Nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước thải nhiễm dầu bằng quá trình tuyển nổi và bùn hoạt tính

Do đó ta cần có thêm những nghiên cứu về xử lý nước nhiễm dầu bằng phương pháp sinh học với những chủng vi sinh vật khác nhau để lựa chọn vi sinh vật tốt nhất, tiết kiệm chi phí nhằm đảm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

-

LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG QUÁ TRÌNH TUYỂN

NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã ngành: 6520320

TP HCM, tháng 6/2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

-

LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG QUÁ TRÌNH TUYỂN

NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã ngành: 6520320

TP HCM, tháng 8/2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Huỳnh Phú

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Công nghệ TP.HCM ngày

08 tháng 10 năm 2017

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn khi Luận văn đã được sửa chữa

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP HCM, ngày…… tháng… năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 31/ 3/ 1985 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường MSHV: 1541810035

I- Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH

II- Nhiệm vụ và nội dung:

- Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: dầu mỏ, nước thải nhiễm dầu, bùn hoạt tính

- Chạy mô hình thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu (mô hình tuyển nổi và mô hình bùn hoạt tính)

- Phân tích thông số đầu vào và đầu ra mô hình xử lý (SS, COD, BOD, pH, dầu khoáng) từ đó xác định hiệu quả xử lý của mô hình

- Xác định thông số động học của quá trình bùn hoạt tính

III- Ngày giao nhiệm vụ: ngày 15 tháng 2 năm 2017

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 15 tháng 8 năm 2017

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS TS HUỲNH PHÚ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và tất cả các thông tin, số liệu, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được chỉ

rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện

Lại Nguyễn Hồng Quế

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, tập thể lãnh đạo, cán bộ của Viện Sau Đại học trường Đại học Công Nghệ TP.HCM về sự giúp đỡ trong quá trình học tập tại trường

Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước thải nhiễm dầu bằng quá trình tuyển nổi và bùn hoạt tính”, tôi đã được nhận nhiều

sự giúp đỡ, hướng dẫn cũng như chỉ bảo để hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn đến thầy PGS.TS Huỳnh Phú; thầy trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Thầy đã trao cho tôi nhiều kiến thức để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lại Nguyễn Hồng Quế

TÓM TẮT

Ngành dầu khí là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam Trong thời gian gần đây nhìn chung ngành Dầu khí đã có nhiều đóng góp vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước tuy nhiên ngành dầu khí cũng phải đối mặt với một số khó khăn, nhưng ngành dầu khí đã, đang và sẽ tiếp tục đóng vai trò là ngành kinh tế then chốt, phát triển trong tương lai… Dầu khí là nguồn năng lượng có vai trò quan trọng đang đóng góp 64% tổng năng lượng đang sử dụng toàn cầu, 36% năng lượng còn lại là gỗ, sức nước, sức gió, địa nhiệt, ánh sáng mặt trời, than đá, và nhiên liệu hạt nhân

Dầu là chất lỏng sánh, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và không tan trong nước Chúng bị oxy hóa rất chậm, có thế tồn tại đến 50 năm Dầu nếu không được

xử lý sẽ ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến nguồn tiếp nhận: chết cá, sinh vật dưới nước sẽ thiếu oxy và chết, … Vì thế trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, nhà nước yêu cầu tất cả các nhà máy, cơ sở chế biến phải xử lý nước thải tại nguồn đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi xả ra nguồn tiếp nhận Luận văn này nghiên cứu thực nghiệm xử

lý nước thải nhiễm dầu bằng quá trình tuyển nổi và bùn hoạt tính

Quá trình tuyển nổi là quá trình tách các chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu mỡ…trong nước thải bằng bọt khí nổi trên nguyên tắc: lợi dụng sự chênh lệch giữa khối lượng riêng của hạt và pha lỏng để tách hạt rắn ra

- Bọt khí mang 1 vài hạt cặn nổi lên

- 1 hạt cặn được vài bọt khí mang nổi lên

- 1 bóng khí lớn bao bọc 1 vài hạt cặn nổi lên

Quá trình bùn hoạt tính được phát hiện vào năm 1913 tại Vương quốc Anh bởi hai kỹ sư Edward Ardern và WT Lockett Tính chất nổi bật của bùn hoạt tính là màu vàng nâu của bông bùn, lắng nhanh và có các vi sinh cư trú gồm động vật nguyên sinh, ấu trùng, vi khuẩn và một số không nhiều nấm mốc Quá trình này liên quan đến không khí hoặc oxy được đưa vào một hỗn hợp kiểm tra và nước thải được xử

lý sơ cấp hoặc nước thải công nghiệp kết hợp với các vi sinh vật để phát triển chất rắn hình thành trong đường ống làm giảm hàm lượng các chất hữu cơ của nước thải

