NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU

[Robot]

NGHIÊN CỨU LÀM SẠCH NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG PHÂN HUỶ SINH HỌC

ĐẶNG THỊ CẨM HÀ, ĐINH THUÝ HẰNG, NGUYỄN BÁ HỮU, NGUYỄN THU HẰNG, LƯU THỊ BÍCH THẢO
(Viện Công nghệ sinh học- Trung tâm KHTN&CNQG)

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhu cầu sử dụng dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ trên thế giới ngày càng tăng do đó không tránh khỏi làm ô nhiễm môi trường ở mức độ khác nhau. Thành phần chủ yếu của dầu làm ô nhiễm môi trường là cacbuahydro no, cacbuahydro thơm đơn nhân và đa nhân. Ngoài ra các thành phần khác cũng gây ô nhiễm môi trường song mức độ nhẹ hơn. Để bảo đảm và làm sạch môi trường người ta đã nghiên cứu và áp dụng thành công nhiều phương pháp, trong đó biện pháp sinh học được đánh giá cao bởi các đặc tính ưu việt của nó như: giá thành hạ, không gây ô nhiễm tiếp cho môi trường sau khi xử lý, tuy thời gian dài hơn so với các phương pháp khoa học khác. Từ những năm 90 công nghệ phân huỷ sinh học đã được áp dụng và mang hiệu quả làm sạch cao ở các vùng ô nhiễm dầu khác nhau trên thế giới. Nguyên lý bản của qua trình phân huỷ sinh học là: thay đổi các yếu tố môi trường nhằm kích thích hoạt động của các vi sinh vật coa khả năng phân huỷ các chất gây ô nhiễm có sẵn trong tự nhiên. Cụ thể là "nuôi" tập đoàn vi sinh vật có khả năng phân huỷ các cacbuahydro và các chất độc khác có sẵn trong các địa điểm ô nhiễm bằng cách thêm nguồn dinh dưỡng như nitơ, phốt pho (thông qua các chế phẩm), tăng sự có mặt của oxy, bổ sung các chất hoạt động bề mặt sinh học v. v... Tại các địa điểm mà các yếu tố môi trường có thể kiểm soát được đôi khi người ta có thể bổ sung thêm tập đoàn vi sinh vâth có khả năng phân huỷ dầu phân lập chính tại nơi ô nhiễm.

Dưới đây là kết quả nghiên cứu công nghệ làm sạch nước thải nhiễm dầu bằng công nghệ phân huỷ sinh học trong điều kiện phòng thí nghiệm. Các sản phẩm oilcleanser 1, oilcleanser 2 và các chế phẩm khác sử dụng trong nghiên cứu này đều được sản xuất tại Việt Nam. Tập đoàn vi sinh vật hoạt động trong các công thức thí nghiệm để chọn điều kiện tối ưu đều được phân lập, nghiên cứu và bảo quản tại Viện Công nghệ Sinh học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia.

[Robot]

Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu:

Đã tiến hành lấy mẫu nước thải nhiễm dầu của Kho xăng Đức Giang và nước thải của nhà máy Z151, phân tích vi sinh vật có khả năng sử dụng cacbuahydro, tổng hàm lượng dầu, COD,BOD,N,P,pH.

Nước thải lẫn dầu được lấy tại địa điểm trước khi chảy ra ruộng. Để có được kết quả chắc chắn về khả năng ứng dụng công nghệ, chúng tôi đã sử dụng nước thải lẫn dầu sau khi đã vớt cơ dọc ( loại nước thải mà trong tương lai cần phải làm sạch).

Nước thải nhễm dầu của Z151 đã được xử lý trong qui mô phòng thí nghiệm với các công thức sau nhămf tìm điều kiện tối ưu cho quá trình phân huỷ:

+ ST1 - đối chứng, không bổ sung chế phẩm và vi sinh vật.

+ ST2 - bổ sung chế phẩm Petrobac (bản phẩm thương mại sản xuất tại Mỹ dùng làm sạch ô nhiễm) để so sánh tập đoàn vi sinh vật địa phương và vi sinh vật nhập ngoại.

+ ST3 - bổ sung oilcleanser 2 (cho phân huỷ ở điều kiện kị khí và hiếu khí.

+ST4 - bổ sung oilcleanser1,2 và các chất hoạt động bề mặt sinh học với các nồng độ khác nhau nhằm tìm ra công thức tối ưu cho quá trình phân huỷ.

+ ST5 - bổ sung chế bản và vi sinh vật B

Đánh giá thí nghiệm theo:

. Thành phần và lượng dầu tổng số.

. Biến động vi sinh vật, tảo.

. Các yếu tố môi trường như COD,BOD...

[Robot]

3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1. Kết quả điều tra cơ bản tại địa điểm ô nhiễm dầu.

3.1.1.Kết quả phân tích vi sinh vật.

