nghiên cứu đưa ra biện pháp xử lý nước nhiễm dầu thích hợp, bảo vệ môi trường và sử dụng chất thải nhiễm dầu một cách hiệu quả

MỞ ĐẦU
Sau than đá, dầu mỏ là nguyên liệu hoá thạch thứ hai được con người biết đến và
đưa vào khai thác, sử dụng. Kể từ khi phát hiện ra dầu mỏ đến nay, nó vẫn được
coi như là một nguồn năng lượng không thể thiếu cũng như chưa thể thay thế.
Chính vì có một vị trí quan trọng đối với lồi người mà ngành cơng nghiệp dầu mỏ
ngày một phát triển mạnh mẽ và đã trở thành thế mạnh kinh tế đối với những nước
có tiềm năng dầu mỏ.
Tuy nhiên, bên cạnh nguồn lợi về kinh tế do ngành cơng nghiệp này đem lại thì đi
cùng với nó là hiểm họa ơ nhiễm mơi trường có ngun nhân từ những sự cố khai
thác, vận chuyển dầu mỏ trên biển .v.v. Ngoài sự cố tràn dầu phải kể đến một số
lượng không nhỏ cặn thải xăng dầu tồn đọng trong các kho chứa, cũng như hàm
lượng dầu có trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt ngày càng gia tăng. Vấn đề
ô nhiễm dầu ngày nay đang trở thành nỗi bức xúc tồn cầu. Đứng trước những
hiểm họa ơ nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của nó, để có thể giải quyết một cách
triệt để địi hỏi phải có sự kết hợp nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, cơng nghệ
và các nhà quản lí mơi trường cũng như sự hợp tác giữa các đơn vị vận chuyển,
kinh doanh và sử dụng dầu mỏ.
Hiện nay, công nghệ phân huỷ sinh học (Bioremediation) đã được áp dụng rộng
rãi đối với xử lí ơ nhiễm dầu và các chất độc hố học cũng như các chất ơ nhiễm
khác do có hiệu quả cao, chi phí thấp và an tồn với mơi trường. Công nghệ này
đã được Viện Công nghệ Sinh học áp dụng thành cơng xử lí nước thải nhiễm dầu
tại Công ty xăng dầu B12, Quảng Ninh. Kho Cảng B12 thuộc Công ty xăng dầu
B12 là địa điểm nhạy cảm, nằm sát vịnh Cửa Lục, Vịnh Hạ Long đã được xây
dựng hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu với sự kết hợp giữa hai phương pháp xử
lý, lắng gạn cơ học và phân huỷ sinh học. Nước thải qua xử lý làm sạch đã đạt tiêu
chuẩn môi trường để thải thẳng ra vịnh Hạ Long.
Vì vậy, đề tài”…..” mang ý nghĩa thực tiễn cao, nhằm nghiên cứu đưa ra biện
pháp xử lý nước nhiễm dầu thích hợp, bảo vệ môi trường và sử dụng chất thải
nhiễm dầu một cách hiệu quả.

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN
1.1 .Tình hình ơ nhiễm dầu mỏ, sản phẩm từ dầu mỏ trên thế giới và Việt
Nam
Hiện nay, dầu mỏ được coi là một trong những nguồn năng lượng chính phục vụ
cho các ngành sản xuất cơng nghiệp và đời sống xã hội. Hằng năm, trên thế giới
tiêu thụ một nguồn năng lượng lớn trong đó nguồn năng lượng lấy từ dầu mỏ
chiếm khoảng 37,9% tổng năng lượng sử dụng toàn cầu .
Bên cạnh những nguồn lợi về kinh tế do việc khai thác, xuất khẩu và tinh chế dầu
mỏ đem lại thì những vấn đề về ơ nhiễm dầu do ngành công nghiệp này gây ra
đang trở thành vấn đề bức xúc với mơi trường tồn cầu. Những dẫn chứng sau sẽ
cho thấy mối nguy hại của vấn đề ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ với
mơi trường. Điển hình phải nói đến vụ đắm tàu ở Alaska vào năm 1989 đã tràn ra
biển 41 triệu tấn dầu và kết qủa làm ô nhiễm gần 2000 km bờ biển . Trong chiến
tranh vùng vịnh năm 1991, đã gây ra thảm hoạ là 0,82 triệu tấn dầu tràn ra vịnh
Coet đã để lại hậu quả nặng nề cho toàn bộ hệ sinh thái biển khu vực vịnh. Gần
đây vụ tràn dầu tại vịnh Tokyo vào tháng 7 năm 1997 đã đổ ra 1300 tấn dầu thô,


làm ơ nhiễm 10 đến 13 km bờ vịnh có nguy cơ huỷ diệt hệ sinh thái vùng vịnh và
một số lồi sinh vật biển ở đây có nguy cơ tuyệt chủng.
Một vài ví dụ trên cho thấy việc khai thác và vận chuyển dầu mỏ trên biển đã và sẽ
là nguy cơ gây ô nhiễm môi trường biển, tuy nhiên ơ nhiễm dầu cịn bắt nguồn từ
những nhà máy, xí nghiệp sử dụng dầu làm nguyên nhiên liệu cho sản xuất, những
hoạt động giao thông đường thuỷ, các hoạt động vệ sinh bồn bể chứa tại các kho
cảng cũng như các tàu chở dầu .v.v. Phần lớn các hoạt động trên của con người là
thải trực tiếp nước thải nhiễm dầu ra nguồn nước mặt. Chỉ có số ít các công ty hoạt
động trong lĩnh vực khai thác, kinh doanh dầu mỏ với lượng chất thải nhiễm dầu
quá lớn thì giữ lại đợi xử lí. Người ta ước tính rằng trong 2 triệu tấn dầu chảy ra
biển thì 10% có nguyên nhân từ các tai nạn tàu chở dầu trên biển, 10% tương
đương là vận tải trên biển, còn 70% là do các nguồn khác nhau xuất phát từ đất

