MỞ ĐẦU
Sau than đá, dầu mỏ là nguyên liệu hoá thạch thứ hai được con người biết đến và
đưa vào khai thác, sử dụng. Kể từ khi phát hiện ra dầu mỏ đến nay, nó vẫn được coi
như là một nguồn năng lượng không thể thiếu cũng như chưa thể thay thế. Chính vì
có một vị trí quan trọng đối với loài người mà ngành công nghiệp dầu mỏ ngày một
phát triển mạnh mẽ và đã trở thành thế mạnh kinh tế đối với những nước có tiềm
năng dầu mỏ.
Tuy nhiên, bên cạnh nguồn lợi về kinh tế do ngành công nghiệp này đem lại thì đi
cùng với nó là hiểm họa ô nhiễm môi trường có nguyên nhân từ những sự cố khai
thác, vận chuyển dầu mỏ trên biển .v.v. Ngoài sự cố tràn dầu phải kể đến một số
lượng không nhỏ cặn thải xăng dầu tồn đọng trong các kho chứa, cũng như hàm
lượng dầu có trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt ngày càng gia tăng. Vấn đề ô
nhiễm dầu ngày nay đang trở thành nỗi bức xúc toàn cầu. Đứng trước những hiểm
họa ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của nó, để có thể giải quyết một cách triệt để
đòi hỏi phải có sự kết hợp nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, công nghệ và các
nhà quản lí môi trường cũng như sự hợp tác giữa các đơn vị vận chuyển, kinh doanh
và sử dụng dầu mỏ.
Hiện nay, công nghệ phân huỷ sinh học (Bioremediation) đã được áp dụng rộng rãi
đối với xử lí ô nhiễm dầu và các chất độc hoá học cũng như các chất ô nhiễm khác
do có hiệu quả cao, chi phí thấp và an toàn với môi trường. Công nghệ này đã được
Viện Công nghệ Sinh học áp dụng thành công xử lí nước thải nhiễm dầu tại Công ty
xăng dầu B12, Quảng Ninh. Kho Cảng B12 thuộc Công ty xăng dầu B12 là địa
điểm nhạy cảm, nằm sát vịnh Cửa Lục, Vịnh Hạ Long đã được xây dựng hệ thống
xử lý nước thải nhiễm dầu với sự kết hợp giữa hai phương pháp xử lý, lắng gạn cơ
học và phân huỷ sinh học. Nước thải qua xử lý làm sạch đã đạt tiêu chuẩn môi
trường để thải thẳng ra vịnh Hạ Long.
Vì vậy, đề tài”…..” mang ý nghĩa thực tiễn cao, nhằm nghiên cứu đưa ra biện pháp
xử lý nước nhiễm dầu thích hợp, bảo vệ môi trường và sử dụng chất thải nhiễm dầu
một cách hiệu quả.
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN
1.1 .Tình hình ô nhiễm dầu mỏ, sản phẩm từ dầu mỏ trên thế giới và Việt
của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro trong giai đoạn của những năm đầu của thập
kỉ này sẽ là 23-24 triệu tấn/năm. Theo tính toán của Tổng Công ty Dầu khí Việt
Nam, trong những năm đầu của thập kỉ mới sản lượng tiêu thụ dầu của nước ta sẽ
lên tới 10-12 triệu tấn mỗi năm. Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất
khẩu, Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam dự kiến sẽ thúc đẩy khai thác tại những mỏ
cũ như: Bạch Hổ, Đại Hùng .v.v. đồng thời thúc đẩy khoan thăm dò những mỏ mới
trên thềm lục địa Việt Nam. Ngoài ra để đáp ứng nhu cầu phát triển và hội nhập của
nền kinh tế nước ta, Tổng công ty Dầu khí Việt Nam đang xây dựng nhà máy lọc
dầu tại Dung Quất, Quảng Nam và sẽ tiến hành xây dựng thêm một vài nhà máy
khác tại các tỉnh có bờ biện thuận lợi. Bên cạnh những nguồn lợi to lớn do nền công
nghiệp dầu khí đem lại thì luôn đi cùng với nó là nguy cơ ô nhiễm môi trường.
Ngoài những nỗ lực chủ động ngăn ngừa, mỗi năm Vietsovpetro phải thu gom xử lý
khoảng 1500-6000 tấn cặn dầu. Tuy nhiên con số này còn quá nhỏ so với 20000 tấn
dầu thô thất thoát ra biển từ các hoạt động khai thác dầu ở thềm lục địa Việt Nam
(theo số liệu thống kê của Trung tâm Quản lý và Kiểm soát môi trường).
