Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm hành dùng để loại bỏ chất độc hại từ nguồn thải tầu biển để chống rò rỉ dầu thường xuyên xảy khai thác dàn khoan thềm lục địa hay cố với tầu chở dầu Việc phòng ngừa ô nhiễm môi trường biển khỏi nguồn đất liền qua dòng nước sông hay qua khí cách áp dụng toàn cầu công nghệ công nghiệp không thải phương pháp sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên Công nghệ không chất thải sở bảo vệ môi trường tự nhiên khỏi ô nhiễm Chất thải - số khách quan trình độ khoa học kỹ thuật sản xuất Nó kết sản xuất chưa hoàn thiện, hay chưa thực đến khâu cuối cùng, sản phẩm chưa tìm lĩnh vực sử dụng hợp lý Được biết nhiều thí dụ, “các phế thải” trở thành nguyên liệu sản phẩm quý tìm lĩnh vực sử dụng hiệu Hiện nay, có nhiều công trình khoa học kỹ thuật sử dụng hiệu lượng phế thải công nghiệp, sinh hoạt nông nghiệp Bây điều quan trọng cải tổ tất phương pháp công nghệ theo nguyên lý công nghệ không thải, có chủ định thu hồi nhiệt lượng vị thấp, chất lỏng, rắn khí Giai đoạn quan trọng đường tạo sản xuất không thải tất lĩnh vực sản xuất – tạo hệ thống quay vòng nước khép kín Việc xây dựng sơ đồ công nghệ quay vòng nước khép kín phải dựa phương pháp làm cục bộ, loại trừ việc hòa trộn nước thải tạo sau công đoạn, ứng dụng rộng rãi phương pháp hấp thụ, chiết suất, màng lọc phương pháp lý – hóa tích cực khác 1/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Theo quan niệm viện sĩ B N Laskorin (1988), ngành công nghiệp chủ chốt đề xuất hướng ưu tiên sau, xây dựng hướng công nghệ thời gian tới thúc đẩy giải nhanh vấn đề bảo vệ môi trường Trong ngành lượng, chuyển đổi nhà máy nhiệt điện sang nhiên liệu khí không lưu huỳnh nhiên liệu lỏng, xây dựng phương pháp hiệu cao làm khí khói khỏi ôxy nitơ, điôxit lưu huỳnh sôn khí, tái chế tổng hợp cặn khói bãi thải cặn khói, tạo hệ thống quay vòng nước khép kín, loại trừ hình thành nước thải Trong ngành công nghiệp khai thác mỏ, vấn đề khai thác tổng hợp lòng đất cần phải hướng tới hoàn thiện phương pháp làm giàu với mục đích nhận tất hợp phần có ích, làm nước mỏ sử dụng chúng hợp lý, cải tạo lại đất Trong ngành công nghiệp luyện kim tiến hành thiết lập luận chứng khoa học - lý thuyết cho sơ đồ quay vòng nước khép kín (không phát thải vào môi trường) tất nhà máy hệ thống làm giầu kim loại luyện kim Trong ngành công nghiệp hóa học hóa dầu, để sinh thái hóa ngành, áp dụng phương pháp màng lọc, hấp thụ chiết, xây dựng phương pháp chế tạo phân bón sinh thái phương tiện nâng cao thu hoạch, chất thay cho hóa chất gây hại tới môi trường chất phân hủy sinh học nhanh dễ đồng hóa môi trường tự nhiên Trong ngành công nghiệp senlulô ? giấy lên vấn đề xây dựng công nghệ hoà tan dung môi hữu phương pháp khác tái chế tổng hợp gỗ, phương pháp sản xuất giấy cac tôn khô, chuyển sang sơ đồ quay vòng nước khép kín Ở trình độ phát triển khoa học kỹ thuật nay, tất vấn nêu giải thập niên tới Bảo vệ môi trường biển khai thác tầu biển Những nguồn ô nhiễm môi trường biển tầu thuyền khí thải hệ thống lượng tầu, chất thải nhiên liệu dầu mỡ, nước thải máy, nước thải bong tầu hệ thống đối trọng, phế thải từ hệ thống động phản ứng, nước thải sinh hoạt, rác thải rắn sinh hoạt sản xuất Nhiệm vụ bảo vệ môi trường trường hợp không để vượt mức ô nhiễm cho phép Điều giải theo hai hướng: 1) xây dựng hệ thống chu trình kín sử dụng lại lượng thải chính; 2) làm giảm thiểu độ tính phế thải chắn vào môi trường biển Do đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn, ôxy tạp chất tồn cặn lắng nhiên liệu dầu mỡ, thành phần khí thải có tới % chất độc, bao gồm CO, ôxit nitơ NxOy, SO2, hyđrô cacbua không cháy hết CxHy, cặn rắn cacbon 