùn cưa 54

Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn dừa 55 Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn cưa 56 Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn cưa kết hợp xơ dừa 57

Bảng 4.7: Kết quả xử lý COD bằng cơ học 58

Bảng 4.8: Kết quả xử lý SS 59

Bảng 4.9: Kết quả xử lý BOD 60

Bảng 4.10: Kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý cơ học 61

Bảng 4.11: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn thích nghi 62

Bảng 4.12: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 24h 63

Bảng 4.13: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 12h 64

Bảng 4.14: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 6h 65

Bảng 4.15: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 4h 66

Bảng 4.16: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 2h 67

Bảng 4.17: Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn tĩnh sắp xếp theo thời gian lưu nước tăng dần 69

Bảng 4.18: Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn tĩnh xếp theo tải trọng tăng dần 70

Bảng 4.19: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian lưu nước 24h 71

Bảng 4.20: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian

lưu nước 12h 72

Bảng 4.21: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian lưu nước 6h 73

Bảng 4.22: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian lưu nước 4h 74

Bảng 4.23: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian lưu nước 2h 75

Bảng 4.24: Tổng hợp kết quả chạy tải trọng ñộng mô hình bùn hoạt tính 77

Bảng 4.25: Kết quả phân tích mẫu nước thải sau quá trình xử lý sinh học 79

Bảng 4.26: Số liệu xác ñịnh các thông số ñộng học 80

Bảng 4.27: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải sau hai quá trình xử lý cơ học và sinh học 82

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ðỒ THỊ

Hình 2.1: Sơ ñồ các giai ñoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho

chứa [23] 12

Hình 2.2: Máy hút dầu Multi [22] 13

Hình 2.3: Vải lọc dầu SOS-01 [22] 13

Hình 2.4: Sự hoạt ñộng của chất phân tán [14] 14

Hình 2.5: Sản phẩm Enretech cellusorb [21] 15

Hình 2.6: Sử dụng Enretech cellusorb ñể hấp thụ dầu [21] 15

Hình 2.7: Tấm thấm dầu (Oil Only Absorbent Pad ) [22] 16

Hình 2.8: Chế phẩm sinh học Enretech – 1 [21] 17

Hình 2.9: Cơ chế xử lý dầu của VSV 18

Hình 2.10: Bể lắng trọng lực API [19] 19

Hình 2.11: Thiết bị tách chéo dòng – Cross Flow Separator (CFS) [18] 20

Hình 2.12: Thiết bị tách dầu kiểu CPI [15] 21

Hình 2.13: Bể tuyển nổi không khí DAF [15] 21

Hình 2.14: Nguyên lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu [10] 24

Hình 2.15: Sơ ñồ xử lý nước thải có tuyển nổi phân nhánh nước rửa thiết bị lọc và nước loại bỏ muối Lưu lượng 1.000m3/h Nhà máy lọc dầu FINANESTE (Bỉ) [10] 25

Hình 2.16: Sơ ñồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có tuần hoàn lại nước ñã xử lý (lưu lượng 400m3/h) [10] 26

Hình 2.17: Xử lý nước dầu mỏ [10] 27

Hình 2.18: Sơ ñồ quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu ở TP.HCM [10] 28

Hình 3.1: Các giai ñoạn tăng sinh khối của tế bào vi khuẩn theo thang log 36

Hình 3.2: Mùn cưa 40

Hình 3.3: Xơ dừa 40

Hình 3.4: Mùn dừa 40

Hình 3.5: Thiết bị gạt và thu ván dầu 42

Hình 3.6: Môtơ truyền ñộng 42

Hình 3.7: Ngăn tách dầu 42

Hình 3.8: Van ống dẫn ván dầu và thùng chứa 42

Hình 3.9: Ngăn hấp phụ 43

Hình 3.10: Ống Φ49 góc nghiêng 450 43

Hình 3.11: Lớp vật liệu hấp phụ 43

Hình 3.12: Giá ñỡ vật liệu hấp phụ 43

Hình 3.13: Bể sinh học bùn hoạt tính 44

Hình 3.14: Mô hình hệ thống xử lý 46

Hình 3.15: Bùn hoạt tính 48

Hình 4.1: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 1 54

Hình 4.2: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 2 55

Hình 4.3: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 3 56

Hình 4.4: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 4 57

Hình 4.5: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 5 58

Hình 4.6: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý COD bằng phương pháp cơ học 59

Hình 4.7: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý SS bằng phương pháp cơ học 60

Hình 4.8: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý BOD bằng phương pháp cơ học 61

Hình 4.9: Biểu ñồ biểu diễn kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý cơ học 62

Hình 4.10: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn thích nghi 63

Hình 4.11: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 24h 64

Hình 4.12: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 12h 65

Hình 4.13: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 6h 66

Hình 4.14: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 4h 67

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

Hình 4.15: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 2h 69Hình 4.16: Biểu ñồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo thời gian lưu nước tăng dần của mô hình bùn hoạt tính 70Hình 4.17: Biểu ñồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo tải trọng tĩnh tăng dần của

mô hình bùn hoạt tính 71Hình 4.18: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 24h 72Hình 4.19: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 12h 73Hình 4.20: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 6h 74Hình 4.21: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 4h 75Hình 4.22: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 2h 76Hình 4.23: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD ñầu ra và hiệu suất xử lý theo thời gian lưu nước tăng dần 77Hình 4.24: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD ñầu ra và hiệu suất xử lý theo tải trọng xử lý tăng dần 78Hình 4.25: Biểu ñồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý theo thời gian lưu nước tăng dần 78Hình 4.26: Biểu ñồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý theo tải trọng tăng dần 79Hình 4.27: ðường thẳng hồi quy tuyến tính xác ñịnh thông số Kd và Y 81Hình 4.28: ðường thẳng hồi quy tuyến tính xác ñịnh thông số K và Ks 81Hình 4.29: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD ban ñầu, sau xử lý cơ học

