BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------
HOÀNG TUẤN BẰNG
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CÓ DẦU DẠNG NHŨ TƯƠNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. Ph¹m V¨n Thiªm
GS.TSKH. NguyÔn Minh TuyÓn
Hà Nội - 2008
Lêi c¶m ¬n
Víi lßng biÕt ¬n s©u s¾c t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n GS.TS Ph¹m V¨n
Thiªm vµ GS.TSKH NguyÔn Minh TuyÓn ®· tËn t×nh híng dÉn, gióp ®ì t«i
trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu khoa häc.
T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c ThÇy, C« trong trêng §¹i häc B¸ch khoa
Hµ néi, nhÊt lµ c¸c ThÇy, C« trong Bé m«n Qu¸ tr×nh-ThiÕt bÞ C«ng nghÖ Hãa
häc ®· gióp ®ì vµ t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i hoµn thµnh luËn ¸n nµy. Do tr×nh ®é cã
h¹n ®Ò tµi ch¾c ch¾n sÏ cßn nhiÒu thiÕu sãt, t«i mong mái ®îc sù gãp ý cña c¸c
ThÇy, C«, c¸c nhµ khoa häc vµ c¸c ®éc gi¶.
T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n.
Hµ néi, ngµy 01 th¸ng 08 n¨m 2008
Hoµng TuÊn B»ng
Lêi cam ®oan
T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i.
C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ cha tõng ®îc
ai c«ng bè trong bÊt k× c«ng tr×nh nµo kh¸c.
Hµ néi, ngµy 01 th¸ng 08 n¨m 2008
Hoµng TuÊn B»ng
Môc lôc
Trang phô b×a
Lêi cam ®oan
Môc lôc
Trang
Danh môc ch÷ viÕt t¾t, ký hiÖu
Danh môc c¸c b¶ng
Danh môc c¸c h×nh vÏ vµ ®å thÞ
Lêi më ®Çu ........................................................................................................ 1
Ch¬ng 1- Tæng quan
1. Giíi thiÖu mét sè ph¬ng ph¸p xö lý níc th¶i nhiÔm dÇu............4
1.1. Ph¬ng ph¸p c¬ häc....................................................................................4
1.2. Ph¬ng ph¸p sinh häc.................................................................................6
1.3. Ph¬ng ph¸p hãa lý....................................................................................6
2. Nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i vµ c¸c yÕu tè ¶nh hëng
®Õn ®é æn ®Þnh ph¸ vì cña nhò t¬ng DÇu/níc. .....................................10
2.1. Nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i ........................................................ 10
2.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn sù æn ®Þnh cña nhò t¬ng ................................. 8
2.3. C¸c t¸c nh©n t¹o nhò vµ ph©n lo¹i ............................................................ 21
2.4. HiÖn tîng t¸ch nhò ..............................................................................................27
Ch¬ng 2- Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu ..................................................................32
2.1. KÝch thíc, thµnh phÇn vµ ph©n bè kÝch thíc giät .......................... 32
2.1.1 C¸c ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh kÝch thíc giät ....................................... 33
2.1.2. Ph©n bè kÝch thíc giät .................................................................. 36
2.2. X¸c ®Þnh thÕ ®iÖn ®éng Zeta cña giät dÇu ........................................... 40
2.2.1. HiÖn tîng ®iÖn di ............................................................................. 40
2.2.2. Dông cô ®Ó quan s¸t b»ng m¾t hiÖn tîng di chuyÓn ...................... 40
2.2.3. Lùa chän dung dÞch ®Öm .................................................................. 41
2.2.4. thùc hµnh tÝnh thÕ zeta....................................................................... 42
2.3. C¸ch x¸c ®Þnh hµm lîng dÇu trong níc th¶i ................................... 43
2.4. Ph¬ng ph¸p kÕ ho¹ch hãa thùc nghiÖm ............................................. 44
2.4.1.KÕ ho¹ch hai møc tèi u bËc mét ..................................................... 44
2.4.2. KÕ ho¹ch trùc giao bËc hai ............................................................... 48
Ch¬ng 3- KÕt qu¶ nghiªn cøu vµ th¶o luËn .............................................52
3.1. X¸c ®Þnh sù ¶nh hëng cña chÊt ph¸ nhò vµ pH ®Õn Zªta .................... 52
3.1.1. ¶nh hëng cña pH ®Õn thÕ ®iÖn tÝch Zeta cña giät dÇu .................... 53
3.1.2. ¶nh hëng cña chÊt H§BM ion d¬ng vµo thÕ ®iÖn tÝch Zeta .......... 54
3.1.3. ¶nh hëng cña NaCl vµo thÕ ®iÖn tÝch Zeta cña giät dÇu.................. 55
3.2. Ph©n bè cña tËp hîp giät nhò t¬ng dÇu/níc ....................................... 55
3.2.1. MÉu cã dÇu th¶i tuèc bin ................................................................... 59
3.2.2. MÉu cã dÇu th¶i ®éng c¬ .................................................................... 62
3.2.3. MÉu níc th¶i XÝ nghiÖp Toa xe ........................................................ 63
3.2.4. So s¸nh kÕt qu¶ xö lý t¸ch dÇu b»ng mét sè ph¬ng ph¸p ................ 65
3.3. M« t¶ to¸n häc qu¸ tr×nh xö lý níc th¶i cã dÇu d¹ng nhò t¬ng ........ 68
3.3.2. Xö lý t¸ch nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i nhµ m¸y toa xe Hµ Néi
b»ng nhãm chÊt C510 vµ PAC ..................................................................... 73
3.3.1. Xö lý t¸ch nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i nhµ m¸y toa xe Hµ Néi
víi nhãm chÊt C300 vµ phÌn nh«m .............................................................. 80
3.4. M« h×nh vËt lý m« t¶ qu¸ tr×nh xö lý níc th¶i chøa dÇu ..................... 85
3.4.1. C¸c yÕu tè ¶nh hëng lªn qu¸ tr×nh xö lý .......................................... 85
3.4.2. ThiÕt lËp m« h×nh vËt lý cho qu¸ tr×nh xö lý níc
th¶i cã chøa dÇu ..................................................................................... 86
KÕt luËn ......................................................................................................... 94
Tµi liÖu tham kh¶o ....................................................................................... 96
C¸c c«ng tr×nh ®· c«ng bè liªn quan ®Õn luËn ¸n.........................................100
C¸c b¶ng thùc nghiÖm thèng kª .....................................................................101
Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t, c¸c ký hiÖu
- Nhò t¬ng dÇu/ níc: Nhò t¬ng dÇu trong níc
- Nhò t¬ng níc/dÇu : Nhò t¬ng níc trong dÇu.