* Số lượng vi sinh vật hiếu khí phân huỷ cacbuahydro :

Vi khuẩn phân huỷ dầu
Nấm sợi phân huỷ dầu
Xạ khuẩn phân huỷ dầu
Nấm men phân huỷ dầu

Bảng 1: Số lượng vi sinh vật hiếu khí ( tế bào/ml) trong nước thải nhiễm dầu

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm

Đã phân lập được 50 chủng vi khuẩn từ các mẫu ô nhiễm dầu, chúng được xếp vào 8 nhóm hoàn toàn khác nhau về mặt hình thái. Trong số đó có 22 chủng có khả năng phân huỷ dầu DO, 8 chủng sinh polysaccarit ngoại bào. Đặc biệt trên dầu DO có 5 chủng tạo chất hoạt động bề mặt sinh học- là chất đóng vai trò quan trọng trong công nghệ xử lý ô nhiễm dầu. Các chủng có khả năng phân huỷ dầu tốt nhất đã được nghiên cứu sâu thêm .

Sáu chủng nấm sợi phân lập từ nước thải nhiễm dầu được xếp vào 5 nhóm khác nhau hoàn toàn về mặt hình thái. Trong số đó có 4 chủng nấm sợi phân huỷ dầu rất tốt.

Bốn chủng xạ khuẩn đã phân lập từ các mẫu khác nhau, trong đó có 2 chủng sử dụng dầu diezen và dầu thô rất tốt.

Không phân lập được nấm men trong tất cả các mẫu nước thải nhiễm dầu. (Hình 1-3: Một số chủng vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân huỷ dầu phân lập được tại nhà máy Z151).

Số lượng vi khuản kị khí:

+ Vi khuẩn khử sunfat

+ Vi khuẩn sinh metan

Số lượng vi khuẩn khử sunfat, vi khuẩn sinh metan có trong nước thải nhiễm dầu từ 104- 105 tế bào trong 1ml mẫu. Nhóm vi khuẩn này đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân huỷ dầu ở điều kiện kị khí.

Tóm lại đã phân lập được gần 30 chủng vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn có khả năng phân huỷ dầu. Không phân lập được nấm men. Tập đoàn vi sinh vật này nếu tăng đủ về số lượng sẽ hoạt động hiệu quả trong hệ thống xử lý để làm sạch dầu.

[Robot]

3.1.2. Kết quả phân tích hoá học.

Bảng 2: Kết quả phân tích một sốchỉ tiêu môi trường

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm

PH của mẫu ZM2 cũng được phân tích, pH tại điẩm này lớn hơn 8. Các số liệu phân tích cho ta thấy pH từ các nguồn nước thải của các phân xưởng rất khác nhau, dao động từ 7-10. BOD của nước thải nhà máy thấp. Giá trị COD như trong bảng 2 chứng tỏ nước thải chủ yếu bị ô nhiễm hoá học và không thể tiếp tục thải ra môi trường xung quanh được. Nồng độ nitơ và phốt pho thấp lại một lần nữa khẳng định vi sinh vật có khả năng phân huỷ dầu tồn tại sẵn trong nguồn nước này không đủ chất dinh dưỡng để phát triển chức năng tự làm sạch của mình.

Bảng 3: Thành phần dầu trong nước thải

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm


Mức độ ô nhiễm cacbuadro no và thơm có trong nước thải của Z151 được minh hoạ bằng sắc ký đồ A,B ở hình 7.

3.2.1. Kết quả phân tích vi sinh vật

Chúng tôi đã khử khả năng phân huỷ dầu của tập đoàn vi sinh vật có trong nước thải của nhà máy Z151 (Hình 5). Số lượng tế bào trong 1ml mẫu nuôi lắc trên môi trường khoáng và nguồn cacbon là dầu thô đạt tới 1011chứng tỏ tập đoàn vi sinh vật ở đây có khả năng phân huỷ dầu khá cao nếu ta cung cấp đủ oxy và chất dinh dưỡng cho chúng.

Số lượng vi sinh vật phân huỷ dầu được đánh giá bằng phương pháp pha loãng liên tục, đếm số lượng gần đúng trên môi trường có nguồn cacbon và năng lượng duy nhất là dầu.

Bảng 4: Biến động về số lượng vi sinh vật phân huỷ dầu (tế bào/ml) trong quá trình xử lý.