Vi khuẩn tăng sinh khối theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn tiềm tàng (pha lag): tăng sinh khối không tăng số lượng

- Giai đoạn tăng sinh khối theo hàm số mũ (pha log): thu nhận, đồng hóa thức

ăn và phân chia tế bào đạt đến giá trị tối đa

- Giai đoạn tăng trưởng chậm (pha ổn định): số lượng vi sinh vật sinh ra đúng bằng số lượng chết đi

- Giai đoạn chết (pha chết): số lượng vi sinh vật chết nhiều hơn số lượng sinh

ra

Nước thải nhiễm dầu là một loại nước thải đặc biệt, có tính độc hại cao Qua quá trình tiến hành thí nghiệm cho thấy sau khi tách dầu có thể xử lý bằng công nghệ bùn hoạt tính và cho hiệu quả cao đến 86.08% ứng với thời gian là 6 giờ và tải trọng là 1.2 kgCOD/ngày Công nghệ tách dầu hiện nay đang được áp dụng là bể tách dầu sử dụng hóa chất và thiết bị tốn kém Do đó ta cần có thêm những nghiên cứu về xử lý nước nhiễm dầu bằng phương pháp sinh học với những chủng vi sinh vật khác nhau để lựa chọn vi sinh vật tốt nhất, tiết kiệm chi phí nhằm đảm bảo chất lượng nước thải theo QCVN, góp phần bảo vệ môi trường

ABSTRACT

The oil and gas industry is one of the key economic sectors of Vietnam Recently, the oil and gas industry has made a great contribution to industrialization and modernization of the country However, the oil and gas industry is facing some difficulties, but the oil and gas industry has been continued to play a key economic role in the future Petroleum is the energy source with the important role that contributes 64% of the total used globally energy, 36% of the remaining energy is wood, water, wind, geothermal, solar, coal, and nuclear fuel

Oil is a comparative liquid, with a characteristic odor, lighter in water and less soluble in water It which is oxidized very slowly can last up to 50 years If oil left untreated, it will have a very serious effect on the receiving source: dead fish, aquatic organisms that will lack oxygen and die, etc Therefore, before releasing the receiving source, the state requires all factories and processors to treat the waste water at the source of the standard before discharging into the receiving source This thesis researches the treatment of oil contaminated wastewater by flotation and activated sludge

Flotation process is the process of separating suspended substances, surfactants, grease, etc in waste water with floating air bubbles in principle: taking advantage of the difference between grain density and liquid phase to remove seeds out

- Bubble gills carry some residue particles

- A few particles of air bubbles floating up

- A large balloon of gas covering some residue

Activated sludge process was discovered in 1913 in the United Kingdom by two engineers, Edward Ardern and WT Lockett The famous qualities of the activated sludge are the brownish – yellow colour, depositing rapidly, and containing microorganisms including protozoa, larvae, bacteria and some mild mold This process involves air or oxygen being introduced into a test mix and a treated

primary wastewater or an industrial wastewater that is combined with microorganisms to develop solids formed in the pipeline which reduces the wastewater's organic content Bacterias increase their biomass in 4 stages:

- Potential stage (lag phase): Increasing their biomass, not increasing their quantity

- Exponential growth phase (log phase): acquisition, feed assimilation and cell division reach the maximum value

- Slow growth stage (stationary phase): the number of living micro - organisms that is produced is equal to the number of dead micro - organisms

- Dead stage (dead phase): the number of dead micro - organisms is higher than the number of birth micro - organisms

Oil-contaminated wastewater is a special, highly toxic wastewater During the experiment, it was found that after separation the oil, we could be treated with activated sludge technology and it gave high efficiency up to 86.08% for a period of

