LUN VĂN

Xử lý nước nhiễm dầu
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53

Trong thực tế dầu hiện diện ở nhiều trạng thái khác nhau và khó xác định chính
xác các thành phần này bằng thí ngiệm. Phổ biến dầu tồn tại ở 4 trạng thái 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
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

3

trên bề mặt do trọng lượng riêng của dầu thấp hơn so với trọng lượng riêng
của nước.
- 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 asphaten làm thay
đổi sức căng bề mặt và làm ổn định hóa học dầu phân tán.
- Dạng nhũ tương cơ học: có 2 dạng nhũ tương cơ học tùy theo đường kính
của giọt dầu:
+ Vài chục micromet: độ ổn định thấp .
+ Loại nhỏ hơn: có độ ổn định cao, tương tự như dạng keo.
- 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 đến khả năng lắng hoặc nổi của các chất rắn lơ
lửng khi tạo thành các hợp chất kết hợp không lắng được.

2. Các nguồn phát sinh
a ) Từ các dàn khoan dầu
Tại các dàn khoan nước nhiễm dầu như nước thải tổng hợp có nhiễm dầu phát
sinh từ các sàn tàu, các thiết bị máy móc và các khu vực vệ sinh máy móc thiết bị,
nước bẩn đáy tàu,… tất cả sẽ được dẫn tới một hệ thống xử lý nước nhiễm dầu,hàm
lượng dầu sau khi xử lý phải <1,5mg/l.
b ) Từ các sự cố tràn dầu

a ) Ảnh hưởng tới 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 đối với môi trường.
Ví dụ như trong các sự cố tràn dầu ra biển: Một tấn dầu mỏ tràn ra biển có thể
loang phủ 12 km2 mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước và không khí,
làm thay đổi tính chất của môi trường biển, cản trở việc trao đổi khí oxi và cacbonic
với bầu khí quyển.

b ) Đối với vi sinh vật
Nước nhiễm dầu khi chưa được xử lí mà thải ra môi trường sẽ ảnh hưởng rất lớn
đến các vi sinh vật.
Như trong sự cố tràn dầu sinh vật phù du, ấu trùng cá, và các sinh vật ở dưới
đáy đều bị ảnh hưởng một cách mạnh mẽ. Ngay cả cỏ biển, trai, hàu cũng đều bị
ảnh hưởng do tràn dầu.
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

5

Dầu thấm qua bộ lông của chim biển, 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 tràn đều chết, trừ khi có sự can thiệp của con người.
Các động vật có vú biển bị dính dầu cũng bị ảnh hưởng tương tự như với chim.
Dầu phủ lên bộ lông của rái cá và hải cẩu làm giảm khả năng trao đổi chất và làm

2.3. Lọc
2.4. Đông tụ và keo tụ
2.5. Tuyển nổi
2.6. Hấp phụ
2.7. Trao đổi ion
2.8. Thẩm thấu ngượcj
2.9. Siêu lọc
2.10. Thẩm tách và điện thẩm tách ( TT và ĐTT )
2.11. Các phương pháp điện hóa
3. Các phương pháp hóa học
B. Xử lí nước nhiễm dầu

I. Phân loại và xử lí nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu

1. Phân loại
Để hiệu quả quá trình xử lí cao, người ta phải tiến hành đánh giá, phân loại các
nguồn nước thải và xử lí sơ bộ trước khi đưa đến hệ thống xử lí nước thải trung tâm
của nhà máy. Các nguồn nước thải chính trong nhà máy lọc hóa dầu bao gồm:
- Nước thải bề mặt nhiễm dầu ( OWS ).
- Nước thải nhiễm dầu từ khu công nghệ ( OW ).
- Nước thải sinh hoạt.
- Các dạng bùn thải lẫn nước.
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

7 2. Hệ thống xử lý nước thải
Do nước thải của nhà máy lọc hóa dầu chứa nhiều loại tạp chất, vì vậy, hệ thống

