nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động kiểm soát hàm lượng sản phẩm dầu mỏ trong nước thải lacanh tàu cá

- 1-

ĐẶT VẤN ĐỀ
Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững đã trở thành chiến lược có tầm
quan trọng nhất trong đường lối phát triển kinh tế – xã hội của quốc gia nói
chung, của mỗi ngành kinh tế và mỗi địa phương nói riêng ở Việt Nam.
“tài nguyên biển, đặc biệt là tài nguyên sinh vật ở vùng biển ven bờ, đã bị suy
giảm đáng kể, môi trường biển bắt đầu bị ô nhiễm, trước hết do dầu mỏ”.(mục
II chương 2: những vấn đề môi trường cấp bách của việt nam), trích “ Báo cáo
của Việt Nam về môi trường, tại hội nghị thượng đỉnh của trái đất họp tại Rio de
Janeirio, Brazil tháng 6 năm 1992”.
Ngày 25 tháng 6 năm 1998 Bộ Chính Trị Trung Ương Đảng Cộng Sản
Việt Nam đã ra chỉ thị 36 CT/TW đã khẳng định: “Bảo vệ môi trường là một
vấn đề sống còn của đất nước, của nhân loại, là nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc,
gắn liền với cuộc đấu tranh xoá đói giảm nghèo ở mỗi nước, với cuộc đấu tranh
vì hoà bình và tiến bộ xã hội trên phạm vi toàn thế giới”.
Nền kinh tế biển nói chung và kinh tế nghề cá nói riêng ngày càng đóng
vai trò quan trọng trong đời sống con người, do vậy tàu thuyền nghề cá là
phương tiện không thể thiếu được trong ngành khai thác thuỷ sản.
Bên cạnh đó, có một tồn đọng không bao giờ tách khỏi các hoạt động ấy,
chính là con người – với nhiều lý do đã tự làm ngày càng xấu đi môi trường
xung quanh mình. Đó là hiện tượng dầu tràn trên biển và sự ô nhiễm môi trường
biển. Mức độ ô nhiễm môi trường sinh thái biển ngày một nghiêm trọng nguyên
nhân chính là do các chất thải từ tàu như nước thải lacanh, dầu mỏ, dầu bôi trơn,
nhiên liệu… tất cả các chất thải này ngày một nhiều do số lượng tàu thuyền tăng
mạnh không chỉ tàu cá, tàu du lịch mà còn các loại tàu vận tải biển. Mặt khác
do trình độ của người sử dụng còn thấp và họ không ý thức được hậu quả những
việc họ đã và đang làm. Để cho môi trường sinh thái biển ngày một sạch ñeïp


- 2-

hơn đã đến lúc nếu không muốn nói là muộn cần phải đặt ra vấn đề hạn chế
chất thải gây ô nhiễm từ tàu thuỷ.
Một yêu cầu thiết thực hiện nay là phải tăng cường công tác quản lý và
có các biện pháp xử lý nước thải đáy tàu (nước lacanh) trước khi thải ra biển.
Đây là lý do, là động lực thôi thúc để tôi lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động kiểm soát hàm lượng sản

phẩm dầu mỏ trong nước thải lacanh tàu cá”
Bố cục của luận án gồm:
• Chương 1:

Tổng quan về ô nhiễm môi trường nước.

• Chương 2:

Cơ sở thiết kế hệ thống tự động kiểm soát nước thải

lacanh tàu cá.
• Chương 3:

Chế tạo mẫu hệ thống tự động kiểm soát nước thải

lacanh tàu cá.
• Chương 4:

Kết quả và thảo luận.

Luận văn được hoàn thành tại Khánh Hoà với 91 trang thuyết minh và 21
trang phụ lục.

Tuy đã cố gắng trình bày những hiểu biết và suy nghó của mình một cách
logic song chắc chắn là không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dẫn và
đóng góp xây dựng của quý thầy giáo cùng các đồng nghiệp để luận án được
hoàn chỉnh và có giá trị thực tế cao hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Nha trang, tháng 11 năm 2007
Tác giả; Đỗ Ngọc Minh


- 3-

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG


- 4-

1.1. KHÁI NIỆM VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
1.1.1. Môi trường
Căn cư vào luật môi trường được quốc hội khóa IX kỳ họp thứ tư từ ngày
6-30/12/1994 thông qua, môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật
chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau bao quanh con người, có ảnh hưởng
đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, sự phát triển của con người và thiên nhiên.
Môi trường là tổ hợp các thành phần của thế giới vật chất làm cơ sở cho sự tồn
tại, phát triển của sinh vật và con người. Hay nói một cách khác là tất cả gì xung
quanh chúng ta. Ví dụ như: đất, nước, không khí, cơ sở hạ tầng…..
1.1.2. Ô nhiễm môi trường
Theo Pts Lê Trình [1]: Sự ô nhiễm là sự chuyển hóa các chất thải hoặc
năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây tác hại đến sức khỏe con

