Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.15 MB, 84 trang )
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................ 1
Lời Cam đoan…………………………………………………………. 4
Lời Cảm ơn……………………………………………………………..5
DANH MỤC HÌNH ................................................................................. 6
DANH MỤC BẢNG ................................................................................ 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................. 8
CHƯƠNG 1: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY
CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG ........................................................................ 10
1.1 THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY NHỰA UÔNG
BÍ............................. .............................................................................................10
1.1.1. Quy trình xử lý nước thải nhà máy chế biến nhựa thông…..10
1.1.2. Các chỉ số chất lượng nước thải đo được ở thời điểm hiện tại..10
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng………………………………………..10
1.1.3.1 . Đối với môi trường. .......................................................... 12
1.1.3.2 . Đối với sinh vật. ................................................................ 14
1.1.3.3. Đối với kinh tế, xã hội và con người ................................ 15
1.2 CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI DẦU THÔNG .....................................15
1.2.1 Quá trình lan toả................................................................... 15
1.2.2 Quá trình bay hơi ................................................................. 16
1.2.3 Quá trình khuếch tán ............................................................ 16
1.2.4 Quá trình hoà tan .................................................................. 17
1.2.5 Quá trình nhũ tương hoá ...................................................... 17
1.2.6 Quá trình lắng kết................................................................. 18
1.2.7 Quá trình oxy hoá................................................................. 18
1.2.8 Quá trình phân huỷ sinh học ................................................ 19
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG .................................................... 20
2.1 CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẾ BIẾN NHỰA
THÔNG……….. .................................................................................………….20
2.1.1 Giới thiệu công nghệ sản xuất........................................... 20
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -1-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
2.1.2 Những hạn chế còn tồn tại cần giải quyết............................ 25
2.2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA
NHỰA THÔNG ....................................................................................................26
2.2.1 Colophan .............................................................................. 27
2.2.2 Tinh dầu thông ..................................................................... 35
2.3
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP .....37
2.3.1 .Phương pháp xử lý cơ học .................................................. 38
2.3.2 Phương pháp hóa học và lý học ........................................... 41
2.3.3 Phương pháp sinh hóa .......................................................... 45
2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ NƯỚC THẢI NHÀ
MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG ......................................................................45
2.4.1 Xử lý bằng vật liệu hấp thụ: thiết bị có chứa bộ phận hấp thụ
dầu và bộ phận lọc................................................................................... 45
2.4.2 Phương pháp lý hóa ............................................................... 47
2.4.3 Xử lý bằng vi sinh vật .......................................................... 50
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG ........................................ 53
3.1 .XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NƯỚC THẢI ..................... 53
3.2. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHỰA
THÔNG………. ...................................................................................................62
3.2.1 Sơ đồ 1: Công nghệ Aeroten truyền thống (Bể sinh học sục khí
liên tục)……….. ...................................................................................... 63
3.2.2 Sơ đồ 2: Công nghệ SBR (Bể sinh học hoạt động theo mẻ) 64
3.2.3 Sơ đồ 3: Công nghệ AO (Anoxic – Oxic) (thiếu khí – hiếu
khí)................... ....................................................................................... 65
3.2.4 Lựa chọn công nghệ xử lý (Tuyển Nổi và Công nghệ AO) 66
3.2.5 Thuyết minh sơ đồ công nghệ AO ....................................... 76
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG
TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG .................... 77
4.1
TÍNH TOÁN BỂ TUYỂN NỔI.........................................................77
4.2
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BỂ AO ...................................................78
4.2.1 Bể Anoxic (Bể xử lý sinh học thiếu khí) ............................. 78
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -2-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
4.2.2 Bể Oxic (Bể xử lý sinh học hiếu khí) .................................. 80
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 84
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -3-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của
cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên
cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS: Lê
Nguyên Đương
Các số liệu, mô hình toán và những kết quả trong luận văn là trung thực, các chiến
lược Marketing đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm, chưa từng được công
bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “ Hội
Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học”.
Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -4-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
LỜI CẢM ƠN
Qua bài luận văn tốt nghiệp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến
thầy giáo hướng dẫn PGS.TS LÊ NGUYÊN ĐƯƠNG đã tận tình động viên,
giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Công Nghệ Sinh
Học - Công Nghệ Thực Phẩm đã cho em những kiến thức quí báu trong suốt thời
gian theo học tại trường.
Cuối cùng em xin gửi tới gia đình, bạn bè những tình cảm tốt đẹp nhất vì sự
động viên, quan tâm, giúp đỡ của mọi người dành cho em trong thời gian làm
luận văn.