6 hours and a load of 1.2 kgCOD / day Current oil seperation technologies are being used for oil seperation tanks that are using chemicals and expensive equipments Therefore, we need more researches on the treatment of oil – contanminated wastewater by biological methods with many different species of micro – organisms to choose the best one which saves the cost, ensures the quality

of wastewater according to QCVN and protects our environment

MỤC LỤC

Trang

TÓM TẮT vi

ABSTRACT viii

MỤC LỤC x

Trang x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC BẢNG 4

Trang 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 7

Trang 7

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu đã qua 2

2 Mục đích nghiên cứu 4

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

4 Giới hạn của đề tài 5

5 Ý nghĩa của đề tài 5

6 Phương pháp nghiên cứu 5

6.1 Phương pháp luận 5

6.2 Phương pháp cụ thể 6

6.2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệu 6

6.2.2 Phương pháp chuyên gia 6

6.2.3 Phương pháp thực nghiệm 6

6.2.4 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, so sánh 6

6.2.5 Phương pháp phân tích hóa, lý của nước 6

7 Các kết quả đạt được của đề tài 6

8 Cấu trúc của Luận văn 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU 8

1.1 Tổng quan về nước thải nhiễm dầu 8

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ 8

1.1.2 Các nguồn nước thải nhiễm dầu 14

1.1.3 Những tác động của ô nhiễm dầu đến môi trường 17

1.2 Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu 25

1.3 Một số công trình xử lý nước thải nhiễm dầu 39

CHƯƠNG 2: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH 47

2.1 Cơ sở lý thuyết 47

2.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi 47

2.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính 58

2.2 Phương tiện thực nghiệm 63

2.2.1 Địa điểm thí nghiệm 63

2.2.2 Thiết bị và dụng cụ 63

2.2.3 Hóa chất sử dụng 64

2.3 Phương pháp thực nghiệm 64

2.3.1 Mô hình thực nghiệm 64

2.3.2 Các thông số tính toán 65

2.3.3 Tiến trình thực nghiệm 65

2.4 Phương pháp phân tích mẫu 66

2.4.1 Phương pháp phân tích pH 66

2.4.2 Phương pháp phân tích SS 66

2.4.3 Phương pháp phân tích BOD5 66

2.4.4 Phương pháp phân tích COD 66

2.4.5 Phương pháp phân tích dầu khoáng 66

2.5 Vận hành mô hình thực nghiệm 66

2.5.1 Mô hình cơ học 67

2.5.2 Mô hình sinh học 67

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 73

3.1 Kết quả phân tích nước đầu vào của hệ thống 73

3.2 Kết quả phân tích nước đầu ra của hệ thống 73

3.2.1 Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý tuyển nổi 73

3.2.2 Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý sinh học 82

3.2.3 Tổng hợp kết quả sau 2 quá trình xử lý 105

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107

Kết luận 107

Kiến nghị 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

Tiếng Việt 110

Tiếng Anh 111

Các trang Web 111

PHỤ LỤC 113

Phụ lục 1 113

Phụ lục 2 113

Phụ lục 2.1 113

Phụ lục 2.3 114

Phụ lục 2.5 114

Phụ lục 3 115

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

thể tích nước thải

L Chiều dài đường đi bọt khí, m

supended solids

Suspended solids

VITTEP Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ môi trường

t.kd

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch phục vụ các quá trình công

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn nước thải của nhà máy lọc dầu trước khi xả vào

Bảng 1.4 Tỷ lệ mắc các bệnh liên quan đến ô nhiễm nguồn nước trên

Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫu nước đầu vào mô hình 73

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm 1 vớt dầu bình thường và tuyển nổi 73

Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm 2 vớt dầu bình thường và tuyển nổi 74

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm 3 vớt dầu bằng ống quay và tuyển nổi 75

Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm 4 vớt dầu bằng ống quay và tuyển nổi 76

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và tuyển nổi 77

Bảng 3.10 Kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý tuyển nổi 81

Bảng 3.11 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính giai đoạn thích nghi 82

Bảng 3.12 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với

Bảng 3.13 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với

Bảng 3.14 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với

Bảng 3.15 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với

Bảng 3.16 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với

Bảng 3.17 Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai đoạn tĩnh sắp xếp theo thời

Bảng 3.18 Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai đoạn tĩnh xếp theo tải trọng

Bảng 3.19 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với

Bảng 3.20 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với

Bảng 3.21 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với

Bảng 3.22 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với

Bảng 3.23 Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với

Bảng 3.24 Tổng hợp kết quả chạy tải trọng động mô hình bùn hoạt tính 98

Bảng 3.25 Kết quả phân tích mẫu nước thải sau quá trình xử lý sinh học 101

Bảng 3.27 Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải sau hai quá trình xử

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ

Trang Hình 1.1 Sản xuất và xuất khẩu dầu thô của Việt Nam 11

Hình 1.2 Mức tiêu thụ dầu của Việt Nam tăng nhanh nhất trong khu vực 11

Hình 1.3 Sơ đồ chưng cất, chế hóa và ứng dụng của dầu mỏ 14

Hình 1.5 Mối quan hệ qua lại giữa con người – hệ sinh thái 22

Hình 1.7 Sơ đồ các giai đoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu 25