- ξ: thÕ ®iÖn tÝch zeta cña giät dÇu, mV
- ψ0: ThÕ cña líp ®iÖn tÝch kÐp (chung), mV
- l1: Kho¶ng c¸ch thÕ ®iÖn tÝch kÐp Helmholtz trong
- l2: Kho¶ng c¸ch thÕ ®iÖn tÝch kÐp Helmholtz ngoµi
- Fr: Lùc ®Èy gi÷ hai giät nhò t¬ng
- y: Hãa trÞ c¸c ion
- FA: Lùc hÊp dÉn Vanderwaals gi÷a hai giät dÇu
- x: B¸n kÝnh giät dÇu
- N: Sè giät dÇu
- D: §êng kÝnh giät dÇu
- δ : Søc c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng
- ri: Lîng hÊp phô cña hîp chÊt i trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch.
- a: ho¹t tÝnh nhiÖt ®éng
- f±: HÖ sè ho¹t ®é ion trung b×nh
- C: Nång ®é chÊt tan
- ChÊt H§BM: ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt
- A: ChØ sè cña axit
- Dt: §é tõ thÈm ®iÖn m«i cña chÊt láng
- V: Tèc ®é di chuyÓn cña giät ®iÖn tÝch
- PAC: Poly Aluminium Chloride.
Danh môc c¸c b¶ng
Trang
B¶ng 1.1. Sù hoµ tan trong níc cña s¶n phÈm dÇu má ................................................ 10
B¶ng 2.1. Ma trËn kÕ ho¹ch ho¸ 3 yÕu tè phô thuéc ..................................................... 45
B¶ng 2.2. Ma trËn kÕ ho¹ch ho¸ thªm cét biÕn h»ng .................................................... 45
B¶ng 2.3. Ma trËn quy ho¹ch 3 biÕn m· hãa ................................................................. 47
B¶ng 2.4. Ma trËn trùc giao .......................................................................................... 48
B¶ng 2.5. Gi¸ trÞ cña c¸nh tay ®ßn α ........................................................................... 49
B¶ng 2.6 Ma trËn trùc giao bËc 2 víi k= 2 .................................................................... 49
B¶ng 3.1. KÝch thíc vµ sè giät cña mÉu dÇu tuèc bin ................................................. 57
B¶ng 3.2. Gi¸ trÞ hµm ph©n bè cña dÇu th¶i tuèc bin .................................................... 59
B¶ng 3.3. Th«ng sè chuÈn cña dÇu th¶i tuèc bin .......................................................... 60
B¶ng 3.4. Gi¸ trÞ ph©n bè lý thuyÕt cña dÇu th¶i tuèc bin ............................................. 61
B¶ng 3.5. Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña chuÈn sè Wincoson ...................................................... 62
B¶ng 3.6. Gi¸ trÞ hµm ph©n bè thùc nghiÖm dÇu th¶i ®éng c¬ ...................................... 62
B¶ng 3.7. Hµm ph©n bè lý thuyÕt dÇu th¶i ®éng c¬ ...................................................... 63
B¶ng 3.8 Hµm ph©n bè thùc nghiÖm níc th¶i XN Toa xe HN .................................... 64
B¶ng 3.9. Hµm ph©n bè lý thuyÕt dÇu th¶i níc th¶I XN toa xe HN ........................... 64
B¶ng 3.10 HiÖu suÊt xö lý b»ng C510H ........................................................................ 66
B¶ng 3.11. HiÖu suÊt xö lý b»ng phÌn ........................................................................... 66
B¶ng 3.12. C¸c ph¬ng ph¸p xö lý dÇu tuèc bin ........................................................... 66
B¶ng 3.13. HiÖu suÊt sö dông ph¬ng ph¸p läc c¸t ...................................................... 67
B¶ng 3.14. HiÖu suÊt xö lý c¸c ph¬ng ph¸p ............................................................... 67
B¶ng 3.15. KÕt qu¶ thùc nghiÖm xö lý b»ng C510 vµ PAC ......................................... 71
B¶ng 3.16. Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 1, nhãm chÊt C510H &.PAC .................. 101
B¶ng 3.17. Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 2, nhãm chÊt C510H &.PAC .................. 102
B¶ng 3.18....................................................................................................................... 78
B¶ng 3.19. Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 2, 2 biÕn, chÊt C510H ............................ 79
B¶ng 3.20. ..................................................................................................................... 81
B¶ng 3.21 Ma trËn c¸c gi¸ trÞ thùcnghiÖm, nhãm chÊt C300 &.phÌn kÐp. ................... 104
B¶ng 3.22 Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 1, nhãm chÊt C300 &.phÌn kÐp. ............. 105
B¶ng 3.23....................................................................................................................... 106
B¶ng 3.24. Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 2, nhãm chÊt C300 &.phÌn kÐp ............. 107
B¶ng 3.25. ..................................................................................................................... 83
B¶ng 3.26 Ma trËn quy ho¹ch trùc giao bËc 2, 2 biÕn, chÊt C300. .............................. 84
