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

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

LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC
THẢI NHIỄM DẦU BẰNG Q TRÌNH TUYỂN
NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã ngành: 6520320

TP. HCM, tháng 6/2017


i

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

LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC
THẢI NHIỄM DẦU BẰNG Q TRÌNH TUYỂN
NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã ngành: 6520320

TP. HCM, tháng 8/2017


ii
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Huỳnh Phú
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Công nghệ TP.HCM ngày
08 tháng 10 năm 2017.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
TT

Họ và tên

Chức danh Hội đồng

1

GS.TS. Hồng Hưng

Chủ tịch

2

PGS.TS.Tơn Thất Lãng

Phản biện 1

3

TS. Nguyễn Quốc Bình

Phản biện 2

4

PGS.TS. Trịnh Xuân Ngọ

Ủy viên

5

TS. Nguyễn Thị Phương

Ủy viên, Thư ký

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

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


iii
TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP. HCM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP. HCM, ngày…… tháng….. năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: LẠI NGUYỄN HỒNG QUẾ
Ngày, tháng, năm sinh: 31/ 3/ 1985

Giới tính: Nữ
Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

MSHV: 1541810035

I- Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
BẰNG Q TRÌNH TUYỂN NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH
II- Nhiệm vụ và nội dung:
- Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: dầu mỏ, nước thải nhiễm
dầu, bùn hoạt tính.
- Chạy mơ hình thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu (mơ
hình tuyển nổi và mơ hình bùn hoạt tính)
- Phân tích thơng số đầu vào và đầu ra mơ hình xử lý (SS, COD, BOD, pH, dầu
khống) từ đó xác định hiệu quả xử lý của mơ hình.
- Xác định thơng số động học của q trình bùn hoạt tính.
III- Ngày giao nhiệm vụ: ngày 15 tháng 2 năm 2017
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 15 tháng 8 năm 2017
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. HUỲNH PHÚ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

iv

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cảm ơn và tất cả các thông tin, số liệu, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được chỉ
rõ nguồn gốc.

Học viên thực hiện

Lại Nguyễn Hồng Quế


v

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến các thầy, tập thể lãnh đạo, cán bộ của Viện Sau
Đại học trường Đại học Công Nghệ TP.HCM về sự giúp đỡ trong quá trình học tập
tại trường.
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước thải
nhiễm dầu bằng quá trình tuyển nổi và bùn hoạt tính”, tơi đã được nhận nhiều
sự giúp đỡ, hướng dẫn cũng như chỉ bảo để hoàn thành luận văn này.
Tôi xin cảm ơn đến thầy PGS.TS. Huỳnh Phú; thầy trực tiếp hướng dẫn tơi
trong suốt q trình thực hiện luận văn. Thầy đã trao cho tôi nhiều kiến thức để
hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã động viên, khích lệ, tạo điều
kiện giúp đỡ tơi trong q trình học tập và thực hiện luận văn.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lại Nguyễn Hồng Quế


vi

TĨM TẮT
Ngành dầu khí là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam.
Trong thời gian gần đây nhìn chung ngành Dầu khí đã có nhiều đóng góp vào sự
nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. tuy nhiên ngành dầu khí cũng phải
đối mặt với một số khó khăn, nhưng ngành dầu khí đã, đang và sẽ tiếp tục đóng vai
trị là ngành kinh tế then chốt, phát triển trong tương lai… Dầu khí là nguồn năng
lượng có vai trị quan trọng đang đóng góp 64% tổng năng lượng đang sử dụng toàn
cầu, 36% năng lượng cịn lại là gỗ, sức nước, sức gió, địa nhiệt, ánh sáng mặt trời,
than đá, và nhiên liệu hạt nhân.
Dầu là chất lỏng sánh, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và khơng tan trong
nước. Chúng bị oxy hóa rất chậm, có thế tồn tại đến 50 năm. Dầu nếu không được
xử lý sẽ ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến nguồn tiếp nhận: chết cá, sinh vật dưới
nước sẽ thiếu oxy và chết, …. Vì thế trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, nhà nước yêu
cầu tất cả các nhà máy, cơ sở chế biến phải xử lý nước thải tại nguồn đạt tiêu chuẩn
cho phép trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Luận văn này nghiên cứu thực nghiệm xử
lý nước thải nhiễm dầu bằng quá trình tuyển nổi và bùn hoạt tính.
Q trình tuyển nổi là q trình tách các chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu
mỡ…trong nước thải bằng bọt khí nổi trên nguyên tắc: lợi dụng sự chênh lệch giữa
khối lượng riêng của hạt và pha lỏng để tách hạt rắn ra.
- Bọt khí mang 1 vài hạt cặn nổi lên.
- 1 hạt cặn được vài bọt khí mang nổi lên.
- 1 bóng khí lớn bao bọc 1 vài hạt cặn nổi lên.