Hình 1.12 Sử dụng Enretech cellusorb để hấp thụ dầu 28

Hình 1.17 Sơ đồ dòng chảy của quá trình bùn hoạt tính 37

Hình 1.18 Nguyên lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu 39

Hình 1.19 Sơ đồ xử lý nước thải có tuyển nổi phân nhánh nước rửa thiết bị

Hình 1.20 Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có

Hình 2.3 Bể tuyển nổi dạng trụ 48

Hình 2.6 Các giai đoạn tăng sinh khối của tế bào vi khuẩn theo thang log 60

Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD của thí nghiệm 1 74

Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD của thí nghiệm 2 75

Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD của thí nghiệm 3 76

Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD của thí nghiệm 4 77

Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD của thí nghiệm 5 78

Hình 3.6 Biểu đồ tổng hợp kết quả xử lý COD bằng phương pháp ống

Hình 3.7 Biểu đồ tổng hợp kết quả xử lý SS bằng phương pháp ống quay

Hình 3.8 Biểu đồ tổng hợp kết quả xử lý BOD bằng phương pháp ống

Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý

Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình 84

Hình 3.12 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình 85

Hình 3.13 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình 86

Hình 3.14 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.16 Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo thời gian lưu nước

Hình 3.17 Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo tải trọng tĩnh tăng

Hình 3.18 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.20 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.21 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.22 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt

Hình 3.23 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD đầu ra và hiệu suất xử lý theo

Hình 3.24 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD đầu ra và hiệu suất xử lý theo

Hình 3.25 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý

Hình 3.26 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý

Hình 3.27 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số Kd và Y 103

Hình 3.28 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số K và Ks 104

Hình 3.29 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD ban đầu, sau xử lý

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ đã và đang 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 đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời 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 được trong một xã hội công nghiệp, phục vụ đắc lực cho việc phát triển kinh tế xã hội Chính tầm quan trọng nêu trên mà dầu mỏ đóng một vai trò hết sức đặc biệt trong sự phát triển kinh tế, công nghiệp của mỗi quốc gia Do đó, tất cả các quốc gia trên thế giới đều xây dựng cho mình một nền công nghiệp dầu khí Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào trình độ 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 đang 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, đặc biệt là ảnh hưởng tiêu cực đến 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 động thực vật và gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người Vì vậy vấn đề bảo vệ môi trường khỏi các chất ô nhiễm dầu đã trở thành một trong những vấn đề được xã hội quan tâm

Vấn đề xử lý nước thải nhiễm dầu từ các nhà máy lọc dầu và các kho chứa xăng dầu là rất cấp thiết trong giai đoạn hiện nay Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà khoa học, nhà chuyên môn đã nghiên cứu ra nhiều công nghệ, nhiều phương pháp, trong đó phương pháp cơ học kết hợp sinh học cho hiệu quả cao trong xử lý nước thải nhiễm dầu Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến, chi phí không quá cao

Qua những lý do đó với đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng

phương pháp tuyển nổi và bùn hoạt tính” sẽ là câu trả lời góp phần giải quyết

thỏa đáng cho những vấn đề trên

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu đã qua

Vấn đề ô nhiễm dầu và xử lý dầu tràn, nước thải nhiễm dầu đã được quan tâm giải quyết ở hầu hết các quốc gia trên thế giới đặc biệt là ở các quốc gia có ngành công nghiệp dầu khí phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Mexico, …

Phòng Vi sinh vật môi trường - Viện Công nghệ Môi trường (Viện KH - CN Việt Nam) đã tiến hành phân lập và tuyển chọn được 30 chủng xạ khuẩn và 20 chủng vi khuẩn ưa nhiệt, có ưu điểm là có tác dụng phân chủy mạnh các chất hữu

cơ trong nước thải Tất cả các chủng vi sinh vật tuyển chọn dùng để sản xuất các chế phẩm vi sinh vật đều đã được nghiên cứu kỹ các đặc điểm sinh học để khẳng định chúng không độc hại cho con người, vật nuôi và môi trường [24]