Học viên thực hiện
Trịnh Đình Anh
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -5-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Hệ thống dẫn và bể chứa nước thải .....................................................11
Hình 2: Hệ thống tái chế nhựa thông...............................................................12
Hình 3: Hồ bị ô nhiễm nhựa thông ...................................................................13
Hình 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thông .......................21
Hình 5: Công đoạn định lượng, nạp liệu và hóa lỏng ......................................22
Hình 6: Công đoạn khuấy rửa, lọc thô .............................................................23
Hình 7: Công đoạn lọc và lắng .........................................................................23
Hình 8: Hệ thống tháp chưng cất chân không ..................................................24
Hình 9: Hệ thống phân ly tách tinh dầu thông và colophan .............................25
Hình 10: Colophan ...........................................................................................26
Hình 11: Trích nhựa thông từ cây ....................................................................27
Hình 12: Song chắn rác ....................................................................................38
Hình 13: Song chắn rác thủ công .....................................................................38
Hình 14: Lưới chắn rác có máy nghiền ............................................................39
Hình 15: Bể lắng ngang ....................................................................................39
Hình 16: Bể lắng đứng .....................................................................................40
Hình 17: Bể lắng theo phương bán kính...........................................................40
Hình 18: Lắng dạng tấm nghiêng .....................................................................40
Hình 19: Cấu tạo bể lắng đứng .........................................................................41
Hình 20: Hệ thống tuyển nổi bằng không khí hòa tan không có tuần hoàn .....43
Hình 21: Hệ thống tuyển nổi bằng không khí hòa tan có tuần hoàn ................44
Hình 22: Sơ đồ hệ thống tuyển nổi ...................................................................44
Hình 23: Rắc Cellusorb lên bề mặt nhiễm dầu .................................................47
Hình 24: Tháp chưng cất công nghiệp .............................................................48
Hình 25: Sơ đồ các hệ thống hấp phụ...............................................................49
Hình 26: Sơ đồ hệ thống khí sinh học ..............................................................51
Hình 27: Đường cong lý tưởng nhu cầu oxy hóa pha cacbon ..........................57
Hình 28: Đường cong nhu cầu oxy hóa pha cacbon và nito ............................58
Hình 29: Sơ đồ công nghệ Aeroten truyền thống .............................................63
Hình 30: Sơ đồ công nghệ SBR........................................................................64
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -6-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Hình 31: Sơ đồ công nghệ AO .........................................................................65
Hình 32: Sự kết dính giữa hạt rắn và bóng khí trong tuyển nổi .......................67
Hình 33: Tốc độ tuyển nổi của bọt khí trong nước (trục tung: tốc độ; trục
hoành) kích thước của hạt (mm). ..............................................................................68
Hình 34: Sơ đồ xử lý nước thải bằng chụp xốp ................................................70
Hình 35: Công nghệ AO ...................................................................................71
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các chỉ tiêu kỹ thuật của Colophan ....................................................28
Bảng 2: Các chỉ tiêu kỹ thuật của tinh dầu thông.............................................35
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -7-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
MỞ ĐẦU
T
rong những năm gần đây, càng ngày mỗi con người chúng ta càng
cảm thấy áp lực của sự ô nhiễm môi trường đang đè nặng lên chính
mình. Đó chính là hậu quả của những hành động thiếu hiểu biết của
con người nói riêng và từng bộ phận cộng đồng dân cư nói chung. Dân số trên
trái đất ngày càng tăng, hệ quả của sự gia tăng dân số là sản xuất và tiêu dùng.
Sản xuất là đồng nghĩa với sử dụng tài nguyên, khai thác và tàn phá các giá trị
vật chất do môi trường thiên nhiên tạo dựng. Không những thế mà trong quá
trình tồn tại và phát triển của mình, con người đã thải ra ngoài môi trường hàng
loạt các chất thải vượt quá khả năng tự làm sạch của môi trường và làm cho môi
trường ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng. Hiện tượng trái đất bị nóng lên, hiệu
ứng nhà kính, các hiện tượng Elnino, Lanina, mưa axít chính là phản ứng của
môi trường đáp trả lại những hành động xâm hại môi trường của con người. Vì
vậy, hơn lúc nào hết, mỗi người chúng ta đều nhận thấy cần phải chấn chỉnh lại
những hành động của mình, cần phải quan tâm, chăm sóc cho môi trường sống
xung quanh ta. Đó chính là ngôi nhà chung, là điều kiện cho sự tồn tại và phát
triển của chính chúng ta và thế hệ con cháu mai sau.
Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề bức xúc, đáng lo ngại và
ngày càng chiếm được sự quan tâm đúng mức của xã hội và các chính sách phát
triển của nhà nước.