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


vii
lý sơ cấp hoặc nước thải công nghiệp kết hợp với các vi sinh vật để phát triển chất
rắn hình thành trong đường ống làm giảm hàm lượng các chất hữu cơ của nước thải.
Vi khuẩn tăng sinh khối theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn tiềm tàng (pha lag): tăng sinh khối không tăng số lượng.
- Giai đoạn tăng sinh khối theo hàm số mũ (pha log): thu nhận, đồng hóa thức
ăn và phân chia tế bào đạt đến giá trị tối đa.
- Giai đoạn tăng trưởng chậm (pha ổn định): số lượng vi sinh vật sinh ra đúng
bằng số lượng chết đi.
- Giai đoạn chết (pha chết): số lượng vi sinh vật chết nhiều hơn số lượng sinh
ra.
Nước thải nhiễm dầu là một loại nước thải đặc biệt, có tính độc hại cao. Qua
q trình tiến hành thí nghiệm cho thấy sau khi tách dầu có thể xử lý bằng cơng
nghệ bùn hoạt tính và cho hiệu quả cao đến 86.08% ứng với thời gian là 6 giờ và tải
trọng là 1.2 kgCOD/ngày. Công nghệ tách dầu hiện nay đang được áp dụng là bể
tách dầu sử dụng hóa chất và thiết bị tốn kém. Do đó ta cần có thêm những nghiên
cứu về xử lý nước nhiễm dầu bằng phương pháp sinh học với những chủng vi sinh
vật khác nhau để lựa chọn vi sinh vật tốt nhất, tiết kiệm chi phí nhằm đảm bảo chất
lượng nước thải theo QCVN, góp phần bảo vệ mơi trường.


viii

ABSTRACT
The oil and gas industry is one of the key economic sectors of Vietnam.
Recently, the oil and gas industry has made a great contribution to industrialization
and modernization of the country. However, the oil and gas industry is facing some
difficulties, but the oil and gas industry has been continued to play a key economic
role in the future. Petroleum is the energy source with the important role that
contributes 64% of the total used globally energy, 36% of the remaining energy is
wood, water, wind, geothermal, solar, coal, and nuclear fuel.
Oil is a comparative liquid, with a characteristic odor, lighter in water and less
soluble in water. It which is oxidized very slowly can last up to 50 years. If oil left
untreated, it will have a very serious effect on the receiving source: dead fish,
aquatic organisms that will lack oxygen and die, etc. Therefore, before releasing the
receiving source, the state requires all factories and processors to treat the waste
water at the source of the standard before discharging into the receiving source.
This thesis researches the treatment of oil contaminated wastewater by flotation and
activated sludge.
Flotation process is the process of separating suspended substances, surfactants,
grease, etc. in waste water with floating air bubbles in principle: taking advantage of
the difference between grain density and liquid phase to remove seeds out.
- Bubble gills carry some residue particles.
- A few particles of air bubbles floating up.
- A large balloon of gas covering some residue.
Activated sludge process was discovered in 1913 in the United Kingdom by two
engineers, Edward Ardern and WT Lockett. The famous qualities of the activated
sludge are the brownish – yellow colour, depositing rapidly, and containing
microorganisms including protozoa, larvae, bacteria and some mild mold. This
process involves air or oxygen being introduced into a test mix and a treated


