Đồ án nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.39 MB, 109 trang )
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................... i
I
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... iii IV
DANH MỤC BẢNG. ............................................................................................. iv V
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ðỒ THỊ. ...................................................................... vi VII
CHƯƠNG 1: MỞ ðẦU ......................................................................................... 1
1.1. ðặt vấn ñề. .............................................................................................. 1
1.1.1. Tính cấp thiết của ñề tài. ................................................................ 1
1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ñã qua. ......................................... 2
1.1.3. Mục ñích nghiên cứu. ..................................................................... 4
1.1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu. .................................................................... 4
1.1.5. Giới hạn của ñề tài. ........................................................................ 5
1.1.6. Ý nghĩa của ñề tài........................................................................... 5
1.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 5
1.2.1. Phương pháp luận. ......................................................................... 5
1.2.2. Phương pháp cụ thể. ....................................................................... 6
1.3. Các kết quả ñạt ñược của ñề tài. ............................................................ 7
1.4. Kết cấu của ñồ án tốt nghiệp. ................................................................. 7
CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU ....................................... 8
2.1. Tổng quan về nước thải nhiễm dầu ....................................................... 8
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ: ........................... 8
2.1.2. Các nguồn nước thải nhiễm dầu. .................................................. 10
2.1.3. Những tác ñộng của ô nhiễm dầu ñến môi trường ....................... 11
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu. .................................... 12
2.2.1. Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu. ............................... 12
2.2.2. Một số công trình xử lý nước thải nước thải dầu: ......................... 23
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
i
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
CHƯƠNG 3: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM
DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
VÀ SINH HỌC .................................................................................................... 30
3.1. Cơ sở lý thuyết. ..................................................................................... 30
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ. ......................................... 30
3.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính. ................................. 35
3.2. Vật liệu nghiên cứu. .............................................................................. 39
3.3. Phương tiện thực nghiệm: .................................................................... 40
3.3.1. ðịa ñiểm thí nghiệm. .................................................................... 40
3.3.2. Thời gian thực hiện. ..................................................................... 40
3.3.3. Thiết bị và dụng cụ....................................................................... 40
3.3.4. Vật liệu sử dụng: .......................................................................... 41
3.3.5. Hóa chất sử dụng: ........................................................................ 41
3.4. Phương pháp thực nghiệm ................................................................... 41
3.4.1. Mô hình thực nghiệm. .................................................................. 41
3.4.2. Các thông số tính toán. ................................................................. 44
3.4.3. Tiến trình thực nghiệm. ................................................................ 44
3.5. Phương pháp phân tích mẫu. ............................................................... 45
3.5.1. Phương pháp phân tích pH. .......................................................... 45
3.5.2. Phương pháp phân tích SS............................................................ 45
3.5.3. Phương pháp phân tích BOD5. ..................................................... 45
3.5.4. Phương pháp phân tích COD. ....................................................... 45
3.5.5. Phương pháp phân tích dầu khoáng. ............................................. 45
3.6. Vận hành mô hình thực nghiệm. .......................................................... 45
3.6.1. Mô hình cơ học. ........................................................................... 46
3.6.2. Mô hình sinh học ......................................................................... 47
CHƯƠNG 4: SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ............... 53
4.1. Kết quả phân tích nước ñầu vào của hệ thống: ................................... 53
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
ii
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
4.2. Kết quả phân tích nước ñầu ra của hệ thống: ..................................... 53
4.2.1. Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý cơ học: ............... 53
4.2.2. Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý sinh học: ............. 62
4.2.3. Tổng hợp kết quả sau 2 quá trình xử lý: ....................................... 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. ............................................................................ 84
Kết luận ................................................................................................. 84
Kiến nghị ............................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 86
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 88
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
iii
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
API
: American Petroleum Institute - Bể lắng trọng lực API.
BOD
: Biochemical Oxygen Deman - Nhu cầu ôxy sinh hóa, mg/l.
CFS
: Cross Flow Separator - Thiết bị tách chéo dòng.
CNH-HðH
: Công nghiệp hóa – hiện ñại hóa.
COD
: Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu ôxy hóa học, mg/l.
CPI
: Corrugated Plate nterception - Thiết bị tách dầu dạng tấm
gợn sóng.
DAF
: Dissolved Air Flotation - Bể tuyển nổi không khí.
DO
: Dissolved Oxygen - Nồng ñộ oxy hòa tan, mg/l.
HC
: Hydrocarbon.
KCN
: Khu công nghiệp.
KHCN
: Khoa học công nghệ.
MLSS
: Mixed Liquor Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng trong
bùn lỏng.
QCVN
: Quy chuẩn Việt Nam.
SS
: Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng, mg/l.
SVI
: Sludge Volume Index - Chỉ số lắng của bùn.
TKXD
: Tổng Kho Xăng Dầu.
TP.HCM
: Thành phố Hồ Chí Minh.
VITTEP
: Viện Kỹ Thuật Nhiệt ðới và Bảo Vệ Môi Trường.
VSV
: Vi sinh vật.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
iv
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
DANH MỤC BẢNG.
Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nước ñầu vào mô hình. .................................... 53
Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bình thường và hấp phụ bằng mùn dừa. .... 53
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bình thường và hấp phụ bằng mùn cưa. .... 54
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn dừa. 55
Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn cưa. 56
Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm vớt dầu bằng ống quay và hấp phụ bằng mùn cưa kết
hợp xơ dừa. ................................................................................................... 57
Bảng 4.7: Kết quả xử lý COD bằng cơ học. ......................................................... 58
Bảng 4.8: Kết quả xử lý SS.................................................................................. 59
Bảng 4.9: Kết quả xử lý BOD. ............................................................................. 60
Bảng 4.10: Kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý cơ học. ............................ 61
Bảng 4.11: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn thích nghi................... 62
Bảng 4.12: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian
lưu nước 24h ................................................................................................. 63
Bảng 4.13: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian
lưu nước 12h ................................................................................................. 64
Bảng 4.14: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian
lưu nước 6h ................................................................................................... 65
Bảng 4.15: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian
lưu nước 4h ................................................................................................... 66
Bảng 4.16: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn tĩnh với thời gian
lưu nước 2h ................................................................................................... 67
Bảng 4.17: Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn tĩnh sắp xếp theo thời gian lưu
nước tăng dần................................................................................................ 69
Bảng 4.18: Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai ñoạn tĩnh xếp theo tải trọng tăng dần
...................................................................................................................... 70
Bảng 4.19: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian
lưu nước 24h ................................................................................................. 71
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
v
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Bảng 4.20: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian
lưu nước 12h ................................................................................................. 72
Bảng 4.21: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian
lưu nước 6h ................................................................................................... 73
Bảng 4.22: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian
lưu nước 4h ................................................................................................... 74
Bảng 4.23: Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai ñoạn ñộng với thời gian
lưu nước 2h ................................................................................................... 75
Bảng 4.24: Tổng hợp kết quả chạy tải trọng ñộng mô hình bùn hoạt tính............. 77
Bảng 4.25: Kết quả phân tích mẫu nước thải sau quá trình xử lý sinh học. .......... 79
Bảng 4.26: Số liệu xác ñịnh các thông số ñộng học. ............................................ 80
Bảng 4.27: Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải sau hai quá trình xử lý cơ
học và sinh học. ............................................................................................ 82
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
vi
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ðỒ THỊ.
Hình 2.1: Sơ ñồ các giai ñoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho
chứa. [23] ...................................................................................................... 12
Hình 2.2: Máy hút dầu Multi [22] ....................................................................... 13
Hình 2.3: Vải lọc dầu SOS-01 [22] ...................................................................... 13
Hình 2.4: Sự hoạt ñộng của chất phân tán [14] ................................................... 14
Hình 2.5: Sản phẩm Enretech cellusorb [21] ....................................................... 15
Hình 2.6: Sử dụng Enretech cellusorb ñể hấp thụ dầu [21] .................................. 15
Hình 2.7: Tấm thấm dầu (Oil Only Absorbent Pad ) [22]..................................... 16
Hình 2.8: Chế phẩm sinh học Enretech – 1 [21] .................................................. 17
Hình 2.9: Cơ chế xử lý dầu của VSV. .................................................................. 18
Hình 2.10: Bể lắng trọng lực API [19] ............................................................... 19
Hình 2.11: Thiết bị tách chéo dòng – Cross Flow Separator (CFS) [18] .............. 20
Hình 2.12: Thiết bị tách dầu kiểu CPI [15] .......................................................... 21
Hình 2.13: Bể tuyển nổi không khí DAF. [15] .................................................... 21
Hình 2.14: Nguyên lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu. [10]. .............. 24
Hình 2.15: Sơ ñồ xử lý nước thải có tuyển nổi phân nhánh nước rửa thiết bị lọc và
nước loại bỏ muối. Lưu lượng 1.000m3/h. Nhà máy lọc dầu FINANESTE
(Bỉ). [10] ....................................................................................................... 25
Hình 2.16: Sơ ñồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có tuần hoàn
lại nước ñã xử lý (lưu lượng 400m3/h). [10] .................................................. 26
Hình 2.17: Xử lý nước dầu mỏ. [10] ................................................................... 27
Hình 2.18: Sơ ñồ quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu ở
TP.HCM [10] ................................................................................................ 28
Hình 3.1: Các giai ñoạn tăng sinh khối của tế bào vi khuẩn theo thang log. ......... 36
Hình 3.2: Mùn cưa .............................................................................................. 40
Hình 3.3: Xơ dừa ................................................................................................. 40
Hình 3.4: Mùn dừa .............................................................................................. 40
Hình 3.5: Thiết bị gạt và thu ván dầu ................................................................... 42
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
vii
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Hình 3.6: Môtơ truyền ñộng ................................................................................ 42
Hình 3.7: Ngăn tách dầu ...................................................................................... 42
Hình 3.8: Van ống dẫn ván dầu và thùng chứa..................................................... 42
Hình 3.9: Ngăn hấp phụ....................................................................................... 43
Hình 3.10: Ống Φ49 góc nghiêng 450 .................................................................. 43
Hình 3.11: Lớp vật liệu hấp phụ .......................................................................... 43
Hình 3.12: Giá ñỡ vật liệu hấp phụ ...................................................................... 43
Hình 3.13: Bể sinh học bùn hoạt tính ................................................................... 44
Hình 3.14: Mô hình hệ thống xử lý ..................................................................... 46