người, đến sự phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường.
Theo Rabtikov, Ermakov: Ô nhiễm là sự tổng hợp các quá trình thải vật
chất vào sinh quyển dẫn đến thay đổi một cách không bình thường các trường
trung bình có giá trị trung bình của các chất trong hệ. Cũng có ý kiến cho rằng:
ô nhiễm môi trường là quá trình thải các chất ô nhiễm với một liều lượng lớn
hơn giá trị trung bình trong tự nhiên của chúng ta, hoặc thải vào môi trường
những chất có nguồn gốc nhân tạo.
1.2. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI
12.1. Phân loại nước thải
Người ta định nghóa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử
dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông
thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là
cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý cũng như kiểm soát


- 5-

nước thải một cách tối thiểu. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải
dưới đây:[7]
Nước thải sinh học: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động
thương mại, công sở, trường học, và các cơ sở tương tự khác.
Nước thải công nghiệp: (còn gọi là nước thải sản xuất) là nước thải từ các
nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải
công nghiệp là chủ yếu.
Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống
thoát của thành phố. Đó là hỗn hợp các nước thải kể trên.
1.2.2. Các tính chất đặc trưng của nước thải
Bảng các tính chất đặc trưng của nước thải trình bày ở phụ lục 1-1.[7]
1.3. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ Ô NHIỄM ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG BIỂN
Trước đây người ta thường nghó rằng, biển và đại dương rộng lớn bao la sẽ

chẳng bao giờ bị ô nhiễm. Nhưng ngày nay người ta đã nhận thức được rằng
điều đó không phải như vậy. Biển và đại dương cũng có thể bị ô nhiễm và có
thể đánh giá những ảnh hưởng có hại do những tác động có hại do con người
gây ra.
Nước trong đại dương là một dung dịch rất phức tạp và có những bằng
chứng cho thấy thành phần của chúng thay đổi rất ít trong hàng triệu năm qua
do sự ổn định này mà các sinh vật biển được thuần hoá cao và không chịu được
sự thay đổi của môi trường. Như vậy, đại dương cũng là một hệ sinh thái dễ
hỏng và dễ bị ô nhiễm.
Bản đồ địa hình của đại dương cho thấy, có hai thành phần riêng biệt khi
chúng ta nghiên cứu về biển và đại dương: thềm lục địa và các đại dương sâu.
Thềm lục địa, đặc biệt các khu vực gần các cửa sông chính là nguồn cung cấp
thức ăn, khai thác thuỷ sản. Khu vực này đang tiếp nhận tải trọng ô nhiễm lớn


- 6-

nhất. Nhiều cửa sông chính gần ngư thượng đã bị ô nhiễm đến mức tồi tệ. Một
số vùng biển lớn như Bantic, Địa Trung Hải cũng đang bị đe doạ trở nên hư hại
vónh viễn.
Mặc dù có nhiều quốc gia trên thế giới đã hạn chế một cách nghiêm ngặt
việc thải nước thải ra biển, nhưng ở Việt Nam vẫn còn nhiều thành phố thải
nước thải chưa qua xử lý vào môi trường này. Nước thải thường dẫn trong một
hệ thống ống ra xa bờ và thải qua các đầu khuếch tán để đạt mức pha loãng tối
đa. Tuy vậy, các cuộc tranh luận vẫn còn tiếp tục nếu sử dụng biển làm nơi thải
thì những hậu quả lâu dài gì xảy ra?
1.4. CÁC TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG BIỂN
1.4.1.Các chất hữu cơ
Loại này có cacbonhydrat, protein, chất béo, hóa chất, bảo vệ thực vật,
hợp chất phenol…. Đây là chất gây ô nhiễm phổ biến nhất có trong nước thải

khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm, vùng nông nghiệp, khu công
nghiệp lọc dầu. Các chất này gây tác hại lớn đến nguồn lợi thủy sản và chúng
có khả năng gây thiếu ôxy trong nước dẫn đến các sinh vật sống trong môi
trường nước.
1.4.2.Các kim loại nặng
Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và động
vật có vú, bò sát, tôm cá….
Các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp như: Chì, thủy ngân,
crôm, mangan…
1.4.3. Dầu mỡ
Dầu mỡ là chất lỏng có thành phần hóa học rất phức tạp, độc tính và tác
động sinh thái của dầu mở phụ thuộc vào từng loại. Dầu thô chứa haøng ngaøn