liền (nước thải cơng nghiệp, đơ thị, rị rỉ từ nhà máy lọc dầu và bến cảng), còn lại
10% là do các hoạt động khác.
Ngành dầu khí Việt Nam đang có những bước phát triển mạnh mẽ. Hàng năm khai
thác được trên 9 triệu tấn dầu thô và con số này sẽ càng gia tăng. Dự kiến khai
thác của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro trong giai đoạn của những năm đầu của
thập kỉ này sẽ là 23-24 triệu tấn/năm. Theo tính tốn của Tổng Cơng ty Dầu khí
Việt Nam, trong những năm đầu của thập kỉ mới sản lượng tiêu thụ dầu của nước
ta sẽ lên tới 10-12 triệu tấn mỗi năm. Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và
xuất khẩu, Tổng Cơng ty Dầu khí Việt Nam dự kiến sẽ thúc đẩy khai thác tại
những mỏ cũ như: Bạch Hổ, Đại Hùng .v.v. đồng thời thúc đẩy khoan thăm dò
những mỏ mới trên thềm lục địa Việt Nam. Ngoài ra để đáp ứng nhu cầu phát triển
và hội nhập của nền kinh tế nước ta, Tổng công ty Dầu khí Việt Nam đang xây
dựng nhà máy lọc dầu tại Dung Quất, Quảng Nam và sẽ tiến hành xây dựng thêm
một vài nhà máy khác tại các tỉnh có bờ biện thuận lợi. Bên cạnh những nguồn lợi
to lớn do nền cơng nghiệp dầu khí đem lại thì ln đi cùng với nó là nguy cơ ơ
nhiễm mơi trường. Ngoài những nỗ lực chủ động ngăn ngừa, mỗi năm
Vietsovpetro phải thu gom xử lý khoảng 1500-6000 tấn cặn dầu. Tuy nhiên con số
này còn quá nhỏ so với 20000 tấn dầu thơ thất thốt ra biển từ các hoạt động khai
thác dầu ở thềm lục địa Việt Nam (theo số liệu thống kê của Trung tâm Quản lý và
Kiểm sốt mơi trường).
Do nhu cầu về kinh tế và xã hội hằng năm nước ta phải thu nhập một khối lượng
không nhỏ xăng dầu, tuy nhiên nhiều doanh nghiệp kinh doanh và sử dụng dầu
mỏ đều khơng có hệ thống xử lý nước thải, cặn nhiễm xăng dầu .v.v. những loại
phế thải này được đổ thẳng ra môi trường nước mặt đã và sẽ ảnh hưởng đến môi
trường tự nhiên.
Hiện nay một trong những biện pháp xử lí ơ nhiễm dầu được coi là thân thiện với
môi trường và có giá thành rẻ nhất phải kể đến phương pháp phân huỷ sinh học.
Phương pháp đang được các nhà quản lý và khoa học cơng nghệ quan tâm vì phù
hợp với điều kiện kinh tế và xã hội của những nước đang phát triển trong đó có
Việt Nam.

1.1. Đặc điểm dầu mỏ và ảnh hưởng của nó đến sự phân huỷ sinh học dầu mỏ
1.1.1. Đặc điểm vật lí của dầu mỏ
Dầu mỏ là chất lỏng sánh, có màu từ vàng sáng đến đen, có mùi đặc trưng, nhẹ
hơn nước và có nhiệt độ sơi thấp hơn 250 oC. Khi dầu tràn ra sẽ nổi trên mặt nước
và có xu hướng loang ra xung quanh, tạo thành lớp bao phủ trên mặt nước hình
thành một lớp dầu bóng và dễ bay hơi. Sóng và gió làm cho dầu và nước trộn lẫn
vào nhau tạo thành nhũ dầu. Nhũ dầu có chứa hơn 70% nước biển trở nên khá
nhớt, làm tăng diện tích bề mặt do đó tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật (VSV)
tấn công và phân huỷ dầu một cách dễ dàng. Tuy nhiên, những khối nhũ q lớn
và dầu bị vón cục thì sẽ hạn chế sự phân huỷ của vi sinh vật Như vậy đặc điểm lí
học của dầu mỏ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân huỷ sinh học của chính
bản thân nó.
1.1.2. Đặc điểm hố học của dầu mỏ
Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ gồm hai thành phần chủ yếu:
hydrocarbon và phân cực, trong đó các hợp chất hydrocarbon chiếm 60% đến 90%
trong dầu thô. Hydrocarbon chia thành 2 loại: hydrocarbon no và hydrocarbon
thơm. Hydrocarbon no gồm các n- alkan mạch thẳng, n- alkan mạch nhánh và
hydrocarbon no mạch vòng. Hydrocarbon thơm gồm có hydrocarbon thơm đơn
nhân như toluen, benzen, ethylbenzen, xylen (TBEX) v.v. và hydrocarbon thơm đa
nhân (polycyclic aromatic hydrocarbon - PAH). Theo các nghiên cứu về dầu thô ở
Poncacity, Oklahoma đã tách được trên 200 loại hydrocarbon trong đó bao gồm
các n – parafin (từ C1 đến C32), 4 hexan phân nhánh, 8 heptan trong đó có 6 phân
nhánh, 15 octan phân nhánh. Ngồi ra, có thể có tất cả các đồng phân C8, C9 của
alkylbenzen. Thành phần phân cực gồm asphalten và resin, đây là các hợp chất có
chứa nitơ, lưu huỳnh, oxy và cacbon. Asphalten gồm có phenol, axit béo, keton,
este hydrocarbon có nhân porphyrin và resin bao hàm các pyridin, quinolin,
sylgoxyt, sulfoxyt và amit.
Dầu mỏ và các sản phẩm có nguồn gốc dầu mỏ thường có thành phần các phân

đoạn khác nhau. Dầu thô, dầu nhiên liệu (FO) thường có hàm lượng cao thành
phần phân cực, trong khi đó dầu diezen (DO), xăng thường có thành phần chính là
các hydrocarbon no.
Cấu tạo của hydrocarbon trong thành phần dầu mỏ cũng ảnh hưởng đến sự phân
huỷ dầu của vi sinh vật. Các alkan mạch thẳng dễ bị phân huỷ nhất, sau đó đến
alkan mạch nhánh, tiếp đến là hydrocarbon thơm có trọng lượng phân tử thấp, rồi
đến hydrocarbon thơm có trọng lượng phân tử lớn và cuối cùng là các hợp chất
phân cực.
Trong các alkan mạch thẳng các alkan có độ dài từ C10 đến C24 thường được
phân huỷ nhanh nhất, các chuỗi dài hơn thường khó phân huỷ, các chuỗi ngắn hơn
gây độc cho các vi sinh vật nhưng chúng lại dễ bay hơi. Riêng các alkan có trọng
lượng phân tử lớn hơn 500 thì hồn tồn khơng được các vi sinh vật sử dụng .
Trong tự nhiên PAH là các chất gây ô nhiễm và phân bố rộng rãi. PAH tồn tại ở
mơi trường tự nhiên có nguồn gốc do các hoạt động như khai thác, chế biến, vận


chuyển dầu mỏ, sản xuất than, sản xuất hoá chất và là sản phẩm của q trình đốt
cháy khơng hồn tồn các nguồn nhiên liệu thơ. Một số PAH có khả năng gây độc,
gây ung thư và đột biến đối với con người và động vật, do đó một trong những chỉ
tiêu đánh giá q trình làm sạch ơ nhiễm dầu mỏ đó là loại bỏ PAH kể cả các PAH
có trọng lượng phân tử cao bởi nhiều nhóm vi sinh vật.
So với hydrocarbon no các hợp chất hydrocarbon thơm thường được sử dụng
chậm hơn và đặc biệt với hydrocarbon đa nhân. Tuy nhiên mức độ so sánh khả
năng phân huỷ chỉ mang tính tương đối.