Tính đến nay, TP Hồ Chí Minh đã có 3 – 5 nhà máy tái chế dầu thải có công suất bình quân 40 – 50 tấn/ ngày với công nghệ chưng cất và lọc Tuy nhiên, thực chất chỉ có khoảng 2 công ty thực hiện theo cam kết Các cơ sở còn lại hoạt động trong các khu dân cư không có giấy phép chưa thể thống kê được Ngoài ra, tất cả các thiết bị chưng cất đều chế tạo thô sơ, công suất lớn nhưng chất lượng sản phẩm kém Về quản lý Nhà nước, hiện các cơ sở sản xuất phát sinh dầu thải và các nhà máy tái chế, xử lý chất thải nhiễm dầu được quản lý bằng hệ thống Chứng từ quản

lý chất thải và phải báo cáo định kỳ 2 năm một lần với số lần kiểm tra tương ứng Tuy nhiên, hiện số lượng cán bộ và trang thiết bị kiểm tra rất hạn chế, việc quản lý các cơ sở sản xuất “chui” là rất khó khăn khi các cơ sở này di chuyển liên tục

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

Các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường (VITTEP) đã xây dựng thành công giải pháp kỹ thuật xử lý nước nhiễm dầu cho Xí nghiệp Đầu máy Đà Nẵng bằng phương pháp xây dựng bể điều hòa với các tấm nhựa xếp song song để tách dầu mỡ

Theo phương án của VITTEP, lượng nước thải bao gồm dầu, mỡ, hóa chất tẩy

rửa, xỉ than, nước bẩn đã qua sử dụng trong quá trình làm sạch các chi tiết máy được gom vào một bể điều hòa Bể này có các ngăn tách riêng cặn đất cát, sau đó chuyển tiếp nước thải sang ngăn điều hòa Ở đây, nước thải được bơm đến bộ phận làm nhiệm vụ tách dầu với các tấm nhựa xếp song song để tách các hạt dầu nổi trên

bề mặt nước Tiếp đó, nước thải được lưu thông qua lớp vật liệu polymer để các hạt dầu nhỏ hơn được hấp phụ Sau khi tách hết dầu, lượng nước này được 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 xí nghiệp Nước thải tại đây được bơm tiếp vào một bể có hệ thống sục khí, rồi chuyển sang bể lắng và cuối cùng mới vào đến bể khử trùng Dung dịch Chlorine được bơm vào bể và đóng vai trò làm sạch nước thải nhiễm bẩn

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

đi Định kỳ mỗi năm một lần sẽ thực hiện hút lượng bùn, rác ở bể phân hủy cặn và được đem chôn lấp Còn lượng dầu thải được thu gom chứa trong các thùng phuy để tái sử dụng

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

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 đặt Hệ thống ứng dụng công nghệ khí - sinh học vào xử lý Đây là công nghệ mới đã được ứng dụng ở nhiều cơ sở trong nước và quân đội Hệ thống bao gồm các bể phân ly tách dầu, bể kết hợp làm thoáng, tháp lọc sinh học hiếu khí, màng đệm vi sinh, máy bơm nén khí, bơm nước thải, bơm bùn, bể lắng, bể hấp phụ…

Công nghệ xử lý bằng khí - sinh học để xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ở Tổng

kho M90 đạt hiệu suất từ 95 % đến 98 % Nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn của

Bộ Tài nguyên và Môi trường đối với nguồn nước loại B quy định tại QCVN 24/2009/BTNMT [15]

 Công ty Xăng dầu B12 (Tổng Công ty Xăng dầu Việt Nam) đã phối hợp với Viện Công nghệ Sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) thực hiện công trình "Ứng dụng công nghệ phân hủy sinh học xử lý nước thải nhiễm dầu", sử dụng

vi khuẩn phân lập có sẵn trong nước thải, không tạo ra sản phẩm phụ độc hại sau quá trình xử lý và bảo đảm nước thải đạt tiêu chuẩn loại B trước khi xả ra ngoài Công nghệ này đang được ứng dụng tại 5 kho xăng dầu của Công ty, chi phí xử lý thấp Nếu công nghệ phân hủy sinh học được triển khai ra tất cả kho xăng dầu trong

cả nước, sẽ tạo sự an toàn và giảm chi phí vài trăm tỷ đồng so với các phương pháp

xử lý khác

Với đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước nhiễm dầu của thực vật nổi: lục

bình, bèo tấm”, đề tài đã chứng minh được 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]

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của mô hình kết hợp tuyển nổi khối và bùn hoạt tính Từ đó đề ra phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu có hiệu quả