Do nhu cầu về kinh tế và xã hội hằng năm nước ta phải thu nhập một khối lượng
không nhỏ xăng dầu, tuy nhiên nhiều doanh nghiệp kinh doanh và sử dụng dầu mỏ
đều không có hệ thống xử lý nước thải, cặn nhiễm xăng dầu .v.v. những loại phế
thải này được đổ thẳng ra môi trường nước mặt đã và sẽ ảnh hưởng đến môi trường
tự nhiên.
Hiện nay một trong những biện pháp xử lí ô nhiễm dầu được coi là thân thiện với
môi trường và có giá thành rẻ nhất phải kể đến phương pháp phân huỷ sinh học.
Phương pháp đang được các nhà quản lý và khoa học công nghệ quan tâm vì phù
hợp với điều kiện kinh tế và xã hội của những nước đang phát triển trong đó có Việt
Nam.
1.1. Đặc điểm dầu mỏ và ảnh hưởng của nó đến sự phân huỷ sinh học dầu mỏ
1.1.1. Đặc điểm vật lí của dầu mỏ
Dầu mỏ là chất lỏng sánh, có màu từ vàng sáng đến đen, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn
nước và có nhiệt độ sôi thấp hơn 250
o
đến hydrocarbon thơm có trọng lượng phân tử lớn và cuối cùng là các hợp chất
phân cực.
Trong các alkan mạch thẳng các alkan có độ dài từ C10 đến C24 thường được phân
huỷ nhanh nhất, các chuỗi dài hơn thường khó phân huỷ, các chuỗi ngắn hơn gây
độc cho các vi sinh vật nhưng chúng lại dễ bay hơi. Riêng các alkan có trọng lượng
phân tử lớn hơn 500 thì hoàn toàn không được các vi sinh vật sử dụng .
Trong tự nhiên PAH là các chất gây ô nhiễm và phân bố rộng rãi. PAH tồn tại ở môi
trường tự nhiên có nguồn gốc do các hoạt động như khai thác, chế biến, vận chuyển
dầu mỏ, sản xuất than, sản xuất hoá chất và là sản phẩm của quá trình đốt cháy
không hoàn toàn các nguồn nhiên liệu thô. Một số PAH có khả năng gây độc, gây
ung thư và đột biến đối với con người và động vật, do đó một trong những chỉ tiêu
đánh giá quá trình làm sạch ô nhiễm dầu mỏ đó là loại bỏ PAH kể cả các PAH có
trọng lượng phân tử cao bởi nhiều nhóm vi sinh vật.
So với hydrocarbon no các hợp chất hydrocarbon thơm thường được sử dụng chậm
hơn và đặc biệt với hydrocarbon đa nhân. Tuy nhiên mức độ so sánh khả năng phân
huỷ chỉ mang tính tương đối.
Hình 1.1 : Thành phần hoá học của dầu
2.Giới thiệu về công ty xăng dầu B12 và tình hình xử lý nước thải tại công ty.
2.1. Lịch sử hình thành và phát triển.
Công ty xăng dầu B12 là Công ty xăng dầu trực thuộc Tổng Công ty xăng
dầu Việt Nam. Ngày 27 tháng 6 năm 1973, Công ty xăng dầu B12 được thành lập
theo quyết định số 351/VT-QĐ của Bộ Vật tư(cũ) và chính thức đi vào hoạt động
ngày 1 tháng 7 năm 1973. Hiện nay Công ty có 1769 lao động. Với nhiệm vụ chủ
yếu: Tổ chức tiếp nhận xăng dầu nhập khẩu, nhập điều động nội bộ nghành, bơm
chuyển xăng dầu bằng đường ống, bảo quản dự trữ xăng dầu quốc gia và tổ chức
Dầu mỏ
Thành phần phân cực
(NSO)
Hydrocarbon (HC)
Asphalten
Sơ đồ cơ cấu tổ chức:
Sơ đồ cơ cấu tổ chức Công ty xăng dầu B12
Phó giám đốc
kỹ thuật
Phó giám đốc
kinh doanh
Phó giám đốc
dự án
Phó giám đốc
nội chính
Phòng
quản
lý kỹ
thuật
và đầu
tư
Phòng
kỹ
thuật
xăng
dầu
Phòng
tin
học
Phòng
tổ
chức
Phòng
thanh
tra -
Hưng
Yên
XN
Kho
vận
xăng
dầu
K130
Phòng
xây
dựng
cơ bản
2.2.Tình hình xử lý nước thải nhiễm dầu tại công ty.