- 7-

phân tử khác nhau nhưng phần lớn là các hydrôcácbon và một số chất như: lưu
huỳnh, nitơ, kim loại…. Dầu mỡ có độc tính cao và tương đối bền trong nước.
Hầu hết môi trường sống của thực vật, động vật bị ảnh hưởng do dầu.
1.4.4.Hàm lượng sinh thái của các chất nhiễm bẩn trong vùng biển ven bờ
Mỗi quốc gia đều ban hành các tiêu chuẩn hàm lượng các chất ô nhiễm.
Tuy nhiên tính an toàn môi trường ở mỗi quốc gia khác nhau. Xác định giới hạn
an toàn sinh thái đó là công việc hết sức khó khăn. Nó không thể là các bản sao
chép từ công trình này sang công trình khác.
Trong điều kiện môi trường hiện nay của nước ta bắt đầu xuất hiện tình
trạng ô nhiễm do đó việc tìm giới hạn các chất ô nhiễm chưa nhiều. Tùy theo
mỗi quốc gia mà có những chất ô nhiễm mà nước này đặt tiêu chuẩn nhưng
nước kia chưa cần và ngược lại có những chất ô nhiễm các nước chưa cần nhưng
đối với ta cần phải có. Ví dụ: các quy định an toàn sinh thái cho các trại cá
giống, các khu vực nuôi trồng thủy sản… Sau đây là hàm lượng một số chất ô

nhiễm mà nước ta quy định giới hạn cho phép.
Bảng giá trị giới hạn nồng độ cho phép các chất ô nhiễm trong nươc biển
ven bờ (TCVN 5943 – 1995) trình bày ở phụ lục 1.3[7].
1.5. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI LACANH
1.5.1. Nước lacanh
Trong quá trình khai thác con tàu, khai thác hệ động lực, một lượng nước
chứa dầu thường xuyên được tạo ra, tích tụ lại ở dưới buồng máy, nước ấy gọi là
mước la canh. Vậy nước lacanh được tạo thành do kết quả của việc sử dụng dầu
và các sản phẩm dầu làm nhiên liệu, dầu bôi trơn cho các cho các thiết bị động
lực, cho tất cả các máy móc trên tàu. Mặt khác nước lacanh cũng được tạo thành
do sự dò rỉ, thấm lót từ các đường ống buồng bơm hoặc do quá trình vận chuyển
đầu đốt, dầu nhờn. Cũng có thể do việc sử dụng dầu để lau chùi, vệ sinh máy


- 8-

móc, vệ sinh trang thiết bị. Ngoài dầu đốt, dầu nhờn, trong nước lacanh còn có
chứa nhiều tạp chất khác như xà phòng, chất tẩy rửa, các cặn bẩn.
Lượng hỗn hợp nước – dầu tạo thành trong đáy buồng máy phụ thuộc vào
loại tàu, cỡ tàu, công suất của máy chính, máy đèn, máy phụ, cách bố trí buồng
máy mặt khác còn phụ thuộc vào trình độ, kỹ thuật khai thác, ý thức của các sỹ
quan, thợ máy và những thuyền viên của tàu. Người ta có khả năng tính toán
trong một ngày đêm phụ thuộc vào lượng chiếm nước của tàu ở bảng dưới đây:
Bảng 1.1. Lượng nước lacanh sau một ngày đêm theo lượng chiếm nước tàu [8].
TT

Lượng chiếm nước của tàu,

Lượng nước lacanh sau một

(tấn)
1
Tàu dưới 100 tấn
2
Tàu từ 101÷250
3
251÷500
4
501÷750
5
751÷1.000
6
1.001÷1.250
7
1.251÷1.500
8
1.501÷4.000
9
4.001÷10.000
10
Tàu trên 10.000 tấn
1.5.2. Đặc điểm của nửụực lacanh

ngaứy ủeõm, (m3)
0,1 m3/ngaứy ủeõm
0,1ữ0,3
0,3ữ0,6
0,6ữ0,9
0,9ữ1,2
1,2ữ1,8

1,8ữ2,5
2,5ữ6,0
6,0ữ10
10ữ15

ã Tớnh chaỏt lyự hoựa của nước lacanh thay đổi thường xuyên theo thời gian và
phụ thuộc vào nguồn gốc của nó được tạo thành.
• Hàm lượng dầu trong nước lacanh dao động trong một khoaỷng roọng,
thửụứng tửứ 300ữ1000mg/l.
ã Khoỏi lửụùng rieõng cuỷa hoón hụùp không cố định, dao động và phụ thuộc vào
hàng loạt yếu tố.
• Nước lacanh phân lớp rõ rệt có nghóa là hầu hết dầu bẩn nổi lên trên,
phần dưới chủ yếu là nước.