B¶ng 3.27 Ma trËn thø nguyªn x¸c ®Þnh c¸c chuÈn sè phøc hîp .................................. 88
B¶ng 3.28. Ma trËn nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh c¸c chuÈn sè phøc hîp .................................. 90
B¶ng 3.29. ..................................................................................................................... 92
B¶ng 3.30. Gi¸ trÞ c¸c chuÈn sè ..................................................................................... 92
Danh môc c¸c h×nh vÏ vµ ®å thÞ
Trang
H×nh 1.1 vµ 1.2. Nhò t¬ng dÇu/níc vµ nhò t¬ng níc/dÇu ............................12
H×nh 1.3. Nhò t¬ng phøc t¹p .............................................................................12
H×nh 1.4. S¬ ®å biÓu diÔn chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt................................................17
H×nh 1.5. æn ®Þnh nhò t¬ng b»ng t¸c nh©n t¹o nhò ..........................................18
H×nh 1.6. C¸c trêng hîp ph¸ vì nhò t¬ng .......................................................29
H×nh 1.7. C¬ chÕ ph¸ nhò cña chÊt H§BM cao ph©n tö .....................................31
H×nh 2.1. Dông cô quan s¸t ®é ®iÖn chuyÓn .......................................................40
H×nh 2.2. S¬ ®å hÖ thèng chng ngang ...............................................................43
H×nh 3.1. ¶nh hëng pH tíi thÕ ®iÖn tÝch Zeta ...................................................53
H×nh 3..2. Sù phô thuéc thÕ Zeta vµo nång ®é ....................................................54
H×nh 3.3. ¶nh hëng cña NaCl ®Õn thÕ Zeta .......................................................55
H×nh 3.4. Nhò t¬ng dÇu th¶i tuèc bin 0,1% .......................................................56
H×nh 3.5. Nhò t¬ng dÇu th¶i tuèc bin 0,01% .....................................................56
H×nh 3.6. Nhò t¬ng dÇu th¶i tuèc bin 0,001% ...................................................56
H×nh 3.7. Nhò t¬ng dÇu th¶i ®éng c¬ 0,1% .......................................................56
H×nh 3.8. Nhò t¬ng dÇu th¶i xÝ nghiÖp toa xe Hµ Néi .......................................57
1
më ®Çu
HiÖn nay, ë níc ta c¸c khu c«ng nghiÖp ngµy cµng nhiÒu, tèc ®é ph¸t
triÓn cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nãi chung vµ cña ngµnh c«ng nghiÖp dÇu khÝ
nãi riªng rÊt nhanh, kÌm theo lµ vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng còng ®· tíi møc
b¸o ®éng. Lµm sao võa ®¶m b¶o cho sù ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi, võa ng¨n
ngõa « nhiÔm m«i trêng vÉn lu«n lµ c©u hái ®Æt ra cho c¸c ngµnh c¸c cÊp cã
liªn quan cÇn gi¶i quyÕt.
Trong ho¹t ®éng dÇu khÝ, c¸c sù cè sÏ bÊt ngê x¶y ra do phôt khÝ, phun
trµo dÇu khÝ trong khi khoan, rß rØ dÇu trong b¬m t¶i tiÕp dÇu hoÆc vì nøt
®êng èng, sù cè va ch¹m tµu dÇu hoÆc c¸c sù cè nh ch¸y næ, va ch¹m vµ h
háng cÊu tróc . Trong nh÷ng tai n¹n ch×m tµu, bªn c¹nh thiÖt h¹i vÒ vËt chÊt th×
toµn bé hµng hãa, dÇu, nhít cã trªn tµu ®Òu trµn ra biÓn g©y « nhiÔm. Trong
qu¸ tr×nh th¨m dß, khai th¸c dÇu khÝ còng ®· g©y ra c¸c sù cè trµn dÇu trªn
biÓn. C¸c sù cè nµy ®· g©y ra « nhiÔm nÆng nÒ, ph¸ huû nghiªm träng c¸c
nguån níc. Bªn c¹nh vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng biÓn do c¸c sù cè g©y ra th×
vÊn ®Ò « nhiÔm níc mÆt còng rÊt nghiªm träng. C¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp cã sö
dông dÇu khi sù cè x¶y ra, gÆp ma, níc ma kÐo theo dÇu ®æ ra s«ng hå.
MÆt kh¸c, nguån níc th¶i cña c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp ®ã cã lÉn dÇu g©y «
nhiÔm vïng níc mÆt. C¸c chÊt nhiÔm bÈn, cïng víi dÇu nµy ch¶y vµo s«ng vµ
c¸c thñy vùc. V× vËy viÖc xö lý níc th¶i nhiÔm dÇu ë ViÖt Nam ®· trë thµnh
vÊn ®Ò thêi sù.
DÇu trong níc th¶i tån t¹i ë hai d¹ng, d¹ng thø nhÊt ë tr¹ng th¸i tÝch tô
thµnh tõng ®¸m næi trªn mÆt níc, d¹ng thø hai ë tr¹ng th¸i nhò t¬ng
dÇu/níc. Nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i kh¸ bÒn v÷ng vµ ®é æn ®Þnh
cao. ViÖc t¸ch c¸c giät dÇu ra khái níc b»ng ph¬ng ph¸p c¬ häc th«ng
thêng gÆp nhiÒu khã kh¨n vµ kÐm hiÖu qu¶. V× thÕ, viÖc nghiªn cøu c«ng
nghÖ xö lý níc th¶i cã dÇu ë d¹ng nhò t¬ng ®Ó b¶o vÖ m«i trêng lµ vÊn
®Ò thiÕt thùc vµ cÊp b¸ch hiÖn nay vµ ®ã còng lµ néi dung cña luËn ¸n nµy.
2
Môc ®Ých cña ®Ò tµi:
1. T×m hiÓu c¸c ®Æc tÝnh cña nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i .
2. Sö dông m« h×nh thèng kª vµ m« h×nh vËt lý ®Ó m« t¶ qu¸ tr×nh t¸ch nhò
t¬ng dÇu trong níc th¶i b»ng ph¬ng ph¸p c¬-hãa lý.
