Lọc hóa dầu

Lọc hóa dầu

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng

văn tùng

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

A Nước thải nhiễm dầu

1 Các dạng tồn tại của dầu trong nước thải

Xử lí nước thải nhiễm dầu cần chú ý đến các dạng tồn tại của dầu trong nước thải

Bản chất của dầu: dầu là chất lỏng sóng sánh, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước

và không tan trong nước Chúng bị oxy hóa rất chậm, có thể tồn tại đến 50 năm … Trong thực tế dầu hiện diện ở nhiều trạng thái khác nhau và khó xác định chính xác các thành phần này bằng thí ngiệm Phổ biến dầu tồn tại ở 4 trạng thái 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 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 asphaten làm thay đổi sức căng bề mặt và làm ổn định hóa học dầu phân tán.

- Dạng nhũ tương cơ học: có 2 dạng nhũ tương cơ học tùy theo đường kính của giọt dầu:

+ Vài chục micromet: độ ổn định thấp

+ Loại nhỏ hơn: có độ ổn định cao, tương tự như dạng keo

- 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 đến khả năng lắng hoặc nổi của các chất rắn lơ lửng khi tạo thành các hợp chất kết hợp không lắng được

2 Các nguồn phát sinh

a ) Từ các dàn khoan dầu

Tại các dàn khoan nước nhiễm dầu như nước thải tổng hợp có nhiễm dầu phát sinh từ các sàn tàu, các thiết bị máy móc và các khu vực vệ sinh máy móc thiết bị, nước bẩn đáy tàu,… tất cả sẽ được dẫn tới một hệ thống xử lý nước nhiễm dầu,hàm lượng dầu sau khi xử lý phải <1,5mg/l

b ) Từ các sự cố tràn dầu

- Phun trào dầu tại các mỏ dầu

- Dầu từ các vụ chìm tàu chở dầu, và từ các thiết bị máy móc khi xảy ra sự cố

c ) Trong nhà máy lọc hóa dầu

Trong nhà máy lọc hóa dầu các nguồn phát thải nước nhiễm dầu chính mà chúng

ta sẽ xét trong phần sau

d ) Từ các các hoạt động của kho chứa xăng dầu

Nước thải nhiễm dầu phát sinh từ 2 khu vực:

- Khu vực kho chứa: phát sinh do các nguyên nhân sau

+ Súc rửa, làm mát bồn chứa

+ Vệ sinh máy móc, thiết bị

+ Rơi vãi xăng dầu xuống nguồn nước

+ Xảy ra sự cố

+ Nước mưa chảy tràn qua khu vực kho

Trong đó nước xả cặn từ quá trình súc rửa bồn chứa với chu kì 2 năm súc rửa 1 lần là nguồn thải có mức độ ô nhiễm dầu cao nhất, nồng độ lên đến hàng chục ngàn ppm

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng

văn tùng

- Khu vực tiếp nhận

+ Nước vệ sinh tàu

+ Nước ống dầu ( khi kéo từ biển lên boong )

+ Rò rỉ trên đường ống dẫn dầu từ tàu về kho chứa

c ) Nước nhiễm dầu từ quá trình sử dụng xăng dầu

Trong quá trình sử dụng xăng dầu không thể tránh khỏi việc thất thoát xăng dầu ra ngoài môi trường vì thế sẽ phát sinh ra nước nhiễm dầu

3. Những ảnh hưởng của nước thải nhiễm dầu

a ) Ảnh hưởng tới môi trường

Làm thay đổi tính chất lí hóa của môi trường nuớc Tăng độ nhớt, giảm nồng độ oxy hấp thụ vào nước, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng đối với môi trường

Ví dụ như trong các sự cố tràn dầu ra biển: Một tấn dầu mỏ tràn ra biển có thể loang phủ 12 km2 mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước và không khí, làm thay đổi tính chất của môi trường biển, cản trở việc trao đổi khí oxi và cacbonic với bầu khí quyển

b ) Đối với vi sinh vật

Nước nhiễm dầu khi chưa được xử lí mà thải ra môi trường sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các vi sinh vật

Như trong sự cố tràn dầu sinh vật phù du, ấu trùng cá, và các sinh vật ở dưới đáy