Dầu mỏ

Thành phần phân
cực (NSO)

Asphalten
Resin

Alkan

Hydrocarbon (HC)

HC no (saturate)

Vịng

Hình 1.1 : Thành phần hố học của dầu
(cyclic
)
Thẳng

HC thơm(aromatic)

Đơn nhân

(monocyclic

Đa nhân
(polycyclic
aromatic)

)

Nhánh

2.Giới thiệu về công ty xăng dầu B12 và tình hình xử lý nước thải tại cơng ty.
2.1. Lịch sử hình thành và phát triển.
Cơng ty xăng dầu B12 là Công ty xăng dầu trực thuộc Tổng Công ty xăng
dầu Việt Nam. Ngày 27 tháng 6 năm 1973, Công ty xăng dầu B12 được thành lập
theo quyết định số 351/VT-QĐ của Bộ Vật tư(cũ) và chính thức đi vào hoạt động
ngày 1 tháng 7 năm 1973. Hiện nay Cơng ty có 1769 lao động. Với nhiệm vụ chủ


yếu: Tổ chức tiếp nhận xăng dầu nhập khẩu, nhập điều động nội bộ nghành, bơm
chuyển xăng dầu bằng đường ống, bảo quản dự trữ xăng dầu quốc gia và tổ chức
kinh doanh các loại xăng dầu, dầu mỡ nhờn, gas...trên địa bàn các tỉnh Quảng
Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, và một phần của Thành phố Hải Phòng. Đảm bảo
kinh doanh có hiệu quả và tạo nguồn đảm bảo hơn 80% khối lượng xăng dầu phục
vụ cho sự phát triển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng các tỉnh và thành phố phía
Bắc.
2.1.1. Chức năng, nhiệm vụ của Cơng ty xăng dầu B12.
Cơng ty xăng dầu B12 có nhiệm vụ chính là cung ứng các sản phẩm hóa
dầu cho nhu cầu tiêu dùng của hầu hết các tỉnh phía Bắc theo nhiều loại hình kinh
doanh khác nhau. Xăng dầu nhập khẩu tại Cảng dầu B12, được tồn chứa trong hệ
thống kho bể và vận chuyển bằng đường ống, đường bộ, đường thủy tới các đơn vị
tuyến sau và hệ thống các cửa hàng bán lẻ. Ngồi ra Cơng ty cịn có tham gia vào
nhiệm vụ dự trữ xăng dầu quốc gia(hàng P10) góp phần đảm bảo an ninh về năng
lượng.
Công ty xăng dầu B12 trực thuộc Tổng Công ty xăng dầu Việt Nam có tư
cách pháp nhân chịu sự chỉ đạo trực tiếp của Tổng Công ty theo chế độ phân cấp
hiện hành, đồng thời chịu sự kiểm tra, quản lý của chính quyền địa phương nơi
Cơng ty hoạt động.
2.1.2. Cơ cấu tổ chức của Công ty xăng dầu B12.
Sơ đồ cơ cấu tổ chức:

GIÁM ĐỐC
Phó giám đốc
nội chính

Phịng
quản
lý kỹ
thuật
và đầu
tư

Phịng
kỹ
thuật
xăng
dầu

Cảng
dầu
B12

Phó giám đốc
kỹ thuật

Phịng
tin
học

Xí

nghiệp
XD
Quảng
Ninh

Phịng
tổ
chức

Xí
nghiệp
XD
K131

Phó giám đốc
kinh doanh

Phịng
thanh
tra bảo vệ

Chi
nhánh
XD Hải
Dương

Phịng
hành
chính

Phó giám đốc
dự án

Phịng
kế
tốn

Chi
nhánh
XD
Hưng
n

Sơ đồ cơ cấu tổ chức Cơng ty xăng dầu B12

Phịng
kinh
doanh

XN
Kho
vận
xăng
dầu
K130

Phịng
xây
dựng
cơ bản

2.2.Tình hình xử lý nước thải nhiễm dầu tại cơng ty.
Công ty chủ động phối hợp với cơ quan chức năng, chuyên ngành tổ chức nghiên
cứu áp dụng biện pháp quản lý môi trường một cách chặt chẽ và đồng bộ, đã lập
báo cáo đánh giá tác động môi trường và kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường đối với
cảng và kho có những biện pháp tích cực nhằm chủ động khắc phục, xử lý kịp
thời. Hàng năm công ty đã chi hàng tỷ đồng cho công tác hoạt động hệ thống xử lý
nước thải nhiễm dầu, bảo vệ môi trường bảo đảm tiêu chuẩn nhà nước quy định.
Hàng năm công ty xây dựng lại hệ thống quy trình phù hợp với các quy định của
pháp luật về bảo vệ môi trường, nghiên cứu áp dụng các giải pháp tiên tiến, hiện
đại, chế độ quản lý khoa học nhằm nâng cao độ tin cậy trong vận hành và hạn chế
ô nhiễm mơi trường đến mức thấp nhất.
Bằng nội lực của mình , Công ty đã phối hợp với viện công nghệ sinh học thuộc
Trung tâm khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia lựa chọn và ứng dụng thành
công phương pháp “ ứng dụng công nghệ phân huỷ sinh học, để xử lý nước thải
nhiễm dầu”.Nước thải sau khi xử lý qua hệ thống này thải ra môi trường đạt tiêu
chuẩn Nhà nước quy định. Kiên cố hoá hệ thống thu gom nước thải xăng dầu theo
chu trình kín, tồn bộ nước thải được dẫn về khu xử lý tạo nên quy hoặch của kho
xăng dầu sạch, đẹp giảm thiểu nguồn nước thải lắng đọng trong kho, xây dựng khu
xử lý nước thải thành nơi thoáng mát, sinh động.
3.Thành phần và tính chất của nứơc thải.
Ơ nhiễm nước là việc đưa vào các nguồn nước các tác nhân lý, hóa, sinh học và
nhiệt không đặc trưng về thành phần hoặc hàm lượng đối với mơi trường ban đầu
đến mức có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển bình thường của một
loại sinh vật nào đó hoặc thay đổi tính chất trong lành của mơi trường ban đầu.
Để thiết kế các công tŕnh xử lý nước thải, trước tiên chúng ta phải biết đặc điểm,
thành phần của các chất gây ơ nhiễm.
Các đặc điểm lý học, hóa học và sinh học của nước thải và nguồn sinh ra nó

Đặc điểm

Nguồn

Lý học
Màu

Nước thải sinh hoạt hay cơng nghiệp, thường do sự phân hủy của
các chất thải hữu cơ.

Mùi

Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của nước thải


Chất rắn

Nước cấp, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, xói mịn đất.

Nhiệt

Nước thải sinh hoạt, cơng nghiệp

Hóa học
Carbohydrate

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Dầu, mỡ

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Thuốc trừ sâu

Nước thải nông nghiệp

Phenols

Nước thải công nghiệp

Protein

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Chất hữu cơ bay hơi

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Các chất nguy hiểm

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Các chất khác

Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong nước thải trong tự
nhiên

Tính kiềm

Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầm

Chlorides

Nước cấp, nước ngầm

Kim loại nặng

Nước thải công nghiệp

Nitrogen

Nước thải sinh hoạt, công nghiệp

pH

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Phosphorus

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa trôi

Sulfur

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước cấp

Hydrogen sulfide

Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

Methane

Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

Oxygen

Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc khơng khí - nước

Sinh học


Động vật

Các dụng chảy hở và hệ thống xử lý

Thực vật

Các dụng chảy hở và hệ thống xử lý

Eubacteria

Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Archaebacteria

Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Viruses

Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong quá trình xử lý nước thải

Chất gây ô nhiễm

Nguyên nhân được xem là quan trọng

Các chất rắn lơ lửng

Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử
lý được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L.