ix

primary wastewater or an industrial wastewater that is combined with
microorganisms to develop solids formed in the pipeline which reduces the
wastewater's organic content. Bacterias increase their biomass in 4 stages:
- Potential stage (lag phase): Increasing their biomass, not increasing their
quantity.
- Exponential growth phase (log phase): acquisition, feed assimilation and cell
division reach the maximum value.
- Slow growth stage (stationary phase): the number of living micro - organisms
that is produced is equal to the number of dead micro - organisms.
- Dead stage (dead phase): the number of dead micro - organisms is higher than
the number of birth micro - organisms.
Oil-contaminated wastewater is a special, highly toxic wastewater. During the
experiment, it was found that after separation the oil, we could be treated with
activated sludge technology and it gave high efficiency up to 86.08% for a period of
6 hours and a load of 1.2 kgCOD / day. Current oil seperation technologies are
being used for oil seperation tanks that are using chemicals and expensive
equipments. Therefore, we need more researches on the treatment of oil –
contanminated wastewater by biological methods with many different species of
micro – organisms to choose the best one which saves the cost, ensures the quality
of wastewater according to QCVN and protects our environment.


x

MỤC LỤC
Trang
TÓM TẮT ............................................................................................................vi
ABSTRACT ...................................................................................................... viii
MỤC LỤC ............................................................................................................. x
Trang ..................................................................................................................... x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. 4
Trang ..................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. 7
Trang ..................................................................................................................... 7
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 1
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu đã qua .............................................. 2
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 4
3. Nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................................ 4
4. Giới hạn của đề tài ............................................................................................ 5
5. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................. 5
6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 5
6.1. Phương pháp luận ................................................................................... 5
6.2. Phương pháp cụ thể ................................................................................ 6
6.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệu ................................... 6


xi
6.2.2. Phương pháp chuyên gia ............................................................... 6
6.2.3. Phương pháp thực nghiệm ............................................................. 6
6.2.4. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, so sánh ............................... 6
6.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước ....................................... 6
7. Các kết quả đạt được của đề tài ....................................................................... 6
8. Cấu trúc của Luận văn .................................................................................... 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU ..................................... 8
1.1. Tổng quan về nước thải nhiễm dầu........................................................ 8
1.1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ .......................... 8

1.1.2. Các nguồn nước thải nhiễm dầu .................................................. 14
1.1.3. Những tác động của ô nhiễm dầu đến môi trường ..................... 17
1.2. Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu ..................................... 25
1.3. Một số cơng trình xử lý nước thải nhiễm dầu ....................................... 39
CHƯƠNG 2: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM
DẦU BẰNG QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI VÀ BÙN HOẠT TÍNH ................. 47
2.1. Cơ sở lý thuyết ..................................................................................... 47
2.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi ..................................... 47
2.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình bùn hoạt tính ............................... 58
2.2. Phương tiện thực nghiệm .................................................................... 63
2.2.1. Địa điểm thí nghiệm ................................................................... 63
2.2.2 Thiết bị và dụng cụ ....................................................................... 63
2.2.3 Hóa chất sử dụng .......................................................................... 64
2.3. Phương pháp thực nghiệm .................................................................. 64


xii
2.3.1. Mơ hình thực nghiệm ................................................................. 64
2.3.2. Các thơng số tính tốn ................................................................ 65
2.3.3. Tiến trình thực nghiệm ............................................................... 65
2.4. Phương pháp phân tích mẫu ............................................................... 66
2.4.1. Phương pháp phân tích pH ......................................................... 66
2.4.2. Phương pháp phân tích SS ......................................................... 66
2.4.3. Phương pháp phân tích BOD5 ................................................... 66
2.4.4. Phương pháp phân tích COD ..................................................... 66
2.4.5. Phương pháp phân tích dầu khống ........................................... 66
2.5. Vận hành mơ hình thực nghiệm ......................................................... 66
2.5.1. Mơ hình cơ học........................................................................... 67
2.5.2. Mơ hình sinh học ........................................................................ 67
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................... 73