đều bị ảnh hưởng một cách mạnh mẽ Ngay cả cỏ biển, trai, hàu cũng đều bị ảnh hưởng do tràn dầu

Dầu thấm qua bộ lông của chim biển, làm giảm khả năng bảo vệ của lông, vì vậy làm cho chim trở nên dễ tổn thương với sự thay đổi nhiệt độ bất thường và làm giảm

độ nổi trên mặt nước của chúng Nó cũng làm giảm khả năng bay của chim, càng làm chúng khó thoát các động vật săn mồi Khi cố gắng rỉa lông, chim thường nuốt dầu vào bụng, dẫn tới làm hại thận, thay đổi chức năng của phổi, và kích thích hệ tiêu hóa Các vấn đề này và khả năng hấp thu thức ăn bị hạn chế gây ra sự mất nước và mất cân bằng trao đổi chất Sự thay đổi cân bằng hormon bao gồm luteinizing protein

cũng có thể xảy ra ở một số loài chim khi tiếp xúc với dầu Hầu hết chim bị ảnh hưởng bởi dầu tràn đều chết, trừ khi có sự can thiệp của con người

Các động vật có vú biển bị dính dầu cũng bị ảnh hưởng tương tự như với chim Dầu phủ lên bộ lông của rái cá và hải cẩu làm giảm khả năng trao đổi chất và làm giảm thân nhiệt Khi ăn phải dầu, động vật sẽ bị chứng mất nước và giảm khả năng tiêu hóa

Do dầu nổi trên mặt nước làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước, nó hạn chế sự quang hợp của các thực vật biển và các sinh vật phù du Điều này làm giảm lượng cá thể của hệ động vật cà ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái Tràn dầu có thể làm hỏng toàn bộ dây chuyền thực phẩm trong khu vực

c ) Đối với kinh tế, xã hội và con người

Tốn kém tiền bạc để làm sạch môi trường bị ô nhiễm

Ngoài những thiệt hại trực tiếp về tài sản ra còn có các ảnh hưởng mang tính chất lâu dài như các cảnh quan, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản…

Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến người thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc hít thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da Ngoài ra chúng còn gây ra 1 số bệnh như ung thư, bệnh phổi, gián đoạn hormon…

Thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế cho người dân Sự suy giảm sản lượng cá đánh bắt, hơn nữa cá đánh bắt lên mang bán ở chợ, người tiêu dùng không dám ăn vì tôm

cá có mùi xăng dầu nên người dân đành gác ngư cụ Suy giảm năng suất của thủy hải sản nuôi Hiểm họa tràn dầu đang buộc dân nuôi nghêu phải đối mặt với nguy cơ mất trắng hàng ngàn tỉ đồng nếu nghêu bị chết do ô nhiễm dầu

II Các phương pháp xử lí

1 Các phương pháp sinh học

2 Các phương pháp hóa lý

2.1 Lọc qua song chắn rác ( xử lý sơ bộ )

2.2 Lắng tụ

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng

văn tùng

2.3 Lọc

2.4 Đông tụ và keo tụ

2.5 Tuyển nổi

2.6 Hấp phụ

2.7 Trao đổi ion

2.8 Thẩm thấu ngượcj

2.9 Siêu lọc

2.10 Thẩm tách và điện thẩm tách ( TT và ĐTT )

2.11 Các phương pháp điện hóa

3. Các phương pháp hóa học

B Xử lí nước nhiễm dầu

I. Phân loại và xử lí nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu

1 Phân loại

Để hiệu quả quá trình xử lí cao, người ta phải tiến hành đánh giá, phân loại các nguồn nước thải và xử lí sơ bộ trước khi đưa đến hệ thống xử lí nước thải trung tâm của nhà máy Các nguồn nước thải chính trong nhà máy lọc hóa dầu bao gồm:

- Nước thải bề mặt nhiễm dầu ( OWS )

- Nước thải nhiễm dầu từ khu công nghệ ( OW )

- Nước thải sinh hoạt

- Các dạng bùn thải lẫn nước

2. Hệ thống xử lý nước thải

Do nước thải của nhà máy lọc hóa dầu chứa nhiều loại tạp chất, vì vậy, hệ thống

xử lý nước thải được phân chia ra nhiều bộ phận xử lý chuyên biệt và nhiều cấp xử lý

để loại các tạp chất một cách có hiệu quả và có chọn lọc Sơ đồ khối hệ thống xử lý

nước thải điển hình của nhà máy lọc hóa dầu điển hình được mô tả trong hình H-1.