Nước thải nhựa thông luôn mang theo 1 phần tinh dầu và dịch nhựa. Dầu
thông tràn ra mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước và không khí,
làm thay đổi tính chất của môi trường nước, cản trở việc trao đổi khí oxi và
cacbonic với bầu khí quyển. Làm thay đổi tính chất lí hóa của môi trường nuớc.
Tăng độ nhớt, giảm nồng độ oxy hấp thụ vào nước... dẫn đến thiệt hại nghiêm
trọng về sinh vật nước, đặc biệt là các loại sinh vật nhạy cảm với sự thiếu oxy
gây mất cân bằng sinh thái.
Để có số liệu đánh giá hiện trạng môi trường trong ngành nhựa thông và
tình hình xử lý các loại chất thải tại các công ty sản xuất nhựa, làm cơ sở cho
việc tìm kiếm và lựa chọn phương pháp xử lý nước thải nhựa thông, góp phần
giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống của người dân. Nghiên cứu này được hình
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -8-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
thành như một tất yếu. Công ty nhựa Uông Bí là đối tượng nghiên cứu của đề
tài.
Trong xử lý nước thải nói chung và nước thải nhựa thông nói riêng có rất
nhiều phương pháp xử lý: hóa lý, hóa học và sinh học. Dựa vào đặc tính và
thành phần chất ô nhiễm của nước thải nhựa thông ta lựa chọn công nghệ xử lý
là sự kết hợp giữa phương pháp tuyển nổi và công nghệ vi sinh AO (Anoxic –
Oxic).
Với sự kết hợp hai phương pháp Tuyển nổi và công nghệ vi sinh AO cho ta
một công nghệ mới có thể xử lý được nước thải sản xuất nhựa thông, góp phần
giữ môi trường trong sạch đẹp.
Nội dung luận văn gồm:
CHƯƠNG I: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ
BIẾN NHỰA THÔNG
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ
MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC BỂ CHÍNH TRONG CÔNG TRÌNH
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Do còn hạn chế về kinh nghiệm nghiên cứu nên luận văn của em chắc chắn
không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của thầy cô và các bạn để bản luận văn của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân
thành cảm ơn.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -9-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
CHƯƠNG 1: NHỮNG TÁC HẠI TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY
CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG
1.1
THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY NHỰA
UÔNG BÍ
1.1.1 Quy trình xử lý nước thải thực trạng nhà máy sản xuất nhựa thông.
Nước thải → Song chắn rác → Bể lắng → Xả ra nguồn
1.1.2 Các chỉ số chất lượng nước thải đo được ở thời điểm hiện tại.
Thông số
Nước thải đo được
pH
6.3 – 7.2
BOD5 tổng (mg/l)
737
COD (mg/l)
1650
SS (mg/l)
650
Độ màu (Pt-Co)
495
N- NH3 (mg/l)
33
Tổng P (mg/l)
17
1.1.3 Các ảnh hưởng
Nguồn nước thải từ các công đoạn rửa, lắng, phân ly và chân không trong
nhà máy sản xuất nhựa thông luôn mang theo một phần tinh dầu và dịch nhựa
tạp chưa được xử lý triệt để trước khi đưa ra ngoài môi trường. Sau đây là một
vài hình ảnh về hệ thống xử lý nước thải của công ty:
Hệ thống kênh dẫn và bể chứa nước thải
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -10-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Hình 1: Hệ thống dẫn và bể chứa nước thải
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -11-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Hình 2: Hệ thống tái chế nhựa thông
Vị trí của công ty nằm cạnh dòng sông Uông nên việc đưa nước thải không
được xử lý đầy đủ xả trực tiếp vào sông có thể dẫn đến nhiều hậu quả không
mong muốn sau đây:
1.1.3.1 . Đối với môi trường.
Làm thay đổi tính chất lí hóa của môi trường nuớc. Tăng độ nhớt, giảm
nồng độ oxy hấp thụ vào nước,... dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về sinh vật
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -12-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
nước, đặc biệt là các loại sinh vật nhạy cảm với sự thiếu oxy. Dầu thông tràn ra
mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước và không khí, làm thay đổi
tính chất của môi trường nước, cản trở việc trao đổi khí oxi và cacbonic với bầu
khí quyển.
Làm cạn kiệt nguồn oxy của nước do sự có mặt của các chất hữu cơ không
bền ở trong nước thải, do vậy hủy hoại sự sống trong nước.