Các chất hữu cơ có thể Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo. Thường
phân hủy bằng con đường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng vào nguồn
sinh học
nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy hòa tan
của nguồn nước.
Các mầm bệnh

Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây
bệnh trong nước thải. Thông số quản lý là MPN (Most
Probable Number).

Các dưỡng chất

N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được
thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự phát triển của
các lồi khơng mong đợi. Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt
đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm.

Các chất ô nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vơ cơ có khả năng gây ung thư, biến
dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính.
Các chất hữu cơ khó phân Khơng thể xử lý được bằng các biện pháp thơng thường. Ví dụ


hủy

các nơng dược, phenols...

Kim loại nặng

Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ
khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các q
tŕnh xử lý sinh học

Chất vơ cơ hịa tan

Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nơng, cơng
nghiệp

Nhiệt năng

Làm giảm khả năng bão hịa oxy trong nước và thúc đẩy sự
phát triển của thủy sinh vật

Ion hydrogen

Có khả năng gây nguy hại cho TSV

Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989
Low-maintenance Mechanically Simple Wastewater Treatment systems, 1980

Ở các thành phố có nhiều nhà máy, khu cơng nghiệp, nước thải công nghiệp ảnh
hưởng rất lớn đến thành phần nước thải chung của thành phố, thị trấn v́ nó chứa
nhiều các chất gây ô nhiễm ở nồng độ cao và tùy theo từng nhà máy thành phần
chất gây ô nhiễm rất phức tạp. Do đó để giảm thiểu chi phí cho việc quản lư và xử
lư, mỗi nhà máy cần phải có các hệ thống xử lư riêng để nước thải thải vào các
nguồn nước công cộng phải đạt đến một tiêu chuẩn cho phép nào đó.
Các loại chất thải và các nguồn thải chính

Loại chất thải

Từ cống rănh, kênh thoát nước Từ các nguồn chảy tràn
Nước thải sinh Nước
thải Chảy tràn từ khu Chảy tràn ở khu
hoạt
công nghiệp sx nông nghiệp vực thành thị

Các chất thải cần
´
oxy để phân hủy
Dưỡng chất

´

´

´

´

´

´

´


Các mầm bệnh
Chất
rắn
lửng/cặn lắng
Muối
Kim loại độc
Chất hữu cơ độc
Nhiệt

´
lơ

´

´

´

´

´

´

´

´

´

´

´
´

´
´

´

4. Chỉ tiêu nước thải được phép thải ra mơi trường ngồi.( bảng chỉ tiêu này
cịn thiếu)
Chương 3: Ứng dụng cơng nghệ phân huỷ sinhs học xử lý nước thải nhiễm
dầu tại Công ty xăng dầu B12.
3.1.Tổng quan về công nghệ sinh học trong xử lý nước thải nhiễm dầu.
Việc làm sạch ô nhiễm dầu muốn thành công và bảo đảm sự an tồn cho mơi
trường ở mức có thể, nhất thiết phải kết hợp hài hoà giữa các giải pháp kĩ thuật mà
trong đó cơng nghệ phân huỷ sinh học ( Bioremediation) sẽ đóng vai trị quyết
định ở khâu sau cùng. Để xử lý nước thải nhiễm dầu ở Công ty xăng dầu B12 đạt
tới mức độ tối ưu nhất, Công ty đã áp dụng công nghệ xử lý sinh học vào khâu
cuối cùng của quá trình xử lý nước thải.

Bản chất của công nghệ phân huỷ sinh học là: Bổ sung tập đoàn vi sinh vật
phân huỷ dầu, thay đổi một số yếu tố như các nguồn dinh dưỡng, oxy….nhằm
kích thích sự phát triển của tập đồn vi sinh vật nói trên và tập đồn vi sinh vật tồn
tại sẵn có trong nước thải có khả năng phân huỷ dầu để sau một thời gian ngắn
nhất sản phẩm ô nhiễm sau khi xử lý có thể thải ra mơi trường.
Sử dụng phân hủy sinh học xử lý ô nhiễm dầu đã được các nhà khoa học trên thế
giới nghiên cứu từ năm 1967. Công nghệ phân huỷ sinh học đảm bảo an tồn cho
mơi trường hơn tất cả các cơng nghệ khác, đặc biệt trong điều kiện sinh thái đa hệ
việc áp dụng công nghệ phân hủy sinh học làm sạch dầu cũng như làm sạch các
chất độc khác đạt hiệu quả cao nhất. Người ta ước tính chi phí cho sử dụng các
biện pháp vật lí xử lí ơ nhiễm dầu ở Alaska khong 1 triệu USD/ ngày, trong khi đó
chi phí cho việc ứng dụng phân huỷ sinh học tốn ít hơn nhiều. Xử lí ơ nhiễm hữu
cơ bằng phân huỷ sinh học là phương pháp an toàn, rẻ và có thể áp dụng ở các qui
mơ rất lớn ngồi tự nhiên. Chi phí cho xử lí 0,914 m 3 khối ô nhiễm bằng phân huỷ


sinh học chỉ hết từ 40-250 USD trong khi đó các phương pháp khác đều có giá
thành cao hơn nhiều thậm chí nếu xử lí bằng phương pháp đốt có thể lên tới 250 800 USD, hơn nữa các phương pháp này có thể gây ơ nhiễm khơng khí, ơ nhiễm
nước ngầm.
Q trình phân huỷ sinh học dầu ơ nhiễm vẫn diễn ra ở các nồng độ dầu rất cao.
Tuy nhiên, theo Dibble và Bartha quá trình phân huỷ dầu trong đất xảy ra thuận lợi
nhất khi hàm lượng dầu dưới 10%. Do vậy, để công nghệ phân huỷ sinh học đạt
hiệu quả cao nhất và rút ngắn thời gian xử lí cần giảm bớt lượng dầu bằng các biện
pháp cơ học đến mức mà vi sinh vật có thể phân huỷ được. Mặc dầu có những ưu
việt hơn các công nghệ khác tuy nhiên chỉ trong những năm của thập kỉ 90 công
nghệ này mới được sử dụng rộng rãi và ở những qui mơ lớn, điển hình là vụ dầu
tràn ở Alaska, Mỹ với hàng trăm km bờ biển bị nhiễm dầu .
Bản chất của công nghệ phân huỷ sinh học là kích thích sự phân huỷ, sự phát triển
của tập đồn vi sinh vật bản địa có khả năng phân huỷ dầu hoặc các chất gây ô
nhiễm khác có sẵn trong tự nhiên, bằng cách thay đổi các yếu tố mơi trường như