Tùy theo sơ đồ chế biến, công nghệ áp dụng mà nguồn thải có thể có những khác biệt

đôi chút và do đó hệ thống xử lý trong thực tế có những khác biệt Nhìn chung, tất cả các hệ thống xử lý nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu đều phân ra các cấp xử lý khác nhau nhằm đạt được hiệu quả cao

2.1 Sơ đồ công nghệ

a Phân loại nước thải và xử lí ban đầu

Tất cả các nguồn nước thải trong nhà máy đều được phân loại và xử lí sơ bộ trước khi đưa vào hệ thông xử lí chung Các dòng nước thải được phân loại và thu gom thành các nhóm sau:

Nước nhiễm dầu bề mặt: Bao gồm nước mưa khu vực có nguy cơ nhiễm dầu,

nước rửa ở các khu vực phân xưởng công nghệ, nước thải ra từ hệ thống nước làm mát , từ thiết bị lọc của của hệ thống xử lí nước ngọt và nước ngưng …Nước nhiễm dầu bề mặt được thu gom về bể chứa , được tách váng dầu sơ bộ rồi chuyển sang thiết bị lắng dầu ( CPI ) Dầu tách ra được chuyển tới bể chứa dầu ẩm, còn nước được đưa tới bể kiểm tra chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng văn tùng

H-1; Sơ đồ khối hệ thống xử lí nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu

Nước nhiễm dầu : Nước lẫn dầu được tách ra từ các phân xưởng công nghệ, khu

bể chứa và bể chứa dầu thải …được đưa tới bể lắng dầu Tại đây một phần dầu được tách ra rồi đưa tới bể chứa dầu ẩm , còn nước thải được bơm tới bể hòa trộn các dòng nước sau đó qua xử lí sơ bộ

Nước thải sinh hoạt : Nước thải sinh hoạt thu gom từ các nguồn như khu nhà hành

chính , nhà ăn , nhà vệ sinh … được thu về bể chứa nước thải sinh hoạt Tại đây các tạp chất cơ học có kích thước lớn được loại bỏ , còn nước thải được bơm sang thiết

bị xử lí sinh học

Nước có lẫn Phenol : Phenol lầ một chất độc hại với sức khỏe con người, vì vậy

các tiêu chuẩn về chất lượng nước thải qui định rất ngặt nghèo về hàm lượng của chất này Để hiệu quả quá trình tách Phenol được cao, nguồn nước nhiễm Phenol được tách xử lí riêng trước khi hòa vào hệ thống xử lí chung của nhà máy Nguồn nước chứa Phenol ( chủ yếu là nước từ phân xưởng sục nước chua ) được đưa tới bể thu gom sau đó đưa đến thiết bị xử lí Phenol Qua thiết bị xử lí, Phenol bị chuyển hóa sang dạng hóa chất không độc hại khác hoặc bị hấp phụ lại tùy theo phương pháp xử

lí Nước thải sau khi xử lí sẽ được chuyển tới bể hòa trộn

Nước thải sau khi xử lí sơ bộ sẽ được đưa vào hệ thống xử lí chung Qúa trình xử

lí trải qua các công đoạn sau đây

b Xử lí bậc một

Các nguồn nước thải sau khi phân loại và xử lí sơ bộ được đưa tới bể điều hòa Tại đây các dòng nước thải được hòa trộn đồng nhất để xử lí theo các công đoạn tiếp theo Bể hòa trộn có sức chứa thiết kế phù hợp với đặc điểm các dòng không ổn định Các dòng nước thải thu gom về bể hòa trộn bao gồm các dòng chính sau:

- Dòng nước thải từ bể lắng dầu ( CPI ) của dòng nước thải lẫn dầu khu vực công nghệ