Hình 3.15: Bùn hoạt tính ..................................................................................... 48
Hình 4.1: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 1. .............. 54
Hình 4.2: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 2. .............. 55
Hình 4.3: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 3. .............. 56
Hình 4.4: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 4. .............. 57
Hình 4.5: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD của thí nghiệm 5. .............. 58
Hình 4.6: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý COD bằng phương pháp cơ học. ......... 59
Hình 4.7: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý SS bằng phương pháp cơ học. ............ 60
Hình 4.8: Biểu ñồ tổng hợp kết quả xử lý BOD bằng phương pháp cơ học. ......... 61
Hình 4.9: Biểu ñồ biểu diễn kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý cơ học. ... 62
Hình 4.10: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính trong
giai ñoạn thích nghi. ...................................................................................... 63
Hình 4.11: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 24h. ............................................ 64
Hình 4.12: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 12h. ............................................ 65
Hình 4.13: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 6h. .............................................. 66
Hình 4.14: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 4h. .............................................. 67
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
viii
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Hình 4.15: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn tĩnh với thời gian lưu nước 2h ............................................... 69
Hình 4.16: Biểu ñồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo thời gian lưu nước tăng
dần của mô hình bùn hoạt tính ...................................................................... 70
Hình 4.17: Biểu ñồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo tải trọng tĩnh tăng dần của
mô hình bùn hoạt tính ................................................................................... 71
Hình 4.18: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 24h ................................... 72
Hình 4.19: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 12h ................................... 73
Hình 4.20: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 6h ..................................... 74
Hình 4.21: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 4h ..................................... 75
Hình 4.22: Biểu ñồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mô hình bùn hoạt tính
trong giai ñoạn chạy ñộng với thời gian lưu nước 2h ..................................... 76
Hình 4.23: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD ñầu ra và hiệu suất xử lý theo thời
gian lưu nước tăng dần. ................................................................................. 77
Hình 4.24: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD ñầu ra và hiệu suất xử lý theo tải
trọng xử lý tăng dần. ..................................................................................... 78
Hình 4.25: Biểu ñồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý theo
thời gian lưu nước tăng dần. .......................................................................... 78
Hình 4.26: Biểu ñồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý theo tải
trọng tăng dần. .............................................................................................. 79
Hình 4.27: ðường thẳng hồi quy tuyến tính xác ñịnh thông số Kd và Y. .............. 81
Hình 4.28: ðường thẳng hồi quy tuyến tính xác ñịnh thông số K và Ks ............... 81
Hình 4.29: Biểu ñồ biểu diễn nồng ñộ COD, SS, BOD ban ñầu, sau xử lý cơ học
và sinh học. ................................................................................................... 83
Hình PL1: Kết quả phân tích chỉ tiêu dầu khoáng. ............................................... 88
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
ix
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Hình PL 2.1: Tổng quan mô hình. ....................................................................... 89
Hình PL 2.2: Mẫu nước thải ñầu vào – sau hấp phụ - sau sinh học. ..................... 89
Hình PL 2.3: Van xả nước từ ngăn hấp phụ sang ngăn sinh học........................... 89
Hình PL 2.4: Máy sục khí .................................................................................... 90
Hình PL 2.5: Bể thu hồi ván dầu.......................................................................... 90
Hình PL 2.6: Bông bùn hoạt tính ......................................................................... 90
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
x
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
CHƯƠNG 1: MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề.
1.1.1. Tính cấp thiết của ñề tài.
Từ khi ñược phát hiện ñến nay, dầu mỏ ñã và ñang là nguồn nguyên liệu vô
cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và toàn nhân loại nói chung. Ngày nay sản
phẩm của dầu mỏ ñang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực ñời sống sinh hoạt hằng
ngày của con người cũng như trong các ngành công nghiệp. Chúng là nguồn nguyên
liệu và nhiên liệu không thể thiếu ñược trong một xã hội công nghiệp, phục vụ ñắc
lực cho việc phát triển kinh tế xã hội. Chính tầm quan trọng nêu trên mà dầu mỏ
ñóng một vai trò hết sức ñặc biệt trong sự phát triển kinh tế, công nghiệp của mỗi
quốc gia. Do ñó, tất cả các quốc gia trên thế giới ñều xây dựng cho mình một nền
công nghiệp dầu khí. Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào trình ñộ phát triển
của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ.
Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng về dầu khí. Cùng với sự
phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến dầu khí thế giới, nước ta ñang
có những bước tiến mạnh mẽ trong ngành công nghiệp này.
Tuy nhiên, việc khai thác, chế biến, vận chuyển, sử dụng dầu mỏ và các loại
sản phẩm dầu mỏ cũng gây nhiều tác hại, ñặc biệt là ảnh hưởng tiêu cực ñến chất
lượng môi trường. Các hiện tượng tràn dầu, rò rỉ khí, dầu gây nên tình trạng ô
nhiễm nghiêm trọng cho môi trường như làm hủy hoại hệ sinh thái ñộng thực vật và
gây ảnh hưởng trực tiếp ñến ñời sống của con người. Vì vậy vấn ñề bảo vệ môi
trường khỏi các chất ô nhiễm dầu ñã trở thành một trong những vấn ñề ñược xã hội
quan tâm.
Vấn ñề xử lý nước thải nhiễm dầu từ các nhà máy lọc dầu và các kho chứa
xăng dầu là rất cấp thiết trong giai ñoạn hiện nay. ðể giải quyết vấn ñề này, nhiều
nhà khoa học, nhà chuyên môn ñã nghiên cứu ra nhiều công nghệ, nhiều phương
pháp, trong ñó phương pháp cơ học kết hợp sinh học cho hiệu quả cao trong xử lý
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 1
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
nước thải nhiễm dầu. ðây là phương pháp ñược sử dụng phổ biến, chi phí không
quá cao. Qua những lý do ñó với ñề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu
bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học” sẽ là câu trả
lời góp phần giải quyết thỏa ñáng cho những vấn ñề trên.
1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ñã qua.
Vấn ñề ô nhiễm dầu và xử lý dầu tràn, nước thải nhiễm dầu ñã ñược quan
tâm giải quyết ở hầu hết các quốc gia trên thế giới ñặc biệt là ở các quốc gia có
ngành công nghiệp dầu khí phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Mexico,…
Ở Việt Nam, nhiều công trình nghiên cứu và phát minh ra các thiết bị xử lý nước
thải nhiễm dầu ñã ñược thực hiện như:
• Các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật nhiệt ñới và bảo vệ môi trường
(VITTEP) ñã xây dựng thành công giải pháp kỹ thuật xử lý nước nhiễm dầu cho Xí
nghiệp ðầu máy ðà Nẵng bằng phương pháp xây dựng bể ñiều hòa với các tấm
nhựa xếp song song ñể tách dầu mỡ.