Hình 3: Hồ bị ô nhiễm nhựa thông
Làm thay đổi tính chất, hệ sinh thái vùng sông hồ. Váng dầu mang nhiều
hoá chất độc có thể bị dạt vào bờ làm hư hại các vùng đất ven sông hồ. Cặn dầu
lắng xuống đáy làm ô nhiễm lớp đáy.
Làm ảnh hưởng đến khí hậu khu vực, giảm sự bốc hơi nước dẫn đến giảm
lượng mưa, làm nghèo tài nguyên thiên nhiên.
Tạo ra các tình trạng không mong muốn như có mùi khó chịu hoặc tích lũy
các chất cặn bã do vậy làm giảm giá trị tài sản và tính năng giải trí.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -13-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
1.1.3.2 . Đối với sinh vật.
Nhiều người không nhận ra rằng tất cả các loài động vật trong hệ sinh thái
sông hồ đều bị ảnh hưởng bởi nước thải có chứa dầu. Sinh vật phù du, ấu trùng
cá và các sinh vật ở dưới đáy đều bị ảnh hưởng một cách mạnh mẽ.
Gây tổn thất lớn trong quần thể chim nước do nguồn thức ăn của chúng bị
ô nhiễm. Dầu thấm qua bộ lông của chim, làm giảm khả năng bảo vệ của lông,
vì vậy làm cho chim trở nên dễ tổn thương với sự thay đổi nhiệt độ bất thường
và làm giảm độ nổi trên mặt nước của chúng. Nó cũng làm giảm khả năng bay
của chim, càng làm chúng khó thoát các động vật săn mồi. Khi cố gắng rỉa lông,
chim thường nuốt dầu vào bụng, dẫn tới làm hại thận, thay đổi chức năng của
phổi, và kích thích hệ tiêu hóa. Các vấn đề này và khả năng hấp thu thức ăn bị
hạn chế gây ra sự mất nước và mất cân bằng trao đổi chất. Sự thay đổi cân bằng
hormon bao gồm luteinizing protein cũng có thể xảy ra ở một số loài chim khi
tiếp xúc với dầu. Hầu hết chim bị ảnh hưởng bởi dầu đều chết, trừ khi có sự can
thiệp của con người.
Các động vật có vú nước bị dính dầu cũng bị ảnh hưởng tương tự như với
chim. Dầu phủ lên bộ lông của rái cá làm giảm khả năng trao đổi chất và làm
giảm thân nhiệt. Khi ăn phải dầu, động vật sẽ bị chứng mất nước và giảm khả
năng tiêu hóa.
Do dầu nổi trên mặt nước làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước, nó
hạn chế sự quang hợp của các thực vật thủy sinh và các sinh vật phù du. Điều
này làm giảm lượng cá thể của hệ động vật cà ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn
trong hệ sinh thái. Nước thải chứa dầu có thể làm hỏng toàn bộ dây chuyền thực
phẩm trong khu vực.
Tăng mối hiểm họa khi sử dụng các thủy vực tự nhiên làm nguồn cung cấp
nước uống. Làm hủy hoại các loại thủy sản hoặc làm cho nó bị nhiễm bẩn gây
hậu quả không an toàn khi dùng làm thức ăn cho người.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -14-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
1.1.3.3. Đối với kinh tế, xã hội và con người
Tốn kém tiền bạc để làm sạch môi trường bị ô nhiễm.
Ngoài những thiệt hại trực tiếp về tài sản ra còn có các ảnh hưởng mang
tính chất lâu dài như các cảnh quan du lịch, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy
hải sản….Gây trở ngại cho vận tải đường nước.
Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến người thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc hít
thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da... Ngoài ra chúng còn gây
ra 1 số bệnh như ung thư, bệnh phổi, gián đoạn hormon…
Thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế cho người dân. Sự suy giảm sản lượng cá
đánh bắt, hơn nữa cá đánh bắt lên mang bán ở chợ, người tiêu dùng không dám
ăn vì tôm cá có mùi xăng dầu nên người dân đành gác ngư cụ. Suy giảm năng
suất của ngành nuôi chồng thủy hải sản.
Gây nguy hiểm cho người bơi và làm giảm giá trị của những thủy vực dành
cho các mục đích giải trí.
1.2 CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI DẦU THÔNG
Khi nước thải có chứa dầu tràn ra sông ngòi, dầu nhanh chóng lan tỏa trên
mặt nước. Các thành phần của dầu sẽ kết hợp với các thành phần có trong nước,
cùng với các điều kiện về sóng, gió, dòng chảy... sẽ trải qua các quá trình biến
đổi như sau:
1.2.1 Quá trình lan toả
Dầu thông là chất lỏng có độ hòa tan rất thấp trong nước. Do đó, khi khối
dầu rơi vào nước sẽ xảy ra hiện tượng chảy lan trên bề mặt nước. Phân phối dầu
tràn trên mặt nước diễn ra dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Nó được kiểm soát
bằng độ nhớt và sức căng bề mặt nước.