độ thơng khí, các chất dinh dưỡng như nguồn nitơ và photpho, các chất vi lượng,
các chất hoạt động bề mặt sinh học .v.v. có nghĩa là tạo ra điều kiện tối ưu để vi
sinh vật sử dụng các thành phần dầu mỏ phát triển và hoạt động phân huỷ
Sản phẩm cuối cùng của phân huỷ sinh học được tạo ra điều kiện hiếu khí và kị
khí là các axit hữu cơ, nước, CO 2 và sinh khối vi sinh vật. Các sản phẩm này
không độc và không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường.
Ở Việt Nam, trong một vài năm vừa qua Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành công và đưa vào áp dụng đề tài
nhà nước “ Nghiên cứu làm sạch ô nhiễm dầu bằng phương pháp sinh học
(Bioremediation)” tại các kho của Công ty xăng dầu B12, Quảng Ninh và kho
K99, quân đội. Nước thải sau khi qua xử lý sinh học đều đạt các tiêu chuẩn cho
phép. Tuy nhiên để rút ngắn thời gian xử lý và nhân rộng ra các điểm ơ nhiễm dầu
khác cần thiết có các nghiên cứu sâu hơn về công nghệ, vi sinh vật cũng như sử
dụng một số kỹ thuật sinh học phân tử.
1.4.1. Vai trò vi sinh vật trong phân huỷ sinh học ô nhiễm dầu mỏ
Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ có khả năng gây ơ nhiễm môi trường.
Trong dầu mỏ, chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon nên dễ bị vi sinh vật phân huỷ
trong điều kiện hiếu khí và kị khí. Vào năm 1946, Zobell đã nghiên cứu hoạt động
của vi sinh vật liên quan đến hợp chất hydrocarbon. Ơng nhận thấy rằng có nhiều
loại vi sinh vật có khả năng sử dụng hydrocarbon như nguồn cacbon và năng
lượng duy nhất. Các vi sinh vật này phân bố một cách rộng rãi trong tự nhiên.
Trong điều kiện tự nhiên, các vi sinh vật phân huỷ dầu và các sản phẩm từ dầu mỏ
luôn tồn tại và phân bố rộng rãi trong các hệ sinh thái khác nhau như trong đất,
nước ngọt, nước biển, các mẫu trầm tích, vùng cực, suối nước nóng, mỏ dầu, mơi
trường axit, kiềm hoặc nồng độ muối cao .v.v. và vô cùng đa dạng về chủng lồi,
bao gồm các nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi, nấm men và một số loại tảo. Căn
cứ vào số lượng của chúng có thể đánh giá được mức độ ô nhiễm của môi trường,
tuy nhiên ở mỗi vùng sinh thái hoặc các điểm khác nhau số lượng cũng như chủng

loại vi sinh vật có thể khơng giống nhau. Trong tự nhiên số lượng vi sinh vật sử
dụng dầu thường chiếm khoảng dưới 1% tổng số vi sinh vật dị dưỡng, tuy nhiên
khi môi trường bị nhiễm dầu số lượng các nhóm vi sinh vật này đều tăng nhanh
chóng và có thể lên tới 10% trong tổng số vi sinh vật dị dưỡng, thậm chí trong một
số trường hợp đặc biệt có thể tới 90%.
Vai trị của các nhóm vi sinh vật sử dụng dầu thể hiện rất khác nhau trong các môi
trường khác nhau. Trong hệ sinh thái nước vai trò của vi khuẩn và nấm men trội
hơn, nhưng trong đất nấm sợi và vi khuẩn là những nhóm vi sinh vật chính sử
dụng hydrocarbon. Theo Floodgate nấm sợi chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ trong quần thể vi
sinh vật, tuy nhiên số lượng nấm sợi sẽ tăng lên ở các vùng gần bờ, vùng triều và
vùng rừng ngập mặn . Rhodococus có khả năng phân huỷ mạch cacbon trung bình
(C6), mạch cacbon dàI từ C16-C18, benzene và toluene .
Số lượng vi sinh vật có khả năng phân huỷ dầu phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm của
từng địa điểm: ở những vùng không bị ô nhiễm trong 1 gram đất ướt có thể có tới
103-107 CFU/g (theo Atlas và Bartha 1987). Trong khi đó vi sinh vật sử dụng dầu
ở nước biển thường thấp hơn, số lượng trong khoảng 10 4-105 CFU/ml (theo
Hazenet LA 1991; Balkwill and Ghiorse 1985; Ghiorse and Balkwill 1993).
Vi sinh vật có khả năng phân huỷ hydrocarbon được phân bố rộng rãi trong tự
nhiên: đất, nước .v.v. Tuy nhiên, không một vi sinh vật đơn lẻ nào có khả năng
phân huỷ tất cả các loại hydrocarbon có trong thành phần của dầu mỏ. Mỗi loại vi
sinh vật chỉ có thể phân huỷ mạnh một vài hydrocarbon khác nhau. Đưa vi sinh
vật vào các địa điểm ơ nhiễm địi hỏi chi phí cao và nhiều khi mang lại hiệu quả
không tốt do rất nhiều nguyên nhân như sự cạnh tranh của vi sinh vật, độ độc của
môi trường, sự thiếu hụt nguồn dinh dưỡng .v.v.. Để bảo vệ sự đa dạng vi sinh vật
và an toàn đối với mơi trường cần có sự giám sát chặt chẽ khi đưa các vi sinh vật
từ các nơi khác để xử lí ơ nhiễm, nhất là với các vi sinhvật đã được chuyển gen .
Với các hợp chất khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật như thành phần phân cực
(asphalten), hydrocarbon thơm đa nhân có trọng lượng phân tử cao (từ 4 vịng trở
lên) người ta có thể bổ sung các tập đoàn vi sinh vật bên ngoài và yếu tố mơi
trường phải được điều khiển chính xác. Vấn đề này có thể khơng thực sự cần thiết

do các hợp chất asphalten có độ hồ tan thấp trong nước và khơng ảnh hưởng tới
vi sinh vật, ngồi ra hầu hết các loại dầu thơ có nồng độ rất thấp các hydrocarbon
thơm đa nhân có trọng lượng phân tử cao . Kết quả từ các nghiên cứu sử dụng các
chế phẩm vi sinh vật từ 10 công ty xử lý ơ nhiễm dầu trong phịng thí nghiệm và
hiện trường Prince William Sound, Alaska cho thấy sau 27 ngày không có sự
khác nhau giữa 4 lơ thí nghiệm.
1.4.2. Cơ chế phân huỷ dầu của vi sinh vật
1.4.2.1 Cơ chế chuyển hoá hydrocarbon no
1.4.2.1.1. Phân huỷ n-alkan mạch thẳng
Hiện nay các tài liệu cơng bố cho thấy có thể có bốn con đường tấn công của vi
sinh vật đối với n-alkan mạch thẳng
Con đường 1: Oxy hố tại một nhóm methyl tận cùng
(monoterminal oxidation pathway)