3. §Ò xuÊt c«ng nghÖ thÝch hîp xö lý níc th¶i cã dÇu ë d¹ng nhò t¬ng.
§èi tîng nghiªn cøu cña ®Ò tµi:
HÖ nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i. HÖ nhò t¬ng nµy cã kÝch thíc giät
nhá cì µm vµ tån t¹i kh¸ bÒn v÷ng t¹i m«i trêng tù nhiªn trong níc th¶i.
Néi dung chñ yÕu cña ®Ò tµi
1. X¸c ®Þnh møc ®é ph©n t¸n vµ ®iÒu kiÖn tån t¹i cña nhò t¬ng dÇu/níc
2. Nghiªn cøu ¶nh hëng cña pH, ion ®iÖn ly, nång ®é chÊt ph¸ nhò ®Õn thÕ ®iÖn
®éng Zeta.
3.X©y dùng m« h×nh thèng kª m« t¶ qu¸ tr×nh t¸ch nhò t¬ng dÇu/níc trong
níc th¶i b»ng c¸c t¸c nh©n ph¸ nhò.
4. X©y dùng m« h×nh vËt lý qu¸ tr×nh t¸ch nhò t¬ng b»nh c¸c chÊt ph¸ nhò.
5. X©y dùng c«ng nghÖ xö lý hai bËc thÝch hîp cho viÖc xö lý níc th¶i nhò
t¬ng dÇu/níc.
Nh÷ng ®ãng gãp míi cña ®Ò tµi
1. M« t¶ chi tiÕt vÒ cÊu tróc tËp hîp giät cña nhò t¬ng cña mét sè mÉu dÇu
th¶i ®iÓn h×nh. Trªn c¬ së c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn thÕ ®iÖn ®éng zeta cña
giät dÇu ®a ra phíng híng lùa chän c¸c ho¸ chÊt dïng lµm chÊt ph¸ nhò
t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i.
3
2. ThiÕt lËp m« h×nh thèng kª vµ m« h×nh vËt lý m« t¶ qu¸ tr×nh t¸ch nhò xö lý
níc th¶i vµ chÕ ®é c«ng nghÖ tèi u theo c¸c yÕu tè: nång ®é cña hçn hîp ho¸
chÊt,tû lÖ c¸c hãa chÊt, tèc ®é khuÊy trén vµ thêi gian khuÊy trén.
3. §a ra m« h×nh tuyÓn næi hai bËc cho qu¸ tr×nh ph¸ nhò t¬ng dÇu/níc
trong níc th¶i.
ý nghÜa vµ gi¸ trÞ thùc tiÔn cña ®Ò tµi
1. Qu¸ tr×nh thùc nghiÖm xö lý theo hai cÊp trong ®Ò tµi cã thÓ ¸p dông
cho mét quy tr×nh chung xö lý dÇu trong níc th¶i.
2. Ho¸ chÊt sö dông trong ®Ò tµi bao gåm c¶ hai tÝnh chÊt: chÊt cã tÝnh kÕt
tô c¸c giät dÇu cã kÝch thíc rÊt nhá vµ chÊt cã tÝnh gom tô c¸c thµnh
phÇn lín h¬n. Do vËy c¸c chÊt nµy cã thÓ tham gia vµo mét d©y chuyÒn
xö lý níc th¶i chung trong thùc tÕ.
3. B»ng ph¬ng ph¸p tèi u lùa chän ®îc hµm lîng vµ thµnh phÇn c¸c
t¸c nh©n ph¸ nhò, x¸c ®Þnh c¸c chÕ ®é khuÊy, thêi gian khuÊy tèi u
nh»m tiÕt kiÖm n¨ng lîng cho qu¸ tr×nh xö lý. M« h×nh vËt lý thu ®îc
trong ®Ò tµi gióp cho viÖc chuyÓn quy m« c«ng nghÖ.
4
Ch¬ng 1 - Tæng quan
1.Giíi thiÖu mét sè ph¬ng ph¸p xö lý níc th¶i nhiÔm dÇu
1.1. Ph¬ng ph¸p c¬ häc
Ph¬ng ph¸p c¬ häc lo¹i bá dÇu ph©n t¸n trong níc th¶i lµ dïng c¸c
thiÕt bÞ vµ hÖ thèng thiÕt bÞ thu håi c¸c c¸c s¶n phÈm dÇu næi trªn mÆt níc
hoÆc dÇu l¾ng xuèng díi do kÕt h¬p víi s¶n phÈm kh¸c.
1.1.1. T¸ch dÇu b»ng bÓ thu håi dÇu næi
ViÖc thu håi c¸c líp dÇu tËp trung trªn bÒ mÆt níc ph¼ng lÆng ®îc
thùc hiÖn b»ng m¸y thu håi, nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ nã kh«ng cã
t¸c dông läc níc díi mÆt tho¸ng. BÓ thu håi dÇu næi cã mét sè lo¹i chÝnh
sau:
- M¸ng nghiªng vµ lç trßn ®Þnh híng: Chóng ®îc l¾p cè ®Þnh (hoÆc
næi trong trêng hîp møc níc thay ®æi) vµ cÇn cã mét thiÕt bÞ phô ¸p gÇn ®Õn
líp dÇu , khi thu håi dÇu th¶i kÐo theo mét lîng níc lín.
- ThiÕt bÞ thu håi ®éng: thiÕt bÞ næi trªn mÆt níc, cã thÓ tù chuyÓn ®éng
hay do m¸y kÐo. ThiÕt bÞ cho phÐp b¶o vÖ mét vïng níc lín (hå chøa níc
ma, hå sinh häc). Chóng thu l¹i ®îc mét lu lîng lín níc sau xö lý ®Ó
tiÕp tôc läc hoÆc l¾ng.
- M¸y thu håi dÇu cè ®Þnh: líp dÇu ®îc chuyÓn tõ kho¶ng c¸ch xa ®Õn
vïng thu gãp b»ng dßng níc t¹o ra bëi mét m¸y b¬m hót dÇu di ®éng.