Trong điều kiện tĩnh, một tấn dầu có thể lan phủ kín 12km2 mặt nước, một
giọt dầu (nửa gam) tạo ra một màng dầu 20m2 với độ dày 0,001 mm có khả năng
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -15-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
làm bẩn 1 tấn nước. Quá trình lan toả diễn ra như sau: dầu lan từ nguồn ra phía
có bề mặt lớn nhất, sau đó thì tiếp tục lan chảy vô hướng. Khi tạo thành màng đủ
mỏng, màng sẽ bị vỡ dần ra thành những màng có diện tích nhỏ hơn và trên bề
mặt dầu xuất hiện các vệt không có dầu. Do các quá trình bốc hơi, hòa tan mà
mật độ, độ nhớt tăng, sức căng bề mặt giảm dần cho đến khi độ dày của lớp dầu
đạt cực tiểu thì quá trình chảy lan chấm dứt.
Trường hợp không có các yếu tố nhiễu thì dầu lan toả thành một vòng tròn,
bao phủ một diện tích tối đa.
Trong thực tế thì quá trình chảy lan trên nước chịu tác động lớn bởi các
yếu tố sóng và gió.
1.2.2 Quá trình bay hơi
Song song với quá trình lan tỏa, dầu sẽ bốc hơi tùy thuộc vào nhiệt độ sôi
và áp suất riêng phần của hydro và cacbon trong dầu cũng như các điều kiện bên
ngoài: nhiệt độ, sóng, tốc độ gió và diện tích tiếp xúc giữa dầu với không khí.
Các hydro và cacbon có nhiệt độ sôi càng thấp thì có tốc độ bay hơi càng cao. Ở
điều kiện bình thường thì các thành phần của dầu với nhiệt độ sôi thấp hơn
200oC sẽ bay hơi trong vòng 24 giờ. Các sản phẩm nhẹ như tinh dầu thông có
thể bay hơi hết trong vài giờ. Các loại dầu thô nhẹ bay hơi khoảng 40%, còn dầu
thô nặng hoặc dầu nặng thì ít bay hơi, thậm chí không bay hơi. Tốc độ bay hơi
giảm dần theo thời gian, làm giảm khối lượng dầu, giảm khả năng bốc cháy và
tính độc hại, đồng thời quá trình bay hơi cũng làm tăng độ nhớt và tỉ trọng của
phần dầu còn lại, làm cho tốc độ lan toả giảm.
1.2.3 Quá trình khuếch tán
Đây là quá trình xảy ra sự xáo trộn giữa nước và dầu. Các vệt dầu chịu tác
động của sóng, gió, dòng chảy tạo thành các hạt dầu có kích thước khác nhau,
trong đó có các hạt đủ nhỏ và đủ bền có thể trộn tương đối bền vào khối nước.
Điều này làm diện tích bề mặt hạt dầu tăng lên, kích thích sự lắng đọng dầu
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -16-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
xuống đáy hoặc giúp cho khả năng tiếp xúc của hạt dầu với các tác nhân oxi hoá,
phân huỷ dầu tăng, thúc đẩy quá trình phân huỷ dầu. Hiện tượng trên thường xảy
ra ở những nơi sóng vỡ và phụ thuộc vào bản chất dầu, độ dày lớp dầu cũng như
tình trạng nước. Tại điều kiện thường các hạt dầu nhẹ có độ nhớt nhỏ có thể
phân tán hết trong một vài ngày, trong khi đó các loại có độ nhớt lớn hoặc loại
nhũ tương dầu nước ít bị phân tán.
1.2.4 Quá trình hoà tan
Sự hoà tan của dầu trong nước chỉ giới hạn ở những thành phần nhẹ. Tốc
độ hoà tan phụ thuộc vào thành phần dầu, mức độ lan truyền, nhiệt độ cũng như
khả năng khuếch tán dầu. Tuy nhiên trong mọi trường hợp, hàm lượng dầu hòa
tan trong nước luôn không vượt quá 1 phần triệu tức 1 mg/l.
Quá trình hoà tan cũng làm tăng khả năng phân huỷ sinh học của dầu. Song
đây chính là yếu tố làm tăng tính độc của dầu đối với nước, gây mùi, đầu độc hệ
sinh thái động thực vật trong nước, đặc biệt đối với động vật, dầu thấm trực tiếp
và từ từ vào cơ thể sinh vật dẫn đến sự suy giảm chất lượng thực phẩm.