Công ty chủ động phối hợp với cơ quan chức năng, chuyên ngành tổ chức nghiên
cứu áp dụng biện pháp quản lý môi trường một cách chặt chẽ và đồng bộ, đã lập
báo cáo đánh giá tác động môi trường và kiểm soát ô nhiễm môi trường đối với
cảng và kho có những biện pháp tích cực nhằm chủ động khắc phục, xử lý kịp thời.
Hàng năm công ty đã chi hàng tỷ đồng cho công tác hoạt động hệ thống xử lý nước
thải nhiễm dầu, bảo vệ môi trường bảo đảm tiêu chuẩn nhà nước quy định. Hàng
năm công ty xây dựng lại hệ thống quy trình phù hợp với các quy định của pháp
luật về bảo vệ môi trường, nghiên cứu áp dụng các giải pháp tiên tiến, hiện đại, chế
độ quản lý khoa học nhằm nâng cao độ tin cậy trong vận hành và hạn chế ô nhiễm
môi trường đến mức thấp nhất.
Bằng nội lực của mình , Công ty đã phối hợp với viện công nghệ sinh học thuộc
Trung tâm khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia lựa chọn và ứng dụng thành
công phương pháp “ ứng dụng công nghệ phân huỷ sinh học, để xử lý nước thải
nhiễm dầu”.Nước thải sau khi xử lý qua hệ thống này thải ra môi trường đạt tiêu
chuẩn Nhà nước quy định. Kiên cố hoá hệ thống thu gom nước thải xăng dầu theo
chu trình kín, toàn bộ nước thải được dẫn về khu xử lý tạo nên quy hoặch của kho
Kim loại nặng Nước thải công nghiệp
Nitrogen Nước thải sinh hoạt, công nghiệp
pH Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
Phosphorus Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa trôi
Sulfur Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước cấp
Hydrogen sulfide Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
Methane Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
Oxygen Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc không khí - nước
Sinh học
Động vật Các dụng chảy hở và hệ thống xử lý
Thực vật Các dụng chảy hở và hệ thống xử lý
Eubacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Archaebacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Viruses Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong quá trình xử lý nước thải
Chất gây ô nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng
Các chất rắn lơ lửng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử
lý được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L.
Các chất hữu cơ có thể
phân hủy bằng con đường
sinh học
Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo. Thường
được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng vào nguồn
nước, quá tr
́
nh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy hòa tan
của nguồn nước.
Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây
lư, mỗi nhà máy cần phải có các hệ thống xử lư riêng để nước thải thải vào các
nguồn nước công cộng phải đạt đến một tiêu chuẩn cho phép nào đó.
Các loại chất thải và các nguồn thải chính
Loại chất thải Từ cống rănh, kênh thoát nước Từ các nguồn chảy tràn
Nước thải sinh
hoạt
Nước thải
công nghiệp
Chảy tràn từ khu
sx nông nghiệp
Chảy tràn ở khu
vực thành thị
Các chất thải cần
oxy để phân hủy
´ ´ ´ ´
Dưỡng chất
´ ´ ´ ´
Các mầm bệnh
´ ´ ´ ´
Chất rắn lơ
lửng/cặn lắng
´ ´ ´ ´
Muối
´ ´ ´
Kim loại độc
´
´
Chất hữu cơ độc
3
khối ô nhiễm bằng phân huỷ sinh
học chỉ hết từ 40-250 USD trong khi đó các phương pháp khác đều có giá thành cao
hơn nhiều thậm chí nếu xử lí bằng phương pháp đốt có thể lên tới 250 - 800 USD,
hơn nữa các phương pháp này có thể gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước ngầm.
Quá trình phân huỷ sinh học dầu ô nhiễm vẫn diễn ra ở các nồng độ dầu rất cao.