và sinh học 83Hình PL1: Kết quả phân tích chỉ tiêu dầu khoáng 88

Hình PL 2.1: Tổng quan mô hình 89

Hình PL 2.2: Mẫu nước thải ñầu vào – sau hấp phụ - sau sinh học 89

Hình PL 2.3: Van xả nước từ ngăn hấp phụ sang ngăn sinh học 89

Hình PL 2.4: Máy sục khí 90

Hình PL 2.5: Bể thu hồi ván dầu 90

Hình PL 2.6: Bông bùn hoạt tính 90

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

CHƯƠNG 1: MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề

1.1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Từ khi ñược phát hiện ñến nay, dầu mỏ ñã và ñang là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và toàn nhân loại nói chung Ngày nay sản phẩm của dầu mỏ ñang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực ñời sống sinh hoạt hằng ngày của con người cũng như trong các ngành công nghiệp Chúng là nguồn nguyên liệu và nhiên liệu không thể thiếu ñược trong một xã hội công nghiệp, phục vụ ñắc lực cho việc phát triển kinh tế xã hội Chính tầm quan trọng nêu trên mà dầu mỏ ñóng một vai trò hết sức ñặc biệt trong sự phát triển kinh tế, công nghiệp của mỗi quốc gia Do ñó, tất cả các quốc gia trên thế giới ñều xây dựng cho mình một nền công nghiệp dầu khí Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào trình ñộ phát triển của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ

Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng về dầu khí Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến dầu khí thế giới, nước ta ñang

có những bước tiến mạnh mẽ trong ngành công nghiệp này

Tuy nhiên, việc khai thác, chế biến, vận chuyển, sử dụng dầu mỏ và các loại sản phẩm dầu mỏ cũng gây nhiều tác hại, ñặc biệt là ảnh hưởng tiêu cực ñến chất lượng môi trường Các hiện tượng tràn dầu, rò rỉ khí, dầu gây nên tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường như làm hủy hoại hệ sinh thái ñộng thực vật và gây ảnh hưởng trực tiếp ñến ñời sống của con người Vì vậy vấn ñề bảo vệ môi trường khỏi các chất ô nhiễm dầu ñã trở thành một trong những vấn ñề ñược xã hội quan tâm

Vấn ñề xử lý nước thải nhiễm dầu từ các nhà máy lọc dầu và các kho chứa xăng dầu là rất cấp thiết trong giai ñoạn hiện nay ðể giải quyết vấn ñề này, nhiều nhà khoa học, nhà chuyên môn ñã nghiên cứu ra nhiều công nghệ, nhiều phương pháp, trong ñó phương pháp cơ học kết hợp sinh học cho hiệu quả cao trong xử lý

nước thải nhiễm dầu đây là phương pháp ựược sử dụng phổ biến, chi phắ không

quá cao Qua những lý do ựó với ựề tài: ỘNghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh họcỢ sẽ là câu trả

lời góp phần giải quyết thỏa ựáng cho những vấn ựề trên

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ựã qua

Vấn ựề ô nhiễm dầu và xử lý dầu tràn, nước thải nhiễm dầu ựã ựược quan tâm giải quyết ở hầu hết các quốc gia trên thế giới ựặc biệt là ở các quốc gia có ngành công nghiệp dầu khắ phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Mexico,Ầ

Ở Việt Nam, nhiều công trình nghiên cứu và phát minh ra các thiết bị xử lý nước thải nhiễm dầu ựã ựược thực hiện như:

Ớ Các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật nhiệt ựới và bảo vệ môi trường (VITTEP) ựã xây dựng thành công giải pháp kỹ thuật xử lý nước nhiễm dầu cho Xắ nghiệp đầu máy đà Nẵng bằng phương pháp xây dựng bể ựiều hòa với các tấm nhựa xếp song song ựể tách dầu mỡ

Theo phương án của VITTEP, lượng nước thải bao gồm dầu, mỡ, hóa chất tẩy rửa, xỉ than, nước bẩn ựã qua sử dụng trong quá trình làm sạch các chi tiết máy ựược gom vào một bể ựiều hòa Bể này có các ngăn tách riêng cặn ựất cát, sau ựó chuyển tiếp nước thải sang ngăn ựiều hòa Ở ựây, nước thải ựược bơm ựến bộ phận làm nhiệm vụ tách dầu với các tấm nhựa xếp song song ựể tách các hạt dầu nổi trên

bề mặt nước Tiếp ựó, nước thải ựược lưu thông qua lớp vật liệu polymer ựể các hạt dầu nhỏ hơn ựược hấp phụ Sau khi tách hết dầu, lượng nước này ựược dẫn về bể phân hủy cặn

đây là bể nằm trong hệ thống xử lý trung tâm, có nhiệm vụ thu gom cả nước thải sản xuất lẫn nước thải sinh hoạt của toàn bộ xắ nghiệp Nước thải tại ựây ựược bơm tiếp vào một bể có hệ thống sục khắ, rồi chuyển sang bể lắng và cuối cùng mới vào ựến bể khử trùng Dung dịch Chlorine ựược bơm vào bể và ựóng vai trò làm sạch nước thải nhiễm bẩn

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

ðối với lượng nước mưa ñể tránh khả năng mang lẫn theo một lượng dầu mỡ rơi rớt Trước khi thoát ra hệ cống chung, toàn bộ nước mưa ñược thu gom về một mối và phải ñi qua một “bẫy dầu” là một hố thu có thiết bị bơm dầu thải Dầu sẽ ñược giữ lại và ñược bơm ñịnh kỳ vào thùng chứa, chỉ có nước mưa sạch mới thoát

ñi ðịnh kỳ mỗi năm một lần sẽ thực hiện hút lượng bùn, rác ở bể phân hủy cặn và ñược ñem chôn lấp Còn lượng dầu thải ñược thu gom chứa trong các thùng phuy ñể tái sử dụng

Qua ứng dụng hệ thống xử lý nước thải của VITTEP, nguồn nước thải của xí nghiệp ñạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B (QCVN 24:2009/BTNMT) [15]

• Kỹ sư Lê Ngọc Khánh (Trung tâm Tư vấn ứng dụng kinh tế TP HCM) là người sáng chế ra vật liệu hút dầu petro-abs (mỗi kg vật liệu này có thể hút từ 30 ñến 60kg dầu tùy theo loại dầu nổi hay dầu ñặc và có khả năng tái sử dụng từ 400-