1.2.5 Quá trình nhũ tương hoá
Đây là quá trình tạo thành các hạt keo giữa dầu và nước hoặc nước và dầu.
* Keo dầu nước: là hạt keo có vỏ là dầu, nhân là nước; là các hạt dầu ngậm
nước làm tăng thể tích khối dầu 3 - 4 lần. Các hạt khá bền, khó vỡ ra để tách lại
nước. Loại keo đó có độ nhớt rất lớn, khả năng bám dính cao, gây cản trở cho
công tác thu gom, khó làm sạch bờ nước.
* Keo nước dầu: hạt keo có vỏ là nước, nhân là dầu, được tạo ra do các hạt
dầu có độ nhớt cao dưới tác động lâu của sóng nước, nhất là các loại sóng vỡ.
Loại keo này kém bền vững hơn và dễ tách nước hơn. Nhũ tương hoá phụ thuộc
vào thành phần dầu và chế độ hỗn loạn của nước nước. Gió cấp 3, 4 sau 1- 2 giờ
tạo ra khá nhiều các hạt nhũ tương dầu nước. Dầu có độ nhớt cao thì dễ tạo ra
nhũ tương dầu nước. Các nhũ tương ổn định nhất chứa từ 30% đến 80% nước.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -17-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Nhũ tương hoá làm giảm tốc độ phân hủy và phong hoá dầu. Nó cũng làm tăng
khối lượng chất ô nhiễm và làm tăng số việc phải làm để phòng chống ô nhiễm.
1.2.6 Quá trình lắng kết
Do tỷ trọng nhỏ hơn 1 nên dầu thường nổi lên mặt nước mà không tự chìm
xuống đáy. Các loại nhũ tương sau khi hấp thụ các vật chất hoặc cơ thể sinh vật
có thể trở nên nặng hơn nước rồi chìm dần. Cũng có một số hạt lơ lửng, hấp thụ
tiếp các hạt phân tán rồi chìm dần lắng đọng xuống đáy. Trong đó cũng xảy ra
quá trình đóng vón tức là quá trình tích tụ nhiều hạt nhỏ thành mảng lớn.
Quá trình lắng đọng làm giảm hàm lượng dầu có trong nước, làm nước
tăng DO nhanh hơn nhưng nó sẽ làm hại hệ sinh thái đáy. Hơn nữa, sau lắng
đọng, dầu vẫn có thể lại nổi lên mặt nước do tác động của các yếu tố đáy, gây ra
ô nhiễm lâu dài cho vùng nước.
Nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy tỷ lệ phân hủy của dầu bị lắng
dưới nước giảm, Các quá trình oxy hóa xảy ra trong điều kiện kỵ khí trong môi
trường đáy nước dầu tích lũy bên trong các trầm tích dưới đáy nước có thể được
lưu giữ cho nhiều tháng và thậm chí cả năm.
1.2.7 Quá trình oxy hoá
Nói chung, các hydrocacbon trong dầu khá bền vững với oxy. Nhưng trong
thực tế dầu tồn tại trong nước hoặc không khí vẫn bị oxi hoá một phần rất nhỏ
(khoảng 1% khối lượng). Các quá trình này xảy ra do oxy, ánh sáng mặt trời (tia
cực tím của phổ năng lượng mặt trời) và được xúc tác bằng một số nguyên tố (ví
dụ, vanadi) và ức chế (chậm lại) của các hợp chất lưu huỳnh tạo thành các rồi
thành hydroperoxides và các sản phẩm khác như: axit, andehit, xeton, peroxit,
superoxit, phenol, axit cacboxylic…thường có tính hòa tan trong nước. Các phản
ứng của photooxidation, photolysis bắt đầu polyme và phân hủy của các phân tử
phức tạp nhất trong thành phần dầu. Điều này làm tăng độ nhớt của dầu và thúc
đẩy sự hình thành của các uẩn dầu rắn.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -18-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
1.2.8 Quá trình phân huỷ sinh học
Có nhiều chủng thủy vi sinh vật khác nhau có khả năng tiêu thụ một đoạn
nào đó. Mỗi loại vi sinh chỉ có khả năng phân hủy một nhóm hydrocacbon cụ
thể nào đó. Tuy nhiên, trong nước sông có rất nhiều chủng vi khuẩn. Do đó, rất
ít loại hydrocacbon có thể chống lại sự phân huỷ này. Các vi sinh vật có thể
phân huỷ 0,03 - 0,5 g dầu/ngày đêm trên mỗi mét vuông. Khi dầu rơi xuống
nước, chủng vi sinh vật hoạt động mạnh. Quá trình khuếch tán xảy ra tốt thì quá
trình ăn dầu cũng xảy ra mạnh. Điều kiện các vi sinh ăn dầu có thể phát triển
được là phải có oxy. Do đó, ở trên mặt nước dầu dễ bị phân huỷ vi sinh, còn khi
chìm xuống đáy thì khó bị phân hủy theo kiểu này.