9

Nước nhiễm dầu : Nước lẫn dầu được tách ra từ các phân xưởng công nghệ, khu
bể chứa và bể chứa dầu thải …được đưa tới bể lắng dầu. Tại đây một phần dầu
được tách ra rồi đưa tới bể chứa dầu ẩm , còn nước thải được bơm tới bể hòa trộn
các dòng nước sau đó qua xử lí sơ bộ.
Nước thải sinh hoạt : Nước thải sinh hoạt thu gom từ các nguồn như khu nhà
hành chính , nhà ăn , nhà vệ sinh … được thu về bể chứa nước thải sinh hoạt . Tại
đây các tạp chất cơ học có kích thước lớn được loại bỏ , còn nước thải được bơm
sang thiết bị xử lí sinh học.
Nước có lẫn Phenol : Phenol lầ một chất độc hại với sức khỏe con người, vì vậy
các tiêu chuẩn về chất lượng nước thải qui định rất ngặt nghèo về hàm lượng của
chất này. Để hiệu quả quá trình tách Phenol được cao, nguồn nước nhiễm Phenol
được tách xử lí riêng trước khi hòa vào hệ thống xử lí chung của nhà máy. Nguồn
nước chứa Phenol ( chủ yếu là nước từ phân xưởng sục nước chua ) được đưa tới bể
thu gom sau đó đưa đến thiết bị xử lí Phenol. Qua thiết bị xử lí, Phenol bị chuyển
hóa sang dạng hóa chất không độc hại khác hoặc bị hấp phụ lại tùy theo phương
pháp xử lí. Nước thải sau khi xử lí sẽ được chuyển tới bể hòa trộn.
Nước thải sau khi xử lí sơ bộ sẽ được đưa vào hệ thống xử lí chung. Qúa trình
xử lí trải qua các công đoạn sau đây.
b. Xử lí bậc một
Các nguồn nước thải sau khi phân loại và xử lí sơ bộ được đưa tới bể điều hòa.
Tại đây các dòng nước thải được hòa trộn đồng nhất để xử lí theo các công đoạn
tiếp theo. Bể hòa trộn có sức chứa thiết kế phù hợp với đặc điểm các dòng không ổn
định. Các dòng nước thải thu gom về bể hòa trộn bao gồm các dòng chính sau:
- Dòng nước thải từ bể lắng dầu ( CPI ) của dòng nước thải lẫn dầu khu vực
công nghệ .
- Dòng nước thải từ bể lắng dầu ( CPI ) của dòng nước thải lẫn dầu khu vực bể
chứa.
- Nước tách từ bể chứa dầu ẩm .

bị xử lí bậc 3, còn bùn cặn được đưa tới thiết bị xử lí sơ bộ bùn thải.
d. Xử lí bậc 3
Nước thải sau khi ra khỏi thiết bị xử lí bậc 2 được đưa tới thiết bị lọc để tách nốt
các tạp chất rắn lơ lửng còn xót lại. Thiết bị lọc thường được sử dụng là thiết bị lọc
cát nhanh có hệ thống rửa ngược, Nước thải được thu gom về một bể chứa. Nước
thải từ bể chứa nước lọc sau đó tự chảy vào bể kiểm tra chất lượng nước thải trước
khi thải vào môi trường nhờ độ dốc. Tại bể chứa này có hệ thống kiểm tra lần cuối
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

11

chất lượng nước thải , nếu nước thải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường sẽ được thải ra
môi trường.
Trong trường hợp nước thải không đáp ứng yêu cầu thì một phần nước thải sẽ
được bơm tuần hoàn lại các thiết bị xử lí phía trươc để xử lí. Nước thải không đạt
yêu cầu được bơm tới thiết bị xử li bậc 2 hay bậc 3 tùy thuộc vào chỉ tiêu nào của
nước thải chưa đạt yêu cầu.