+ Trường hợp 1:
Phần lớn vi sinh vật mở đầu quá trình trao đổi chất ở n-alkan bằng một đầu tận
cùng của nhóm methyl nhờ enzym hydrolaza (monoxygenaza) tạo rượu, andehyt,
rồi sau đó là axit hữu cơ. Q trình oxi hóa trên có thể được mơ tả qua chuỗi các
phản ứng sau:
CH3(CH2)nCH3 → CH3(CH2)nCH2OH → CH3(CH2)nCHO → CH3(CH2)nCOOH
Giai đoạn này đòi hỏi sự tham gia của một phân tử oxy và chất cho điện tử enzym
hydrolaza NADPH2, oxy sẽ kết hợp với phân tử n-alkan và chuyển hoá n-alkan
thành rượu, đồng thời giải phóng ra một phân tử H2O.
R-CH3 + O2 + NAD(P)H + H+ = R-CH2-OH + NAD(P) + H2O
Loài vi khuẩn Pseudomonas oleovorans là đối tượng được nghiên cứu kỹ nhất về
cơ chế phân huỷ n-alkan. Các gen alkB, alkF, alkG, alkJ, alkK, alkL tham gia vào
quá trình chuyển hoá n-alkan được điều khiển bởi gen alkS đều nằm trên plasmid
OCT (hình 1.1).
Hình 1.1. Hệ thống oxy hố n-ankan được mã hố bởi plasmid OCT ở lồi P.

mµng ngoài
khoang chu chất
màng tế bào chất
tế bào chất

chu trình oxy hoá
chu trình Crep

oleovorans
+ Trng hp 2:


Ít xảy ra hơn, có sự tham gia của enzym dioxygenaza, khi đó các phân tử oxy sẽ
được chuyển hố vào trong phân tử n-alkan và biến đổi chúng sang một dạng khác
hydroperoxyt không bền và ngay lập tức chúng lại bị chuyển hoá thành rượu và
nước.
R-CH2-CH3 + O2 → R-CH2-CH2-OOH
R-CH2-CH2-OOH + NADPH2 → R-CH2-CH2-OH + NADP + H2O
Trong hầu hết trường hợp, bước đầu tiên là sự tấn công trực tiếp vào nhóm methyl
của phần cuối và tạo phân tử rượu. Nếu mức độ oxy hố cao hơn có thể tạo ra tới
aldehyt hay axit béo. Có trường hợp nhóm methyl cuối cùng bị oxy hố và lúc này
sản phẩm tạo ra là axit dicacboxylic. Đây là cách để đi vịng qua sự ngăn cản tới
chuỗi b-oxy hố để thực hiện việc chuyển hoá tiếp theo đối với các chuỗi cacbon
có mạch nhánh.
Khi các axit béo được tạo thành, sự phân huỷ tiếp tục xảy ra qua sự β-oxy
hoá. Các axit béo mạch dài được chuyển hoá tới axetylCoA, được hoạt hoá bới
một chuỗi các enzym và kết quả là nhóm axetylCoA bị chia cắt, axit béo sẽ có
mạch ngắn đi hai nguyên tử C. Quá trình này được lặp lại và cuối cùng phân tử
CoA qua chu trình Creb và được chuyển hoá tới CO 2 và H2O. Trong chuỗi β-oxy

hố khơng nhất thiết có mặt của phân tử oxy và sau khi được hoạt hoá các axit béo
có thể bị phân huỷ trong điều kiện kỵ khí.
Ở một số nấm men như Candida maltosa, C.tropicalis và C.apicpla sử dụng nalkan và hydrocarbon no mạch thẳng như là nguồn năng lượng duy nhất, q trình
oxi hố có sự tham gia các dạng cytocrom P450 microsom. Theo Scheller và cộng
sự q trình oxy hố n-alkan có thể xảy ra theo hướng oxy hố nhóm methyl cuối
cùng và oxy hố hai nhóm methyl ở hai đầu của chuỗi n-alkan với sự tham gia của
các dạng cytocrom P450 microsom.
Con đường 2: oxy hố tại nhóm methyl gần tận cùng
( subterminal oxidation)
R1-CH2-CH2-CH2- R2 → R1-CH2-CH(OH)-CH2-R2 →
R1-CH2-C(O)-CH2-R2 → R1-CH2-O-C(O)-CH2-R2 →
R1-CH2OH + R2-CH2-COOH→ β- oxy hố hoặc chu trình Creb và
↓
các chu trình glycoxylat
↓
R1-COOH
Một số vi sinh vật có thể tấn cơng vào các phân tử n-alkan với sự có mặt của phân
tử oxy và kết quả tạo ra rượu bậc hai đầu tiên, rồi sau đó tới keto và cuối cùng là
este. Các phân tử este này lại bị hydrat hoá thành rượu bậc 1 và axit béo (tổng số
phân tử cacbon trong hai mảnh cắt này là cân bằng với số phân tử cacbon ban
đầu). Rượu được tiếp tục oxy hoá tới andehyt và axit béo. axit béo lại tiếp tục
chuyển hoá theo chuỗi β-oxy hoá như cách trên.
Con đường 3: oxy hố hai nhóm methyl ở hai đầu xảy ra ở một số vi khuẩn và
nấm(biterminal oxidation)
H3C-R-CH3 → H3C-R-CH2OH → HOCH2RCH2OH → HOOC-R-COOH


Con đường 4: oxy hoá n-alkan mạch dài ở chủng Acinetobacter sp. HO1-N [20,
32] (long chain n-alkane oxidation)
R-CH3 → R-CH2OOH → R-(CO)OOH → R-CHO → RCOOH

1.4.2.1.2. Phân huỷ n-alkan mạch nhánh
Một số vi sinh vật có khả năng oxy hố alkan mạch nhánh nhưng tốc độ oxy hoá
thường chậm hơn so với q trình oxy hố mạch thẳng ở cùng một cơ thể. Các nalkan mạch nhánh đơn giản dễ bị phân huỷ sinh học hơn so với n-alkan mạch
nhánh phức tạp. Alkan có mạch nhánh methyl ở đầu chuỗi thường khó bị phân huỷ
hơn so với methyl ở giữa mạch. Trước kia pristan (2,6,10,14-tetramethyl
pentadecan) được xem như là hợp chất chỉ thị ”marker” trong nghiên cứu phân
huỷ sinh học dầu, tuy nhiên hiện nay có nhiều nghiên cứu về sự phân huỷ của hợp
chất này bởi vi sinh vật do đó pristan đã được thay bằng hopan. Theo Pirnik, q
trình phân huỷ pristan có thể theo hướng oxy hố β hoặc α, sản phẩm cuối có thể
là succinat. Nghiên cứu của Rontani và Giusti về phân hủy 2,2,4,4,6,8,8heptamethylnonan cho thấy oxy hố hydrocarbon tại vị trí β và tạo ra keton. Tiếp
theo, keton được oxy hoá thành este, axit béo và rượu, các sản phẩm này tiếp tục
tham gia vào q trình oxy hố β
1.4.2.1.3. Phân huỷ hydrocarbon no mạch vòng
Phân huỷ sinh học hydrocarbon no mạch vòng thường có sự tham gia đồng chuyển
hố (co-metabolism) hoặc tập đồn vi sinh vật cùng thực hiện q trình đồng
chuyển hố [43]. Trong cùng một dạng xyclo alkan, phân tử nào có mạch alkyl dài
hơn sẽ dễ bị phân huỷ hơn bởi vi sinh vật. Bước đầu tiên trong quá trình đồng
chuyển hoá do ezym monooxygenaza chuyển hoá hydrocarbon no mạch vòng
thành rượu hoặc keto. Tiếp theo, các hợp chất này được chuyển hoá tiếp bởi vi
sinh vật chuyên biệt khác trong quần thể vi sinh vật.
Theo Trudgill và Perry, phân huỷ hydrocarbon no mạch vịng có chuỗi alkyl dài có
thể xảy ra ở vòng hoặc chuỗi alkyl phụ thuộc vào đối tượng vi sinh vật hoặc cơ
chất. Nghiên cứu khác của Beam và Perry cho thấy, Mycobacterium và Nocardia
có thể phân huỷ methyl- hoặc ethyl-cyclohexan và chuyển hoá chuỗi cacbon bên
cạnh bởi oxy hoá β tạo ra axit béo cycloalkanoic tích luỹ ở màng tế bào. Oxy hố
β hợp chất có chuỗi alkyl lẻ sẽ tạo ra cyclohexan carbonylCoA sau đó vịng thơm
có thể được mở và chuyển hố tiếp. Ngược lại, hợp chất có chuỗi alkyl chẵn
thường được phân huỷ thành axit cyclohexylacetic tích luỹ trong mơi trường.
Đối với các hợp chất đa vịng và cycloalken có rất ít nghiên cứu, tuy nhiên các
bằng chứng cho thấy chúng có thể được đồng chuyển hoá