Theo phương án của VITTEP, lượng nước thải bao gồm dầu, mỡ, hóa chất
tẩy rửa, xỉ than, nước bẩn ñã qua sử dụng trong quá trình làm sạch các chi tiết máy
ñược gom vào một bể ñiều hòa. Bể này có các ngăn tách riêng cặn ñất cát, sau ñó
chuyển tiếp nước thải sang ngăn ñiều hòa. Ở ñây, nước thải ñược bơm ñến bộ phận
làm nhiệm vụ tách dầu với các tấm nhựa xếp song song ñể tách các hạt dầu nổi trên
bề mặt nước. Tiếp ñó, nước thải ñược lưu thông qua lớp vật liệu polymer ñể các hạt
dầu nhỏ hơn ñược hấp phụ. Sau khi tách hết dầu, lượng nước này ñược dẫn về bể
phân hủy cặn.
ðây là bể nằm trong hệ thống xử lý trung tâm, có nhiệm vụ thu gom cả nước
thải sản xuất lẫn nước thải sinh hoạt của toàn bộ xí nghiệp. Nước thải tại ñây ñược
bơm tiếp vào một bể có hệ thống sục khí, rồi chuyển sang bể lắng và cuối cùng mới
vào ñến bể khử trùng. Dung dịch Chlorine ñược bơm vào bể và ñóng vai trò làm
sạch nước thải nhiễm bẩn.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 2
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
ðối với lượng nước mưa ñể tránh khả năng mang lẫn theo một lượng dầu mỡ
rơi rớt. Trước khi thoát ra hệ cống chung, toàn bộ nước mưa ñược thu gom về một
mối và phải ñi qua một “bẫy dầu” là một hố thu có thiết bị bơm dầu thải. Dầu sẽ
ñược giữ lại và ñược bơm ñịnh kỳ vào thùng chứa, chỉ có nước mưa sạch mới thoát
ñi. ðịnh kỳ mỗi năm một lần sẽ thực hiện hút lượng bùn, rác ở bể phân hủy cặn và
ñược ñem chôn lấp. Còn lượng dầu thải ñược thu gom chứa trong các thùng phuy ñể
tái sử dụng.
Qua ứng dụng hệ thống xử lý nước thải của VITTEP, nguồn nước thải của xí
nghiệp ñạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B (QCVN 24:2009/BTNMT). [15]
• Kỹ sư Lê Ngọc Khánh (Trung tâm Tư vấn ứng dụng kinh tế TP. HCM) là
người sáng chế ra vật liệu hút dầu petro-abs (mỗi kg vật liệu này có thể hút từ 30
ñến 60kg dầu tùy theo loại dầu nổi hay dầu ñặc và có khả năng tái sử dụng từ 400600 lần) và máy tách dầu SOW. Hai sản phẩm này ñã nhận ñược bằng sáng chế của
Cục sáng chế Việt Nam và Cục Sáng chế Nhật Bản. Máy tách nhanh dầu-nước ñược
xem là thiết bị mới nhất trong lĩnh vực này, có khả năng xử lý nước chứa dầu tới ñộ
sạch dưới 1 ppm.
Từ các sáng chế trên, nhóm nghiên cứu gồm tiến sĩ Nguyễn Trần Dương, kỹ
sư Lê Ngọc Khánh, Tiến sĩ Trần Tri Luân và Giáo sư Nguyễn Hữu Hiếu ñã hoàn
thiện quy trình sản xuất thử vật liệu nói trên và các tấm hút dầu, các hệ thống thu
gom, tách dầu ra khỏi nước.
Nhóm nghiên cứu ñã thành lập một trung tâm thiết kế tàu chuyên dụng có hệ
thống tấm vật liệu và máy tách dầu nói trên ñể phục vụ xử lý tràn dầu dành cho khu
vực sát bờ và khu vực ngoài khơi. Hiện nay, nhóm nghiên cứu ñã sản xuất thiết bị
có công suất xử lý 200 m3 nước thải nhiễm dầu/ngày và có thể ghép 10 máy lại với
nhau, cho tổng công suất xử lý lên ñến 2.000m3/ngày. [20]
• Hệ thống công nghệ xử lý nước thải nhiễm xăng dầu của Tổng kho M90
thuộc Cục Xăng dầu, Tổng cục Hậu cần do Viện Công nghệ mới thuộc Viện Khoa
học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng nghiên cứu lắp ñặt. Hệ thống ứng dụng
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 3
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
công nghệ khí-sinh học vào xử lý. ðây là công nghệ mới ñã ñược ứng dụng ở nhiều
cơ sở trong nước và quân ñội. Hệ thống bao gồm các bể phân ly tách dầu, bể kết
hợp làm thoáng, tháp lọc sinh học hiếu khí, màng ñệm vi sinh, máy bơm nén khí,
bơm nước thải, bơm bùn, bể lắng, bể hấp phụ…
Công nghệ xử lý bằng khí-sinh học ñể xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ở
Tổng kho M90 ñạt hiệu suất từ 95% ñến 98%. Nước thải sau xử lý ñạt Quy chuẩn
của Bộ Tài nguyên và Môi trường ñối với nguồn nước loại B quy ñịnh tại QCVN
24/2009/BTNMT. [15]
• Trần Nhật Linh (Khoa Môi trường và công nghệ sinh học - ðại học Kỹ
Thuật Công Nghệ TP.HCM, 2006) với ñề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước
nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm”. ðề tài ñã chứng minh ñược thực
vật nổi lục bình và bèo tấm có khả năng xử lý dầu với hiệu quả cao. Hiệu quả xử lý
nước thải nhiễm dầu của lục bình thông qua các chỉ tiêu COD, BOD5, SS lần lượt là
82.6%, 83%, 63% cao hơn hẳn so với bèo tấm là 48.6%, 55.2% và 45.5%. [7]
1.1.3. Mục ñích nghiên cứu.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của mô hình hợp khối có sử
dụng vật liệu hấp phụ dầu và bùn hoạt tính. Từ ñó ñề ra phương pháp xử lý nước
thải nhiễm dầu có hiệu quả.