Nguyªn lÝ cña m¸y b¬m lµ hót c¸c phÇn næi trªn mÆt níc, qua ®ã thu ®îc
dÇu næi trªn mÆt níc.
CÊu t¹o b¬m: bao gåm 2 bé phËn chÝnh lµ m¸y b¬m vµ kÕt cÊu næi. KÕt cÊu
næi cã thÓ ®îc t¹o thµnh nhê mét lo¹i phao th«ng thêng hoÆc phao h¬i. Nhê
cã kÕt cÊu nµy mµ cã thÓ ®iÒu chØnh ®é hót s©u, n«ng trªn mÆt níc (tuú theo
®é dµy cña líp dÇu trµn).
5
1.1.2. T¸ch dÇu b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng
Th«ng thêng níc th¶i cã chøa dÇu mì víi hµm lîng 100 mg/l trë lªn
tríc khi qua xö lý ph¶i cho qua bÓ t¸ch s¬ bé b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng. C¸c
thiÕt bÞ l¾ng lµm gi¶m sù ch¶y dån vµ kh«ng ®Òu cña dÇu trong dßng níc th¶i.
Cã mét sè lo¹i thiÕt bÞ l¾ng chÝnh nh sau:
- ThiÕt bÞ t¸ch theo chiÒu däc: thiÕt bÞ nµy dïng ®Ó t¸ch c¸c giät dÇu cã
®êng kÝnh lín h¬n 150 µm. Chóng cã chiÒu réng tõ 1,8 ®Õn 6m vµ chiÒu s©u
tõ 0,6 ®Õn 2,4m. ThiÕt bÞ nµy khã bao che kÝn phÝa ngoµi ®Ó gi¶m bít mïi ®éc
h¹i vµ lÊy bïn tõ ®¸y kh«ng dÔ dµng.
- ThiÕt bÞ t¸ch thµnh tÇng: sö dông thiÕt bÞ l¾ng tÇng víi c¸c tÊm máng
b»ng chÊt dÎo dµy 4 cm cho phÐp gi¶m thêi gian dõng xö lý tõ vµi giê xuèng Ýt
h¬n 60 phót, thËm chÝ 30 phót. ThiÕt bÞ nµy thêng sö dông cho níc th¶i cã Ýt
huyÒn phï (n¹o vÐt tèn kÐm). CÊu tróc cña chóng lµ nh÷ng m«®un, xö lý c¸c
lu lîng lín níc th¶i yªu cÇu cÇn mét lîng lín c¸c m«®un (mçi m«®un cã
lu lîng tõ 15 ®Õn 30m3/h)
- ThiÕt bÞ t¸ch trßn: chóng b¶o ®¶m t¸ch ®îc ë hai ng¨n liªn tiÕp. Ng¨n
®Çu che kÝn ®Ó ng¨n khÝ th¶i cña s¶n phÈm nhÑ bay h¬i. Ng¨n thø hai n¹o vÐt
trªn bÒ mÆt ®¸y cña thiÕt bÞ
Dïng ph¬ng ph¸p c¬ häc ®Ó t¸ch dÇu chñ yÕu dùa trªn sù kh¸c biÖt vÒ
tØ träng cña dÇu so víi níc. TØ träng cña dÇu thay ®æi tõ 0,7 ®Õn 0,95 nhng
còng cã thÓ lín h¬n1 víi mét sè hy®r«cacbua nÆng. Tuú tõng trêng hîp dÇu
næi trªn mÆt níc th¶i hoÆc dÇu l¾ng xuèng díi mµ ta dïng c¸c thiÕt bÞ thu
håi hoÆc c¸c thiÕt bÞ l¾ng ®Ó t¸ch dÇu. Ph¬ng ph¸p c¬ häc thêng ®Ó t¸ch s¬
bé dÇu trong níc th¶i. §èi tîng t¸ch trong trêng hîp nµy lµ dÇu tù do hoÆc
dÇu ë tr¹ng th¸i nhò t¬ng c¬ häc kh«ng æn ®Þnh. §èi víi nhò t¬ng dÇu æn
®Þnh do cã mÆt thµnh phÇn chÊt nhò hãa trong níc th¶i th× kÝch thíc cña c¸c
6
giät dÇu dÇu rÊt nhá vµ n»m l¬ löng trong níc th× ph¬ng ph¸p nµy kh«ng
hiÖu qu¶.
1.2. Ph¬ng ph¸p sinh häc
Mét trong c¸c ph¬ng ph¸p lo¹i bá dÇu th¶i lµ dïng c¸c vi sinh vËt mµ
thøc ¨n cña chóng lµ s¶n phÈm hy®rocacbon. §Æc biÖt lµ trong trêng hîp cã
sù « nhiÔm dÇu trong ®Êt.
Sau mét thêi gian tiÕp xóc víi c¸c hy®rocacbon chóng ph¸t triÓn rÊt
nhanh. Trong thêi gian ®ã c¸c vi sinh vËt nµy sÏ ¨n vÕt dÇu vµ biÕn chóng
thµnh c¸c d¹ng chÊt h÷u c¬ v« h¹i cho m«i trêng sinh th¸i vµ mét phÇn thµnh
khÝ cacbonic bay lªn.
¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ nã lµm s¹ch ®îc « nhiÔm dÇu vµ c¸c
s¶n phÈm dÇu trong ®Êt vµ trong níc trong mét sè trêng hîp c¸c biÖn ph¸p
c¬ häc, lý häc kh«ng thÓ gi¶i quyÕt ®îc. NghÜa lµ nã lµm s¹ch ®Êt vµ níc ë
møc ®é cao h¬n. Tuy nhiªn ph¬ng ph¸p nµy còng cã nh÷ng h¹n chÕ nhÊt
®Þnh. §èi víi mçi lo¹i dÇu kh¸c nhau th× ngêi ta sÏ cã c¸c lo¹i vi khuÈn t¬ng
øng, cho nªn gi¸ thµnh lµm s¹ch sÏ lín h¬n. ViÖc nu«i dìng thuÇn hãa, b¶o
qu¶n c¸c vi sinh vËt tèn kÐm h¬n vµ viÖc x¸c ®Þnh c¸c vi sinh vËt nµy cã h¹i
cho søc khoÎ con ngêi hay kh«ng còng cÇn ph¶i ®îc nghiªn cøu kü lìng.