1.4.2.2 Phân huỷ hydrocarbon thơm
1.4.2.2.1. Hydrocarbon thơm đơn nhân
Hiện nay có nhiều con đường phân huỷ hydrocarbon thơm đơn nhân (TBEX)
trong điều kiện hiếu khí bởi vi sinh vật tuy nhiên phần nhiều đến sản phẩm trung
gian đó là catechol. Bước tiếp theo đó là cắt vịng catechol tại vị trí ortho và meta
và các chu trình sinh hố thơng thường xảy ra tế bào vi sinh vật. Quá trình phân
huỷ tạo nên sản phẩm cuối cùng là axit pyruvic và CO 2. Các nghiên cứu cũng đã


chứng minh hệ thống enzym dehydrogenaza chuyển hoá từ cis-benzendiol đến
catechol trong quá trình phân huỷ benzen và toluen bởi vi khuẩn sinh metan có thể
tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.
1.4.2.2.2. Hydrocarbon thơm đa nhân (PAH)
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về khả năng của vi sinh vật sử dụng các PAH có
trọng lượng phân tử thấp như naphthalen, phenanthren và anthracen, tuy nhiên
chưa có nhiều nghiên cứu về tiềm năng phân huỷ các PAH có trọng lượng phân tử
cao như chrysen và benzopyren. Quá trình chuyển hố PAH bởi vi sinh vật có thể
chuyển sang các dạng khơng độc hoặc chuyển hố hồn tồn thành CO 2. Nhiều
nghiên cứu cho thấy trong vi khuẩn, các gen tham gia vào q trình chuyển hố
PAH chủ yếu nằm trên các plasmid. Theo Dunn và Gunsalus, có hai con đường
chuyển hoá napthelen được mã hoá bởi các gen nằm trên plasmid NAH7. Q
trình chuyển hố PAH đến salicylat nhờ cụm gen nah, trong khi đó chuyển hố
PAH đến catechol, pyrunat và acetaldehyt nhờ cụm gen sal. Hiện nay, có rất ít
nghiên cứu về di truyền của q trình chuyển hố phenanthren ở chi
Acinetobacter, Mycobacterium, và lồi Alcaligenes faecalis nằm trên nhiều
plasmid [51]. Tuy nhiên theo Sansevarino và cộng sự, q trình chuyển hố
phenanthren và anthracen bởi enzym được mã hoá bởi NAH7. Phân huỷ PAH bởi
vi sinh vật có thể biễu diễn theo các con đường sau:
Chuyển hố PAH đến phenol bởi vi khuẩn nhóm methylotrophic
Q trình chuyển hố naphthalen đến 1- và 2- naphthol ở lồi Methylococcus

capsulatus diễn ra nhờ hoạt động của hệ ezym methan monooxygenaza với sự
tham gia của NADP.
Chuyển hoá PAH đến trans-dihydrodiol bởi vi nấm, vi khuẩn và vi khuẩn lam
Hiện nay người ta đã biết đến các enzym cytochrom monooxygenaza được sinh ra
bởi một số loài vi nấm, vi khuẩn và vi khuẩn lam. Các enzym này chuyển hoá
PAH đến dạng arenoit , sau đó dạng hợp chất trung gian này được hydrat hoá bởi
enzym epoxyt hydrolaza đến dạng trans-dihydrodiols hoặc được tái sắp xếp
(khơng có sự tham gia của enzym) thành dạng phenol. Trong trường hợp các vi
sinh vật chỉ có thể thực hiện theo cách chuyển hố này thì chúng sẽ không sử dụng
PAH như là nguồn cacbon mà chỉ có thể loại bỏ tính độc của PAH mà thơi
Chuyển hoá PAH đến quinon bởi nấm trắng (white-rot fungi)
Một số nấm trắng (white rot fungi) phân huỷ lignin và cellulo (có trong gỗ) sẽ
chuyển hố PAH đến quinon và các chất khác mà không qua cis hoặc transdihydrodiol, trong một số trường hợp q trình chuyển hố này có sự tham gia của
lignin peroxydaza.
Chuyển hoá PAH bởi vi khuẩn kị khí
Hiện nay, có rất ít cơng bố về tiềm năng chuyển hố PAH bởi vi khuẩn kỵ khí.
Mặc dù naphthalen và acenaphthalen đã được loại bỏ (rất ít) bởi hỗn hợp vi khuẩn


khử nitrat, tuy nhiên cơ chế trao đổi chất của quá trình này vẫn chưa được sáng tỏ .
Gần đây, Coates và cộng sự đã công bố về khả năng oxy hoá PAH đến CO 2 dưới
điều kiện khử sunphat của các mẫu trầm tích vịnh San Diego, tuy nhiên q trình
này địi hỏi nhiều thời gian và tốc độ rất chậm .
1.4.2.3. Phân huỷ các thành phần phân cực
Trong các thành phần phân cực, phân huỷ dibenzothiophen được nghiên cứu rõ
nhất. Có 2 kiểu chuyển hố dibenzothiophen đó là qua diol hoặc qua
dibenzothiophen-5-oxit. Nghiên cứu của Fedorak và cộng sự cho thấy, chuỗi ankyl
đến 30 cacbon (tetrahydrothiophen) có thể bị phân huỷ. Bước đầu tiên của quá
trình phân huỷ đó là sự oxy hố của chuỗi ankyl tạo ra thiophen-carboxylat, sau đó
hợp chất này được chuyển hố tiếp.