- 9-

• Không có dầu sạch cũng không có nước sạch, mà cả phần trên và phần
dưới chúng trộn lẫn với nhau, người ta thường gọi là “dầu ngâm nước” vì con
tàu không lúc nào đứng yên khi khai thác.
• Trong nước lacanh bao giờ cũng có chất tẩy rửa, caực caởn, caực haùt vụựi kớch
thửụực khaực nhau tửứ 10ữ30micromet.
ã Mặc dù dầu không tan trong nước, song trong thực tế hàm lượng dầu hòa
tan có thể lên đến 5÷10 phần triệu.
• Một số tài liệu thí nghiệm cho thấy, trong nước lacanh có hàm lượng dầu
trung bình khoảng 2000mg/l
1.6. MỘT SỐ QUI ĐỊNH VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG BIỂN
1.6.1. Các công ước quốc tế
 Năm 1921 – Anh: hội nghị chủ tàu, đại diện ngành công nghiệp dầu mỏ,
nghiên cứu các vấn đề ô nhiễm biển do dầu gây ra và đề ra các biện pháp ngăn

ngừa.
 Năm 1926 – Washington: hội nghị quốc tế qui định vùng biển và ven bờ
không được xả dầu và trang thiết bị phân ly lọc nước lacanh buồng máy cho tàu
thủy.
 Năm 1954 – London: hội nghị quốc tế, đại diện các nước có đội tàu trên
100.000 tấn đăng ký, 33 nước tham gia, 10 nước quan sát viên. Công ước quốc
tế về ô nhiễm bởi dầu, 1954 (OILPOL), nội dung:
•Quy định vùng biển không được xả dầu tối thiểu cách bờ 50 hải lý.
•Quy định trên tàu phải có nhật ký các công việc có liên quan đến
dầu.
 Năm 1962 – London: Hội nghị quốc tế bổ sung, sửa đổi OILPOL 54, có
hiệu lực từ ngày 19/1/1978.


- 10-

•Tàu không phải là tàu dầu chỉ được xả xuống biển trong điều kiện
sau:
1. Tàu đang chạy.
2. Cường độ xả tức thì không quá 60lít/hải lý.
3. Càng xa bờ càng tốt.
•Đối với tàu dầu:
1. Tàu đang chạy.
2. Cường độ xả tức thì không quá 60lít/hải lý.
4. Tổng lượng dầu xả ra biển trong chuyến đi không hàng không
được vượt quá 1/15.000 trọng lượng của tàu.
5. Tàu cách bờ trên 50 hải lý.
Các quy định về việc xả dầu nước lacanh buồng máy tàu dầu cũng tương
tự đối với tàu không phải là tàu dầu.
 MARPOL 73/78: Là chữ viết tắt của Marine Pollution, công ước hàng hải

ta thường gọi đầy đủ là:”công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu
gây ra”. Công ước này dựa trên cơ sở của công ước quốc tế về ngăn ngừa ô
nhiễm biển do dầu, được thông qua năm 1954, gọi tắt là OILPOP – 54 (oil
pollution).
Tổ chức Hàng Hải Quốc Tế (IMO: International Maritime Organization,
ra đời ngày 25/5/1957) đã thông qua công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm
biển do tàu gây ra, vào ngày 2/11/1973 tại London và sau đó được bổ sung nghị
định thư quan trọng vào năm 1978. Chính ví thế công ước quốc tế mang số 73 và
78: MARPOP 73/78.
MARPOP 73/78 qui định một số nội dung cụ thể về khai thác tàu, về trang thiết
bị của tàu:


- 11-

 Ngăn ngừa ô nhiễm biển do dầu có hiệu lực từ 2/10/1983 đối với tàu cũ
như tàu mới, tàu dầu cũng như tàu chở hàng hóa khác.
 Ngăn ngừa ô nhiễm biển do hóa chất, có hiệu lực từ ngày 6/4/1987.
 Ngăn ngừa ô nhiễm biển do nước thải.
 Ngăn ngừa ô nhiễm biển do rác.
Nước Cộng Hòa Xã Hộ Chủ Nghóa Việt Nam là nước thứ 126 tham gia
vào tổ chức hàng hải quốc tế IMO từ ngày 12/6/1984, cho nên chúng ta phải
thực hiện nội dung của MARPOP 73/78 được IMO thông qua và chỉ đạo thực
hiện.
Bảo vệ môi trường biển không bị ô nhiễm các chất có hại, đặc biệt do dầu gây
nên, là trách nhiệm và nghóa vụ tất cả các tàu không phụ thuộc vào loại tàu nào,
với tải trọng bao nhiêu và hệ thống động lực như thế nào. Tuy vậy, MARPOP
73/78 có cân nhắc đến điều kiện khai thác, mức độ và khả năng gây ô nhiễm, đi
đến qui định sau đây:
 Tàu chở dầu bất kỳ có tổng dung tích từ 150 tấn đăng kiểm (t.đ.k) trở lên.