Tuy nhiên, theo Dibble và Bartha quá trình phân huỷ dầu trong đất xảy ra thuận lợi
nhất khi hàm lượng dầu dưới 10%. Do vậy, để công nghệ phân huỷ sinh học đạt
hiệu quả cao nhất và rút ngắn thời gian xử lí cần giảm bớt lượng dầu bằng các biện
pháp cơ học đến mức mà vi sinh vật có thể phân huỷ được. Mặc dầu có những ưu
việt hơn các công nghệ khác tuy nhiên chỉ trong những năm của thập kỉ 90 công
nghệ này mới được sử dụng rộng rãi và ở những qui mô lớn, điển hình là vụ dầu
tràn ở Alaska, Mỹ với hàng trăm km bờ biển bị nhiễm dầu .
Bản chất của công nghệ phân huỷ sinh học là kích thích sự phân huỷ, sự phát triển
của tập đoàn vi sinh vật bản địa có khả năng phân huỷ dầu hoặc các chất gây ô
nhiễm khác có sẵn trong tự nhiên, bằng cách thay đổi các yếu tố môi trường như độ
thông khí, các chất dinh dưỡng như nguồn nitơ và photpho, các chất vi lượng, các
chất hoạt động bề mặt sinh học .v.v. có nghĩa là tạo ra điều kiện tối ưu để vi sinh
vật sử dụng các thành phần dầu mỏ phát triển và hoạt động phân huỷ
Sản phẩm cuối cùng của phân huỷ sinh học được tạo ra điều kiện hiếu khí và kị khí
là các axit hữu cơ, nước, CO
2
và sinh khối vi sinh vật. Các sản phẩm này không độc
và không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường.
Ở Việt Nam, trong một vài năm vừa qua Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành công và đưa vào áp dụng đề tài nhà
nước “ Nghiên cứu làm sạch ô nhiễm dầu bằng phương pháp sinh học
(Bioremediation)” tại các kho của Công ty xăng dầu B12, Quảng Ninh và kho K99,
quân đội. Nước thải sau khi qua xử lý sinh học đều đạt các tiêu chuẩn cho phép.
Tuy nhiên để rút ngắn thời gian xử lý và nhân rộng ra các điểm ô nhiễm dầu khác
10
3
-10
7
CFU/g (theo Atlas và Bartha 1987). Trong khi đó vi sinh vật sử dụng dầu ở
nước biển thường thấp hơn, số lượng trong khoảng 10
4
-10
5
CFU/ml (theo Hazenet
LA 1991; Balkwill and Ghiorse 1985; Ghiorse and Balkwill 1993).
Vi sinh vật có khả năng phân huỷ hydrocarbon được phân bố rộng rãi trong tự
nhiên: đất, nước .v.v. Tuy nhiên, không một vi sinh vật đơn lẻ nào có khả năng phân
huỷ tất cả các loại hydrocarbon có trong thành phần của dầu mỏ. Mỗi loại vi sinh
vật chỉ có thể phân huỷ mạnh một vài hydrocarbon khác nhau. Đưa vi sinh vật vào
các địa điểm ô nhiễm đòi hỏi chi phí cao và nhiều khi mang lại hiệu quả không tốt
do rất nhiều nguyên nhân như sự cạnh tranh của vi sinh vật, độ độc của môi trường,
sự thiếu hụt nguồn dinh dưỡng .v.v.. Để bảo vệ sự đa dạng vi sinh vật và an toàn đối
với môi trường cần có sự giám sát chặt chẽ khi đưa các vi sinh vật từ các nơi khác
để xử lí ô nhiễm, nhất là với các vi sinhvật đã được chuyển gen . Với các hợp chất
khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật như thành phần phân cực (asphalten), hydrocarbon
thơm đa nhân có trọng lượng phân tử cao (từ 4 vòng trở lên) người ta có thể bổ sung
các tập đoàn vi sinh vật bên ngoài và yếu tố môi trường phải được điều khiển chính
xác. Vấn đề này có thể không thực sự cần thiết do các hợp chất asphalten có độ hoà
tan thấp trong nước và không ảnh hưởng tới vi sinh vật, ngoài ra hầu hết các loại
dầu thô có nồng độ rất thấp các hydrocarbon thơm đa nhân có trọng lượng phân tử
cao . Kết quả từ các nghiên cứu sử dụng các chế phẩm vi sinh vật từ 10 công ty xử
lý ô nhiễm dầu trong phòng thí nghiệm và hiện trường Prince William Sound,
Alaska cho thấy sau 27 ngày không có sự khác nhau giữa 4 lô thí nghiệm.