- Dòng nước thải từ bể lắng dầu ( CPI ) của dòng nước thải lẫn dầu khu vực bể chứa

- Nước tách từ bể chứa dầu ẩm

- Nước từ phân xưởng trung hòa

- Nước từ thiết bị xử lí phenol

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng

văn tùng

- Nước thải tuần hoàn trong hệ thống

Nước thải từ bể hòa trộn được bơm tới bể khuấy trộn đẻ điều chỉnh PH, bổ sung các chất keo tụ nhằm điều chỉnh môi trường nước phải phù hợp để tách các hạt rắn lơ lửng có kích thước nhỏ

Để tăng cường hòa trộn, trông bể lắp đặt cả hệ thống khuấy tĩnh và máy khuấy cơ học Nước từ bể khuấy trộn sẽ tự chảy vào bể tuyển nổi khí Bể tuyển nổi khí có nhiệm vụ tách nốt dầu tự do và các chất rắn trong trong nước thải bằng phương pháp tuyển nổi để thu nước thải có điều kiện thích hợp cho xử lí sinh học tiếp theo Nước thải sau khi tuyển nổi được bơm qua thiết bị làm mát nhằm điều chỉnh nhiệt độ tối ưu cho qua trình xử lí bậc 2 ( xử lí sinh học )

c Xử lí bậc 2

Xử lí bậc 2 có mục đích chuyển hóa phần các hợp chất hữu cơ hóa tan trong nước thải tới giới hạn theo yêu cầu tiêu chuẩn môi trường Nước thải từ hệ thống xử lí cấp

1 và nước thải sinh hoạt được đưa tới thiết bị xử lí sinh học Để điều chỉnh chất lượng nước thải, một phần nước thải từ bể kiểm tra chất lượng nước trươc khi xả ra môi trường cũng được tuần hoàn lại thiết bị xử lí sinh học Xử lí bậc 2 thường là hệ thống xử lí sinh học 2 giai đoạn Nước thải sau khi đi vào các thiết bị lọc sinh học được bổ sung dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của sinh vật

Mỗi giai đoạn xử lí bao gồm một bể chứa nước thải , một bình lọc sinh học ( thiết

bị phản ứng sinh học ), một thiết bị phân tách, thu gom bùn và bể chứa nước bơm tuần hoàn Ngoài ra, mỗi giai đoạn cũng trang bị một số thiết bị kèm theo : hệ thống định lượng hóa chất, dinh dưỡng bổ sung, hệ thống cấp không khí cần thiết cho sự phat triển của sinh vật Nước thải sau khi xử lí sinh học sẽ được đưa tới thiết bị xử lí bậc 3, còn bùn cặn được đưa tới thiết bị xử lí sơ bộ bùn thải

d Xử lí bậc 3

Nước thải sau khi ra khỏi thiết bị xử lí bậc 2 được đưa tới thiết bị lọc để tách nốt các tạp chất rắn lơ lửng còn xót lại Thiết bị lọc thường được sử dụng là thiết bị lọc cát nhanh có hệ thống rửa ngược, Nước thải được thu gom về một bể chứa Nước thải từ bể chứa nước lọc sau đó tự chảy vào bể kiểm tra chất lượng nước thải trước

chất lượng nước thải , nếu nước thải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường sẽ được thải ra môi trường

Trong trường hợp nước thải không đáp ứng yêu cầu thì một phần nước thải sẽ được bơm tuần hoàn lại các thiết bị xử lí phía trươc để xử lí Nước thải không đạt yêu cầu được bơm tới thiết bị xử li bậc 2 hay bậc 3 tùy thuộc vào chỉ tiêu nào của nước thải chưa đạt yêu cầu

2.2 Các thiết bị xử lí

Thiết bị xử lý nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu được chia thành bốn nhóm: Thiết bị phân loại và xử lý sơ bộ bân đầu, thiết bị xử lý bậc một, thiết bị xử lý bậc hai và thiết bị xử lý bậc ba Sơ đồ công nghệ tóm tắt hệ thống xử lý nước điển hình

với các loại thiết bị sử dụng được trình bày trong hình H -2.

a.Thiết bị phân loại và xử lí sơ bộ

Thiết bị xử lí sơ bộ nước nhiễm dầu bề mặt.