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm

Kết quả ở bảng 4 cho ta thấysố lượng vi sinh vật có khả năng phân huỷ dầu ở lô ST3, ST4, ST5 đã gấp 100 lần số lượng ở lô đối chứng và lô ST2 (dùng chế phẩm nhập ngoại). Sua 7 ngày số lượng ở lô đối chứng giảm hẳn, chỉ còn 102 tế bào vi sinh vật phân huỷ dầu trong 1ml; ở lô ST2 số lượng giảm đến 103 tế bào vi sinh vật trong 1ml. Số lượng vi sinh vật phân huỷ dầu giảm do thiếu chất dinh dưỡng. Hai ngày đầu do trong nước thải có một ít nitơ và photpho nên vi sinh vật sử dụng hết. Khi chất dinh dưỡng không còn số lượng sẽ giảm xuống và kết quả là dầu bị phân huỷ với tốc độ chậm hơn hẳn so với các lô thí nghiệm ST3, ST4, ST5. Số lượng vi sinh vật ở các lô ST3, ST4, ST5 tăng rất rõ rệt, đạt 109 tế bào/ml. Kết quả cuối cùng là dầu đã bị khoáng hoá và tảo có thể phát triển.

Sau 4 ngày xử lý tảo đã xuất hiện và sau 7 ngày tảo đã phát triển mạnh ở các lô ST3, ST4, ST5. Sự xuất hiện của tảo ở các lô thí nghiệm này chứng tỏ dầu đã được khoáng hoá. Sau khi dầu bị phân huỷ, các axit hữu cơ tạo thành là nguồn dinh dưỡng cho tảo phát triển. Tảo không phát triển ở lô đối chứng và ST2.

[Robot]

3.2.2. Kết quả phân tích hoá học.

Kết quả phân tích sự thay đổi của hàm lượng dầu tổng số, các thành phần dầu trước và sau khi xử lý được trình bày ở bảng 5.

Bảng 5: Sự thay đổi của khối lượng và thành phần dầu trong các lô thí nghiệm.

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm

Hàm lượng dầu tổng số và các thành phần của dầu bị vi sinh vật phân huỷ được biểu diễn ở Hình 5. Lô thí nghiệm ST3, ST4 đạt hiệu quả phân huỷ cao nhất, sau 7 ngày từ 560,2 mg/l dầu có trong nước thải vi sinh sinh vật đã phân huỷ hết 530,3 mg và 522mg. Nếu tính treo phần trăm khối lượng thì ở ST3 94,7% và ở lô ST4 93,2% lượng dầu ban đầu đã bị vi sinh vật phân huỷ. So với lô ST3 và ST4, ở lô ST5 tốc độ phân huỷ dầu chỉ đạt 43%, điều này chứng tỏ tập đoàn vi sinh vật B không có hiệu quả bằng tập đoàn A và tỷ lệ bổ sung các chế phẩm một cách tối ưu quyết định tốc độ phân huỷ dầu. Chế phẩm Petrobac cũng có tác dụng nhất định so với đối chứng (so với quá trình phân huỷ xảy ra tự nhiên), 33.5% dầu đã bị mất song sản phẩm này trong tương lai sẽ khó được chọn để áp dụng rộng rãi.

Hàm lượng cacbuadro no chiếm 80% trong tổng hàm lượng dầu có trong nước thải của nhà máy Z151 (448 mg/L), tức là 89 lần vượt mức cho phép (Bảng 5). Trong hai lô thí nghiệm lượng cacbuahydro no đã giảm rất nhiều, còn 4,6% ở ST3 và 5,9% ở ST4 (Bảng5). Điều này cũng được thể hiện rõ trên sắc ký đồ A, B, C ở Hình 7.

Hàm lượng cacbuahydro thơm có trong nước thải của nhà máy Z151 là 33,8 mg/l, chiếm 6,03% dầu tổng số. Nếu xét theo tiêu chuẩn của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường thì riêng thành phần này có trong nước thải đã trên 6 lần vượt mức cho phép, ở 2 lô thí nghiệm ST3, ST4 lượng cacbuadro thơm đã giảm đáng kể, chỉ còn 1,4mg/l (4,1%) và 1,9mg/l (5,6%) (Bảng 5).

Bảng 6 và hình 6 trình bày sự phân bố của cacbuadro thơm trong dầu thải ở nhà máy Z151 cũng như hoạt động phân huỷ các phân tử cacbuadro thơm với số nguyên tử cacbon khác nhau, qua đó giúp chúng ta hiểu thêm vai trò của tập đoàn vi sinh vật trong quá trình làm sạch cacbuadro thơm.

Bảng 6: Sự phân bố của cacbuadro thơm trong dầu thải ở nhà máy Z151.


www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm

Hình 6 Phân bố cacbuadro thơm trong dầu thải ở nhà máy Z151

Bảng 6 và hình 6 cho thấy vi sinh vật ở hai lô ST3, ST4 sử dụng hầu như tất cả các phân đoạn cacbuadro trong dầu, tuy nhiên ở lô ST3 tập đoàn vi sinh vật phân huỷ C11-C16 mạnh hơn ( phần đoạn này lại chiếm phần lớn trọng lượng của cacbuadro thơm), chính vì vậy mà tổng lượng cacbuadro thơm trong trường hợp này giảm nhiều nhất. Trong điều lý thú nữa mà chúng tôi cũng muốn đề cập tới là vi sinh vật ở lô ST3 ưa sử dụng C11-C16 ( còn lại 3,5%) và C16- C21 ( còn lại 3,9%) hơn so với trường hợp tương tự của ST4 (còn lại 7,1% và 4,6%). Ví sinh vật ở ST4 sử dụng C22-C25 (còn lại 4%) mạnh hơn so với trường hợp của ST3 (còn lại 8%), ( xem sắc ký khí đồ D, Đ ở hình 7 - xem cuối bài). Đối với cacbuadro thơm có mạch cacbon < C25, ở hai lô thí nghiệm trên vi sinh vật sử dụng phân đoạn này như nhau (còn lại 4,3%).