1.4.2. Cơ chế phân huỷ dầu của vi sinh vật
n
CHO → CH
3
(CH
2
)
n
COOH
Giai đoạn này đòi hỏi sự tham gia của một phân tử oxy và chất cho điện tử enzym
hydrolaza NADPH
2
, oxy sẽ kết hợp với phân tử n-alkan và chuyển hoá n-alkan
thành rượu, đồng thời giải phóng ra một phân tử H
2
O.
R-CH
3
+ O
2
+ NAD(P)H + H
+
= R-CH
2
-OH + NAD(P) + H
2
O
Loài vi khuẩn Pseudomonas oleovorans là đối tượng được nghiên cứu kỹ nhất về cơ
chế phân huỷ n-alkan. Các gen alkB, alkF, alkG, alkJ, alkK, alkL tham gia vào quá
trình chuyển hoá n-alkan được điều khiển bởi gen alkS đều nằm trên plasmid OCT
(hình 1.1).
→ R-CH
2
-CH
2
-OH + NADP + H
2
O
Trong hầu hết trường hợp, bước đầu tiên là sự tấn công trực tiếp vào nhóm methyl
của phần cuối và tạo phân tử rượu. Nếu mức độ oxy hoá cao hơn có thể tạo ra tới
aldehyt hay axit béo. Có trường hợp nhóm methyl cuối cùng bị oxy hoá và lúc này
sản phẩm tạo ra là axit dicacboxylic. Đây là cách để đi vòng qua sự ngăn cản tới
chuỗi b-oxy hoá để thực hiện việc chuyển hoá tiếp theo đối với các chuỗi cacbon có
mạch nhánh.
Khi các axit béo được tạo thành, sự phân huỷ tiếp tục xảy ra qua sự β-oxy
hoá. Các axit béo mạch dài được chuyển hoá tới axetylCoA, được hoạt hoá bới một
chuỗi các enzym và kết quả là nhóm axetylCoA bị chia cắt, axit béo sẽ có mạch
ngắn đi hai nguyên tử C. Quá trình này được lặp lại và cuối cùng phân tử CoA qua
chu trình Creb và được chuyển hoá tới CO
2
và H
2
O. Trong chuỗi β-oxy hoá không
nhất thiết có mặt của phân tử oxy và sau khi được hoạt hoá các axit béo có thể bị
phân huỷ trong điều kiện kỵ khí.
Ở một số nấm men như Candida maltosa, C.tropicalis và C.apicpla sử dụng n-alkan
và hydrocarbon no mạch thẳng như là nguồn năng lượng duy nhất, quá trình oxi hoá
có sự tham gia các dạng cytocrom P450 microsom. Theo Scheller và cộng sự quá
trình oxy hoá n-alkan có thể xảy ra theo hướng oxy hoá nhóm methyl cuối cùng và
oxy hoá hai nhóm methyl ở hai đầu của chuỗi n-alkan với sự tham gia của các dạng
cytocrom P450 microsom.
1
-CH
2
-O-C(O)-CH
2
-R
2
→
R
1
-CH
2
OH + R
2
-CH
2
-COOH→ β- oxy hoá hoặc chu trình Creb và
↓ các chu trình glycoxylat
↓
R
1
-COOH
Một số vi sinh vật có thể tấn công vào các phân tử n-alkan với sự có mặt của phân
tử oxy và kết quả tạo ra rượu bậc hai đầu tiên, rồi sau đó tới keto và cuối cùng là
este. Các phân tử este này lại bị hydrat hoá thành rượu bậc 1 và axit béo (tổng số
phân tử cacbon trong hai mảnh cắt này là cân bằng với số phân tử cacbon ban đầu).
Rượu được tiếp tục oxy hoá tới andehyt và axit béo. axit béo lại tiếp tục chuyển hoá
theo chuỗi β-oxy hoá như cách trên.