Phân huỷ của các hợp chất chứa oxy ít được nghiên cứu. Strubel và cộng sự
đã phân lập được chủng DBO230 phân huỷ dibenzofuran qua salicylat và catechol
và có thể đồng chuyển hoá các hợp chất heterocyclic như oxofluoren, xanthon,
dibenzo-p-dioxin .
PHẦN III
PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các phương pháp xử lý
Sơ đồ các qui trình xử lý nước thải
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
Theo bản chất của phương pháp xử lý nước thải, người ta có thể chia chúng thành
phương pháp lý học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học. Một hệ thống
xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các thành phần kể trên. Tuy nhiên tùy theo
tính chất của nước thải, mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà người ta có thể cắt
bớt một số các cơng đoạn.
SƠ ĐỒ CÁC QUI TRÌNH XỬ LÝ
Sử dụng bể tự hoại và bãi lọc ngầm để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt


Các qui trình để xử lý nước cống rãnh hoặc nước thải các nhà máy công
nghiệp


Nước thải
Bùn hoặc chất rắn

Ghi chú: trên đây chỉ là một số sơ đồ tiêu biểu, tùy theo điều kiện chúng ta có thể
lắp thêm hoặc thay đổi các thành phần của qui trình.
Các điểm cần chú ý khi thiết kế các qui trình xử lý
Tính khả thi của qui trình xử lý: tính khả thi của qui trình xử lý dựa trên kinh
nghiệm, các số liệu, các ấn bản về các nghiên cứu trên mơ hình và thực tế. Nếu

đây là những qui trình hồn tồn mới hoặc có các yếu tố bất thường, các nghiên
cứu trên mơ hình là rất cần thiết.


Nằm trong khoảng lưu lượng có thể áp dụng được. Ví dụ như các hồ ổn định nước
thải khơng thích hợp cho việc xử lý nước thải có lưu lượng lớn.
Có khả năng chịu được sự biến động của lưu lượng (nếu sự biến động này quá lớn,
phải sử dụng bể điều lưu)
Đặc tính của nước thải cần xử lý (để quyết định qui trình xử lý hóa học hay sinh
học)
Các chất có trong nước thải gây ức chế cho q trình xử lý và khơng bị phân hủy
bởi q trình xử lý.
Các giới hạn do điều kiện khí hậu: nhất là nhiệt độ vì nó ảnh hưởng đến tốc độ
phản ứng của các q trình hóa học và sinh học.
Hiệu quả của hệ thống xử lý: thường được chỉ thị bằng tính chất của nước thải đầu
ra.
Các chất tạo ra sau quá trình xử lý như bùn, chất rắn, nước và khí đều phải được
ước tính về số lượng. Thơng thường thì người ta dùng các mơ hình để xác định
phần này.
Xử lý bùn: việc chọn qui trình xử lý bùn nên cùng lúc với việc lựa chọn qui trình
xử lý nước thải để tránh các khó khăn có thể xảy ra sau này đối với việc xử lý bùn.
Các giới hạn về mơi trường: hướng gió thịnh trong năm, gần khu dân cư, xếp loại
nguồn nước... có thể là các yếu tố giới hạn cho việc lựa chọn hệ thống xử lý.
Các hóa chất cần sử dụng: nguồn và số lượng, các yếu tố làm ảnh hưởng đến việc
tăng lượng hóa chất sử dụng và giá xử lý.
Năng lượng sử dụng: nguồn và ảnh hưởng của nó đến giá xử lý.
Nhân lực: kể cả công nhân và cán bộ kỹ thuật. Cần phải tập huấn đến mức độ nào.
Vận hành và bảo trì: cần phải cung cấp các điều kiện, phụ tùng đặc biệt nào cho
quá trình vận hành và bảo trì.
Độ tin cậy của hệ thống xử lý bao gồm cả trường hợp chạy quá tải hay dưới tải.

Độ phức tạp của hệ thống xử lý.
Tính tương thích với các hệ thống và thiết bị có sẵn.
Diện tích đất cần sử dụng, kể cả khu vực đệm cho hệ thống xử lý.
PHẦN IV
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HỌC
Bể điều lưu (Flow equation tank)
Song chắn rác (Bar racks)
Bể lắng cát (Grit-Chamber)
Bể tuyển nổi (Floatation - chamber)
Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration)


BỂ ĐIỀU LƯU

Các bước để tính tốn, thiết kế một bể điều lưu cho một xí nghiệp
Ở khu vực dân cư (nước thải sinh hoạt) và khu vực sản xuất (nước thải công
nghiệp) nước thải được thải ra với lưu lượng biến đổi theo giờ, thời vụ sản xuất,
mùa (mưa, nắng). Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước
thải đều đặn về thể tích cũng như về các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đó sự hiện
diện của một bể điều lưu là hết sức cần thiết. Bể điều lưu có chức năng điều hòa
lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý để bảo đảm hiệu quả cho các qui trình
xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm,
phân phối lại trong các giờ khơng hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng
nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống xử lý sinh học phía sau.
Các lợi ích của bể điều lưu như sau:
Bể điều lưu làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện
tượng "shock" của hệ thống do hoạt động quá tải hoặc dưới tải về lưu lượng cũng
như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây dựng các bể sinh học (do
tính tốn chính xác). Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học sẽ được pha
lỗng hoặc trung hịa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.

Chất lượng của nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp
được cải thiện do lưu lượng nạp các chất rắn ổn định.
Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước thải giảm xuống và hiệu suất lọc
được cải thiện, chu kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.


SONG CHẮN RÁC
Chức năng, cấu tạo và vị trí
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải
để đảm bảo cho các thiết bị và cơng trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của
rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn
rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải
thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới.
Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy
theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi.

Các giá trị thông dụng để thiết kế song chắn rác

Chỉ tiêu

Kích thước của các thanh

Cào rác thủ công Cào
giới

rác

cơ

Bề dầy (in)
Bề bản (in)

Khoảng cách giữa các thanh (in)

0,2 ÷ 0,6

0,2 ÷ 0,6

1,0 ÷ 1,5

1,0 ÷ 1,5

1,0 ÷ 2,0

0,6 ÷ 3,0

Độ nghiêng song chắn rác theo trục thẳng đứng (độ) 30 ÷ 45

0 ÷ 30

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ghi chú: in x 25,4 = mm ft/s x 0,3048 = m/s
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác
< 0,1m3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào
kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thốt nước ở đáy rồi đổ vào các thùng
kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới hoạt động liên tục,
răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại; cào được gắn vào xích bản lề ở
hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động.
Cào rác cơ giới có thể chuyển động từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên theo dòng

nước.
Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m 3/ng.đ và khi dùng song chắn rác cơ giới
thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về
kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 T/ng.đ cần phải thêm máy nghiền rác
dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa.
Song chắn rác được đặt ở những kênh trước khi nước vào trạm xử lý. Hai bên
tường kênh phải chừa một khe hở đủ để dễ dàng lắp đặt và thay thế song chắn. Vì
song chắn làm co hẹp tiết diện ướt của dịng chảy nên tại vị trí đặt song chắn tiết
diện kênh phải được mở rộng.
Hiệu suất của song chắn phụ thuộc rất nhiều vào mức độ chính xác trong tính tốn
kích thước và tổn thất áp lực của nước qua nó.
BỀ LẮNG CÁT
Chức năng, vị trí