2.2 . Các thiết bị xử lí
Thiết bị xử lý nước thải trong nhà máy lọc hóa dầu được chia thành bốn nhóm:
Thiết bị phân loại và xử lý sơ bộ bân đầu, thiết bị xử lý bậc một, thiết bị xử lý bậc
hai và thiết bị xử lý bậc ba. Sơ đồ công nghệ tóm tắt hệ thống xử lý nước điển hình
với các loại thiết bị sử dụng được trình bày trong hình H -2.
a.Thiết bị phân loại và xử lí sơ bộ
Thiết bị xử lí sơ bộ nước nhiễm dầu bề mặt.
Xử lý nước nhiễm dầu bề mặt bao gồm các thiết bị chính sau: Bể phân phối
dòng, bể chứa nước mưa, bể lắng dầu CPI. Nước nhiễm dầu bề mặt được thu gom
về bình phân chia dòng rồi chảy tới bể chứa và xử lý sơ bộ. Bể chứa và xử lý sơ bộ
là dạng bể lắng dầu (CPI) có nhiệm vụ tách các chất thải rắn kéo theo và tách dầu

nước thải nhiễm dầu từ khu công nghệ và bể chứa sau khi xử lý sơ bộ được đưa tới
bể hoà trộn của xử lý bậc một mà không đưa thẳng tới bể kiểm tra chất lượng nước
trước khi thải .
Thiết bị xử lí sơ bộ nước sinh hoạt
Thiết bị xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt chỉ bao gồm các bể thu gom nước thải.
Để đơn linh động vận hành thông thường, có hai bể chứa nước thải hoạt động song
song. Nước thải sinh hoạt thu gom về các bể chứa này được xử lý sơ bộ. Tại đây,
các tạp chất cơ học được loại bỏ , nước thải sau đó được bơm sang thiết bị xử lý
sinh học (xử lý bậc hai).
Thiết bị xử lí Phenol
Thiết bị xử lý nước thải chứa phenol rất đa dạng, tùy thuộc vào công nghệ xử lý
được áp dụng. Hiện nay, trong thực tế người ta sử dụng ba phương pháp xử lý
phenol chính là phương pháp sinh học, phương pháp hóa học (ô-xy hóa) và
phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính.
Phương pháp sinh học được sử dụng tương đối rộng rãi do thân thiện với môi
trường , đáp ứng được yêu cầu ngặt nghèo về hàm lượng phenol trong nước thải.
Thiết bị chính của phương pháp sử lý phenol bằng sinh học là các bình phản ứng
sinh học. Các bình phản ứng này có dạng trụ bên trong chứa các lớp đệm thấm vi
sinh vật có khả năng phân hủy phenol chứa trong nước thải. Nước thải chứa phenol
sau khi xử lý sẽ được chuyển tới bể hòa trộn trước khi đưa tới thiết bị xử lý bậc
một.
Bể chứa dầu ẩm
Bể chứa dầu ẩm có nhiệm vụ chứa dầu tách ra từ khu vực xử lý nước thải , xử lý
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

14

sơ bộ trước khi đưa tới bể chứa dầu thải trong nhà máy. Thông thường, có hai bể
chứa dầu thải ẩm. Trong mỗi bể thu gom dầu thải ẩm này có trang bị gia nhiệt kiểu


15

chảy sang bể tuyển nổi nhờ trọng lực. Bể tuyển nổi có nhiệm vụ làm các pha chứa
dầu tự do và chất rắn nổi lên phía bề mặt lỏng để dễ dàng tách ra khỏi pha lỏng
nhằm mục đích thu được nước phù hợp cho quá trình xử lý sinh học ở giai đoạn tiếp
theo. Thiết bị tuyển nổi thường là thiết bị kiểu nằm ngang, được chia thành nhiều
ngăn nối tiếp nhau, ở ngăn cuối cùng có lắp bơm tuần hoàn nhằm tăng cường hiệu
quả quá trình phân tách pha. Phần cuối thiết bị có lắp máng thu lớp nổi phía trên
mặt nước và đưa về bể chứa dầu thải ẩm. Nước thải qua thiết bị tuyển nổi sẽ được
đưa tới thiết bị xử lý bậc hai ( xử lý sinh học ).
c. Thiết bị xử lí bậc 2
Thiết bị xử lý bậc hai thường được sử dụng là thiết bị xử lý sinh học hai giai
đoạn truyền thống. Nhiệm vụ của thiết bị xử lý bậc hai là chuyển hóa các hợp chất
hữu cơ hoà tan trong nước thải xuống dưới mức yêu cầu. Mỗi giai đoạn xử lý sinh
học bao gồm một thiết bị lọc sinh học ( thiết bị phản ứng sinh học ) cùng với hệ
thống tách bẩn , bể chứa nước sau khi qua thiết bị lọc sinh học. Phía trước thiết bị
lọc sinh học có hệ thống để cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển vi sinh vật phục
vụ cho quá trình xử lý. Thiết bị lọc sinh học là thiết bị thiết bị quan trọng nhất, bản
chất đây là thiết bị phản ứng sinh học. Phía trong thiết bị là các đệm plastic có thấm
các vi sinh có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải. Để thúc
đẩy quá trình phản ứng, không khí được đưa vào cùng với dòng nước thải để cấp
ôxy cho quá trình oxy hóa sinh học.
Bẩn tạo ra trong quá trình xử lý sinh học được phân tách và chuyển tới bình xử
lý bẩn sơ bộ trước khi chuyển tới hệ thống xử lý bẩn và hệ thống xử lý chất thải rắn.
Nước thải sau khi xử lý được đưa tiếp tới thiết bị xử lý bậc ba.
d. Thiết bị xử lí bậc 3
Hệ thống thiết bị xử lý bậc ba bao gồm các thiết bị chính sau: Thiết bị lọc , bể
chứa nước lọc, bể chứa và kiểm tra chất lượng nước trước khi thải vào môi trường
và khoang chứa nước bơm tuần hoàn. Hệ thống xử lý bậc ba có nhiệm vụ tách nốt