Xử lý nước nhiễm dầu bề mặt bao gồm các thiết bị chính sau: Bể phân phối dòng,

bể chứa nước mưa, bể lắng dầu CPI Nước nhiễm dầu bề mặt được thu gom về bình phân chia dòng rồi chảy tới bể chứa và xử lý sơ bộ Bể chứa và xử lý sơ bộ là dạng

bể lắng dầu (CPI) có nhiệm vụ tách các chất thải rắn kéo theo và tách dầu nổi trên bề mặt ra khỏi nước thải

Để nâng cao hiệu quả quá trình tách dầu, trong bể có gắn các tấm dập nhăn để tăng cường quá trình phân tách dầu và nước Phía trên bề mặt thóang của bể có lắp hệ thống thu gom dầu nổi Dầu tách ra được chuyển tới bể chứa dầu ẩm, còn nước được chuyển tới bể kiểm tra chất lượng nước thải trước khi xả ra môi trường Nếu nguồn nước thải này bị nhiễm dầu nặng trong thời gian dài thì nước thải không được đưa trực tiếp tới bể kiểm tra chất lượng trước khi thải mà đưa tới hệ thống nước nhiễm dầu để xử lý Khi lượng nước thải lớn (khi mưa ) nước từ bình phân dòng sẽ chảy tràn vào bể chứa nước mưa

Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53 Đặng văn tùng

H-2 : Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu

Thiết bị xử lí sơ bộ nước nhiễm dầu

Thiết bị xử lý sơ bộ nước nhiễm dầu bao gồm hai bể lắng dầu xử lý nước nhiễm dầu từ khu công nghệ và khu bể chứa Nước nhiễm dầu được phân loại và đưa về các

bể lắng dầu tương ứng để xử lý sơ bộ Đây là dạng bể lắng dầu (CPI) có nhiệm vụ tách các chất thải rắn kéo theo và tách dầu nổi trên bề mặt ra khỏi nước thải Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của bệ thu gom và xử lý sơ bộ này tương tự như bể lắng nước nhiễm dầu bề mặt Có điểm khác biệt so với nước thải nhiễm dầu bề mặt là nước thải nhiễm dầu từ khu công nghệ và bể chứa sau khi xử lý sơ bộ được đưa tới bể hoà trộn của xử lý bậc một mà không đưa thẳng tới bể kiểm tra chất lượng nước trước khi thải

Thiết bị xử lí sơ bộ nước sinh hoạt

Thiết bị xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt chỉ bao gồm các bể thu gom nước thải Để đơn linh động vận hành thông thường, có hai bể chứa nước thải hoạt động song song Nước thải sinh hoạt thu gom về các bể chứa này được xử lý sơ bộ Tại đây, các tạp chất cơ học được loại bỏ , nước thải sau đó được bơm sang thiết bị xử lý sinh học (xử lý bậc hai)

Thiết bị xử lí Phenol

Thiết bị xử lý nước thải chứa phenol rất đa dạng, tùy thuộc vào công nghệ xử lý được áp dụng Hiện nay, trong thực tế người ta sử dụng ba phương pháp xử lý phenol chính là phương pháp sinh học, phương pháp hóa học (ô-xy hóa) và phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính

Phương pháp sinh học được sử dụng tương đối rộng rãi do thân thiện với môi trường , đáp ứng được yêu cầu ngặt nghèo về hàm lượng phenol trong nước thải Thiết bị chính của phương pháp sử lý phenol bằng sinh học là các bình phản ứng sinh học Các bình phản ứng này có dạng trụ bên trong chứa các lớp đệm thấm vi sinh vật

có khả năng phân hủy phenol chứa trong nước thải Nước thải chứa phenol sau khi

xử lý sẽ được chuyển tới bể hòa trộn trước khi đưa tới thiết bị xử lý bậc một

Bể chứa dầu ẩm

Bể chứa dầu ẩm có nhiệm vụ chứa dầu tách ra từ khu vực xử lý nước thải , xử lý

sơ bộ trước khi đưa tới bể chứa dầu thải trong nhà máy Thông thường, có hai bể