Luận Văn Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng mô hình hợp khối kết hợp phương pháp cơ học và sinh học

MỤC LỤC
MỤC LỤC . . i I
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT . . iii IV
DANH MỤC BẢNG. . iv V
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ. vi VII
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU . 1
1.1. Đặt vấn đề. 1
1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài. 1
1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu đã qua. . 2
1.1.3. Mục đích nghiên cứu. . 4
1.1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu. . 4
1.1.5. Giới hạn của đề tài. . 5
1.1.6. Ý nghĩa của đề 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 đạt được của đề tài. . 7
1.4. Kết cấu của đồ 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 động của ô nhiễm dầu đến 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

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. Địa điểm 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 đầu vào của hệ thống: . 53

4.2. Kết quả phân tích nước đầu 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

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề.
1.1.1. 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 toàn 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, công nghiệp của mỗi
quốc gia. Do đó, tất cả các quốc gia trên thế giới đều xây dựng cho mình một nền
công 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 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 động thực vật và
gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người. Vì vậy vấn đề bảo vệ môi
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 công 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 không
quá cao. Qua những lý do đó với đề 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 đáng cho những vấn đề trên.
1.1.2. 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 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 đã được thực hiện như:
ã 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 rửa, xỉ than, nước bẩn đã qua sử dụng trong quá trình làm sạch các chi tiết máy
được gom vào một bể điều hòa. Bể này có các ngăn tách riêng cặn đất cát, sau đó
chuyển tiếp nước thải sang ngăn điều hòa. Ở đây, nước thải được bơm đến bộ phận
làm nhiệm vụ tách dầu với các tấm nhựa xếp song song để tách các hạt dầu nổi trên
bề mặt nước. Tiếp đó, nước thải được lưu thông qua lớp vật liệu polymer để các hạt
dầu nhỏ hơn được hấp phụ. Sau khi tách hết dầu, lượng nước này được dẫn về bể
phân hủy cặn.
Đây 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 đây được
bơm tiếp vào một bể có hệ thống sục khí, rồi chuyển sang bể lắng và cuối cùng mới
vào đến bể khử trùng. Dung dịch Chlorine được bơm vào bể và đóng vai trò làm
sạch nước thải nhiễm bẩn.

Đối với lượng nước mưa để tránh khả năng mang lẫn theo một lượng dầu mỡ
rơi rớt. Trước khi thoát ra hệ cống chung, toàn bộ nước mưa được thu gom về một
mối và phải đi qua một “bẫy dầu” là một hố thu có thiết bị bơm dầu thải. Dầu sẽ
được giữ lại và được bơm định kỳ vào thùng chứa, chỉ có nước mưa sạch mới thoát
đi. Định kỳ mỗi năm một lần sẽ thực hiện hút lượng bùn, rác ở bể phân hủy cặn và
được đem chôn lấp. Còn lượng dầu thải được thu gom chứa trong các thùng phuy để
tái sử dụng.
Qua ứng dụng hệ thống xử lý nước thải của VITTEP, nguồn nước thải của xí
nghiệp đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B (QCVN 24:2009/BTNMT). [15]
ã 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
đến 60kg dầu tùy theo loại dầu nổi hay dầu đặc và có khả năng tái sử dụng từ 400-
600 lần) và máy tách dầu SOW. Hai sản phẩm này đã nhận được bằng sáng chế của
Cục sáng chế Việt Nam và Cục Sáng chế Nhật Bản. Máy tách nhanh dầu-nước được
xem là thiết bị mới nhất trong lĩnh vực này, có khả năng xử lý nước chứa dầu tới độ
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 đã 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 đã thành lập một trung tâm thiết kế tàu chuyên dụng có hệ
thống tấm vật liệu và máy tách dầu nói trên để phục vụ xử lý tràn dầu dành cho khu
vực sát bờ và khu vực ngoài khơi. Hiện nay, nhóm nghiên cứu đã 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 đến 2.000m3/ngày. [20]
ã 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 đặt. Hệ thống ứng dụng