3.1. Kết quả phân tích nước đầu vào của hệ thống .................................. 73
3.2. Kết quả phân tích nước đầu ra của hệ thống .................................... 73
3.2.1. Kết quả phân tích nước thải sau quá trình xử lý tuyển nổi ........ 73
3.2.2. Kết quả phân tích nước thải sau q trình xử lý sinh học .......... 82
3.2.3. Tổng hợp kết quả sau 2 quá trình xử lý ....................................105
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................107
Kết luận .............................................................................................................107
Kiến nghị ...........................................................................................................108
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................110
Tiếng Việt ..........................................................................................................110


xiii
Tiếng Anh ..........................................................................................................111
Các trang Web ..................................................................................................111
PHỤ LỤC ..........................................................................................................113
Phụ lục 1. ...........................................................................................................113
Phụ lục 2. ...........................................................................................................113
Phụ lục 2.1. ........................................................................................................113
Phụ lục 2.3. ........................................................................................................114
Phụ lục 2.5. ........................................................................................................114
Phụ lục 3. ..........................................................................................................115


1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A

Mức độ làm thoáng của mơi trường, tỷ số giữa thể tích bọt khí và

thể tích nước thải

API

American Petroleum Institute - Bể lắng trọng lực API.

BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa - Biochemical oxygen demand

COD

Nhu cầu oxy hóa học - Chemical oxygen demand

C

Nồng độ của chất ô nhiễm trong nước thải qua xử lý, kg/m3

CFS

Cross Flow Separator - Thiết bị tách chéo dịng

CNH-HĐH

Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa

CPI

Thiết bị tách dầu dạng tấm gợn sóng - Corrugated Plate nterception

D

Đường kính của bọt khí

d

Đường kính hạt đã điều chỉnh, m

DAF

Bể tuyển nổi khơng khí - Dissolved Air Flotation

DO

Nồng độ oxy hòa tan (mg/l) - Dissolved Oxygen

F/M

Tỷ số thức ăn / Vi sinh vật

g

Trọng lượng riêng, kg/m3

h

Độ dày của lớp hydrat tồn dư trên bề mặt của hạt, m

HC

Hydrocarbon

k

Tốc độ khống hóa tối đa chất ơ nhiễm của một đơn vị sinh khối

kd

Hệ số tự phân hủy – hệ số phân hủy nội sinh

Ks

Hằng số bán tốc độ - Half velocity constant

KCN

Khu công nghiệp

KHCN

Khoa học công nghệ


2
L

Chiều dài đường đi bọt khí, m

MLSS

Chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch – Mixed liquor suspended solids

MLVSS

Chất rắn lơ lửng bay hơi trong hỗn dịch – Mixed liquor volatile
supended solids

n

Số các hạt trong một đơn vị thể tích nước làm thống

Q

Lưu lượng nước thải vào

q

Số lượng khơng khí vào bể tuyển nổi trong mỗi đơn vị thời gian, m3

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

r

Hằng số tốc độ tuyển nổi, phụ thuộc vào các thơng số của q trình

R

Hệ số tương quan

rg

Tốc độ phát triển thực của vi khuẩn

S

Diện tích bề mặt của bể tuyển nổi

SSt

Lượng các chất lơ lửng trong một đơn vị thể tích, kg/m3

SS

Số lượng các chất lơ lửng trong mỗi đơn vị thể tích ban đầu (mg/l) –
Suspended solids

SVI

Chỉ số lắng của bùn – Sludge Volume Index

TOC

Cacbon hữu cơ tổng cộng – Total organic carbon

TSS hay SS

Chất rắn lơ lửng - Total Suspended Solids hay Suspended Solids

t

Thời gian lưu nước trung bình – Mean hydraulic retention

tc

Thời gian lưu tế bào trung bình

TP.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

TKXD

Tổng kho xăng dầu

V

Thể tích của bể phản ứng


3
VITTEP

Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ môi trường

VSS

Chất rắn lơ lửng bay hơi – Volatile suspended solids

VSV

Vi sinh vật

X

Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể phản ứng

Xe

Hàm lượng bùn hoạt tính trong nước thải ra

Xo

Hàm lượng bùn hoạt tính của nước thải vào

Xw

Hàm lượng bùn hoạt tính trong nước thải thải bùn

Xmax

Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể phản ứng khi thời gian lưu bùn
tăng vô hạn:

Y

Y (S−So)
t.kd

Hệ số năng suất tối đa


4

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1

Đặc tính dầu thơ Việt Nam (Bạch Hổ)

Bảng 1.2

Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch phục vụ các q trình cơng
nghệ

Bảng 1.3

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

Bảng 1.4

Tỷ lệ mắc các bệnh liên quan đến ô nhiễm nguồn nước trên
tỉnh Quảng Trị, giai đoạn 2010 – 2014

9
16

17

21

Bảng 1.5

Nồng độ độc hại của một số chất

23

Bảng 3.1

Kết quả phân tích mẫu nước đầu vào mơ hình

73

Bảng 3.2

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

73

Bảng 3.3

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

74

Bảng 3.4

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

75

Bảng 3.5

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

76

Bảng 3.6

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

77

Bảng 3.7

Kết quả xử lý COD bằng tuyển nổi

78

Bảng 3.8

Kết quả xử lý SS

79

Bảng 3.9

Kết quả xử lý BOD

80

Bảng 3.10

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

81

Bảng 3.11

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính giai đoạn thích nghi

82

Bảng 3.12

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với
thời gian lưu nước 24h

84


5
Bảng 3.13

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với
thời gian lưu nước 12h

Bảng 3.14

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với
thời gian lưu nước 6h

Bảng 3.15

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với
thời gian lưu nước 4h

Bảng 3.16

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn tĩnh với
thời gian lưu nước 2h

Bảng 3.17

Số liệu mơ hình bùn hoạt tính giai đoạn tĩnh sắp xếp theo thời
gian lưu nước tăng dần

Bảng 3.18

Số liệu mô hình bùn hoạt tính giai đoạn tĩnh xếp theo tải trọng
tăng dần

Bảng 3.19

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với
thời gian lưu nước 24h

Bảng 3.20

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với
thời gian lưu nước 12h

Bảng 3.21

Kết quả chạy mô hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với
thời gian lưu nước 6h

Bảng 3.22

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với
thời gian lưu nước 4h

Bảng 3.23

Kết quả chạy mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn động với
thời gian lưu nước 2h

85

86

87

89

90

91

92

93

94

95

97

Bảng 3.24

Tổng hợp kết quả chạy tải trọng động mơ hình bùn hoạt tính

98

Bảng 3.25

Kết quả phân tích mẫu nước thải sau q trình xử lý sinh học

101

Bảng 3.36

Số liệu xác định các thông số động học

103

6
Bảng 3.27

Tổng hợp kết quả phân tích mẫu nước thải sau hai quá trình xử
lý tuyển nổi và sinh học

105


7

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1

Sản xuất và xuất khẩu dầu thơ của Việt Nam

11

Hình 1.2

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

11

Hình 1.3

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

14

Hình 1.4

Nhu cầu tiêu thụ xăng dầu đến năm 2020

15

Hình 1.5

Mối quan hệ qua lại giữa con người – hệ sinh thái

22

Hình 1.6

Cá chết do ơ nhiễm dầu

24

Hình 1.7

Sơ đồ các giai đoạn và cơng trình xử lý nước thải nhiễm dầu

25

Hình 1.8

Máy hút dầu Multi

25

Hình 1.9

Vải lọc dầu SOS - 01

25

Hình 1.10

Sự hoạt động của chất phân tán

26

Hình 1.11

Sản phẩm Enretech cellusorb

27

Hình 1.12

Sử dụng Enretech cellusorb để hấp thụ dầu

28

Hình 1.13

Cơ chế xử lý dầu của VSV

29

Hình 1.14

Bể lắng trọng lực API

31

Hình 1.15

Thiết bị tách dầu kiểu CPI

32

Hình 1.16

Bể tuyển nổi khơng khí DAF

32

Hình 1.17

Sơ đồ dịng chảy của q trình bùn hoạt tính

37

Hình 1.18

Ngun lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu

39

Hình 1.19

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

Hình 1.20

Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có
tuần hồn lại nước đã xử lý. Lưu lượng 400m3/h