1.1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu.
-
Thu thập tài liệu có liên quan ñến ñối tượng nghiên cứu: dầu mỏ, nước
thải nhiễm dầu, vật liệu hấp phụ, bùn hoạt tính.
-
Chạy mô hình thực nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải
nhiễm dầu (mô hình cơ học và sinh học).
-
Phân tích các thông số ñầu vào và ñầu ra mô hình xử lý (SS, COD,
BOD, pH, dầu khoáng) từ ñó xác ñịnh hiệu quả xử lý của mô hình.
-
Xác ñịnh thông số ñộng học của quá trình bùn hoạt tính.
-
Xác ñịnh tổng hiệu quả xử lý của mô hình.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 4
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
1.1.5. Giới hạn của ñề tài.
-
Thời gian thực hiện ñề tài từ ngày 01/04/2011 ñến 30/06/2011.
-
ðề tài tập trung nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu của vật liệu hấp phụ là
xơ dừa, mùn dừa, mùn cưa và xác ñịnh các thông số ñộng học của quá
trình bùn hoạt tính xử lý nước thải nhiễm dầu.
-
Chỉ phân tích ñược một số chỉ tiêu chính trong nước thải như COD,
BOD, SS, pH, dầu khoáng,… nên chưa ñánh giá hết hiệu quả xử lý của
mô hình.
-
ðề tài thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất còn thiếu
thốn dẫn ñến kết quả có thể chưa hoàn toàn chính xác.
1.1.6. Ý nghĩa của ñề tài.
ðề tài góp phần mở ra một hướng mới trong việc xử lý nước thải nhiễm dầu
trong các kho chứa xăng dầu và nhà máy lọc dầu ñó là áp dụng phương pháp kết
hợp cả cơ học và sinh học. Sử dụng các vật liệu hấp phụ là các sản phẩm tự nhiên
với ưu ñiểm là sẵn có, giá thành rẻ, có thể tái tạo ñược và thân thiện với môi trường.
Mặc dù trong phương pháp này quá trình xử lý bằng sinh học tốn nhiều thời gian
nhưng ñây là phương pháp mang lại hiệu quả cao về tính kinh tế lẫn kỹ thuật.
1.2. Phương pháp nghiên cứu.
1.2.1. Phương pháp luận.
Từ khi ñược phát hiện ñến nay, dầu mỏ ñã và ñang là nguồn nguyên liệu vô
cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và toàn nhân loại nói chung. Ngày nay sản
phẩm của dầu mỏ ñang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực ñời sống sinh hoạt hàng
ngày của con người cũng như công nghiệp. Chúng là nguồn nguyên liệu và nhiên
liệu không thể thiếu ñược trong một xã hội công nghiệp, phục vụ ñắc lực cho việc
phát triển kinh tế xã hội. Từ lúc ñó vấn ñề ô nhiễm dầu cũng bắt ñầu xuất hiện do:
tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng dầu,….gây ảnh hưởng ñến môi
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 5
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
trường sống của con người. Bên cạnh ñó các phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm
dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức tạp
Do ñó lựa chọn một công nghệ xử lý có hiệu quả, chi phí không quá cao, phù
hợp với tình hình kinh tế hiện nay là việc làm cần thiết. Áp dụng “Xử lý nước thải
nhiễm dầu bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học” là
một giải pháp có thể chấp nhận ñược.
1.2.2. Phương pháp cụ thể.
1.2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệu
Các số liệu, tài liệu liên quan trực tiếp ñến ñề tài ñược thu thập từ nhiều
nguồn khác nhau: sách, báo, internet, kế thừa từ các kết quả nghiên cứu của nhiều
tác giả ñi trước cũng như nhiều nhà khoa học chuyên môn. Qua các tài liệu, số liệu
thu thập ñược tiến hành phân loại, chọn lọc, tổng hợp, xử lý, phân tích ñể lấy những
thông tin cần thiết phục vụ cho ñề tài
1.2.2.2. Phương pháp chuyên gia.
Trong quá trình thực hiện ñề tài ñược sự hướng dẫn của các chuyên gia
nghiên cứu. Với những kinh nghiệm cũng như sự hiểu biết của các chuyên gia sẽ là
ñiều kiện thuận lợi ñể thực hiện ñề tài.
1.2.2.3. Phương pháp thực nghiệm.
Tiến hành thực hiện khảo sát thực ñịa lấy mẫu, thí nghiệm, chạy mô hình
thực nghiệm.
1.2.2.4. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, so sánh.
Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tổng hợp thống kê, phân tích và dự
ñoán. Sử dụng các phần mềm tin học như MS-Excel, MS-Word ñể thống kê, biểu
diễn số liệu, kết quả nghiên cứu.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 6
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Thu thập những thông tin có liên quan và những quy ñịnh, tiêu chuẩn hiện có
của Nhà nước về chất lượng môi trường ñể so sánh và phát hiện những vấn ñề
không phù hợp.