Sau ®©y lµ mét sè vÝ dô vÒ c¸c vi sinh vËt lµm s¹ch dÇu:
- H·ng PRO.TEX – ENVIROMENTAL (USA) theo ®¬n ®Æt hµng cña
EGNITABLE LISE INSURACE ®· s¶n xuÊt lo¹i vi khuÈn lµm s¹ch dÇu trong
®Êt. Sau 2,5 th¸ng ¸p dông, møc ®é dÇu trong ®Êt gi¶m ®i 50 lÇn.
- HiÖp héi Alpha Enviromental (USA) th«ng b¸o r»ng hä ®· lµm s¹ch 16
ha bÒ mÆt níc vÞnh Mexico do tµu chë dÇu Maraborg g©y ra chØ b»ng 60 kg
chÕ phÈm sinh häc. Gi¸ thµnh lµm s¹ch 1 ha b»ng vi sinh vËt lµ 10.000 USD.
1.3. Ph¬ng ph¸p hãa lý
1.3.1. Dïng c¸c chÊt hÊp phô
7
Ph¬ng ph¸p nµy ®îc dïng ®Ó thu gom, lµm s¹ch dÇu ë c¸c quy m«
kh¸c nhau
¦u ®iÓm cña chÊt hÊp phô dÇu lµ nã chØ hót dÇu mµ kh«ng hót níc.
HiÖn nay trªn thÕ giíi sö dông nhiÒu lo¹i chÊt hÊp phô kh¸c nhau:
+ ChÊt hÊp phô lµm tõ vá trÊu, m¹t ca, phoi bµo....
+ ChÊt hÊp phô lµm tõ s¶n phÈm phô cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt giÊy, lµm
v¶i, len.....
+ ChÊt hÊp phô lµm tõ vËt liÖu mao dÉn.
+ ChÊt hÊp phô lµm tõ polypropylen.
ChÊt hÊp phô dÇu cã thÓ ®îc sö dông ®Ó xö lý sù cè dÇu trµn lµm s¹ch
dÇu mì ë c¸c c¬ së s¶n xuÊt, nhµ m¸y c¬ khÝ, ph©n xëng «t«....Mét sè chÊt
hÊp phô chØ ®îc sö dông mét lÇn, còng cã lo¹i chÊt hÊp phô ®îc sö dông
nhiÒu lÇn, sau ®ã cã thÓ ®îc dïng lµm nhiªn liÖu.
Nhîc ®iÓm cña chÊt hÊp phô lµ gi¸ thµnh cao, khi b¶n th©n chóng
kh«ng cßn sö dông ®îc n÷a th× ph©n huû rÊt khã v× g©y ra khÝ ®éc, nÕu cÇn
röa s¹ch dÇu hay hoµn nguyªn th× l¹i tèn hãa chÊt tÈy röa. H¬n n÷a, víi dÇu cã
®é nhít thÊp th× nã rÊt khã b¸m vµo chÊt hÊp phô. Víi dÇu ë d¹ng nhò t¬ng
mÞn cã kÝch thíc rÊt nhá th× ph¬ng ph¸p nµy còng kÐm hiÖu qu¶.
1.3.2. Ph¬ng ph¸p tuyÓn næi
§Ó xö lý níc th¶i c«ng nghiÖp ngêi ta còng dïng c¸c ph¬ng ph¸p
nh khi xö lý níc th¶i sinh ho¹t. Mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p kh¸ phæ biÕn
hiÖn nay trong c«ng nghÖ xö lý níc th¶i lµ ph¬ng ph¸p tuyÓn næi. §©y lµ
mét ph¬ng ph¸p hãa lý, nã ®îc ¸p dông rÊt hiÖu qu¶ víi níc th¶i cã qu¸
tr×nh keo tô vµ t¹o b«ng c¸c t¹p chÊt bÈn. TuyÓn næi lµ ph¬ng ph¸p ph©n chia
mét tËp hîp kh«ng ®ång nhÊt, ph©n t¸n nhiÒu pha nh : níc- h¹t r¾n, hoÆc
níc – dÇu. Nãi c¸ch kh¸c ph¬ng ph¸p tuyÓn næi ®îc thùc hiÖn dùa trªn c¬
8
së vÒ sù kh¸c nhau vÒ c¸c tÝnh chÊt hãa lý cña bÒ mÆt c¸c h¹t vËt chÊt. Nguyªn
lý chung cña ph¬ng ph¸p tuyÓn næi ®Ó t¸ch dÇu lµ dùa vµo kh¶ n¨ng b¸m dÝnh
cña c¸c giät dÇu lªn c¸c bãng khÝ hoÆc giät dÇu ®îc ®a vµo pha láng díi
d¹ng nhò t¬ng, cïng vËn ®éng víi chóng vµ næi lªn trªn bÒ mÆt chÊt láng.
Trong ph¬ng ph¸p nµy hçn hîp ®îc lµm b·o hßa bãng khÝ. Nh÷ng
giät dÇu næi sÏ ®îc b¸m vµo bãng khÝ vµ næi lªn trªn bÒ mÆt. H×nh thµnh líp
bät mang dÇu ë phÝa trªn , cßn c¸c h¹t kh«ng næi lªn ®îc sÏ n»m l¹i trong
dung dÞch. Tuú theo c¸ch lµm b·o hßa bãng khÝ mµ ta cã c¸c d¹ng tuyÓn næi
bät kh¸c nhau.