Hình 1.21

Xử lý nước dầu mỏ

Hình 1.22

Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu
ở TP.HCM

40

41
42
43

Hình 2.1

Bể tuyển nổi

47

Hình 2.2

Sơ đồ thiết bị tuyển nổi bùn

48


8
Hình 2.3

Bể tuyển nổi dạng trụ

48

Hình 2.4

Bể tuyển nổi dạng vng

49

Hình 2.5

Mơ hình bể tuyển nổi áp lực

51

Hình 2.6

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

60

Hình 2.7

Bể sinh học bùn hoạt tính

65

Hình 2.8

Mơ hình hệ thống xử lý

67

Hình 2.9

Bùn hoạt tính

67

Hình 3.1

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

74

Hình 3.2

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

75

Hình 3.3

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

76

Hình 3.4

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

77

Hình 3.5

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

78

Hình 3.6

Biểu đồ tổng hợp kết quả xử lý COD bằng phương pháp ống
quay và tuyển nổi

Hình 3.7

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

và tuyển nổi

Hình 3.8

Biểu đồ tổng hợp kết quả xử lý BOD bằng phương pháp ống
quay và tuyển nổi

Hình 3.9

Biểu đồ biểu diễn kết quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý
tuyển nổi

Hình 3.10

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn thích nghi

79

80

81

82

83

Hình 3.11

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình

84

Hình 3.12

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình

85

Hình 3.13

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình

86

Hình 3.14

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn tĩnh với thời gian lưu nước 4h

Hình 3.15

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn tĩnh với thời gian lưu nước 2h

88

90

9
Hình 3.16

Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo thời gian lưu nước
tăng dần của mơ hình bùn hoạt tính

Hình 3.17

Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo tải trọng tĩnh tăng
dần của mơ hình bùn hoạt tính

Hình 3.18

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn chạy động với thời gian lưu nước 24h

Hình 3.19

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn chạy động với thời gian lưu nước 12h

Hình 3.20

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn chạy động với thời gian lưu nước 6h

Hình 3.21

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn chạy động với thời gian lưu nước 4h

Hình 3.22

Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt
tính trong giai đoạn chạy động với thời gian lưu nước 2h

Hình 3.23

Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD đầu ra và hiệu suất xử lý theo
thời gian lưu nước tăng dần

Hình 3.24

Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD đầu ra và hiệu suất xử lý theo
tải trọng xử lý tăng dần

Hình 3.25

Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý
theo thời gian lưu nước tăng dần

Hình 3.26

Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa MLSS và hiệu suất xử lý
theo tải trọng tăng dần

91

92

93

94

95

96

98

99

99

100

101

Hình 3.27

Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thơng số Kd và Y

103

Hình 3.28

Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thơng số K và Ks

104

Hình 3.29

Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD, SS, BOD ban đầu, sau xử lý
tuyển nổi và sinh học

106


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ đã và đang là nguồn nguyên liệu vô
cùng quý giá của mỗi quốc gia nói riêng và tồn nhân loại nói chung. Ngày nay sản
phẩm của dầu mỏ đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hằng
ngày của con người cũng như trong các ngành công nghiệp. Chúng là nguồn nguyên
liệu và nhiên liệu không thể thiếu được trong một xã hội công nghiệp, phục vụ đắc
lực cho việc phát triển kinh tế xã hội. Chính tầm quan trọng nêu trên mà dầu mỏ
đóng một vai trò hết sức đặc biệt trong sự phát triển kinh tế, cơng nghiệp của mỗi
quốc gia. Do đó, tất cả các quốc gia trên thế giới đều xây dựng cho mình một nền
cơng nghiệp dầu khí. Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào trình độ phát triển
của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ.
Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng về dầu khí. Cùng với sự phát
triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến dầu khí thế giới, nước ta đang có
những bước tiến mạnh mẽ trong ngành công nghiệp này.
Tuy nhiên, việc khai thác, chế biến, vận chuyển, sử dụng dầu mỏ và các loại sản
phẩm dầu mỏ cũng gây nhiều tác hại, đặc biệt là ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng
mơi trường. Các hiện tượng tràn dầu, rị rỉ khí, dầu gây nên tình trạng ơ nhiễm
nghiêm trọng cho mơi trường như làm hủy hoại hệ sinh thái động thực vật và gây

ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người. Vì vậy vấn đề bảo vệ mơi trường
khỏi các chất ô nhiễm dầu đã trở thành một trong những vấn đề được xã hội quan
tâm.
Vấn đề xử lý nước thải nhiễm dầu từ các nhà máy lọc dầu và các kho chứa xăng
dầu là rất cấp thiết trong giai đoạn hiện nay. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà
khoa học, nhà chuyên môn đã nghiên cứu ra nhiều cơng nghệ, nhiều phương pháp,
trong đó phương pháp cơ học kết hợp sinh học cho hiệu quả cao trong xử lý nước
thải nhiễm dầu. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến, chi phí khơng q cao.
Qua những lý do đó với đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng


2
phương pháp tuyển nổi và bùn hoạt tính” sẽ là câu trả lời góp phần giải quyết
thỏa đáng cho những vấn đề trên.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu đã qua
Vấn đề ô nhiễm dầu và xử lý dầu tràn, nước thải nhiễm dầu đã được quan tâm
giải quyết ở hầu hết các quốc gia trên thế giới đặc biệt là ở các quốc gia có ngành
cơng nghiệp dầu khí phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Mexico, …
Phòng Vi sinh vật môi trường - Viện Công nghệ Môi trường (Viện KH - CN
Việt Nam) đã tiến hành phân lập và tuyển chọn được 30 chủng xạ khuẩn và 20
chủng vi khuẩn ưa nhiệt, có ưu điểm là có tác dụng phân chủy mạnh các chất hữu
cơ trong nước thải. Tất cả các chủng vi sinh vật tuyển chọn dùng để sản xuất các
chế phẩm vi sinh vật đều đã được nghiên cứu kỹ các đặc điểm sinh học để khẳng
định chúng không độc hại cho con người, vật nuôi và mơi trường. [24]
Tính đến nay, TP. Hồ Chí Minh đã có 3 – 5 nhà máy tái chế dầu thải có cơng
suất bình qn 40 – 50 tấn/ ngày với công nghệ chưng cất và lọc. Tuy nhiên, thực
chất chỉ có khoảng 2 cơng ty thực hiện theo cam kết. Các cơ sở còn lại hoạt động
trong các khu dân cư khơng có giấy phép chưa thể thống kê được. Ngoài ra, tất cả
các thiết bị chưng cất đều chế tạo thô sơ, công suất lớn nhưng chất lượng sản phẩm
kém. Về quản lý Nhà nước, hiện các cơ sở sản xuất phát sinh dầu thải và các nhà

máy tái chế, xử lý chất thải nhiễm dầu được quản lý bằng hệ thống Chứng từ quản
lý chất thải và phải báo cáo định kỳ 2 năm một lần với số lần kiểm tra tương ứng.
Tuy nhiên, hiện số lượng cán bộ và trang thiết bị kiểm tra rất hạn chế, việc quản lý
các cơ sở sản xuất “chui” là rất khó khăn khi các cơ sở này di chuyển liên tục.
Ở Việt Nam, nhiều cơng trình nghiên cứu và phát minh ra các thiết bị xử lý
nước thải nhiễm dầu đã được thực hiện như:
Các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường
(VITTEP) đã xây dựng thành công giải pháp kỹ thuật xử lý nước nhiễm dầu cho Xí
nghiệp Đầu máy Đà Nẵng bằng phương pháp xây dựng bể điều hòa với các tấm
nhựa xếp song song để tách dầu mỡ.
Theo phương án của VITTEP, lượng nước thải bao gồm dầu, mỡ, hóa chất tẩy