 Tàu chở hàng bất kỳ không phải là tàu dầu, có tổng dung tích từ 400 t.đ.k
trở lên, bắt buộc phải thi hành các qui định quốc tế và quốc gia về ngăn ngừa ô
nhiễm biển do dầu từ ngày MARPOL 73/78 có hiệu lực (2/10/1983).
Những tàu thuộc hai đối tượng nêu trên phải trang bị:
 Có giấy chứng nhận quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm do dầu.
 Các trang thiết bị gây ngừa ô nhiễm do dầu, lắp trên tàu theo qui định.
 Chịu sự kiểm tra việc thi hành các qui định về trang bị máy móc và khai
thác.
Theo qui định 9.10 phụ lục I của công ước quốc tế MARPOL 73/78 đối
với các tàu nêu trong bảng được trình bày ở phụ lục 1.4. [4].
1.6.2. Các văn bản quốc gia về bảo vệ môi trường biển


- 12-

Theo qui phạm các hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm biển của tàu TCVN
6276 – 1997 ta có:
+ Đối với tàu có tổng dung tích từ 150 tấn đăng ký trở lên được phép xả dầu
trong các trường hợp sau:
•tốc độ xả dầu không quá 60 lít/giờ.
•Tàu đang chạy.
•Tổng lượng dầu xả trên biển không quá 1/15.000 tổng lượng hàng đối với
tàu cũ và 1/30.000 đối với tàu mới.
•Tàu phải cách bờ 50 hải lý.
•Tàu phải có hệ thống kiểm tra, điều khiển việc xả dầu, có két lắng và các
thiết bị phục vụ chống ô nhiễm biển.
+ Đối với tàu có tổng dung tích từ 400 tấn đăng ký trở lên:
•Tàu không ở vùng đặc biệt.
•Tàu đang chạy.
•Hàm lượng dầu trong nước nhỏ hơn 15ppm.

•Tàu phải có hệ thống kiểm tra, điều khiển việc xả dầu, có thiết bị phân ly
dầu – nước.
+ Các yêu cấu đối với hệ thống lọc dầu:
hệ thống lọc dầu phải thỏa mãn các yêu cầu sau, tùy theo kiểu và kích thước
trọng lượng của tàu.
 Phải có thiết kế đăng kiểm duyệt và phải đảm bảo sao cho bất kỳ hỗn
hợp dầu nào sau khi qua hệ thống lọc phải có hàm lượng dầu không qua 15ppm.
 Lắp đặt một báo hiệu ánh sáng và âm thanh có kiểu đã được duyệt, hoạt
động khi chức năng đo đạc bị sai sót, hư hỏng.
 Trang bị một thiết bị ngưng xả tự động sao cho đảm bảo ngừng hệ thống
khi hàm lượng dầu của nước thải vượt quá 15ppm.


- 13-

Khi hỗn hợp của dòng nước thải ra vượt quá 15ppm hoặc khi có sai sót hư hỏng
của bộ phận đo đạc thì tín hiệu báo động bằng ánh sáng và âm thanh phát ra
cùng với tự động việc ngừng xả hỗn hợp dầu – nước.
1.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI LACANH TÀU THUỶ
1.7.1. Máy lắng trọng lực
Loại máy máy này sử dụng đầu tiên để phân ly các hỗn hợp dầu nước, nó
hoạt động trên nguyên lý phân lớp của hai chất lỏng có khối lượng riêng khác
nhau.
Cấu tạo:

nước

nước+dầu

dầu

van hút khô
Hình 1.1: Máy lắng trọng lực kiểu FRAM của Mỹ
Gồm nhiều lá thép mỏng đặt song song nhau, chiều dài của lá thép được
đặt cùng phương với dòng chảy một góc nào đó. Các lá thép được đặt trong một
hình trụ nằm ngang, ở hai đầu có cửa cho nước la canh vào, cửa cho dầu ra, cửa
xả cặn, cửa hút khô, cửa cho nước sạch ra mạng tàu, ngoài ra còn có các thiết bị
kiểm tra.
Nguyên lý làm việc:


- 14-

Nứơc lacanh sau khi vào máy sẽ bị chia nhỏ dòng chảy bằng các lá thép
kim loại, nhờ các lá thép này để làm tăng mặt thoáng giúp cho quá trình tự nổi
của dầu nhanh hơn và nhiều hơn. Dầu sau khi nổi lên mặt nước sẽ được tích tụ
lại và xả vào két dầu, còn nước sạch được xả ra mạng tàu.
Mặc dù đã được cải tiến rất nhiều, song máy phân ly kiểu này vẫn chưa đáp
ứng được yêu cầu, chất lượng phân ly rất kém, chỉ phân ly đến 100 phần triệu
trong khi yêu cầu là 15 phần triệu. Do chất lượng phân ly phụ thuộc vào nhiều
yếu tố sau:
• Nồng độ dầu trong hỗn hợp trước khi đem vào máy phân ly.
• Độ đồng thể của dầu qua bơm, qua thiết bị phân ly.
• Thể tích và hệ số sử dụng thể tích làm việc.
• Độ sai lệch về khối lượng riêng của nước và dầu.
• Thời gian của hỗn hợp qua thiết bị phân ly.
Các nhà nghiên cứu đã có những cải tiến như thay đổi dòng chảy, thay đổi số
lượng và cách bố trí vách ngăn hoặc đưa vào chế độ hoạt động chân không. Tuy
vậy hiệu quả đạt được chưa cao.
1.7.2. Máy phân ly kiểu tuyển nổi