600 lần) và máy tách dầu SOW Hai sản phẩm này ñã nhận ñược bằng sáng chế của Cục sáng chế Việt Nam và Cục Sáng chế Nhật Bản Máy tách nhanh dầu-nước ñược xem là thiết bị mới nhất trong lĩnh vực này, có khả năng xử lý nước chứa dầu tới ñộ sạch dưới 1 ppm

Từ các sáng chế trên, nhóm nghiên cứu gồm tiến sĩ Nguyễn Trần Dương, kỹ

sư Lê Ngọc Khánh, Tiến sĩ Trần Tri Luân và Giáo sư Nguyễn Hữu Hiếu ñã hoàn thiện quy trình sản xuất thử vật liệu nói trên và các tấm hút dầu, các hệ thống thu gom, tách dầu ra khỏi nước

Nhóm nghiên cứu ñã thành lập một trung tâm thiết kế tàu chuyên dụng có hệ thống tấm vật liệu và máy tách dầu nói trên ñể phục vụ xử lý tràn dầu dành cho khu vực sát bờ và khu vực ngoài khơi Hiện nay, nhóm nghiên cứu ñã sản xuất thiết bị

có công suất xử lý 200 m3 nước thải nhiễm dầu/ngày và có thể ghép 10 máy lại với nhau, cho tổng công suất xử lý lên ñến 2.000m3/ngày [20]

• Hệ thống công nghệ xử lý nước thải nhiễm xăng dầu của Tổng kho M90 thuộc Cục Xăng dầu, Tổng cục Hậu cần do Viện Công nghệ mới thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng nghiên cứu lắp ñặt Hệ thống ứng dụng

công nghệ khí-sinh học vào xử lý ðây là công nghệ mới ñã ñược ứng dụng ở nhiều

cơ sở trong nước và quân ñội Hệ thống bao gồm các bể phân ly tách dầu, bể kết hợp làm thoáng, tháp lọc sinh học hiếu khí, màng ñệm vi sinh, máy bơm nén khí, bơm nước thải, bơm bùn, bể lắng, bể hấp phụ…

Công nghệ xử lý bằng khí-sinh học ñể xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ở Tổng kho M90 ñạt hiệu suất từ 95% ñến 98% Nước thải sau xử lý ñạt Quy chuẩn của Bộ Tài nguyên và Môi trường ñối với nguồn nước loại B quy ñịnh tại QCVN 24/2009/BTNMT [15]

• Trần Nhật Linh (Khoa Môi trường và công nghệ sinh học - ðại học Kỹ

Thuật Công Nghệ TP.HCM, 2006) với ñề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm” ðề tài ñã chứng minh ñược thực

vật nổi lục bình và bèo tấm có khả năng xử lý dầu với hiệu quả cao Hiệu quả xử lý nước thải nhiễm dầu của lục bình thông qua các chỉ tiêu COD, BOD5, SS lần lượt là 82.6%, 83%, 63% cao hơn hẳn so với bèo tấm là 48.6%, 55.2% và 45.5% [7]

1.1.3 Mục ñích nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của mô hình hợp khối có sử dụng vật liệu hấp phụ dầu và bùn hoạt tính Từ ñó ñề ra phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu có hiệu quả

1.1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thu thập tài liệu có liên quan ñến ñối tượng nghiên cứu: dầu mỏ, nước thải nhiễm dầu, vật liệu hấp phụ, bùn hoạt tính

- Chạy mô hình thực nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu (mô hình cơ học và sinh học)

- Phân tích các thông số ñầu vào và ñầu ra mô hình xử lý (SS, COD,

BOD, pH, dầu khoáng) từ ñó xác ñịnh hiệu quả xử lý của mô hình

- Xác ñịnh thông số ñộng học của quá trình bùn hoạt tính

- Xác ñịnh tổng hiệu quả xử lý của mô hình

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

1.1.5 Giới hạn của ñề tài

- Thời gian thực hiện ñề tài từ ngày 01/04/2011 ñến 30/06/2011

- ðề tài tập trung nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu của vật liệu hấp phụ là

xơ dừa, mùn dừa, mùn cưa và xác ñịnh các thông số ñộng học của quá trình bùn hoạt tính xử lý nước thải nhiễm dầu

- Chỉ phân tích ñược một số chỉ tiêu chính trong nước thải như COD, BOD, SS, pH, dầu khoáng,… nên chưa ñánh giá hết hiệu quả xử lý của

mô hình

- ðề tài thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất còn thiếu thốn dẫn ñến kết quả có thể chưa hoàn toàn chính xác

1.1.6 Ý nghĩa của ñề tài

ðề tài góp phần mở ra một hướng mới trong việc xử lý nước thải nhiễm dầu trong các kho chứa xăng dầu và nhà máy lọc dầu ñó là áp dụng phương pháp kết hợp cả cơ học và sinh học Sử dụng các vật liệu hấp phụ là các sản phẩm tự nhiên với ưu ñiểm là sẵn có, giá thành rẻ, có thể tái tạo ñược và thân thiện với môi trường Mặc dù trong phương pháp này quá trình xử lý bằng sinh học tốn nhiều thời gian nhưng ñây là phương pháp mang lại hiệu quả cao về tính kinh tế lẫn kỹ thuật

1.2 Phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Phương pháp luận

Từ khi ñược phát hiện ñến nay, dầu mỏ ñã và ñang là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và toàn nhân loại nói chung Ngày nay sản phẩm của dầu mỏ ñang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực ñời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp Chúng là nguồn nguyên liệu và nhiên liệu không thể thiếu ñược trong một xã hội công nghiệp, phục vụ ñắc lực cho việc phát triển kinh tế xã hội Từ lúc ñó vấn ñề ô nhiễm dầu cũng bắt ñầu xuất hiện do: tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng dầu,….gây ảnh hưởng ñến môi

trường sống của con người Bên cạnh đĩ các phương pháp xử lý nước thải ơ nhiễm dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức tạp

Do đĩ lựa chọn một cơng nghệ xử lý cĩ hiệu quả, chi phí khơng quá cao, phù

hợp với tình hình kinh tế hiện nay là việc làm cần thiết Áp dụng “Xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mơ hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học” là

một giải pháp cĩ thể chấp nhận được

1.2.2 Phương pháp cụ thể

1.2.2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệu

Các số liệu, tài liệu liên quan trực tiếp đến đề tài được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau: sách, báo, internet, kế thừa từ các kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả đi trước cũng như nhiều nhà khoa học chuyên mơn Qua các tài liệu, số liệu thu thập được tiến hành phân loại, chọn lọc, tổng hợp, xử lý, phân tích để lấy những thơng tin cần thiết phục vụ cho đề tài