[Robot]

Tại sao công nghệ sinh học lại ưu việt hơn hẳn phương pháp xử lý bằng ly tâm và hoá học?

Khi ly tâm hay hấp phụ, các thành phần hoà tan trong nước thải trong có một phần cacbuadro thơm không thể giảm khi dùng phương pháp ly tâm và hấp phụ. Chỉ có phương pháp sinh học mới có thể làm sạch được các hợp chất nguy hiểm này. Cacbuadro thơm là nguyên nhân gây ung thư cho người và động vật cho nên trong nghiên cứu tìm kiếm công nghệ khả thi áp dụng phù hợp với điều kiện, trình độ khoa học kỹ thuật của Việt Nam chỉ tiêu cơ bản này cần được quan tâm đúng mức.

Các hệ số đặc trưng của dầu trong qua trình xử lý đã thay đổi một cách cơ bản (bảng 7). Sự thay đổi này chứng tỏ hoạt động của vi sinh vật đã biến đổi thành phần cũng như tính chất lý hoá của dầu.

Bảng 7: Các hệ số đặc trưng của dầu thu hồi sau 7 ngày xử lý

www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/04-99-15.htm


Chúng tôi cũng tiến hành thử nghiệm công nghệ làm sạch với nước thải của Kho xăng Đức Giang, kết quả cho thấy hiệu quả làm sạch chỉ đạt trên 1mg/l/ ngày khi chỉ sử dụng chế phẩm hoạt động ở điều kiện kị khí. Trong khi đó ở công thức ST4 hiệu quả làm sạch đạt tới 75,7 mg/l/ngày khi dùng tất cả các chế phẩm hoạt động ở các điều kiện khác nhau với nồng độ hợp lý.

[Robot]

3.3. So sánh hiệu quả làm sạch dầu của các chế phẩm Petrobac của Mỹ, và các công trình khác.

Sau 7 ngày, nước thải ô nhiễm dầu được xử lý bằng các chế phẩm chúng tôi tạo ra ở Việt Nam chuyển màu xanh do tảo phát triển, trong khi đó nước xử lý bằng Petrobac hầu như không thay đổi so với đối chứng. Kết quả trong nghiên cứu này cho thấy hai công thức ST3, ST4 có hiệu quả nhất, hơn hẳn ST2 ( bổ sung chế phẩm Petrobac), kết quả này cũng phù hợp với nhiều nghiên cứu trên thế giới. Rất nhiều tác giả cho rằng bổ sung vi sinh vật có nguồn gốc từ nơi khác (Seeding) trong qua trinhf xử lý ô nhiễm thu được hiệu quả thường rất thấp và không rõ ràng.

Yếu điểm của Petrobac là chứa chủng vi sinh vật nhập ngoại đã được cải biến về di truyền nên sẽ ảnh hưởng ra sao đến các hệ sinh thái của Việt Nam thì cho đến nay chưa ai có thể biết được. Hơn nữa chế phẩm chuyển gen Petrobac chỉ có khả năng phân huỷ được cacbuadro có trọng lượng phân tử thấp cụ thể là toluen và octan. So với các kết quả đạt được của các tác giả Ying và cộng sự 1990, Huesemann và Moore 1993, hiệu quả làm sạch dầu thô và dầu nặng là 56-58 mg/kg/ngày thì hiệu quả làm sạch dầu theo đơn vị ngày trên cùng loại dầu mà chúng tôi đã nghiên cứu có tính khả thi cao, kết quả của chúng tôi đạt 75,7mg/l/ngày.

[Robot]

4.NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN.

+ Tóm lại hai công thức thí nghiệm ST3, ST4 đã cho chúng ta thấy triển vọng rất khả quan của công nghệ phân huỷ sinh học trong việc làm sạch ô nhiễm dầu. Vi sinh vật không chỉ sử dụng cacbuadro no mà còn phân huỷ một lượng lớn cacbuadro thơm.

+ Theo tính toán nếu kéo hài thêm 2- 3 ngày nữa thì lượng dầu còn lại sau xử lý sẽ đạt tiêu chuẩn của Nhà nước quy định cho nước thải. Chắc chắn trong tương lai công nghệ này sẽ được áp dụng thành công ở quy mô lớn.