Khả năng phân hủy sinh học phụ thuộc vào các yếu tố:
• Thành phần của dầu: thành phần dầu ảnh hưởng mạnh đến hoạt động của
vi sinh. Các vi sinh ăn dầu hoạt động mạnh nhất là những vi sinh tiêu thụ được
phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 40 – 2000C.
• Diện tích dầu trải trên mặt nước: diện tích càng rộng khả năng dầu bị
phân hủy vi sinh càng mạnh.
• Nhiệt độ môi trường: nhiệt độ càng cao quá trình phân hủy càng nhanh.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -19-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG
2.1 CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẾ BIẾN NHỰA
THÔNG
Nhựa thông (pine resine) là nguyên liệu qua chế biến tạo ra hai sản phẩm
là Colophan (rosin) và tinh dầu thông (turpentine oil). Tuỳ theo đặc tính khác
nhau của nguyên liệu nhựa thông về chủng loài giống cũng như về khí hậu và
thổ nhưỡng , sau khi chế biến có thể thu được khoảng 68 ÷ 70% Colophan và 13
÷ 20% tinh dầu thông.
2.1.1 Giới thiệu công nghệ sản xuất
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -20-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Nguyên liệu nhựa thông
Định lượng và nạp liệu
Hoá lỏng
Tách tạp chất rắn
Lắng sơ bộ
Khuấy rửa
Lắng số 2
Lọc thô
Phân ly tạp chất
Lắng số 1
Lọc tinh
Ngưng tụ 3
Chưng cất chân không
Phân ly 2
Colophan
Ngưng tụ 1
Ngưng tụ 2
Phân ly
Tinh dầu thông
Hình 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thông
Thuyết minh quy trình công nghệ
- Nguyên liệu nhựa thông: thành phần chính là chất nhựa, nước và tạp
chất rắn, trong đó tuỳ theo phương thức, tập quán khai thác và bảo quản nguyên
liệu mà tỷ lệ tạp chất rắn từ 1 ÷ 5%, còn lại là tỷ lệ chất nhựa và nước phụ
thuộc vào chủng loài giống thông khác nhau.
- Công đoạn định lượng và nạp liệu: nguyên liệu từ bể chứa tập trung
qua van xả đáy nạp vào bộ phận gàu liệu và định lượng theo mẻ trước khi nạp
vào thiết bị hoá lỏng.
- Công đoạn hoá lỏng: Chức năng của công đoạn hoá lỏng làm nóng chảy
thành phần chất nhựa để phá vỡ liên kết giữa chúng với các thành phần khác như
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -21-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
nước và tạp chất rắn nhằm phân ly sơ bộ để loại bỏ tạp chất thô và nước.
Nguyên lý làm việc của quá trình hoá lỏng nhựa thông nhờ quá trình gia nhiệt và
khuấy trộn. Quá trình khấy trộn và gia nhiệt trực tiếp bằng hơi quá nhiệt là động
lực của quá trình phân ly tạp chất rắn. Thiết bị hoá lỏng làm việc gián đoạn theo
mẻ và đinh kỳ từ 3 - 4 mẻ có thể tháo xả tạp chất rắn đã được phân ly với dịch
nhựa bằng bộ phân mặt sàng. Dịch nhựa sau mỗi mẻ đã được phân ly được
chuyển tiếp đến công đoạn lắng sơ bộ. Chế độ hoá lỏng với nhiệt độ 800C, thời
gian hoá lỏng 50 - 60 phút/m3, hiệu suất hoá lỏng đạt 100%.
Hình 5: Công đoạn định lượng, nạp liệu và hóa lỏng
- Công đoạn lắng sơ bộ: dịch nhựa sau khi hoá lỏng được xả xuống bể
chứa trung gian để thực hiện quá trình lắng sơ bộ và định lượng được tương đối
chuẩn xác khối lượng dịch nhựa chuẩn bị cấp cho quá trình rửa làm sạch tiếp
theo.