3 Nội dung nghiên cứu

a Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: dầu mỏ, nước thải

nhiễm dầu, bùn hoạt tính

b Chạy mô hình thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu (mô hình tuyển nổi và mô hình bùn hoạt tính)

c Phân tích các thông số đầu vào và đầu ra mô hình xử lý (SS, COD, BOD, pH, dầu khoáng) từ đó xác định hiệu quả xử lý của mô hình

d Xác định thông số động học của quá trình bùn hoạt tính

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

a Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 15/02/2017 đến 15/8/2017

b Đề tài tập trung nghiên cứu xác định các thông số động học của quá trình bùn hoạt tính xử lý nước thải nhiễm dầu

c Phân tích được một số chỉ tiêu chính trong nước thải như COD, BOD, SS,

pH, dầu khoáng, … nên chưa đánh giá hết hiệu quả xử lý của mô hình

d Đề tài thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất còn thiếu thốn

5 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài góp phần đề xuất một phương pháp hiệu quả trong việc xử lý nước thải nhiễm dầu trong các kho chứa xăng dầu, trạm sửa chữa và rửa xe máy, ô tô và nhà máy lọc dầu đó là áp dụng phương pháp kết hợp cả tuyển nổi và sinh học Mặc dù trong phương pháp này quá trình xử lý bằng sinh học tốn nhiều thời gian nhưng đây

là phương pháp mang lại hiệu quả cao về tính kinh tế lẫn tính kỹ thuật, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, cải thiện chất lượng môi trường sống

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp luận

Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ đã và đang 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 đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như công nghiệp Chúng là nguồn nguyên liệu và nhiên liệu không thể thiếu được trong một xã hội công nghiệp, phục vụ đắc lực cho việc phát triển kinh tế xã hội Từ lúc đó vấn đề ô nhiễm dầu cũng bắt đầu xuất hiện do: tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng dầu, … gây ảnh hưởng đến môi trường sống của con người Bên cạnh đó các phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức tạp

Do đó lựa chọn một công nghệ xử lý có hiệu quả, chi phí không 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 phương pháp tuyển nổi và bùn hoạt tính” là một giải pháp có

tính thực tiễn cao

6.2 Phương pháp cụ thể

6.2.1 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 môn Qua các tài liệu, số liệu thu thập được tiến hành phân loại, chọn lọc, tổng hợp, xử lý, phân tích để lấy những thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài

6.2.2 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

6.2.3 Phương pháp thực nghiệm

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

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

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

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

6.2.5 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

7 Các kết quả đạt được của đề tài

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

- Xác định được hiệu quả xử lý của quá trình tuyển nổi

- Xác định được hiệu quả xử lý của quá trình sinh học bùn hoạt tính hiếu khí sinh trưởng lơ lửng đối với nước thải nhiễm dầu Qua đó, xác định được các thông

số động học của quá trình sinh học hiếu khí

- Xác định được tổng hiệu suất của quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu

8 Cấu trúc của Luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, Luận văn này bao gồm 3 chương Các nội dung được bố cục theo các chương như sau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU

1.1 Tổng quan về nước thải nhiễm dầu

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhiễm dầu mỏ

1.1.1.1 Khái niệm dầu mỏ

Dầu mỏ là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục Chúng có dạng hỗn hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu

Dầu thường tồn tại ở 4 dạng phổ biến sau: [21]

+ 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 đường kính của giọt dầu:

Vài chục µm: độ ổn định thấp

Loại nhỏ hơn: có độ ổn định 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 đổi sức căng bề mặt và làm ổn định 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 đến khả năng lắng hoặc nổi của các chất rắn lơ lửng khi tạo thành các hợp chất kết hợp không lắng được Nước xả cặn sinh ra khi súc rửa bồn chứa (1 - 2 lần/ năm) là nguồn thải có mức độ ô nhiễm dầu cao nhất, từ hàng chục đến hàng chục ngàn ppm; đặc trưng của nước thải này là có hàm lượng

dầu và cặn vô cơ cao

Sản phẩm dầu chứa trong nước thải của nhà máy lọc dầu tồn tại ở 4 trạng thái sau: [19]

- Màng dầu nổi trên mặt nước, ở dạng này gồm các sản phẩm dầu nặng, trong

đó có paraffin

- Nhũ tương cơ học: loại này được tạo nên do sự khuấy trộn cơ học do dòng chảy rối chứa các sản phẩm không hòa tan

- Nhũ tương hóa học: được tạo nên khi trong công nghệ lọc dầu có sử dụng thiết

bị nhũ hóa học, hay trong nước thải có chứa chất nhũ hóa Loại nhũ tương này kích thước nhỏ và có độ bền cao

- Dung dịch thật của các sản phẩm dầu có trong nước Dung dịch này được tạo nên trong nước thải có chứa hydrocarbon thơm Chúng có độ hòa tan cao