+ Các kết quả phân tích vi sinh vật, phân tích hoá học phù hợp với nhau và đều chứng minh rằng trong điều kiện phòng thí nghiệm sử dụng các chế phẩm của Việt Nam để "nuôi" vi sinh vật phân huỷ dầu trong khi xử lý bằng công nghệ phân huỷ sinh học đã cho ta kết quả rất tốt. Quá trình nghiên cứu đã tìm ra hai công thức xử lý đã đạt hiệu quả cao nhất. Các công thức này sẽ được áp dụng để xử lý dầu tại hệ thống xử lý theo nguyên lý xử lý sinh học của các cơ sở bị ô nhiễm các chất hoá học hữu cơ khác.

+ Tập đoàn vi sinh vật có tại Việt Nam có khả năng phân huỷ các thành phần khác nhau của dầu với tốc độ khá cao cho nên việc áp dụng công nghệ phân huỷ sinh học trong môi trường đất hay nước đều sẽ mang lại hiệu quả cao trong bảo vệ đa dạng vi sinh vật nói riêng và bảo vệ nguồn gen và là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá của đất nước ta phục vụ công tác khai thác, chế biến dầu mỏ và các sản phẩm của nó gây ra.

Việc nghiên cứu công nghệ sinh học làm sạch dầu ở qui mô phòng thí nghiệm đã thành công tốt đẹp thông qua các phân tích chỉ số môi trường và thành phần dầu cũng như hàm lượng dầu tổng số. Các kết quả phân tích vi sinh vật, phân tích hoá học phù hợp với nhau và đều chứng minh rằng trong điều kiện phòng thí nghiệm, công nghệ hân huỷ sinh học đã cho ta kết quả rất tốt.

Hiện nay chúng ta đã thử nghiệm ở qui mô pilot (50 lít) và gần đây chúng tôi đã thử nghiệm công nghệ phân huỷ sinh học và xử lý nước thải ô nhiễm dầu và cặn thải của đáy bồn chứa xăng dầu, kết quả cho thấy công nghệ phân huỷ sinh học mang lại hiệu quả làm sạch khả quan và đặc biệt là cho các vùng nhạy cảm ( kết quả cụ thể sẽ được giới thiệu sau). Một ưu điểm của công nghệ phân huỷ sinh học đó là dễ thích hợp với cơ sở vật chất, kỹ thuật của Việt Nam hiện nay. Chúng tôi tin rằng công nghệ nàysẽ được áp dụng rộng rãi vì hiệu quả kinh tế cao và bảo đảm tuyệt đối an toàn cho môi trường. Công nghệ này là một trong những công nghệ mang tính khả thi cao trên thế giới và được áp dụng thành công ở Việt Nam khi có sự hợp tác trí tuệ của các nhà nghiên cứu kỹ thuật và các nhà sinh học, hoá học trong nước nhằm cùng nhau ứng dụng rộng rãi không chỉ để làm sạch dầu mà còn làm sạch các chất độc hoá học hữu cơ khác.

Nghiên cứu này đã sử dụng kinh phí của Trung tâm KHTN&CNQG và Trung tâm Vật liệu mới và Bảo vệ môi trường. Một phần kết quả ở báo cáo này đã được công bố trong Procceeding- 1998 của Hội nghị quản lý và phân huỷ chất thải ô nhiễm để phát triển bền vững cho UNIDO tài trợ.

[Robot]

Các bảng biểu xin xem trực tiếp tại


KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG CHẤT THẢI RẮN

TỪ QUÁ TRÌNH SÚC RỬA TÀU DẦU


NGUYỄN QUỐC BÌNH (Trung tâm bảo vệ môi trường)
NGUYỄN VĂN PHƯỚC (Khoa CNHH&DK Đại học Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh)


Hiện nay, ở nước ta công nghiệp chế biến dầu và hoá dầu chưa phát triển, chủ yếu chỉ khai thác, lưu trữ và vận chuyển dầu thô hoặc dầu sản phẩm (như DO, FO... ). Một trong các chất thải rắn sinh ra từ các hoạt động dầu khí là cặn dầu thải từ quá trình súc rửa tàu vận chuyển dầu thô.

Vấn đề đáng quan tâm nhất là bã thải rắn từ quá trình này vì nó chiếm một khối lượng rất lớn. Mỗi lần súc rửa thải ra khoảng 1.500-2.000 tấn cặn dầu và theo kể hoạch của các cơ quan quản lý tàu dầu Vietsovpetro thì mỗi năm sẽ súc rữa từ 1 đến 3 lần. Như vậy, hàng năm sẽ tích tụ khoảng 1.500 - 6.000 tấn cặn dầu. Cặn dầu này là phần dầu nặng lẫn nhiều tạp chất rắn cơ học và nước, bám vào thành hoặc lắng xuống đáy tàu trong qua trình lưu trữ . Trước tình hình bức xúc này, Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu đã kết hợp với Khoa Công nghệ hoá học và Dầu khí- Trường đại học kỹ thuật, Trung tâm Bảo vệ Môi trường thành phố Hồ Chí Minh tiến hành khảo sát, nghiên cứu và đánh giá loại chất thải rắn trên, nhằm đưa ra biện pháp giải quyết thích hợp và hiệu quả, phù hợp điều kiện thực tiễn của công nghiệp hoá dầu Việt Nam.