- 15-

Cấu tạo:
van vớt dầu

dầu

Hình 1.3: Máy phân ly kiểu tuyển nổi
Gồm một trục quay do động cơ ngoài dẫn động và được lắp đặt trong bình
hình trụ tròn, máy phân ly này làm việc ở hai giai đoạn:
• Giai đoạn 1: Giai đoạn lắng trọng lực.
• Giai đoạn 2: Giai đoạn bơm bọt khí vào hỗn hợp.
Nguyên lý hoạt động:
Máy phân ly nước lacanh kiểu tuyển nổi dựa trên nguyên lý làm tăng tốc
độ nổi của các hạt dầu bằng cách bơm bọt khí vào sẽ kết hợp với các hạt dầu
tạo thành một hệ nhờ lực liên kết giữa các phần tử, sau đó dưới tác dụng của lực
đẩy trong nước sẽ làm các hạt dầu nổi lên.
Hiệu suất của máy phụ thuộc vào số bọt khí đưa vào kích thước hạt dầu.
Có thể nói, loại máy phân ly nước lacanh kiểu tuyển nổi, không được dùng rộng
rãi trên các tàu biển vì nó khá phức tạp, mặt khác hiệu suất thấp. [20]


- 16-

1.7.3. Máy phân ly kiểu tích tụ
cấu tạo:
Hình 1.2: Máy phân ly kiểu tích tụ COALESCER MITSUBISHI
ống mao dẫn

dầu

dầu

nước

nước la canh

1
lắng

2
kết tụ

3
lắng

Gồm những ống mao dẫn được chế tạo từ những vật liệu đặc biệt như: tơ
sơi hoá học, các cơ tính kỵ nước hút dầu, các ống có đường kính từ 4 ÷ 6mm và
được đặt trong ống nằm ngang. Ngoài ra nó còn có các trang thiết bị để kiểm tra
việc xả cặn, xả nước sạch ra mạng tàu, xả dầu về két chứa. Các vật liệu dùng
để chế tạo ống mao dẫn: 1. loại rắn: hạt polystyro; 2. loại sợi: polypropylen; 3.
loại dẻo có lỗ nhỏ: hạt polyruretan.
Nguyên lý hoạt động:
Máy đặt nằm ngang, phần trước và phần sau là phần tónh (cố định),
khoảng cách giữa hai phần tónh (1 và 3) được điền đầy các ống làm bằng chất
dẻo có đường kính 4 – 6mm. Khi dầu đi qua phần tónh (1) sẽ xẩy ra quá trình ổn
định, các vẩn bẩn cơ học lắng xuống dưới, dầu nổi lên mặt trên. Khi dòng chất
lỏng tiếp tục đi qua các ống (2) vì do các vật liệu kỵ nước, hút dầu, cho nên các

- 17-

hạt nhỏ của dầu kết lại thành những hạt lớn đến mức mà dưới tác dụng của
dòng chất lỏng chúng sẽ được đẩy ra và tách khỏi.
Qua các công trình nghiên cứu cho biết, tốc độ của hỗn hợp càng bé thì khả
năng làm sạch càng lớn, song nó ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Giá trị trung
bình của vận tốc hỗn hợp qua ống mao dẫn vào khoảng 0,002 m/s. chất lượng
yêu cầu kỹ thuật của máy phân ly kiểu kết tụ được đánh giá qua hai chỉ tiêu:
• Thời gian làm việc của vật liệu làm ống mao dẫn.
• Chất lượng lọc nước bẩn và khả năng sử dụng các vật liệu khác nhau để
làm ống mao dẫn.
Tuy loại này cho phép lọc sạch dầu trong nước lacanh theo yêu cầu, song các
ống mao dẫn dễ bị bẩn và hư hỏng. Do đó phải thường xuyên kiểm tra, vệ sinh
thay thế. Để khắc phucï nhược điểm này các nhà chế tạo đã và đang tìm các
biện pháp để chế tạo các ống mao dẫn tốt hơn để hạn chế cho ống mao dẫn
không bị bẩn. Một trong những biện pháp đó là chia quá trình phân ly đó ra
thành hai hay nhiều giai đoạn để dễ dàng vệ sinh và thay thế ống mao dẫn. [20]
1.8. Một số hệ thống xử lý nước thải lacanh trên thế giới
1.8.1.Thiết bị đo hàm lượng dầu mỏ trong nước thải lacanh tại trung tâm Sinh
học trường Đại học Nha Trang
Tên máy: OCMA – 310,
Hãng sản xuất: HORIBA,
Nước sản xuất: Nhật bản


- 18-

Đo hàm lượng dầu trong nước bằng kỹ thuật hồng ngoại.