1.2.2.2 Phương pháp chuyên gia

Trong quá trình thực hiện đề tài được sự hướng dẫn của các chuyên gia nghiên cứu Với những kinh nghiệm cũng như sự hiểu biết của các chuyên gia sẽ là điều kiện thuận lợi để thực hiện đề tài

1.2.2.3 Phương pháp thực nghiệm

Tiến hành thực hiện khảo sát thực địa lấy mẫu, thí nghiệm, chạy mơ hình thực nghiệm

1.2.2.4 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, so sánh

Hệ thống hĩa các chỉ tiêu cần thống kê, tổng hợp thống kê, phân tích và dự đốn Sử dụng các phần mềm tin học như MS-Excel, MS-Word để thống kê, biểu diễn số liệu, kết quả nghiên cứu

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

Thu thập những thông tin có liên quan và những quy ñịnh, tiêu chuẩn hiện có của Nhà nước về chất lượng môi trường ñể so sánh và phát hiện những vấn ñề không phù hợp

1.2.2.5 Phương pháp phân tích hóa, lý của nước

Sử dụng các phương pháp phân tích các chỉ tiêu BOD, COD, SS, pH, dầu khoáng trong nước thải

1.3 Các kết quả ñạt ñược của ñề tài

- Tìm hiểu ñược một cách tổng quan về dầu mỏ và một số phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu

- Xác ñịnh ñược hiệu quả hấp phụ dầu của các loại vật liệu hấp phụ: mùn cưa, mùn dừa và xơ dừa

- Xác ñịnh ñược hiệu quả xử lý của quá trình sinh học bùn hoạt tính hiếu khí sinh trưởng lơ lửng ñối với nước thải nhiễm dầu Qua ñó, xác ñịnh ñược các thông số ñộng học của quá trình sinh học hiếu khí

- Xác ñịnh ñược tổng hiệu suất của quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu

1.4 Kết cấu của ñồ án tốt nghiệp

ðồ án tốt nghiệp này bao gồm 4 chương Các nội dung của ñồ án ñược bố cục theo các chương như sau:

Chương 1: Mở ñầu

Chương 2: Tổng quan về nước thải nhiễm dầu và các phương pháp xử lý Chương 3: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình

hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học

Chương 4: Số liệu nghiên cứu và phân tích các số liệu

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU 2.1 Tổng quan về nước thải nhiễm dầu

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ:

2.2.1.1 Khái niệm dầu mỏ

Dầu mỏ là một chất lỏng sánh ñặc màu nâu hoặc ngả lục Chúng có dạng hỗn

hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng ñậm ñặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất ña dạng Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng ñể sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu

Dầu thường tồn tại ở 4 dạng phổ biến sau:

+ Dạng tự do: ở dạng này dầu sẽ nổi lên thành các màng dầu Dầu hiện diện dưới dạng các hạt dầu tự do hoặc lẫn với một ít nước, dầu tự do sẽ nổi lên trên bề mặt do trọng lượng riêng của dầu thấp hơn so với trọng lượng riêng của nước

+ Dạng nhũ tương cơ học: có 2 dạng nhũ tương cơ học tùy theo ñường kính của giọt dầu:

• Vài chục µm: ñộ ổn ñịnh thấp

• Loại nhỏ hơn: có ñộ ổn ñịnh cao, tương tự như dạng keo + Dạng nhũ tương hóa học: là dạng tạo thành do các tác nhân hóa học (xà phòng, xút ăn da, chất tẩy rửa, Na) hoặc các hóa học asphalten làm thay ñổi sức căng bề mặt và làm ổn ñịnh hóa học dầu phân tán

+ Dạng hòa tan: Phân tử hòa tan như các chất thơm

Ngoài ra dầu không hòa tan tạo thành một lớp màng mỏng bọc quanh các chất rắn lơ lửng, chúng có thể ảnh hưởng ñến khả năng lắng hoặc nổi của các chất rắng lơ lửng khi tạo thành các hợp chất kết hợp không lắng ñược

2.2.1.2 Thành phần hóa học của dầu mỏ

Dầu mỏ là những nguồn hydrocacbon phong phú nhất có trong thiên nhiên Dầu mỏ ngày càng phát hiện ñược nhiều và hầu như ở ñâu cũng thấy dầu mỏ không

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

nhiều thì ít Qua phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ khác nhau, người ta nhận thấy không có loại dầu mỏ nào trên thế giới lại có thành phần giống nhau hoàn toàn cả, mà chúng rất khác nhau và thay ñổi theo trong phạm vi rất rộng

Thành phần hoá học của dầu mỏ rất phức tạp Tuy vậy trong dầu mỏ ñều có một ñiểm chung là thành phần các hợp chất hydrocacbon (tức là chỉ có C và H trong phân tử) bao giờ cũng chiếm phần chủ yếu, nhiều nhất cũng có thể ñến 97-98%, ít nhất cũng trên 50% Phần còn lại là các hợp chất khác như các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy, các hợp chất cơ kim, các chất nhựa và asphalten Ngoài ra, còn một số nhũ tương “nước trong dầu” tuy có lẫn trong dầu, nhưng nước không kể vào trong thành phần của dầu

Về thành phần nguyên tố của dầu mỏ ngoài C và H còn có S, O, N, một số kim loại như V, Ni, Fe, Cu, Ca, Na, As, v.v và trong khí có cả He, Ar, Ne, N2, Kr,

Xe, H2, v.v một ñiều ñáng chú ý là tuy dầu mỏ trên thế giới rất khác nhau về thành phần hoá học, song về thành phần nguyên tố (chủ yếu là C và H) lại rất gần với nhau, chúng thay ñổi trong phạm vi rất hẹp: C: 83-87%, H: 11-14%

Một cách tổng quát thì thành phần hoá học của dầu mỏ ñược chia thành hai thành phần:

♦ Các hợp chất hydrocacbon (HC), là hợp chất mà trong thành phần của nó chỉ chứa hai nguyên tố là cacbon và hydro như: parafin, các hợp chất vòng

no hay các hợp chất naphten, các hydrocacbon thơm hay aromatic,…

♦ Các hợp chất phi HC, là các hợp chất mà trong thành phần của nó ngoài cacbon, hydro thì chúng còn chứa thêm các nguyên tố khác như nitơ, lưu huỳnh, oxy,

- Xăng ête: 40-70°C (ñược sử dụng như là dung môi)

- Xăng nhẹ: 60-100°C (nhiên liệu cho ô tô)

- Xăng nặng: 100-150°C (nhiên liệu cho ô tô)

- Dầu hỏa nhẹ: 120-150°C (nhiên liệu và dung môi trong gia ñình)

- Dầu hỏa: 150-300°C (nhiên liệu )

- Dầu ñiêzen: 250-350°C (nhiên liệu cho ñộng cơ ñiêzen/dầu sưởi)

- Dầu bôi trơn: > 300°C (dầu bôi trơn ñộng cơ)

- Các thành phần khác: hắc ín, nhựa ñường, các nhiên liệu khác

2.1.2 Các nguồn nước thải nhiễm dầu

Với nền công nghiệp ngày càng hiện ñại, xu hướng CNH-HðH toàn cầu dẫn ñến nhu cầu sử dụng dầu tăng vọt, ñặt biệt là ngành giao thông vận tải Do ñó vấn

ñề ô nhiễm dầu trở nên nghiêm trọng, làm cho môi trường ngày càng xấu ñi, ảnh hưởng ñến sức khỏe con người

Hiện nay, có nhiều nguồn phát sinh nước thải nhiễm dầu, trong ñó có 4 nhóm Xí nghiệp hoạt ñộng và phát sinh nhiều nhất ñáng quan tâm ñó là:

- Khoan và khai thác dầu khí: Nước thải của nhóm Xí nghiệp này là cặn dầu

và dầu thải, các dung dịch khoan thải nền dầu Hoạt ñộng này diễn ra ngoài thềm lục ñịa nên ít gây ảnh hưởng xấu ñến ñất liền

- Xí nghiệp Kho chứa xăng dầu: ðây là nhóm phát sinh nhiều nước thải nhất Nước thải phát sinh từ quá trình vệ sinh, súc rửa bồn, tàu chứa dầu, máy móc thiết bị, do dầu rò rỉ ra nguồn nước, nước mưa chảy tràn qua khu vực kho chứa Trong ñó nước xả cặn từ quá trình súc rửa bồn chứa với chu kỳ 2 năm súc rửa 1 lần là nguồn thải có mức ñộ ô nhiễm dầu cao nhất, nồng ñộ lên ñến hàng chục ngàn ppm

- Các nhà máy lọc dầu: nước từ các công ñoạn công nghệ, ñặc biệt ở công ñoạn cracking Trong nước thải của nhà máy này có nhiều xút, nhiều hóa chất khác, S2-, R – SH, phenol…

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

Các chất ô nhiễm từ 3 nhóm xí nghiệp trên chủ yếu là hydratcacbon Trong

ñó các chất hữu cơ hòa tan (hợp chất chứa oxy: phenol, aldehyt…) tăng dần trong quá trình cracking, mức ñộ tinh khiết của dầu thô nặng và chứa nhiều phospho tăng

tỉ lệ với lượng nước thải chứa sulfit

- Công nghệ hóa dầu Có 3 loại xí nghiệp hóa dầu liên hợp: sản xuất khí tổng hợp, liên hợp olefin, liên hợp chất thơm

Nước thải của các nhà máy này ô nhiễm từ nguồn nhiên liệu thô, các dung môi, các chất xúc tác và bản thân các polyme ở trạng thái lơ lửng hoặc nhũ tương

2.1.3 Những tác ñộng của ô nhiễm dầu ñến môi trường

Hậu quả ô nhiễm dầu gây ra cho môi trường là rất lớn Các lớp dầu mỡ (nếu dày hơn 0,1 mm) có thể cản trở ñáng kể sự trao ñổi khí của nước biển và các chất huyền phù, vật liệu lơ lửng (ở hàm lượng ñủ lớn) gây cản trở sự thâm nhập ánh sáng vào nước biển Do ô nhiễm nên hàm lượng ñộc tố trong sinh vật biển tăng ñáng kể, làm rối loạn các chức năng sinh lý (hô hấp, phát triển, sinh sản…), sinh hóa và có thể dẫn tới tử vong Khi hàm lượng các chất ñộc tố hữu cơ như chất hoạt hóa bề mặt ñạt 5mg/l trong nước gây tử vong hàng loạt các ñộng vật không xương sống như:

Capitella capitala, Scolelepis fuliginnosa Do ñó ô nhiễm môi trường nước biển sẽ

làm suy thoái hệ sinh thái và cảnh quan, giảm năng suất và ña dạng sinh học, tài nguyên sinh vật biển, ven bờ (rừng ngập mặn, ñất ngập nước, cỏ biển, san hô, sinh vật phù du, sinh vật bám ñáy), tài nguyên du lịch…Thông qua ñó ô nhiễm môi trường nước biển ảnh hưởng tới sức khỏe con người (qua chuỗi thức ăn bị nhiễm ñộc, qua nước tắm…) và cản trở các hoạt ñộng nhân sinh, ñặc biệt là nuôi trồng, ñánh bắt thủy sản và du lịch… ðối với môi trường ñất thì dầu thô làm giảm sự nảy mầm cây, ảnh hưởng ñến sự phát triển của cây, ảnh hưởng ñến sinh khối khô

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu

2.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu

Hình 2.1: Sơ ñồ các giai ñoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các

1 ñến 2 giờ với nước ra khỏi bể từ phía dưới và dầu nổi lên trên mặt

Một số phương pháp tách dầu sơ bộ:

Xử lý cấp II:

• Bể sinh học (Aerotank, hồ sinh vật, lọc sinh học)

• Lọc than hoạt tính

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

Phương pháp cơ học

 Sử dụng máy hút dầu

Hình 2.2: Máy hút dầu Multi [22] Hình 2.3: Vải lọc dầu SOS-01 [22]