1.2.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước.
Sử dụng các phương pháp phân tích các chỉ tiêu BOD, COD, SS, pH, dầu
khoáng trong nước thải.
1.3. Các kết quả ñạt ñược của ñề tài.
-
Tìm hiểu ñược một cách tổng quan về dầu mỏ và một số phương pháp xử lý
nước thải nhiễm dầu.
-
Xác ñịnh ñược hiệu quả hấp phụ dầu của các loại vật liệu hấp phụ: mùn cưa,
mùn dừa và xơ dừa.
-
Xác ñịnh ñược hiệu quả xử lý của quá trình sinh học bùn hoạt tính hiếu khí
sinh trưởng lơ lửng ñối với nước thải nhiễm dầu. Qua ñó, xác ñịnh ñược các
thông số ñộng học của quá trình sinh học hiếu khí.
-
Xác ñịnh ñược tổng hiệu suất của quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu.
1.4. Kết cấu của ñồ án tốt nghiệp.
ðồ án tốt nghiệp này bao gồm 4 chương. Các nội dung của ñồ án ñược bố
cục theo các chương như sau:
Chương 1: Mở ñầu.
Chương 2: Tổng quan về nước thải nhiễm dầu và các phương pháp xử lý.
Chương 3: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình
hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học.
Chương 4: Số liệu nghiên cứu và phân tích các số liệu.
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 7
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
2.1. Tổng quan về nước thải nhiễm dầu
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ:
2.2.1.1.
Khái niệm dầu mỏ.
Dầu mỏ là một chất lỏng sánh ñặc màu nâu hoặc ngả lục. Chúng có dạng hỗn
hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng ñậm ñặc, phần lớn là những hợp chất
của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất ña dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ
yếu dùng ñể sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu.
Dầu thường tồn tại ở 4 dạng phổ biến sau:
+ Dạng tự do: ở dạng này dầu sẽ nổi lên thành các màng dầu. Dầu hiện diện
dưới dạng các hạt dầu tự do hoặc lẫn với một ít nước, dầu tự do sẽ nổi lên trên bề
mặt do trọng lượng riêng của dầu thấp hơn so với trọng lượng riêng của nước
+ Dạng nhũ tương cơ học: có 2 dạng nhũ tương cơ học tùy theo ñường kính
của giọt dầu:
•
Vài chục µm: ñộ ổn ñịnh thấp
•
Loại nhỏ hơn: có ñộ ổn ñịnh cao, tương tự như dạng keo
+ Dạng nhũ tương hóa học: là dạng tạo thành do các tác nhân hóa học (xà
phòng, xút ăn da, chất tẩy rửa, Na) hoặc các hóa học asphalten làm thay ñổi sức
căng bề mặt và làm ổn ñịnh hóa học dầu phân tán.
+ Dạng hòa tan: Phân tử hòa tan như các chất thơm.
Ngoài ra dầu không hòa tan tạo thành một lớp màng mỏng bọc quanh các
chất rắn lơ lửng, chúng có thể ảnh hưởng ñến khả năng lắng hoặc nổi của các chất
rắng lơ lửng khi tạo thành các hợp chất kết hợp không lắng ñược.
2.2.1.2.
Thành phần hóa học của dầu mỏ.
Dầu mỏ là những nguồn hydrocacbon phong phú nhất có trong thiên nhiên.
Dầu mỏ ngày càng phát hiện ñược nhiều và hầu như ở ñâu cũng thấy dầu mỏ không
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 8
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
nhiều thì ít. Qua phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ khác nhau,
người ta nhận thấy không có loại dầu mỏ nào trên thế giới lại có thành phần giống
nhau hoàn toàn cả, mà chúng rất khác nhau và thay ñổi theo trong phạm vi rất rộng.
Thành phần hoá học của dầu mỏ rất phức tạp. Tuy vậy trong dầu mỏ ñều có
một ñiểm chung là thành phần các hợp chất hydrocacbon (tức là chỉ có C và H trong
phân tử) bao giờ cũng chiếm phần chủ yếu, nhiều nhất cũng có thể ñến 97-98%, ít
nhất cũng trên 50%. Phần còn lại là các hợp chất khác như các hợp chất của lưu
huỳnh, nitơ, oxy, các hợp chất cơ kim, các chất nhựa và asphalten. Ngoài ra, còn
một số nhũ tương “nước trong dầu” tuy có lẫn trong dầu, nhưng nước không kể vào
trong thành phần của dầu.
Về thành phần nguyên tố của dầu mỏ ngoài C và H còn có S, O, N, một số
kim loại như V, Ni, Fe, Cu, Ca, Na, As, v.v.. và trong khí có cả He, Ar, Ne, N2, Kr,
Xe, H2, v.v.. một ñiều ñáng chú ý là tuy dầu mỏ trên thế giới rất khác nhau về thành
phần hoá học, song về thành phần nguyên tố (chủ yếu là C và H) lại rất gần với
nhau, chúng thay ñổi trong phạm vi rất hẹp: C: 83-87%, H: 11-14%.
Một cách tổng quát thì thành phần hoá học của dầu mỏ ñược chia thành hai
thành phần:
♦ Các hợp chất hydrocacbon (HC), là hợp chất mà trong thành phần của nó
chỉ chứa hai nguyên tố là cacbon và hydro như: parafin, các hợp chất vòng
no hay các hợp chất naphten, các hydrocacbon thơm hay aromatic,…
♦ Các hợp chất phi HC, là các hợp chất mà trong thành phần của nó ngoài
cacbon, hydro thì chúng còn chứa thêm các nguyên tố khác như nitơ, lưu
huỳnh, oxy, . . .