1
2
3

9

8

7
6

4
5

Hình 2.18. Sơ đồ hệ thống máy tách dầu của Nhật
6 – Giấy lọc
1- Mẫu thử
7 – Đèn led hồng ngoại
2- Thùng đựng mẫu thử
8 – Bảng ghi nhận tín hiệu
3- Cánh khuấy
9 – Chất thải ra ngoài
4- Van một ngả
5- ng dẫn
Nguyên lý làm việc: mẫu nước sạch trước khi đưa vào máy để phân tích
được pha với dung môi sử dụng để chiết S – 316 (hoặc CCL4) với tỉ lệ 2:1
(V/V).
Dầu ở trong mẫu thu được chiết ra từ dung môi, sau đó được đo độ hấp
thụ trên đầu dò hồng ngoại ở khoảng bước sóng từ 3,4 – 3,5µm.
Khoảng đo của máy: 0 – 200 mg/lít.

Sai số: trong khoảng 0 ÷ 99,9 mg/lít có sai số đo là: 0,1 mg/L
Trong khoảng 100 ÷ 200 mg/lít có sai số đo là: 1mg/L


- 19-

Hình 2.19. Hình hệ thống máy tách dầu của Nhật

1.8.2. Hệ thống xử lý nước thải lacanh của Hàn Quốc
1.8.2.1. Sơ đồ hệ thống nước thải lacanh của Hàn Quốc
Hình 2.20. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải lacanh của Hàn Quốc
GRS – TYPE 15PPM máy tách nước thải lacanh đáy tàu tách dầu và nước
do chúng có sự khác nhau đặc trưng. Nước dầu bắt đầu bị phân ly khi đi qua 4
đường ống của thiết bị, dầu nổi lên và được thu gom vào bình lúc này chỉ có
nước đi qua hệ thống.
Trong suốt quá trình này, kích thước hạt dầu trở lên lớn nổi nhanh, tốc độ
của các hạt dầu là tăng lên, do đó dầu nổi lên dễ dàng. Khi hàm lượng dầu tập


- 20-

trung trong bình đươc phát hiện bởi thiết bị nhận biết hàm lượng dầu phát liên
tục đo, nếu hàm lượng dầu trong bình cao hơn 15ppm thì bơm nước thải lúc này
dừng lại và dầu thải qua van về hệ thống lọc kết hợp với sự báo động tín hiệu
dầu vượt quá 15ppm và đóng van thông biển không cho nước thải ra ngoài mạn
tàu. Ngược lại nếu hàm lượng dầu nhỏ hơn 15ppm thì nước thải lacanh được thải
ra ngoài mạn tàu.
1.8.2.2. Các thiết bị của hệ thống

hình 2.21. Hình hệ thống xử lý nước thải lacanh của Hàn Quốc

Bảng 2: Thông số kỹ thuật của hệ thống hình 2.4
TT
1
2
3
5
6
7

Tiết mục
Phạm vi đo
Độ chính xác
Thời gian báo tín hiệu
Nguồn điện
Kích thước
Trọng lượng

Chú giải
0 ÷ 30ppm
15ppm
Chậm nhất dưới 5 giây
AC100∼120V
(W)350; (L)270; (H)80
Khoảng 10kg


- 21-

Chú thích:

1. Lối vào nước thải la canh
11. Miệng cống
2. Lối ra của dầu
12. Lỗ thông hơi
3. Lỗ thông hơi
13. Lỗ thông hơi
4. Máy dò hàm lượng dầu
14. Đồng hồ áp lực
5. Hệ thống đốt nóng
15. Còi báo động nước thải la canh
6. Đồng hồ áp lực
16. ng dẫn
7. Nhiệt kế
17. Nền móng, lớp gạch, bê tông
8. Bảng tên
18. Lối ra của dầu
9. Bảng điều khiển
19. Giá đỡ chỗ nhô lên
10. Cái phễu
20. Miếng đệm
1.9. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
1.9.1. Mục đích nghiên cứu
Trong thành phần của nước thải đáy tàu (nước lacanh) có một lượng
không nhỏ là sản phẩm của dầu mỏ: dầu DO, dầu bôi trơn, dầu bôi trơn có lẫn


- 22-

cặn, muội than sẽ theo con đường bơm nước thải đổ ra biển. Đây chính là một
trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường biển.