Con đường 3: oxy hoá hai nhóm methyl ở hai đầu xảy ra ở một số vi khuẩn và
nấm(biterminal oxidation)
Rontani và Giusti về phân hủy 2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonan cho thấy oxy hoá
hydrocarbon tại vị trí β và tạo ra keton. Tiếp theo, keton được oxy hoá thành este,
axit béo và rượu, các sản phẩm này tiếp tục tham gia vào quá trình oxy hoá β
1.4.2.1.3. Phân huỷ hydrocarbon no mạch vòng
Phân huỷ sinh học hydrocarbon no mạch vòng thường có sự tham gia đồng chuyển
hoá (co-metabolism) hoặc tập đoàn vi sinh vật cùng thực hiện quá trình đồng
chuyển hoá [43]. Trong cùng một dạng xyclo alkan, phân tử nào có mạch alkyl dài
hơn sẽ dễ bị phân huỷ hơn bởi vi sinh vật. Bước đầu tiên trong quá trình đồng
chuyển hoá do ezym monooxygenaza chuyển hoá hydrocarbon no mạch vòng thành
rượu hoặc keto. Tiếp theo, các hợp chất này được chuyển hoá tiếp bởi vi sinh vật
chuyên biệt khác trong quần thể vi sinh vật.
Theo Trudgill và Perry, phân huỷ hydrocarbon no mạch vòng có chuỗi alkyl dài có
thể xảy ra ở vòng hoặc chuỗi alkyl phụ thuộc vào đối tượng vi sinh vật hoặc cơ
chất. Nghiên cứu khác của Beam và Perry cho thấy, Mycobacterium và Nocardia có
thể phân huỷ methyl- hoặc ethyl-cyclohexan và chuyển hoá chuỗi cacbon bên cạnh
bởi oxy hoá β tạo ra axit béo cycloalkanoic tích luỹ ở màng tế bào. Oxy hoá β hợp
chất có chuỗi alkyl lẻ sẽ tạo ra cyclohexan carbonylCoA sau đó vòng thơm có thể
được mở và chuyển hoá tiếp. Ngược lại, hợp chất có chuỗi alkyl chẵn thường được
phân huỷ thành axit cyclohexylacetic tích luỹ trong môi trường.
Đối với các hợp chất đa vòng và cycloalken có rất ít nghiên cứu, tuy nhiên các bằng
chứng cho thấy chúng có thể được đồng chuyển hoá
1.4.2.2 Phân huỷ hydrocarbon thơm
1.4.2.2.1. Hydrocarbon thơm đơn nhân
Hiện nay có nhiều con đường phân huỷ hydrocarbon thơm đơn nhân (TBEX) trong
điều kiện hiếu khí bởi vi sinh vật tuy nhiên phần nhiều đến sản phẩm trung gian đó
là catechol. Bước tiếp theo đó là cắt vòng catechol tại vị trí ortho và meta và các
chu trình sinh hoá thông thường xảy ra tế bào vi sinh vật. Quá trình phân huỷ tạo
nên sản phẩm cuối cùng là axit pyruvic và CO
2
. Các nghiên cứu cũng đã chứng
Hiện nay người ta đã biết đến các enzym cytochrom monooxygenaza được sinh ra
bởi một số loài vi nấm, vi khuẩn và vi khuẩn lam. Các enzym này chuyển hoá PAH
đến dạng arenoit , sau đó dạng hợp chất trung gian này được hydrat hoá bởi enzym
epoxyt hydrolaza đến dạng trans-dihydrodiols hoặc được tái sắp xếp (không có sự
tham gia của enzym) thành dạng phenol. Trong trường hợp các vi sinh vật chỉ có thể
thực hiện theo cách chuyển hoá này thì chúng sẽ không sử dụng PAH như là nguồn
cacbon mà chỉ có thể loại bỏ tính độc của PAH mà thôi
Chuyển hoá PAH đến quinon bởi nấm trắng (white-rot fungi)
Một số nấm trắng (white rot fungi) phân huỷ lignin và cellulo (có trong gỗ) sẽ
chuyển hoá PAH đến quinon và các chất khác mà không qua cis hoặc trans-
dihydrodiol, trong một số trường hợp quá trình chuyển hoá này có sự tham gia của
lignin peroxydaza.
Chuyển hoá PAH bởi vi khuẩn kị khí
Hiện nay, có rất ít công bố về tiềm năng chuyển hoá PAH bởi vi khuẩn kỵ khí. Mặc
dù naphthalen và acenaphthalen đã được loại bỏ (rất ít) bởi hỗn hợp vi khuẩn khử
nitrat, tuy nhiên cơ chế trao đổi chất của quá trình này vẫn chưa được sáng tỏ . Gần
đây, Coates và cộng sự đã công bố về khả năng oxy hoá PAH đến CO
2
dưới điều
kiện khử sunphat của các mẫu trầm tích vịnh San Diego, tuy nhiên quá trình này đòi
hỏi nhiều thời gian và tốc độ rất chậm .