2.2.1.3. Các sản phẩm từ dầu mỏ và ứng dụng của nó.
Các sản phẩm thu ñược từ việc lọc dầu có thể kể ñến là dầu
hỏa, benzen, xăng, sáp parafin, nhựa ñường, v.v…
Khoảng nhiệt ñộ sôi của các sản phẩm dầu mỏ trong chưng cất phân ñoạn
trong ñiều kiện áp suất khí quyển tính theo (0C) là:
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 9
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
-
Xăng ête: 40-70°C (ñược sử dụng như là dung môi).
-
Xăng nhẹ: 60-100°C (nhiên liệu cho ô tô).
-
Xăng nặng: 100-150°C (nhiên liệu cho ô tô).
-
Dầu hỏa nhẹ: 120-150°C (nhiên liệu và dung môi trong gia ñình).
-
Dầu hỏa: 150-300°C (nhiên liệu ).
-
Dầu ñiêzen: 250-350°C (nhiên liệu cho ñộng cơ ñiêzen/dầu sưởi).
-
Dầu bôi trơn: > 300°C (dầu bôi trơn ñộng cơ).
-
Các thành phần khác: hắc ín, nhựa ñường, các nhiên liệu khác.
2.1.2. Các nguồn nước thải nhiễm dầu.
Với nền công nghiệp ngày càng hiện ñại, xu hướng CNH-HðH toàn cầu dẫn
ñến nhu cầu sử dụng dầu tăng vọt, ñặt biệt là ngành giao thông vận tải. Do ñó vấn
ñề ô nhiễm dầu trở nên nghiêm trọng, làm cho môi trường ngày càng xấu ñi, ảnh
hưởng ñến sức khỏe con người.
Hiện nay, có nhiều nguồn phát sinh nước thải nhiễm dầu, trong ñó có 4
nhóm Xí nghiệp hoạt ñộng và phát sinh nhiều nhất ñáng quan tâm ñó là:
-
Khoan và khai thác dầu khí: Nước thải của nhóm Xí nghiệp này là cặn dầu
và dầu thải, các dung dịch khoan thải nền dầu. Hoạt ñộng này diễn ra ngoài
thềm lục ñịa nên ít gây ảnh hưởng xấu ñến ñất liền.
-
Xí nghiệp Kho chứa xăng dầu: ðây là nhóm phát sinh nhiều nước thải nhất.
Nước thải phát sinh từ quá trình vệ sinh, súc rửa bồn, tàu chứa dầu, máy móc
thiết bị, do dầu rò rỉ ra nguồn nước, nước mưa chảy tràn qua khu vực kho
chứa. Trong ñó nước xả cặn từ quá trình súc rửa bồn chứa với chu kỳ 2 năm
súc rửa 1 lần là nguồn thải có mức ñộ ô nhiễm dầu cao nhất, nồng ñộ lên ñến
hàng chục ngàn ppm.
-
Các nhà máy lọc dầu: nước từ các công ñoạn công nghệ, ñặc biệt ở công
ñoạn cracking. Trong nước thải của nhà máy này có nhiều xút, nhiều hóa
chất khác, S2-, R – SH, phenol…
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 10
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Các chất ô nhiễm từ 3 nhóm xí nghiệp trên chủ yếu là hydratcacbon. Trong
ñó các chất hữu cơ hòa tan (hợp chất chứa oxy: phenol, aldehyt…) tăng dần trong
quá trình cracking, mức ñộ tinh khiết của dầu thô nặng và chứa nhiều phospho tăng
tỉ lệ với lượng nước thải chứa sulfit.
-
Công nghệ hóa dầu. Có 3 loại xí nghiệp hóa dầu liên hợp: sản xuất khí tổng
hợp, liên hợp olefin, liên hợp chất thơm.
Nước thải của các nhà máy này ô nhiễm từ nguồn nhiên liệu thô, các dung
môi, các chất xúc tác và bản thân các polyme ở trạng thái lơ lửng hoặc nhũ tương.
2.1.3. Những tác ñộng của ô nhiễm dầu ñến môi trường
Hậu quả ô nhiễm dầu gây ra cho môi trường là rất lớn. Các lớp dầu mỡ (nếu
dày hơn 0,1 mm) có thể cản trở ñáng kể sự trao ñổi khí của nước biển và các chất
huyền phù, vật liệu lơ lửng (ở hàm lượng ñủ lớn) gây cản trở sự thâm nhập ánh sáng
vào nước biển. Do ô nhiễm nên hàm lượng ñộc tố trong sinh vật biển tăng ñáng kể,
làm rối loạn các chức năng sinh lý (hô hấp, phát triển, sinh sản…), sinh hóa và có
thể dẫn tới tử vong. Khi hàm lượng các chất ñộc tố hữu cơ như chất hoạt hóa bề mặt
ñạt 5mg/l trong nước gây tử vong hàng loạt các ñộng vật không xương sống như:
Capitella capitala, Scolelepis fuliginnosa. Do ñó ô nhiễm môi trường nước biển sẽ
làm suy thoái hệ sinh thái và cảnh quan, giảm năng suất và ña dạng sinh học, tài
nguyên sinh vật biển, ven bờ (rừng ngập mặn, ñất ngập nước, cỏ biển, san hô, sinh
vật phù du, sinh vật bám ñáy), tài nguyên du lịch…Thông qua ñó ô nhiễm môi
trường nước biển ảnh hưởng tới sức khỏe con người (qua chuỗi thức ăn bị nhiễm
ñộc, qua nước tắm…) và cản trở các hoạt ñộng nhân sinh, ñặc biệt là nuôi trồng,
ñánh bắt thủy sản và du lịch… ðối với môi trường ñất thì dầu thô làm giảm sự nảy
mầm cây, ảnh hưởng ñến sự phát triển của cây, ảnh hưởng ñến sinh khối khô.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 11
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu.