Từ trước tới nay, các tàu cá và tàu du lịch cỡ nhỏ hoạt động vẫn còn
mang nặng tính tự phát, chưa từng và đã từng sử dụng các thiết bị lọc không đủ
tiêu chuẩn và cũng chưa có một cơ chế quản lý chú trọng đến vấn đề ô nhiễm
biển cho phù hợp với loại tàu này. Vấn đề đặt ra là:
 ng dụng thiết bị cảm biến để nhận biết hàm lượng dầu mỏ có trong
nước thải lacanh tàu cá so sánh với tiêu chuẩn theo MARPOL 73/78 – “công
ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra”.
 Có khả năng ứng dụng và lắp đặt hệ thống, thiết bị cho tàu cá, tàu du
lịch, tàu vận tải cỡ nhỏ và vừa.
Chú ý: Hệ thống này chỉ áp dụng để kiểm soát hàm lượng dầu sau khi đã
xử lý trước khi thải ra biển.
1.9.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu trên, đề tài cần giải quyết các nhiệm vụ sau:
Thiết kế và đề xuất mô hình mạch kiểm soát hàm lượng dầu mỏ trong
nước thải lacanh có khả năng ứng dụng trên tất cả các loại tàu cá, tàu du lịch cỡ
nhỏ và vừa.


- 23-

Chương 2

CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM SOÁT NƯỚC THẢI
LACANH TÀU CÁ


- 24-

2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG
NƯỚC THẢI LACANH.

2.1.1. Phương pháp đo độ pH
Phương pháp đo độ pH (logarit của hoạt độ của các ion H +) thể
hiện tính axit của dung dịch. Trong thực tế, việc đo độ pH thường xuyên được
tiến hành trong nhiều lónh vực trong đó có ngành hóa dầu.
E

điện cực
so sánh

Ess1

Ess2

Ej

phần tử
so sánh nội

dung dịch điền đầy
(độ pH đã biết)
H+
c

dung dịch bão hòa
(độ pH đã biết)
+
Hinc

Eas

màng thủy tinh
hình cầu

Hình 2.1. Sơ đồ đo dùng điện cực thủy tinh
Ngay từ năm 1909 Haber đã nhận thấy rằng một số loại thủy tinh (có thành
phần xác định) là chất dẫn điện yếu, điện thế trên mặt phân cách của một màng
thủy tinh dẫn điện với dung dịch nước phụ thuộc vào độ pH của dung dịch và
tuân theo định luật Nernst:
'
E = E0 +

RT
ln a H +
F

Trong đó:
E’ là điện thế chuẩn của điện cực (với một điện cức so sánh cho trước);
aH là hoạt độ theo ion H+ của dung dịch nghiên cứu (nước thải lacanh).
Điện cực màng thủy tinh có thành phần chính là một màng mỏng
dạng hình cầu làm từ thủy tinh có thành phần đặc biệt. Màng được hàn với một


- 25-

ống thủy tinh có điện trở cao. Thể tích bên trong của điện cực chứa dung dịch có
độ pH đã biết trước ( thường là 7) trong đó có đặt một phần tử so sánh nội.
Để đo độ pH của chất thải lacanh, chỉ cần đặt điện cực màng thủy tinh
vào trong chất thải lacanh và đo hiệu điện thế xuất hiện giữa phần tử so sánh
nội của nó với điện cực so sánh cùng nằm trong chất thải lacanh này. Muốn vậy,
điện cực thủy tinh và điện cực so sánh được nối với một pH – met. Thực chất pH

– met là một milivon kế có trở kháng đầu vào rất lớn (z e≥1012Ω) kết hợp với
một mạch điện chuyển đổi hiệu điện chuyển đổi hiệu điện thế thành đại lượng
số theo đơn vị pH.
2.1.2. Phương pháp dùng bức xạ (tia γ, tia α,tia β, tia cực tím, tia hồng ngoại)
Phương pháp bức xạ cho phép đo mà khơng cần tiếp xúc với nước thải lacanh
ưu điểm này rất thích hợp khi đo ở những điều iện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp
suất cao và tính ăn mịn mạnh…đây cũng là phương pháp mà tơi lựa chọn trong đề
tài này. Để hiểu rõ hơn về phương pháp này xin được trình bày ở phần tiếp theo
của đề tài.
2.2. LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM SOÁT
Hệ thống tự động kiểm soát là hệ thống tập hợp các phần tử thực tế có
mối quan hệ với nhau một cách có mục đích để thực hiện nhiệm vụ đo lường,
kiểm soát, điều chỉnh quá trình, giữ các đặc tính chất lượng trong giới hạn cho
phép hay ở mức danh định, mong muốn mà không cần có sự điều khiển của con
người thì gọi là hệ thống tự động kiểm soát.
Trong phạm vi luận văn hệ thống kiểm soát là hệ thống kiểm tra hàm
lượng dầu có trong nước thải lacanh. Nếu như hàm lượng dầu trong nước thải
lacanh nhỏ hơn 15ppm thì cho phép nước thải lacanh xả ra ngoài biển còn ngược
lại nếu vượt quá giới hạn cho phép 15ppm thì hệ thống sẽ điều khiển cơ cấu
chấp hành mở van tự động xả lại két bẩn trên tàu và phát ra tín hiệu cảnh báo.