công nghệ khí-sinh học vào xử lý. Đây là công nghệ mới đã được ứng dụng ở nhiều
cơ sở trong nước và quân đội. Hệ thống bao gồm các bể phân ly tách dầu, bể kết
hợp làm thoáng, tháp lọc sinh học hiếu khí, màng đệm vi sinh, máy bơm nén khí,
bơm nước thải, bơm bùn, bể lắng, bể hấp phụ
Công nghệ xử lý bằng khí-sinh học để xử lý nước thải nhiễm xăng dầu ở
Tổng kho M90 đạt hiệu suất từ 95% đến 98%. Nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn
của Bộ Tài nguyên và Môi trường đối với nguồn nước loại B quy định tại QCVN
24/2009/BTNMT. [15]
ã Trần Nhật Linh (Khoa Môi trường và công nghệ sinh học - Đại học Kỹ
Thuật Công Nghệ TP.HCM, 2006) với đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước
nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm”. Đề tài đã chứng minh được 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 đích 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 đó đề 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 đến đối 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 đầu vào và đầu ra mô hình xử lý (SS, COD,
BOD, pH, dầu khoáng) từ đó xác định hiệu quả xử lý của mô hình.
- Xác định thông số động học của quá trình bùn hoạt tính.
- Xác định tổng hiệu quả xử lý của mô hình.

1.1.5. Giới hạn của đề tài.
- Thời gian thực hiện đề tài từ ngày 01/04/2011 đến 30/06/2011.
- Đề tài tập trung nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu của vật liệu hấp phụ là
xơ dừa, mùn dừa, mùn cưa và xác định các thông số động học của quá
trình bùn hoạt tính xử lý nước thải nhiễm dầu.
- Chỉ phân tích được một số chỉ tiêu chính trong nước thải như COD,
BOD, SS, pH, dầu khoáng, nên chưa đánh giá hết hiệu quả xử lý của
mô hình.
- Đề tài thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm, cơ sở vật chất còn thiếu
thốn dẫn đến kết quả có thể chưa hoàn toàn chính xác.
1.1.6. Ý nghĩa của đề tài.
Đề 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 đó 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 điểm là sẵn có, giá thành rẻ, có thể tái tạo được và thân thiện với môi trường.
Mặc dù trong phương pháp này quá trình xử lý bằng sinh học tốn nhiều thời gian
nhưng đây 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 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 toàn nhân loại nói chung. Ngày nay sản
phẩm của dầu mỏ đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng
ngày của con người cũng như 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. Từ lúc đó vấn đề ô nhiễm dầu cũng bắt đầu xuất hiện do:
tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng dầu, .gây ảnh hưởng đến môi

trường sống của con người. Bên cạnh đó các phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm
dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức tạp
Do đó 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 được.
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 đến đề tài được thu thập từ nhiều
nguồn khác nhau: sách, báo, internet, kế thừa từ các kết quả nghiên cứu của nhiều
tác giả đi trước cũng như nhiều nhà khoa học chuyên môn. Qua các tài liệu, số liệu
thu thập được tiến hành phân loại, chọn lọc, tổng hợp, xử lý, phân tích để lấy những
thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài
1.2.2.2. Phương pháp chuyên gia.
Trong quá trình thực hiện đề tài được sự hướng dẫn của các chuyên gia
nghiên cứu. Với những kinh nghiệm cũng như sự hiểu biết của các chuyên gia sẽ là
điều kiện thuận lợi để thực hiện đề tài.
1.2.2.3. Phương pháp thực nghiệm.
Tiến hành thực hiện khảo sát thực địa 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
đoán. Sử dụng các phần mềm tin học như MS-Excel, MS-Word để thống kê, biểu
diễn số liệu, kết quả nghiên cứu.

Thu thập những thông tin có liên quan và những quy định, tiêu chuẩn hiện có
của Nhà nước về chất lượng môi trường để so sánh và phát hiện những vấn đề
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 đạt được của đề tài.
- Tìm hiểu được một cách tổng quan về dầu mỏ và một số phương pháp xử lý
nước thải nhiễm dầu.
- Xác định được hiệu quả hấp phụ dầu của các loại vật liệu hấp phụ: mùn cưa,
mùn dừa và xơ dừa.
- Xác định được hiệu quả xử lý của quá trình sinh học bùn hoạt tính hiếu khí
sinh trưởng lơ lửng đối với nước thải nhiễm dầu. Qua đó, xác định được các
thông số động học của quá trình sinh học hiếu khí.
- Xác định được tổng hiệu suất của quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu.
1.4. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp này bao gồm 4 chương. Các nội dung của đồ án được bố
cục theo các chương như sau:
Chương 1: Mở đầu.
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.