2.2.1. Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu.
Xử lý cấp I:
Xử lý sơ bộ
•
•
•
•
•
API
CPI, PPI
Ly tâm, cyclon
Lọc (cát, antraxit
Tuyển nổi (DAF,
IAF)
• Keo tụ (sợi,
PVC,…), PVC,…
Bể bẩy dầu
Xử lý cấp II:
• Bể sinh học
(Aerotank, hồ sinh
vật, lọc sinh học)
• Lọc than hoạt tính
Hình 2.1: Sơ ñồ các giai ñoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các
kho chứa. [23]
2.2.1.1.
Xử lý tách dầu sơ bộ.
ðối với nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu, việc xử lý sơ bộ nhằm
giảm hàm lượng dầu xuống 1000ppm là rất cần thiết.
Có thể sử dụng các bể tiếp nhận và ñiều hòa nước thải làm các bể bẫy dầu.
Thực chất các bể bẩy dầu là các bể có khả năng lưu trữ nước một thời gian từ
1 ñến 2 giờ với nước ra khỏi bể từ phía dưới và dầu nổi lên trên mặt.
Một số phương pháp tách dầu sơ bộ:
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 12
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
Phương pháp cơ học.
Sử dụng máy hút dầu.
Hình 2.2: Máy hút dầu Multi [22]
Hình 2.3: Vải lọc dầu SOS-01 [22]
Sử dụng vải lọc dầu SOS-01
Vải lọc dầu SOS-01 ñược sản xuất từ 100% sợi tái chế của ngành công
nghiệp dệt với ñặc tính ñộc ñáo: Sợi vải có khả năng lọc dầu, váng dầu, các chất
thải nhiễm dầu trong nước (bất kể nước ngọt hay nước mặn). Vải chịu ñược dòng
chảy với lưu tốc tối ña 250m3/giờ trên 1m2.
SOS-01 cung cấp giải pháp hiệu quả ñể giải quyết hàng loạt các vấn ñề môi
trường liên quan ñến lọc và thu gom dầu, váng dầu, các chất thải nhiễm dầu trong
nước có trong nước thải của các nhà máy, phân xưởng, cơ sở sản xuất, trạm sửa
chữa cơ khí, cây xăng, nước nhiễm dầu ở cầu cảng, vịnh, nước ñáy tàu nhiễm dầu...
Phương pháp hóa học
Dùng chất phân tán
Những chất tăng ñộ phân tán với thành phần chính là những chất hoạt ñộng
bề mặt. Những chất hoạt ñộng bề mặt là những hóa chất ñặc biệt bao gồm
hydrophilic (phần ưa nước) và oleophilic (phần ưa dầu). Tác nhân phân tán hoạt
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 13
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
ñộng như một chất tẩy rửa. Những hóa chất này làm giảm bớt lực căng mặt phân
giới giữa dầu và nước tạo ra những giọt dầu nhỏ tạo ñiều kiện ñể diễn ra việc phân
hủy sinh học và phân tán.
Hình 2.4: Sự hoạt ñộng của chất phân tán [14]
Những chất tăng ñộ phân tán dầu tràn bao gồm ba nhóm thành phần chính:
+ Những chất hoạt ñộng bề mặt.
+ Dung môi (hydratcacbon và nước).
+ Chất ổn ñịnh.
Chất tăng ñộ phân tán ñược chia làm 3 loại:
+ Loại I: có thành phần hydratcacbon thường không pha loãng và thường
dùng trên biển hoặc bãi biển.
+ Loại II: pha loãng với nước tỉ lệ 1: 10.
+ Loại III: Không pha loãng, thường dùng các phương tiện như máy bay, tàu
thuyền ñể phun hóa chất trên biển.
Ví dụ: Chất phân tán ALBISOL WD là chất có hiệu quả phân hủy cao,
không ñộc, chất lỏng, phân tán dầu tràn.
Chất hấp thụ dầu (Sorbent)
Dầu sẽ hình thành một lớp chất lỏng trên bề mặt của chất hấp thụ. Chất hấp
thụ này hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 14
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG MÔ HÌNH HỢP KHỐI KẾT HỢP
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC VÀ SINH HỌC
GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN
hay bị phân tán trên mặt nước. ðặc biệt chúng chỉ hút dầu chứ không hút nước.
Chất hấp thụ có thể là những chất hữu cơ tự nhiên, vô cơ tự nhiên, hoặc tổng hợp.
Chất hấp thụ bằng hữu cơ như lông, và một số vật liệu tự nhiên khác chứa cacbon.
Chất hấp thụ bằng vô cơ tự nhiên như ñất sét, cát, tro núi lửa. Chất hấp thụ tổng hợp
ñược con người tạo ra, và bao gồm các chất như polyethylene và polyester xốp hoặc
polystyrene.
Hiện nay có một số sản phẩm hấp thụ tổng hợp như: enretech cellusorb,
corbol…
Hình 2.5: Sản phẩm Enretech cellusorb [21]
Hình 2.6: Sử dụng Enretech cellusorb ñể hấp thụ dầu [21]
Cellusorb là chất siêu thấm có khả năng hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở
mọi dạng nguyên, nhũ hóa từng phần hay bị phân tán trên mặt nước.
Cellusorb có khả năng hút tối ña gấp 18 lần trọng lượng bản thân, ñặc biệt
thích hợp cho xử lý tràn vãi dầu trên mặt nước.
SVTH: PHAN THANH HẢI
MSSV: 107108027
Trang 15