- TuyÓn næi bät ch©n kh«ng: hîp chÊt ®îc ®Æt trong ch©n kh«nglµm
cho ¸p suÊt trong ®ã gi¶m nÕu bãng khÝ tho¸t ra. Nh÷ng bãng khÝ nµy b¸m vµo
nh÷ng h¹t næi ®îc vµ kÐo chóng næi lªn.
- TuyÓn næi th«ng thêng: níc th¶i ®îc lµm b·o hßa bãng khÝ do thiÕt
bÞ tuyÓn næi tù hót vµo hoÆc do khÝ nÐn ®îc ®a vµo thiÕt bÞ.
- TuyÓn næi bät do ph¶n øng hãa häc.
- TuyÓn næi b»ng ®iÖn cùc: dùa trªn c¬ së sù ®iÖn ly cña níc t¹o thµnh
nh÷ng dßng khÝ rÊt nhá. §Ó thu ®îc bät khÝ cã kÝch thíc mong muèn cÇn
ph¶i chän ®óng vËt liÖu vµ ®êng kÝnh d©y cat«t còng nh mËt ®é dßng ®iÖn.
Ph¬ng ph¸p tuyÓn næi b»ng bät khÝ thÝch hîp ®Ó t¸ch dÇu trong nh÷ng
trêng hîp: dÇu ë tr¹ng th¸i tù do, dÇu ë tr¹ng th¸i nhò t¬ng cã kÝch thíc
giät lín. Trong trêng hîp hÖ nhò t¬ng cã ®é mÞn cao, bÒn v÷ng vµ ph©n t¸n
®ång ®Òu trong dung dÞch th× nÕu chØ dïng ph¬ng ph¸p tuyÓn næi b»ng bät
khÝ sÏ cho hiÖu qu¶ t¸ch kh«ng cao nªn cÇn kÕt hîp thªm c¸c biÖn ph¸p kh¸c.
1.3.3. §«ng tô vµ keo tô
NÕu mét h¹t cã kÝch thíc t¬ng ®èi lín, nã cã thÓ ®îc t¸ch ra nhê vµo
quy tr×nh l¾ng läc tù nhiªn. Qu¸ tr×nh l¾ng tù nhiªn chØ cã thÓ t¸ch ®îc nh÷ng
h¹t r¾n huyÒn phï nhng kh«ng thÓ t¸ch ®îc c¸c chÊt g©y nhiÔm bÈn ë d¹ng
9
keo vµ hßa tan v× chóng lµ nh÷ng h¹t (hay giät) cã kÝch thíc qu¸ nhá. §Ó t¸ch
c¸c h¹t ®ã mét c¸ch hiÖu qu¶ b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng, cÇn t¨ng kÝch thíc cña
chóng nhê sù t¸c ®éng t¬ng hç gi÷a c¸c h¹t ph©n t¸n liªn kÕt thµnh tËp hîp
c¸c h¹t (hay giät) lµm t¨ng vËn tèc l¾ng cña chóng. ViÖc khö c¸c h¹t keo b»ng
l¾ng träng lùc ®ßi hái tríc hÕt cÇn trung hßa ®iÖn tÝch cña chóng, tiÕp theo lµ
liªn kÕt chóng víi nhau. Qu¸ tr×nh trung hßa ®iÖn tÝch thêng ®îc gäi lµ qu¸
tr×nh ®«ng tô cßn qu¸ tr×nh t¹o thµnh c¸c b«ng lín h¬n tõ c¸c h¹t thêng gäi lµ
qu¸ tr×nh keo tô.
Trong níc th¶i cã chøa dÇu ë d¹ng nhò t¬ng vµ cã sù tham gia cña
chÊt keo tô, c¸c h¹t nhò t¬ng dÇu sÏ kÕt hîp víi nhau cïng víi t¸c nh©n ph¸
nhò b»ng lùc liªn kÕt ph©n tö vµ lùc tÜnh ®iÖn t¹o thµnh mét tËp hîp. TËp hîp
trªn ®îc t¸ch ra khái níc th¶i b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng hoÆc tuyÓn næi. ChÊt
keo tô ®îc dïng cã thÓ lµ phÌn nh«m, c¸c chÊt ®a ®iÖn ly hoÆc c¸c chÊt ho¹t
®éng bÒ mÆt cao ph©n tö...
¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p ®«ng tô-keo tô lµ cã thÓ gom vµ t¸ch ®îc
c¸c giät nhò t¬ng dÇu cã kÝch thíc rÊt nhá vµ æn ®Þnh ra khái níc th¶i.
Qua ph©n tÝch c¸c ph¬ng ph¸p phæ biÕn dïng ®Ó t¸ch dÇu th¶i chóng
t«i nhËn thÊy cã thÓ t¸ch dÇu ra khái níc th¶i b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c
nhau. Tuy nhiªn ®Ó t¸ch dÇu th¶i tån t¹i ë d¹ng nhò t¬ng bÒn vµ mÞn th×
ph¬ng ph¸p hãa lý cã nhiÒu u ®iÓm vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt. LuËn ¸n nµy ®a
ra ph¬ng ¸n xö lý t¸ch nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i b»ng sù kÕt hîp
cña hai ph¬ng ¸n lµ : ph¬ng ¸n dïng c¸c chÊt keo tô vµ ph¬ng ¸n khuÊy
tuyÓn næi. Trªn c¬ së cña ph¬ng ¸n t¸ch dÇu, luËn ¸n thiÕt lËp m« t¶ to¸n häc
cña qu¸ tr×nh t¸ch nhò t¬ng dÇu/níc, tèi u hãa qu¸ tr×nh nh»m tiÕt kiÖm chi
phÝ cho quy tr×nh c«ng nghÖ vµ thiÕt lËp m« h×nh vËt lý cña qu¸ tr×nh xö lý t¸ch
dÇu ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc chuyÓn quy m« c«ng nghÖ.