.

II Một số phương pháp khác

Heat
exchanger
Return sludge
BALANCE
TANK
BASIN
Sand Filter
CPI
Screening
Sea
DAF
Excess sludge
Biological
treatment
Chemicals

H-3 ; Sơ đồ xử lí nước thải nhiễm dầu trong nhà máy lọc dầu

1. Xử lí thô
Nước lẫn dầu được tách ra từ các phân xưởng công nghệ , khu bể chứa và bể chứa
dầu thải được xử lí qua phân đoạn thô trước tiên.
1.1. Sàng lọc (screening)

2. Xử lí hóa học và hóa lí.
2.1. Xử lí hóa học

:
a) Phương pháp đông tụ
Mục đích: để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, ta
dùng phương pháp đông tụ, khi đó nồng độ chất màu, mùi, lơ lửng sẽ giảm
xuống.Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt
clorua, Al2(SO
4
)
3
khi vào nước sẽ tác dụng với bicacbonat trong nước tạo thành
Al(OH)3 dạng bông và sẽ hấp phụ , kết dính các hạt huyền phù, các chất ở dạng keo
lơlửng trong NT. Các bông này sẽ lắng xuống đáy ở dạng cặn.
Al2(SO
4
) + 3Ca(HCO
3
)
2
→

2Al(OH)
3

ra khỏi nước.Vì thế ta phải trung hòa nước.
Nguyên tắc
Ưu tiên: tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau trong nước thải chứa axit và
kiềm.Quá trình trung hòa được thực hiện trong các bể trung hòa kiểu làm việc liên
tục hay gián đoạn theo chu kỳ. Nước thải sau khi trung hòa có thể cho lắng ở các hồ
lắng tập trung và nếu điều kiện thuận lợi, các hồ này có thể tích có thể trữ được cặn
lắng trong khoảng 10-15 năm. Thể tích cặn lắng phụ thuộc vào nồng độ axit, ion
kim loại nặng trong nước thải, vào dạng và liều lượng hóa chất….
Việc lựa chọn biện pháp trung hòa phụ thuộc vào lượng nước thải, chế độ xả
thải, nồng độ, hóa chất Thông số chính để điều chỉnh phổ biến là đại lượng pH.
Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất
Nếu nước thải chứa quá nhiều axit hay kiềm tới mức không thể trung hòa bằng
cách trộn lẫn chúng với nhau được thì phải cho thêm hóa chất.
Phương pháp này thường để trung hòa axit.
Hóa chất sử dụng: phế liệu công nghiệp địa phương Để trung hòa axit vô cơ có thể
dùng bất kỳ dung dịch có tính bazơ nào. Hóa chất rẻ tiền và dễ kiếm là Ca(OH)
2
,
CaCO
3
, MgCO
3
Liều lượng hóa chất được xác định theo điều kiện trung hòa hoàn
toàn axit tự do và lấy lớn hơn tính toán một chút.Việc đưa dung dịch công tác vào
nước thải được tiến hành nhờ bơm hoặc các thiết bị định lượng cố định( định mức
với áp lực cố định )
Trung hòa nước thải bằng cách lọc qua những lớp vật liệu trung hòa .
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng


Cách thức thường dùng là oxy hóa xianua chuyển sang dạng xianat, feri, fero, các
cặn kết tủa từ những xianua đơn giản, phức chất rồi sau đó tách khỏi nước thải bằng
phương pháp lắng hoặc lọc. Cần ưu tiên lựa chọn biện pháp oxy hóa xianua độc
thành xianat không độc vì đây là biện pháp tốt nhất. Ở đây, nhóm CN- bị phân hủy
hoàn toàn và nước sẽ không nhiễm bẩn trởlại bởi các chất xianua.
Xử lý nước chứa crom bằng phương pháp oxy hóa khử.
- Nguyên tắc: chuyển Cr
6
+
biến về Cr
3
+
, tiếp đó tách ở dạng hidroxit kết tủa.

- Các chất khử có thể dùng:Na
2
S, NaHSO
3
, FeSO
4
, SO
2
, khói chứa khí SO
2
,
- Các phản ứng chuyển Cr6+ về Cr3+:
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

22

+ 2H
2
O

→ H
2
S + 2OH
Nếu

dùng NaHSO
3
, FeSO
4
thì cần cho thêm vôi sữa (hoặc loại kiềm nào đó) để
kết tủa

Cr(OH)
3
.

-Công nghệ xử lý như sau: Đầu tiên nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng
độ. Sau đókiểm tra pH nếu thấy pH > 4 cần điều chỉnh sao cho pH 2-4 trước khi
thực hiện phản ứng khử,đồng thời cần xác định lượng Cr
6
+
tính toán lượng chất khử
( thường dùng gấp 1,25 lần

lượng tính toán theo lý thuyết).


- Gây khó khăn cho quá trình lên men cặn .
Mục đích
Nước thải sau khi được bổ sung hóa chất sẽ hình thành lớp kết tủa, dầu phân tán
và nhũ tương được tách ra ở dạng dầu tự do. Nước thải từ bể khuấy trộn sẽ được
chảy sang bể tuyển nổi nhờ trọng lực. Bể tuyển nổi có nhiệm vụ làm các pha chứa
dầu tự do và chất rắn nổi lên phía bề mặt lỏng để dễ dàng tách ra khỏi pha lỏng
nhằm mục đích thu được nước phù hợp cho quá trình xử lý sinh học ở giai đoạn tiếp
theo.
Cấu tạo và hoạt động
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

24

Hình 9. Sơ đồ hệ thống tuyển nổi Nước thải sau khi được xử lí ở các công đoạn trước đó sẽ được đưa vào bể tuyển
nổi .

. III Nhận định phương pháp sử lý sinh học

Mục đích
Mục đích của xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học là keo tụ và tách các loại

- Chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và
năng lượng cho vi sinh vật như : hidratcacbon, protein, lipit hoà tan…
Xử lý nước nhiễm dầu Nhóm 3 Lọc hóa dầu -K53
Đặng văn tùng

25

- COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 mới có thể đưa vào xử lí sinh học(hiếu
khí), nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozơ,
hemixenlulozơ, prottein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lí sinh học kị khí .
Các quá trình xử lí
- Qúa trình xử lý sử dụng vi sinh vật hiếu khí: các vi sinh vật hoạt động trong
điều kiện môi trường cung cấp oxi liên tục, gồm các công trình như: bể lọc
sinh học, bể aerotank…
- Qúa trình xử lý sử dụng vi sinh vật kị khí: các vi sinh vật hoạt động trong
điều kiện môi trường không có oxi,gồm các công trình như bể UASB, bể
UAF…
- Qúa trình thiếu khí
- Qúa trình thiếu khí và kị khí kết hợp
- Qúa trình hồ sinh vật
Quá trình tăng sinh khối

Qúa trình chuyển hóa cơ chất