Dưới đây là những kết quả đã đạt được trong đề tài " Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải rắn từ quá trình súc rửa tàu dầu".

[Robot]

MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG SÚC RỬA TÀU CHỞ DẦU

Để đảm bảo an toàn quá trình vận chuyển dầu, sau một thời gian vận chuyển các tàu phải có chế độ đăng kiểm, tu sửa theo định kỳtừ 1-3 năm/ lần (phụ thuộc mức vận chuyển) theo yêu cầu của cơ quan chức năng về vận tải và trước khi tiến hành đăng kiểm và sửa chữa thì phải có công tác vệ sinh tàu. Việc vệ sinh tàu bao gồm: rửa phần dầu dính ở thành hầm và đáy tàu, vét hết phần cặn đóng cứng ở thành tàu và đáy tàu.

Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để súc rửa tàu như phương pháp cơ học, phương pháp sử dụng hoá chất và hơi nước. Các phương pháp này ảnh hưởng nhiều đến các tính chất hoá lý và thành phần của cặn dầu thu được nên các phương pháp xử lý tiếp theo cũng phải thay đổi thích ứng. Ở Việt Nam, hiện nay các cơ quan súc rửa tàu dầu đang áp dụng phương pháp cơ học thủ công. Phần lỏng được trộn với mạt cưa tạo thành khối đặc sệt cùng với phần đặc được cho vào các bao tải đưa vào bể chứa. Ngoài ra, người ta còn dùng giẻ lau chùi thành và đáy tàu và phần này cũng được thu gom chung với cặn dầu. Do không sử dụng hoá chất hoặc hơi nước để rửa nên hàm lượng nước chứa trong cặn dầu Việt Nam sẽ thấp hơn so với cặn dầu đã được thống kê trên thế giới. Và do sử dụng mạt cưa để trộn vào cặn dầu nên thành phần tạp chất cơ học khó lắng sẽ cao.Khối lượng nước lẫn dầu cần vận chuyển vào bờ để xử lý trung bình là 1.500 tấn.

[Robot]

KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CẶN DẦU.

Cặn dầu này cần được quản lý và xử lý triệt để vì nó có khả năng gây ô nhiễm trầm trọng đối với cả môi trường đất, nước và không khí. Cặn dầu gây ô nhiễm không khí là do sự bay hơi của các phân đoạn nhẹ dưới điều kiện nhiệt độ của môi trường tác động vào. Ô nhiễm môi trường nước do dầu trong nước bị chuyển hoá thành các hợp chất độc hại đối với con người và thuỷ sinh như phenol và các dẫn xuất của phenol. Đối với bã thải rắn, nếu đổ hay chôn bừa bãi sẽ làm giảm chất lượng đất, làm chất cây xanh, gây ô nhiễm nước mặt, nước ngầm, làm ảnh hưởng đến các loài sinh vật dưới nước... do dầu tạo thành một màng mỏng che kín bề mặt nước, đất ngăn cản quá trình thay đổi oxy không khí với môi trường nước và ẩm giữa đất- không khí, giữa nước- không khí. Ngoài ra, nếu để cặn dầu ở ngoài trời khi gặp sét có thể tự bốc cháy gây hoả hoạn và các sự cố môi trường.

THÀNH PHẦN CỦA CẶN DẦU.

Tiến hành phân tích cặn dầu theo ba thành phần: dầu thô, nước, tạp chất cơ học trên nhiều mẫu khác nhau, kết quả thu được là: dầu thô ~80%; Nước ~5%; Tạp cơ học ~15%.

Do nạo vét bằng thủ công nên thành phần trên thay đổi trong khoảng rộng. Phần dầu sau khi tách nước và tạp chất cơ học được xác định các chỉ tiêu chất lượng bằng các phương pháp tiêu chuẩn (GOST, ASTM) như bảng 1.

Bảng 1. Thành phần, tính chất hoá lý của các phân đoạn sản phẩm.


Với kết quả phân tích này, cho thấy thực chất cặn dầu dầu này là một dạng dầu thô bẩn, chứa nhiều tạp chất và nước và có thành phần phân đoạn nặng khá cao. Vì vậy, Đề tài đã đưa ra một số hướng xử lý với mục đích tái sử dụng đồng thời so sánh với các phương pháp đã được đề nghị bởi các cơ quan môi trường.