10
2. Nhò t¬ng dÇu/ níc trong níc th¶i vµ c¸c yÕu tè ¶nh
hëng ®Õn ®é æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng ph¸ vì cña nhò t¬ng
dÇu/ níc
2.1. nhò t¬ng dÇu/níc trong níc th¶i
2.1.1. Sù hßa tan cña c¸c s¶n phÈm dÇu má trong níc
DÇu má lµ chÊt láng t¹o thµnh tõ c¸c hydrocacbon cã träng lîng ph©n
tö kh¸c nhau vµ mét sè hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c. C¸c hydrocacbon thêng Ýt bay
h¬I vµ hßa tan trong níc ë mét lîng nhÊt ®Þnh. Sù hßa tan trong níc cña
mét vµi s¶n phÈm dÇu má ®îc chØ ra trong b¶ng 1.1.[25, tr.3]
B¶ng 1.1. Giíi h¹n hßa tan trong níc cña s¶n phÈm dÇu má trong níc
Lo¹i s¶n phÈm dÇu má
Nång ®é b·o hßa trong Hydrocacbon
níc (mg/l)
X¨ng
50 - 500
C6 – C10
DÇu Redoren
500
C11 – C12
ChÊt ®èt diezen
10-50
C13 –C17
DÇu mazut, dÇu thñy lùc <1
C20 – C30
b«i tr¬n
Nhò t¬ng dÇu/níc ®îc t¹o ra tõ kÕt qu¶ cña sù tiÕp xóc gi÷a pha dÇu
vµ pha níc trong c¸c qu¸ tr×nh kh¸c nhau. DÇu kh«ng tan hoÆc lµ dÇu tù do cã
trong pha níc cao h¬n nång ®é hßa tan cña pha dÇu trong níc lµ ®iÒu kiÖn
®Ó h×nh thµnh nhò t¬ng.
Nhò t¬ng dÇu/níc ®îc t¹o thµnh theo hai c¸ch : t¹o thµnh b»ng c¬
häc hay ho¸ häc.
- Nhò t¬ng ®îc h×nh thµnh c¬ häc: DÇu trén lÉn níc ®îc di chuyÓn
cïng víi dßng níc th¶i trong m¸y b¬m níc li t©m, van bím, m¸y khuÊy,
khóc ngoÆt dßng ch¶y …ë tèc ®é ch¶y cao, nhiÖt ®é níc th¶i thay ®æi, ¸p
suÊt thay ®æi. Ngoµi ra, dÇu thêng hay cã trong dßng níc th¶i cã chøa c¸c
chÊt ph©n t¸n th« còng lµ nguyªn nh©n c¬ häc t¹o thµnh nhò t¬ng. PhÇn lín
11
giät dÇu t¹o thµnh tõ nguån gèc c¬ häc trong vïng ph©n t¸n cã kÝch thíc díi
60µm .
- Nhò t¬ng dÇu/níc ®îc t¹o thµnh b»ng ph¬ng ph¸p hãa häc: Do sù
tham gia cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt trªn bÒ mÆt giíi h¹n ph©n chia pha . Nhò
t¬ng dÇu/níc ®îc t¹o thµnh do cã sù tham gia cña c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ
mÆt thêng cã ®é æn ®Þnh cao h¬n, trong ®ã ®é ph©n t¸n cña c¸c giät nhò ®îc
gi÷ æn ®Þnh trong kho¶ng thêi gian dµi.
Sù h×nh thµnh nhò t¬ng dÇu/níc trong qu¸ tr×nh cung cÊp níc hoÆc
h¬i níc trong c¸c khu má dÇu: ®Ó t¨ng n¨ng suÊt trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
ph¶i t¨ng tèc ®é dßng ch¶y cïng víi sù tham gia cña c¸c chÊt polime, chÊt
ho¹t ®éng bÒ mÆt h×nh thµnh nªn nhò t¬ng dÇu/níc æn ®Þnh kh¸ m¹nh. Nhò
t¬ng nµy thêng ph¶i ®îc xö lý t¸ch riªng pha dÇu vµ pha níc.
2.1.2. M« t¶ nhò t¬ng dÇu/níc
- Nhò t¬ng dÇu/níc lµ hÖ ph©n t¸n cña hai chÊt láng dÇu vµ níc
kh«ng tan lÉn hoÆc tan rÊt Ýt vµo nhau, dÇu hoÆc níc ph©n t¸n vµo chÊt láng
kia díi d¹ng giät nhá, kÝch thíc giät chÊt láng biÕn ®æi trong ph¹m vi réng.
D¹ng nhò t¬ng tuú thuéc vµo lo¹i chÊt nhò hãa ®îc sö dông, nhiÖt ®é
vµ thµnh phÇn c¸c pha. NÕu pha láng dÔ hßa tan chÊt nhò hãa th× pha láng ®ã
sÏ cã xu híng trë thµnh pha liªn tôc.
Trong níc th¶i cã dÇu, kÝch thíc c¸c giät nhò kh«ng ®ång nhÊt. KÝch
thíc c¸c giät phô thuéc vµo nguyªn nh©n t¹o thµnh nhò: t¹o thµnh b»ng c¬
häc, chÊt nhò ho¸, nång ®é pha ph©n t¸n vµ nång ®é chÊt nhò hãa. Còng nh
c¸c hÖ ph©n t¸n kh¸c, nhò t¬ng lµ hÖ kh«ng bÒn nhiÖt ®éng. Nhò t¬ng sÏ ë
tr¹ng th¸i bÒn v÷ng h¬n khi trong hÖ cã chÊt b¶o vÖ (chÊt nhò hãa).
Qu¸ tr×nh h×nh thµnh nhò t¬ng lµ qu¸ tr×nh thuËn nghÞch. Gi÷a pha dÇu
vµ pha níc cã thÓ h×nh thµnh hai d¹ng nhò t¬ng chÝnh lµ:
- Nhò t¬ng dÇu/níc: lµ lo¹i nhò t¬ng mµ pha ph©n t¸n lµ dÇu cßn
pha liªn tôc lµ níc (h×nh 1.2)
- Xem thêm -
.PDF 
116 
6 
77 