Màng dầu và nhũ tương cơ học dễ dàng xử lý bằng phương pháp vật lý Còn các sản phẩm dầu chứa trong nước thải ở dạng nhũ tương hóa học và dung dịch thật rất bền vững khó xử lý bằng các phương pháp hóa – lý và sinh học

Dầu thô Việt Nam là loại dầu chứa ít lưu huỳnh (0.07 %), có chứa nhựa silicagel (4.5 %) và là loại dầu chứa nhiều parafine (22.4 %) Dầu mỏ của ta khai thác ở thềm lục địa phía Nam ở thể sánh đặc, chứa nhiều ankan cao (parafin) và có

ít hợp chất chứa lưu huỳnh (Lưu huỳnh có trong thiên nhiên sẽ gây hại cho động

cơ) Đặc tính dầu thô Việt Nam (từ mỏ Bạch Hổ) được ghi ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Đặc tính dầu thô Việt Nam (Bạch Hổ) [19]

4 Hàm lượng nước % trọng lượng 0.5 – 2.5 %

 Sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu dầu thô của Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có trữ lượng dầu đứng thứ 2 khu vực Đông Á sau Trung Quốc; vừa là nước xuất khẩu dầu thô vừa là nước nhập khẩu các sản phẩm dầu đã qua xử lý Dẫn báo cáo thống kê về năng lượng thế giới 2014 của BP, ANZ cho biết, Việt Nam nắm giữ 0.3 % trữ lượng dầu đã được phát hiện của thế giới, khoảng 4.4 tỷ thùng Tại khu vực Châu Á Thái Bình Dương, Việt Nam có tỷ lệ dự trữ so với sản xuất cao nhất ở mức 34.5 – cao hơn các nước xuất khẩu dầu truyền thống như Brunei, Indonesia và Malaysia Do mức độ tiêu thụ dầu tại Việt Nam vẫn tiếp tục tăng trưởng vượt mức tăng trưởng hàng năm ở mức 7.5 % trong suốt 20 năm qua, nên ảnh hưởng của việc giá dầu giảm sẽ rất lớn, đối với mọi ngành nghề, chi tiêu và giá cả [42]

Hình 1.1 Sản xuất và xuất khẩu dầu thô của Việt Nam [21]

Hình 1.2 Mức tiêu thụ dầu của Việt Nam tăng nhanh nhất trong khu vực [21]

Ngành dầu khí đóng góp phần lớn ngoại tệ cho quốc gia với các sản phẩm phục

vụ nền kinh tế như điện khí, xăng dầu, khí nén cao áp và năng lượng sạch Dầu khí

là nguồn năng lượng có vai trò quan trọng đang đóng góp 64 % tổng năng lượng

đang sử dụng toàn cầu, 36 % năng lượng còn lại là gỗ, sức nước, sức gió, địa nhiệt, ánh sáng mặt trời, than đá, và nhiên liệu hạt nhân Đó là một ngành mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho quốc gia đồng thời cũng là nguồn năng lượng quan trọng nhất hiện nay cho sự phát triển kinh tế

Ngày 23 tháng 6 năm 2014, Luật Bảo vệ môi trường và Nghị định

19/2005/NĐ-CP ngày 14 tháng 2 năm 2015 ra đời góp phần bảo vệ môi trường Trong đó, Chính phủ quy định rõ việc xử lý đối với hành vi gây ô nhiễm môi trường; việc lập kế hoạch, phương án và quy hoạch các công trình để tránh gây thiệt hại cho tài nguyên thiên nhiên cũng như con người

1.1.1.2 Thành phần hóa học của dầu mỏ

Dầu mỏ là những nguồn hydrocacbon phong phú nhất có trong thiên nhiên Thành phần hoá học của dầu mỏ rất phức tạp Tuy vậy trong dầu mỏ đều có một điểm 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 đến 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

v v một điều đáng 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 đổi trong phạm vi rất hẹp: C: 83 – 87 %, H: 11 – 14 %

Một cách tổng quát thì thành phần hoá học của dầu mỏ được 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 hữu cơ 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,

1.1.1.3 Các sản phẩm từ dầu mỏ và ứng dụng của nó

Các sản phẩm thu được từ việc lọc dầu có thể kể đến là dầu hỏa, benzen, xăng, sáp parafin, nhựa đường v.v…