 Sử dụng vải lọc dầu SOS-01

Vải lọc dầu SOS-01 ñược sản xuất từ 100% sợi tái chế của ngành công nghiệp dệt với ñặc tính ñộc ñáo: Sợi vải có khả năng lọc dầu, váng dầu, các chất thải nhiễm dầu trong nước (bất kể nước ngọt hay nước mặn) Vải chịu ñược dòng chảy với lưu tốc tối ña 250m3/giờ trên 1m2

SOS-01 cung cấp giải pháp hiệu quả ñể giải quyết hàng loạt các vấn ñề môi trường liên quan ñến lọc và thu gom dầu, váng dầu, các chất thải nhiễm dầu trong nước có trong nước thải của các nhà máy, phân xưởng, cơ sở sản xuất, trạm sửa chữa cơ khí, cây xăng, nước nhiễm dầu ở cầu cảng, vịnh, nước ñáy tàu nhiễm dầu

Phương pháp hóa học

 Dùng chất phân tán

Những chất tăng ñộ phân tán với thành phần chính là những chất hoạt ñộng

bề mặt Những chất hoạt ñộng bề mặt là những hóa chất ñặc biệt bao gồm hydrophilic (phần ưa nước) và oleophilic (phần ưa dầu) Tác nhân phân tán hoạt

ñộng như một chất tẩy rửa Những hóa chất này làm giảm bớt lực căng mặt phân giới giữa dầu và nước tạo ra những giọt dầu nhỏ tạo ñiều kiện ñể diễn ra việc phân hủy sinh học và phân tán

Hình 2.4: Sự hoạt ñộng của chất phân tán [14]

Những chất tăng ñộ phân tán dầu tràn bao gồm ba nhóm thành phần chính:

+ Những chất hoạt ñộng bề mặt

+ Dung môi (hydratcacbon và nước)

+ Chất ổn ñịnh

Chất tăng ñộ phân tán ñược chia làm 3 loại:

+ Loại I: có thành phần hydratcacbon thường không pha loãng và thường dùng trên biển hoặc bãi biển

+ Loại II: pha loãng với nước tỉ lệ 1: 10

+ Loại III: Không pha loãng, thường dùng các phương tiện như máy bay, tàu thuyền ñể phun hóa chất trên biển

Ví dụ: Chất phân tán ALBISOL WD là chất có hiệu quả phân hủy cao, không ñộc, chất lỏng, phân tán dầu tràn

 Chất hấp thụ dầu (Sorbent)

Dầu sẽ hình thành một lớp chất lỏng trên bề mặt của chất hấp thụ Chất hấp thụ này hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

hay bị phân tán trên mặt nước ðặc biệt chúng chỉ hút dầu chứ không hút nước Chất hấp thụ có thể là những chất hữu cơ tự nhiên, vô cơ tự nhiên, hoặc tổng hợp Chất hấp thụ bằng hữu cơ như lông, và một số vật liệu tự nhiên khác chứa cacbon Chất hấp thụ bằng vô cơ tự nhiên như ñất sét, cát, tro núi lửa Chất hấp thụ tổng hợp ñược con người tạo ra, và bao gồm các chất như polyethylene và polyester xốp hoặc polystyrene

Hiện nay có một số sản phẩm hấp thụ tổng hợp như: enretech cellusorb, corbol…

Hình 2.5: Sản phẩm Enretech cellusorb [21]

Hình 2.6: Sử dụng Enretech cellusorb ñể hấp thụ dầu [21]

Cellusorb là chất siêu thấm có khả năng hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần hay bị phân tán trên mặt nước

Cellusorb có khả năng hút tối ña gấp 18 lần trọng lượng bản thân, ñặc biệt thích hợp cho xử lý tràn vãi dầu trên mặt nước

Cellusorb có ựặc tắnh chỉ hút dầu chứ không hút nước Trong quy trình sản xuất, các xơ bông của Cellusorb trải qua công ựoạn ựược phun phủ một lớp parafin mỏng Chắnh lớp parafin này làm cho các xơ bông của Cellusorb kị nước Nhưng khi tiếp xúc với dầu (kể cả dầu nhũ tương trong nước), lớp bọc bằng parafin ựó bị phá vỡ rất nhanh ựể cho các xơ bông tiếp xúc ngay với dầu và hút dầu

Cellusorb ựược sử dụng ở các khu vực cảng, cầu tàu, vịnh, bãi biển, rừng ngập mặn và bất cứ nơi nào có nguy cơ xảy ra sự cố tràn dầu trên nước Khác với nhiều loại chất thấm khác, Cellusorb có thể hút triệt ựể váng dầu, làm mất hoàn toàn lớp óng ánh trên mặt nước

 Chất hấp phụ dầu:

Hình 2.7: Tấm thấm dầu (Oil Only Absorbent Pad ) [22]

Sản phẩm này ựược sử dụng ựể thấm dầu loang trên mặt nước, nền sàn hoặc dùng

ựể lau tay, lau chi tiết máy dắnh dầu Kắch thước: 45cm x 45cm x 3mm Vật liệu: Cellulose Khả năng thấm hút: 1000ml/tấm

Phương pháp sinh học

Công nghệ sinh học ựược ứng dụng trong vấn ựề dầu tràn là việc sử dụng các

vi sinh vật (nấm hay vi khuẩn) ựể thúc ựẩy sự suy thoái của hydrocacbon là thành phần của dầu mỏ đó là một quá trình tự nhiên do vi khuẩn phân huỷ dầu thành các chất khác Các sản phẩm có thể ựược tạo ra là carbon dioxide, nước, và các hợp chất ựơn giản mà không ảnh hưởng ựến môi trường để kắch thắch quá trình phân hủy

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

của vi sinh vật người ta thường bổ sung vào môi trường một số loại vi sinh vật phù hợp hoặc cung cấp dinh dưỡng (nitơ, photpho…) cho vi sinh vật bản ñịa phát triển

Chế phẩm sinh học dùng ñể tách dầu:

Hiện nay trên thị trường có sản phẩm sinh học dùng tách dầu ñó là

Enretech-1 Enretech-1 có 2 công dụng: là chất thấm dầu và ñồng thời phân hủy sinh học dầu Sản phẩm có chứa các loại vi sinh tồn tại sẵn có trong tự nhiên Khi có nguồn thức