[Robot]

4. CÁC HƯỚNG XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG CẶN DẦU.

Cặn dầu do qua trình súc rửa tàu dầu có thể được sử dụng theo các hướng sau: làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm dầu mỏ sau khi loại tạp chất cơ học và sấy khô (như tách và tinh chế parafin, thu hồi phần nhẹ, tách asphan và nhựa để sản xuất bitum ...); làm nhiên liệu sau khi qua các công đoạn xử lý nhiệt và trộn chất trợ cháy thích hợp; khí hoá cặn dầu để sản xuất khí đốt; đốt cháy và cung cấp nhiệt cho các nhà máy nhiệt điện.

Ngoài ra, một số cơ quan môi trường còn đề nghị phương pháp đốt bỏ, phương pháp phân huỷ bằng các chủng loại vi sinh đặc biệt.

Để chọn phương án xử lý cặn dầu, ta phải căn cứ vào số lượng, thành phần của nó và các điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện có và khả năng thu hồi sản phẩm.

Bảng 2. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm


Chú thích : * là kết quả của Trung tâm Tiêu chuẩn đo lường chất lượng và khu vực III.


Một số nhận xét:

Phương án làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm dầu mỏ và khí đốt không thích hợp vì công nghệ dầu khí ở nước ta chưa phát triển; trong khi để thực hiện phương án này, cần phải đầu tư đồng thời cả cho công nghệ và thiết bị cũng như cán bộ kỹ thuật nên rất tốn kém và gặp nhiều khó khăn.

Phương án đốt và sử dụng nhiệt cho nhà máy nhiệt điện không khả thi vì lượng cặn dầu không nhiều, không ổn định và cũng phải đầu tư công nghệ đốt khác so với công nghệ hiện đang sử dụng.

Phương án đốt bỏ không kinh tế vì phải đầu tư hệ thống lò đốt và xử lý mà không thu được sản phẩm mang lại lợi nhuận.

Phương án phân huỷ vi sinh cũng rất tốn kém vì phải nhập vi sinh và công nghệ xử lý từ nước ngoài, đồng thời yêu cầu diện tích xử lý lớn mà hiệu quả xử lý chưa được xác định.

- Phương án chế biến cặn dầu thành nhiên liệu yêu cầu công nghệ đơn giản và có thị trường rộng rãi. Cặn dầu Việt Nam có hàm lượng lưu huỳnh thấp nên việc sử dụng nó làm nhiên liệu là thích hợp.

Do mục tiêu là xử lý triệt để cặn dầu có chứa tạp chất cơ học thô nên đề tài đã nghiên cứu chế biến cặn dầu thành nhiên liệu rắn và lỏng. Nhiên liệu lỏng được chế biến để có thể thay thế dầu FO. Còn nhiên liệu rắn được so sánh với củi. Mẫu nhiên liệu rắn và lỏng thu được từ cặn dầu được thực nghiệm qua các công đoạn: cặn dầu được gia nhiệt đến nóng chảy, rồi được lọc qua lưới lọc kim loại để tách nạp thô, sau đó tách nước trong một phểu chóp. Dầu sau khi tách nước dễ bắt cháy nhưng có nhiệt độ đông đặc cao khoảng 400C nên không phù hợp với yêu cầu của người sử dụng. Vì vậy, cần trộn thêm phụ gia để giảm nhiệt độ dông đặc và độ nhớt.

Kết quả phân tích mẫu sản phẩm được trình bày trong bảng 2.

[Robot]

5.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Cặn dầu được tập kết vào bể chứa (1). Bể này được xây bằng bê tông cốt sắt có lớp chống thấm, chống rò rỉ để loại trừ triệt để khả năng thấm thấu dầu cặn ra ngoài. Bể (1) được bố trí ở một khoảng cách an toàn đối với các nguồn điện, nơi sinh hoạt của công nhân và có mái che tránh mưa nắng nhằm hạn chế sự bay hơi các phần nhẹ. Từ bể chứa, tuỳ thuộc trạng thái cặn dầu được đưa lên máy gia nhiệt (3) bằng nhiều cách khác nhau. Cặn dầu ở dạng đóng rắn sẽ được vận chuyển bằng băng tải, nếu ở dạng sệt, hơi chảy nhão thì dùng bơm để vận chuyển. Ở thiết bị gia nhiệt, căn dặn sẽ được đun nóng đến 70-800C. Ở nhiệt độ này, cặn dầu hoá lỏng, độ nhớt giảm giúp cho các công đoạn sau đó thực hiện dễ dàng hơn. Cấp nhiệt bằng điện năng qua dây điện trở. Điện thế được điều chỉnh sao cho nhiệt độ của dây điện trở không quá 1000C nhằm tránh xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ trong thiết bị. Để tăng cường quá trình truyền nhiệt, trong thiết bị gia nhiệt có lắp cánh khuấy dạng khung bản. Thiết bị được trang bị bộ ngưng tụ phần phần nhẹ dễ bay hơi của cặn dầu đã hạn chế khả năng bay hơi của chúng, tránh gây ô nhiễm không khí. Cặn dầu lỏng từ thiết bị truyền nhiệt chảy theo thế năng qua máy lọc chân không (4). Màng lọc là một lưới kim loại và được giữ 700C để tránh cặn dầu đông đặc. Quá trình lọc được điều chỉnh ổn định nhờ bơm chân không. Bơm này có thể áp suất chân không đến 10mmHg. Sau một thời gian làm việc, các lỗ trên lưới lọc bị bít kín, nếu muốn quá trình hoạt động liên tục hay tăng năng suất ta cần trang bị một số máy lọc giống nhau. Giữ nhiệt ổn định cho máy lọc bằng điện năng, tiếp nhiệt bằng điện trở. Phần bã tách ra từ máy lọc chân không cong ngậm nhiều dầu, dễ cháy, được các lò gạch, lò gốm tiêu thụ dùng để đốt kèm với củi.