- Công đoạn khuấy rửa: từ bể chứa trung gian dịch nhựa được bơm cấp
vào thiết bị khuấy rửa. Nguyên lý của công đoạn khuấy rửa là bổ sung thêm
nước và chất xúc tác trợ lắng vào thành phần dịch nhựa và tiến hành qúa trình
gia nhiệt gián tiếp bằng hơi quá nhiệt trong điều kiện khuấy trộn với nhiệt độ
hỗn hợp đạt mức 900C. Qúa trình khuấy rửa là động lực để phá vỡ liên kết giữa
thành phần chất nhựa với các thành phần tạp chất tinh, với sự tham gia của nước
nhằm tách tạp chất tinh theo pha nước nhờ quá trình lắng. Quy trình thực hiện
của công đoạn khuấy rửa gồm giai đoạn một gia nhiệt và khuấy trộn, giai đoạn
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -22-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
hai tiến hành lắng để phân ly nước và tạp chất tinh. Chu kỳ khuấy rửa, lắng và
phân ly thường được thực hiện với thời gian là 1h30 phút. Chu kỳ khuấy rửa
được lập lại lần hai và kết thúc quá trình sau khi nhiệt độ đạt mức 900C, hỗn hợp
dịch nhựa và nước được chuyển sang công đoạn lắng chính.
Hình 6: Công đoạn khuấy rửa, lọc thô
- Công đoạn lắng: hỗn hợp dịch nhựa và nước được đi qua thiết bị lọc
thô trước khi nạp vào thiết bị lắng chính. Nguyên lý chuyển dịch nhờ động lực
bơm chân không . Trong dây chuyền chế biến được bố trí hai thiết bị lắng lắp
song song làm việc độc lập nhằm kéo dài thời gian lắng mà vẫn đảm bảo năng
suất của dây chuyền. Thời gian lắng chính lần 2 khoảng 1h30’, sau quá trình
lắng tạp chất và nước được xả qua van đáy của bộ phận phân ly và được kiểm
tra qua kính thăm để kiểm soát khả năng phân ly.
Hình 7: Công đoạn lọc và lắng
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -23-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
- Công đoạn chế biến chính: từ thiết bị lắng sau khi phân ly, dịch nhựa
được chuyển sang thiết bị chưng cất chân không (hình 3) nhờ động lực của bơm
chân không đồng thời đi qua thiết bị lọc tinh để đạt được chất lượng dịch có độ
tinh khiết cao. Chế độ chưng cất với quá trình gia nhiệt gián tiếp bằng hơi quá
nhiệt , nhiệt độ ban đầu của dịch từ 800C đến khi kết thúc quá trình đặt nhiệt độ
1600C, với áp suất làm việc giảm từ 0 ÷ 700mmHg; Thời gian chưng cất 1h35’
÷ 1h45’. Quá trình hoá lỏng nhờ hai thiết bị ngưng tụ nối tiếp phân đoạn bằng
hai chất tải nhiệt có chế độ nhiệt khác nhau có thể gia tăng tốc độ giảm áp và
tăng hiệu suất hoá lỏng. Hỗn hợp lỏng sau ngưng tụ được đưa về thiết bị phân ly
để tách nước và dầu. Sản phẩm Colophan được tháo theo mẻ tại đáy thiết bị
chưng cất.
Hình 8: Hệ thống tháp chưng cất chân không
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -24-
Đề tài: Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải từ nhà máy chế biến nhựa thông
Hình 9: Hệ thống phân ly tách tinh dầu thông và colophan
2.1.2 Những hạn chế còn tồn tại cần giải quyết
Trong dây chuyền chế biến chính có hai yếu tố chất thải có ảnh hưởng đến
môi trường:
+ Yếu tố ảnh hưỏng thứ nhất là khí thải mà chủ yếu là hơi dầu bị tổn
thất trong quá trình chế biến, so với công nghệ cũ thì đã giải quyết tương đối
tốt cả về phương án thu hồi bên ngoài (hệ thống thu hồi dầu nhẹ) và phương án
thu hồi trong (hệ thống thiết bị ngưng tụ nối tiếp với 2 chất tải nhiệt).
+ Yếu tố ảnh hưởng thứ hai là nước thải: Nước thải từ dây chuyền chế
biến thải ra ngoài môi trường (không có thu hồi sử dụng lại). Nguồn nước thải
từ các công đoạn rửa, lắng, phân ly và chân không luôn mang theo một phần tinh
dầu và dịch nhựa tạp. Vấn đề có thể giải quyết triệt để hơn là phải xử lý và thu
hồi lượng tinh dầu và dịch nhựa còn lẫn trong nước thải trước khi đưa ra ngoài
môi trường.
+ Tại cơ sở sản xuất đã ứng dụng nhiều giải pháp thủ công để thực hiện
hạn chế nêu trên nhưng chưa có hiệu quả cao đáp ứng yêu cầu của nhà máy.
Học viên: Trịnh Đình Anh Khóa 2009 -25-