ăn là các hydrocarbon và ñộ ẩm thích hợp, các vi sinh này sẽ phát triển nhanh chóng

về lượng và "ăn" dầu, chuyển hóa các chất ñộc hại thành vô hại Vi sinh chỉ tồn tại

và phát triển trong xơ bông của Enretech-1, không thể nuôi cấy phát triển ở môi trường ngoài "chủ" của chúng Sản phẩm ñược sản xuất từ nguồn nguyên liệu tận dụng lại trong công nghiệp chế biến bông

Enretech-1 ñược sử dụng cho ứng cứu khẩn cấp các sự cố tràn dầu trên ñất, xử

lý tại chỗ ñất cát bị nhiễm dầu Khi việc thu gom dầu tràn bằng các biện pháp cơ học (phao quây, bơm hút, tấm thấm ) không thể thực hiện ñược ở trên/trong ñất, bờ sông, bờ biển, các dải ñá bị nhiễm dầu thì Enretech-1 là giải pháp xử lý hiệu quả kinh tế nhất và triệt ñể nhất

Hình 2.8: Chế phẩm sinh học Enretech – 1 [21]

Hình 2.9: Cơ chế xử lý dầu của VSV

2.2.1.2 Xử lý tách dầu cấp I

Tại giai ñoạn này sẽ loại bỏ các chất lơ lửng

- Dạng rắn lơ lửng có trong nước thải (cát, sét, sỏi nhỏ)

- Dầu dạng tự do có ñường kính từ 100 – 200 µm

- Hoặc các chất ô nhiễm dạng keo

+ Chất rắn lơ lửng nhỏ (bùn, sản phẩm ăn mòn)

+ Dầu ở dạng nhũ cơ học và nhũ hóa học

Giai ñoạn này gọi là xử lý hóa lý bởi vì nó kết hợp sử dụng các tác nhân ñông tụ và tách bằng trọng lực của các bông cặn, cặn lơ lửng hoặc bông dầu

Các công trình xử lý cấp I

- Có thể sử dụng các bể: API, CPI, PPI…

- Các bể lọc với vật liệu lọc bằng cát, antrxit:

+ Loại bỏ hiệu quả chất rắn lơ lửng, xử lý hiệu quả dầu ở dạng tự

do, nhũ tương hoặc phân tán

+ Có khả năng xử lý dầu xuống còn rất thấp nhưng yêu cầu về rửa ngược hoặc tái sinh vật liệu lọc rất phức tạp

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

Một số thiết bị xử lý nước nhiễm dầu

- Bể lắng trọng lực API (American Petroleum Institute)

Nguyên tắc hoạt ñộng:

Hỗn hợp nước thải ñược ñưa vào bể, qua ngăn thứ nhất lớp dầu sẽ ñược giữ lại, hỗn hợp nước bùn chảy qua khe, tại dây bùn ñược giữ lại bởi hệ thống ñập Sau

ñó nước ñược tiếp tục chảy qua ngăn thứ 2 ñể loại tiếp những lớp dầu còn lại Cuối cùng nước sạch qua khe hở của ngăn thứ 2 và ñuợc thu ra ngoài

- Thiết bị tách dầu dạng bản mỏng

Hình 2.11: Thiết bị tách chéo dòng – Cross Flow Separator (CFS) [18]

Thiết bị này có thể xử lý với lưu lượng nước từ 1500 – 3000 l/h, xử lý dầu có kích thước 60 µm, nồng ñộ dầu sau xử lý có thể ñạt 10ppm

Là những tấm song song ñược chế tạo sẵn với dòng nước chảy ngang và chiều chéo nhau Các tấm mỏng có 2 chức năng: tạo lộ trình ngắn nhất cho tương tác các giọt dầu và chúng có hiệu quả gây kết tụ dầu

Dầu ñược tách trực tiếp từ bề mặt nghiêng của các tấm, những hạt cặn ñược tập trung và chảy xuống phía dưới

- Thiết bị tách dầu dạng tấm gợn sóng CPI (Corrugated Plate

nterception)

Là loại phổ biến nhất trong các loại thiết bị tách dầu bằng trọng lực Thiết bị

có lắp những mâm song song có nếp gấp cách nhau 20 - 40 mm, ñặt nghiêng góc

450 so với dòng vào

Thiết bị có khả năng tách những giọt dầu có kích thước > 60 µm và nồng ñộ dầu sau khi ñã xử lý ñạt từ 10 – 50ppm Dãy mâm theo tiêu chuẩn có kích thước 1mx2m có thể xử lý ñược 30m³ nước thải/ giờ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚ

tách, tại ñây dầu ñược giữ

mâm tách nước ñã ñược l

dưới thiết bị và ñược ñưa r

Thiết bị tách trọng l

dạng nhũ

- Bể tuyển

nổi không khí DAF

Hình 2

ỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP K

Trang 21

ình 2.12: Thiết bị tách dầu kiểu CPI [15]

oạt ñộng: hỗn hợp nước ñược ñưa vào hệ thống

ợc giữ lại và các ván dầu sẽ ñược hớt ván, sau k

thống ñi qua mâm , sau khi ra khỏi bộ

ùn ñặc lắng ở phía

có hiệu quả ñối với

Nguyên tắc làm việc của hệ thống DAF: Khí ñược ñưa vào (dưới áp suất thường hoặc áp lực) sẽ tạo thành những bọt khí có khuynh hướng bám vào các giọt dầu và làm dấu nổi nhanh lên bề mặt, nước sạch chảy ra ngoài theo ñường ống dẫn

Hiệu quả xử lý cao nếu kết hợp với các chất keo tụ, có thể xử lý hàm lượng

dầu xuống dưới 1ppm

2.2.1.3 Xử lý cấp II

Nước thải sau khi qua xử lý cấp I sẽ còn một hàm lượng dầu tương ñối thấp Tùy theo công nghệ áp dụng mà có thể nước thải sau khi qua xử lý cấp I ñã ñạt tiêu chuẩn thải hoặc phải tiếp tục xử lý sinh học ñể loại bỏ hoàn toàn những thành phần dầu thô còn lại ở các dạng nhũ và dầu hòa tan

Tại giai ñoạn này sẽ loại bỏ các chất hòa tan có thể phân hủy sinh học:

+ Các hợp chất oxi hóa các axit, aldehyte, phenol,…

+ Các hợp chất lưu huỳnh như S2O3

+ Một phần các hydrocacbon thơm, NH4

2-Các công trình xử lý sinh học: Bể bùn hoạt tính, hồ sinh vật, mương oxi hóa hoặc lọc sinh học… hiệu quả cao khi tách dầu hòa tan nhưng hàm lượng dầu ñầu vào phải < 40ppm Tùy theo từng trường hợp mà lựa chọn công trình xử lý sau:

+ Hồ sinh vật là phương pháp ñơn giản, hiệu quả, rẻ tiền, vận hành dễ dàng nhưng lại tốn diện tích

+ Bể Aerotank và lọc sinh học ít tốn diện tích nhưng giá thành xây dựng và vận hành cao hơn

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

+ Giảm các chất thơm và COD bằng than hoạt tính GAC

2.2.2 Một số công trình xử lý nước thải nước thải dầu:

2.2.2.1 Xử lý nước thải nhà máy lọc dầu

Cách thải dầu và quy mô của nhà máy lọc dầu quyết ñịnh mức ñộ ô nhiễm của nước thải

Sơ ñồ nguyên lý tổ chức xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu gồm: nước mưa chứa dầu, nước công nghệ và nước tháo bình

Hình 2.14: Nguyên lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu [10]

- Nước mưa chứa dầu: Có lưu lượng rất khác nhau, ñược ñưa vào bể chứa sau

ñó ñưa qua tuyển nổi ñể loại bỏ dầu Tuỳ mức ñộ BOD5 và phenol, chúng có thể

ñược xử lý bằng phương pháp sinh học

Xử lý bậc ba cần thiết ñể loại bỏ huyền phù cũng như phenol dư thừa bằng các loại lọc sinh học (Biofor, Biodrof, Oxidazur)

Bể chứa

Loại bỏ dầu sơ

bộ

Dầu

Bể chứa

Loại bỏ dầu

Loại bỏ dầu sơ

bộ

Loại bỏ dầu

Bể chứa nước mưa

Xử lý bậc hai

Xử lý sinh học

Xử lý sinh học

Loại bỏ dầu sơ

bộ

Tới nơi làm lạnh

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

MSSV: 107108027

- Nước công nghệ ñưa từ thiết bị loại bỏ muối hay thiết bị craking flo xúc tác chứa nhiều muối và nhũ, có thể có S2- do xử lý sơ bộ khi loại bỏ dầu bằng kết bông – tuyển nổi

- Xử lý nước công nghệ có hai cách thường dùng là:

+ Xử lý hóa lý kết hợp với lọc nhanh nước mưa chứa dầu và tuyển nổi bằng không khí hòa tan (hình 2.13)

Nước công nghệ ở ñây gồm: nước rửa thiết bị trung gian, nước rửa nhũ ñã khử muối

+ Nước nghèo BOD5 có chứa muối cho tuần hoàn lại từng phần sau hai giai ñoạn xử lý sinh học

Hai loại nước công nghệ và nước mưa nhiễm dầu (ít muối) dùng cho làm mát thiết bị làm lạnh không khí (hình 2.14)

Hình 2.15: Sơ ñồ xử lý nước thải có tuyển nổi phân nhánh nước rửa thiết bị lọc

và nước loại bỏ muối Lưu lượng 1.000m 3 /h Nhà máy lọc dầu FINANESTE

(Bỉ) [10]

Nước

mưa

Thiết bị tách dầu A.P.I

Lọc

Chất nổi ñưa tới

Nước tháo rửa

FLOTA-ZUR Khử

mặn

Thiết bị phân ly

Nước tháo rửa

Bùn

Nước rửa bộ lọc

Bể tách A.P.I

Thu hồi

4 TUẦN HOÀN

Lớp vi khuẩn

Xử lý Sinh Học

3 XỬ LÝ SINH HỌC VÀ LẮNG

Hình 2.16: Sơ ñồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL

có tuần hoàn lại nước ñã xử lý (lưu lượng 400m 3 /h) [10]

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

2.2.2.3 Xử lý nước thải của kho xăng dầu

Cyclon

Thiết bị tách

3 pha

Thiết bị tách phân tầng

Loại bỏ khí

Làm keo tụ

Tuyển nổi k/khí hoà tan

40 mg/l

40 mg/l

40 mg/l

40 mg/l

Hàm lượng dầu < 40ppm

Xử lý cấp I:

Có thể sử dụng một trong các công trình sau:

- Tách trọng lực (API, CPI, PPI .)

- Keo tụ (không sử dụng hóa chất)

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN

CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP

PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC 3.1 Cơ sở lý thuyết

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ

3.1.1.1 Khái niệm quá trình hấp phụ

Hấp phụ là một hiện tượng hoá lý thường gặp trong tự nhiên, ñó là quá trình ñặc trưng xảy ra sự cô ñọng các chất hay dung dịch trên bề mặt phân chia pha Quá trình hấp phụ chủ yếu xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa chất hấp phụ và môi trường liên tục chứa chất hấp phụ Thông thường, chất bị hấp phụ là các khí hay các dung dịch chất tan; chất hấp phụ thường là các chất có nhiều lỗ xốp (chất rắn), các chất có

ñộ phân tán cao với bề mặt riêng lớn (chất lỏng)

Bản chất của hiện tượng hấp phụ là do lực tương tác giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ - lực tương tác giữa các chất gây ra hấp phụ vật lý, trao ñổi ion, lực nội phân tử gây ra hấp phụ hoá học - tạo ra các liên kết hoá học

Hấp phụ vật lý

Lực hấp phụ có bản chất như lực tương tác phân tử (lực cảm ứng, lực ñịnh hướng, lực phân tán,…) hay lực tĩnh ñiện

Hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch, là hấp phụ không ñịnh vị, các phần tử chất

bị hấp phụ có khả năng di chuyển trên bề mặt chất hấp phụ Quá trình hấp phụ vật

lý tự diễn ra, có thể tạo ñơn lớp hoặc ña lớp

Hấp phụ hóa học

Hấp phụ hoá học là quá trình hấp phụ ñược thực hiện nhờ lực hoá học, với tương tác xảy ra mạnh hơn nhiều lần so với hấp phụ vật lý Cấu trúc ñiện tử của phân tử các chất tham gia quá trình hấp phụ hoá học có sự biến ñổi sâu sắc và có thể dẫn ñến liên kết hoá học