Sau khi lọc, cặn dầu được cho qua thiết bị tách nước(5). Do chênh lệch tỷ trọng, nước tách khỏi dầu và lắng xuống đáy sẽ được thải ra ngoài. Thiệt bị này có đáy chóp với góc đáy nhỏ để thoát nước dễ dàng. Tiếp theo, dầu lỏng được tháo vào thiết bị khuấy trộn (6). Dầu được trộng với phụ gia để giảm độ nhớt. Thiết bị trộn có cơ cấu tương tự như thiết bị gia nhiệt, nhưng không có hệ thống dây điện trở và cánh khuấy có dạng mái chèo để tạo dòng chuyển động hướng trục. Cơ cấu khuấy có vận tốc quay lớn để tạo ra sự đồng nhất cho hỗn hợp nhiên liệu. Phụ gia chứa trong bồn (7) nhờ bơm định lượng dẫn vào thiết bị khuấy trộn. Phần nước tách ra khỏi dầu chức vào bể ổn định và sau đó sẽ được xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.

Phần cặn lọc lấy ra ở thiết bị lọc (4) được cho vào khuôn tạo hình (11) làm nhiên liệu rắn đạt nhiệt độ 60 -700C. Sau đó, làm nguội bằng không khí hoặc nước lạnh, rồi tách khuôn, vô bao và nhập kho.

Nhiệt độ của tất cả các quá trình gia nhiệt, lắng lọc được khống chế ở nhiệt độ 70-800C nhờ bộ điều khiển tự động.

[Robot]

6. KIỂM TRA KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THU HỒI.

Để đánh giá khả năng gây ô nhiễm môi trường của nhiên liệu lỏng thu hồi, đã tiến hành đốt thử nghiệm các loại nhiên liệu khác nhau và kiểm tra nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí thải. Kết quả trình bày trong bảng 3


Từ kết quả này, ta nhận thấy nồng độ SO2 trong khí thải đốt nhiên liệu thu hồi luôn thấp hơn thiêu chuẩn thải.


7. KẾT LUẬN

Nhu cầu súc rửa tàu dầu là bắt buộc trong công nghiệp khai thác và vận chuyển dầu mỏ. Mỗi lần súc rửa thải ra một lượng lớn cặn dầu, nếu không có biện pháp xử lý triệt để thì cặn dầu sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Hiện tại người ta vẫn phải thu gom các chất thải này và vận chuyển ra Đà Nẵng. Chi phí cho vận chuyển bằng tàu vào khoảng 200 -300 triệu đồng mỗi chuyến. Mặt khác, việc chuyên chở này còn có thể gây ra các sự cố do bốc xếp và vận chuyển trên 1.000 km đường biển. Nhưng, như ta đã trình bày ở trên, cặn dầu sau khi qua công đoạn chế biến thích hợp sẽ trở thành nhiên liệu phục vụ các ngành kinh tế khác nhau của xã hội và việc chế biến này đem lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Phương án xử lý chất thải rắn từ quá trình súc rửa tàu chở dầu nêu trên hầu như giải quyết được triệt để chất thải và đồng thời công nghệ khép kín không gây tác hại đến môi trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1.Nguyễn Quốc Bình

Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoa học kỹ thuật; Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải rắn từ quá trình súc rửa tàu dầu.

2.D.M Bolanovxki

Hoá và công nghệ nhiên liệu và dầu nhớt. Nhà xuất bản hoá học Matxcow va.1975

3.Martin N. Sara

Standard Handbook for Solid Hazardous Waste Facility Assecssment. Lewis Publishers and imprint of CRC Press.1994

4.Xmilovic

Thực hành và chế biến dầu mỏ. Nhà xuất bản hoá học. Matxcova 1987

5.Các tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam về môi trường. Tập I,II Hà nội 1995