1.4.2.3. Phân huỷ các thành phần phân cực
Trong các thành phần phân cực, phân huỷ dibenzothiophen được nghiên cứu rõ
nhất. Có 2 kiểu chuyển hoá dibenzothiophen đó là qua diol hoặc qua
dibenzothiophen-5-oxit. Nghiên cứu của Fedorak và cộng sự cho thấy, chuỗi ankyl
đến 30 cacbon (tetrahydrothiophen) có thể bị phân huỷ. Bước đầu tiên của quá trình
phân huỷ đó là sự oxy hoá của chuỗi ankyl tạo ra thiophen-carboxylat, sau đó hợp
chất này được chuyển hoá tiếp.
Phân huỷ của các hợp chất chứa oxy ít được nghiên cứu. Strubel và cộng sự
đã phân lập được chủng DBO230 phân huỷ dibenzofuran qua salicylat và catechol
Nằm trong khoảng lưu lượng có thể áp dụng được. Ví dụ như các hồ ổn định nước
thải không thích hợp cho việc xử lý nước thải có lưu lượng lớn.
Có khả năng chịu được sự biến động của lưu lượng (nếu sự biến động này quá lớn,
phải sử dụng bể điều lưu)
Đặc tính của nước thải cần xử lý (để quyết định qui trình xử lý hóa học hay sinh
học)
Các chất có trong nước thải gây ức chế cho quá trình xử lý và không bị phân hủy
bởi quá trình xử lý.
Các giới hạn do điều kiện khí hậu: nhất là nhiệt độ vì nó ảnh hưởng đến tốc độ phản
ứng của các quá trình hóa học và sinh học.
Hiệu quả của hệ thống xử lý: thường được chỉ thị bằng tính chất của nước thải đầu
ra.
Các chất tạo ra sau quá trình xử lý như bùn, chất rắn, nước và khí đều phải được
ước tính về số lượng. Thông thường thì người ta dùng các mô hình để xác định
phần này.
Xử lý bùn: việc chọn qui trình xử lý bùn nên cùng lúc với việc lựa chọn qui trình xử
lý nước thải để tránh các khó khăn có thể xảy ra sau này đối với việc xử lý bùn.
Các giới hạn về môi trường: hướng gió thịnh trong năm, gần khu dân cư, xếp loại
nguồn nước... có thể là các yếu tố giới hạn cho việc lựa chọn hệ thống xử lý.
Các hóa chất cần sử dụng: nguồn và số lượng, các yếu tố làm ảnh hưởng đến việc
tăng lượng hóa chất sử dụng và giá xử lý.
Năng lượng sử dụng: nguồn và ảnh hưởng của nó đến giá xử lý.
Nhân lực: kể cả công nhân và cán bộ kỹ thuật. Cần phải tập huấn đến mức độ nào.
Vận hành và bảo trì: cần phải cung cấp các điều kiện, phụ tùng đặc biệt nào cho quá
trình vận hành và bảo trì.
Độ tin cậy của hệ thống xử lý bao gồm cả trường hợp chạy quá tải hay dưới tải.
Độ phức tạp của hệ thống xử lý.
Tính tương thích với các hệ thống và thiết bị có sẵn.
Diện tích đất cần sử dụng, kể cả khu vực đệm cho hệ thống xử lý.
PHẦN IV
SONG CHẮN RÁC
Chức năng, cấu tạo và vị trí
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để
đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác
được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác.
Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường
xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ
nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu
cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi.
Các giá trị thông dụng để thiết kế song chắn rác
Chỉ tiêu Cào rác thủ công Cào rác cơ
giới
Kích thước của các thanh
Bề dầy (in)
0,2 ÷ 0,6 0,2 ÷ 0,6
Bề bản (in)
1,0 ÷ 1,5 1,0 ÷ 1,5
Khoảng cách giữa các thanh (in)
1,0 ÷ 2,0 0,6 ÷ 3,0
Độ nghiêng song chắn rác theo trục thẳng đứng (độ)
30 ÷ 45 0 ÷ 30
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ghi chú: in x 25,4 = mm ft/s x 0,3048 = m/s
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác <
0,1m
3
/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim
hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác
trôi đi.
Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng
chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng
chảy xoáy.
Copyright: Tài liệu đại học ©