Khoảng nhiệt độ sôi của các sản phẩm dầu mỏ trong chưng cất phân đoạn trong

suất thấp (chưng cất chân không) để tiếp tục phân tách thành các phân đoạn khác Các phân đoạn thu được từ quá trình chưng cất dầu thô cần được nâng cấp chất lượng trước khi sử dụng, thông qua các quá trình chuyển hóa hóa học (công nghệ reforming, đồng phân hóa, alkyl hóa, cracking nhiệt, cracking xúc tác, hydrocracking, cốc hóa, xử lý bằng hydro) hoặc được phối trộn với phụ gia Tùy theo yêu cầu của chất lượng sản phẩm cuối mà quá trình chuyển hóa hóa học hoặc loại phụ gia phù hợp được lựa chọn

Sản phẩm lọc dầu chủ yếu là các loại nhiên liệu (LPG, xăng, dầu hỏa, dầu DO, FO), một số sản phẩm khác như dầu nhờn, nhựa đường, lưu huỳnh, sáp, cốc dầu và các loại nguyên liệu cho hóa dầu Sản phẩm lọc dầu được sản xuất từ các nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô, loại nhiên liệu hóa thạch được sinh ra từ việc phân hủy trong điều kiện không có không khí của thực vật và động vật bị chôn vùi trong vỏ trái đất, và/hoặc sự tổng hợp của các nguyên tố cacbon và hydro ở điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao qua hàng trăm triệu năm Các sản phẩm lọc dầu nguyên thủy đơn giản được chưng tách từ dầu thô Ngày nay, tỷ lệ các thành phần được tổng hợp mới trong sản phẩm lọc dầu đã tăng cao để cải thiện các chất lượng của sản phẩm lọc dầu

Hình 1.3 Sơ đồ chưng cất, chế hóa và ứng dụng của dầu mỏ [23]

1.1.2 Các nguồn nước thải nhiễm dầu

Với nền công nghiệp ngày càng hiện đại, xu hướng CNH - HĐH toàn cầu dẫn

đến nhu cầu sử dụng dầu tăng vọt, đặc biệt là ngành giao thông vận tải Do đó vấn

đề ô nhiễm dầu trở nên nghiêm trọng, làm cho môi trường ngày càng xấu đi, ảnh hưởng đến sức khỏe con người [40]

Hình 1.4 Nhu cầu tiêu thụ xăng dầu đến năm 2020 [21]

Hiện nay, có nhiều nguồn phát sinh nước thải nhiễm dầu, trong đó có 4 nhóm Xí nghiệp hoạt động và phát sinh nhiều nhất đáng quan tâm đó 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 động này diễn ra ngoài thềm lục địa nên ít gây ảnh hưởng xấu đến đất liền

- Xí nghiệp Kho chứa xăng dầu: Đây 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 đó nước xả cặn từ quá trình súc rửa bồn chứa với chu kỳ 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

- Các nhà máy lọc dầu: nước từ các công đoạn công nghệ, đặc biệt ở công đoạn cracking Trong nước thải của nhà máy này có nhiều xút, nhiều hóa chất khác,

Các chất ô nhiễm từ 3 nhóm xí nghiệp trên chủ yếu là hydratcacbon Trong đó các chất hữu cơ hòa tan (hợp chất chứa oxy: phenol, aldehyt…) tăng dần trong quá

trình cracking, mức độ 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

1.1.2.1 Hệ thống thoát nước và tiêu chuẩn chất lượng nước

Nước thải trong nhà máy lọc dầu có rất nhiều tạp chất có ảnh hưởng nghiêm trọng đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng ở chung quanh Nước thải gồm có các loại nước thải công nghệ như nước ngưng tụ, nước để xử lý dầu thô, nước súc rửa bồn dầu bị nhiễm dầu với nồng độ cao và loại nước thải khác như nước để điều hòa không khí, nước làm nguội thiết bị, nước nồi hơi trong các nồi hơi hở hay bán tuần hoàn có nồng độ nhiễm dầu thấp Các loại nước thải ít bị nhiễm dầu có thể được xử lý cục bộ để tái sử dụng [4]

Tiêu chuẩn về chất lượng nước sạch và nước tuần hoàn phục vụ cho quá trình công nghệ của nhà máy lọc dầu được giới thiệu ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch phục vụ các quá trình công nghệ [7]

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn nước thải của nhà máy lọc dầu trước khi xả vào nguồn nước

đơn giản

Nhà máy lọc dầu phức tạp

1.1.3 Những tác động của ô nhiễm dầu đến 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 đáng kể sự trao đổi khí của nước biển và các chất huyền phù, vật liệu lơ lửng (ở hàm lượng đủ lớn) gây cản trở sự thâm nhập ánh sáng vào nước biển Do ô nhiễm nên hàm lượng độc tố trong sinh vật biển tăng đáng 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 độc tố hữu cơ như chất hoạt hóa bề mặt đạt