2/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm tự (bồ hóng), benzapiren độc tính cao, hợp chất chì Để làm trung hoà chất thải khí thiết bị lượng tầu, người ta sử dụng phương pháp sau (Iuđiski, 1978) Các lò trung hoà xúc tác Tác động lò trung hòa xúc tác dựa ôxy hóa không cháy sản phẩm nhiên liệu cháy không hết CO CxHy thành CO2 H2O, phân hủy NOx thành O2 N2 Trong lò trung hoà nhiệt độ thấp (t300°C), hiệu đến 90 %, người ta sử dụng chất xúc tác dạng V2O5 Các chất trung hoà thường đặt buồng tập trung thải ống dẫn khói Các lò trung hoà cháy Đó buồng đặc biệt, nơi nguyên tố cháy khí thải cháy đến hết nhiệt độ 700–850 °C Muốn vậy, người ta đưa thêm nhiên liệu bổ sung hay đặt thêm phận nung nóng vào lò Ôxit cacbon, andehyt, chất lơ lửng nhiên liệu dầu bị ô xy hóa tới CO2 H2O, chất không cháy không biến đổi Các lò trung hoà lỏng Đây phận, khí thải cho qua lớp chất lỏng (thường nước) Trong chất hoà tan (andehyt, ôxit lưu huỳnh, ôxit nitơ bậc cao) bị vô hiệu hóa, cặn khói, sôn khí dạng lỏng dầu mỡ nhiên liệu bị chắt lọc, phần tử nhiên liệu nóng đỏ bị làm nguội Chỉ ôxit cacbon ôxit nitơ giữ nguyên Các hệ thống kết hợp Sử dụng đồng thời số phương pháp trung hoà hợp lý Thí dụ, hệ thống khí thải đốt cháy hết buồng trung hoà nhiệt độ cao, sau sử dụng tua bin khí máy sinh nước tinh chế, chúng phần lượng, sau chuyển tới trung hoà lỏng Nhiệm vụ trung hòa nước thải tầu giải hai phương pháp (Ansevich nnk., 1979): 1) lắp đặt tầu téc chuyên dụng thể tích đủ lớn để thu gom bảo quản nước thải, sau chuyển tới thiết bị thu gom tầu; 2) lắp đặt thiết bị (hệ thống) xử lý nước thải đến tiêu chuẩn cho phép trực tiếp tầu sau thu gom theo quy tắc Trên tầu người ta sử dụng ba phương pháp làm nước thải: 1) phương pháp sinh học, dựa ôxy hóa sinh hóa chất thải bùn hoạt tính; đảm bảo mức làm cao khỏi chất lơ lửng giảm BOD đáng kể, khả tự động hóa hoàn toàn làm lượng nước thải lớn, mức phân hủy chất hữu cao lượng cặn ít; 2) phương pháp vật lý, bao gồm lọc, ly tâm hóa, tách đãi, lắng đọng v.v 3) phương pháp lý hóa, đảm bảo làm đông đặc, hấp phụ ôxy hóa phần tử hạt tinh nước thải 3/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Việc chống nhiễm nước thải sau làm thực phương pháp clo hóa, ôzon hóa, điện phân tác động siêu âm Với mục đích tách sản phẩm dầu khỏi nước thải người ta thường sử dụng hệ thống làm thô làm tinh Làm thô thực thiết bị phân tách dạng lắng cặn, phân tử thô sản phẩm dầu tách khỏi nước Nguyên lý hoạt động thiết bị phân tách dạng lắng cặn phân chia hỗn hợp nước dầu tác động nội hệ phân tán Tốc độ dòng nước máy phân tách cần phải nhỏ tốc độ nâng lên phần tử dầu Các phần tử với đường kính 2–5 mm lên với tốc độ 100 mm/s, phần tử nhỏ 0,8 mm lên chậm, chúng bị dòng nước mang Vì vậy, đường chất lỏng máy phân tcáh kéo dài cách cấu tạo lưới vòng vèo, vách ngăn, vòi phun, bề mặt hình xoắn v.v Làm tinh thực lọc kiểu liên kết tách đãi Trong lọc kiểu liên kết, phần tử nhỏ sản phẩm dầu lớn dần cách liên kết với hỗn hợp qua vật liệu liên kết (len, sợi thủy tinh, sợi tổng hợp, polipropilen) Dưới tác động lực khối, phần tử lớn sản phẩm lên, vào buồng thu dầu, từ tách vào téc Trong lọc kiểu tách đãi, hỗn hợp làm hòa trộn với bọt không khí nhỏ, bợt không khí lên lôi theo phần tử dầu, tạo thành bọt nước dầu, sau tách vào téc thu gom Mức làm đến 99 %, nồng độ sản phẩm dầu sót lại không mg/l Với mục đích bảo vệ môi trường, hạm tầu biển đại người ta thiết kế chi tiết cho nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn loại trừ rò rỉ Với việc khai thác đội tầu chở dầu vấn đề làm nước thải thường gặp khó khăn đáng kể Thí dụ, sau bốc dỡ tầu chở dầu cỡ 100 nghìn tấn, đáy thành khoang chứa giữ lại lớp dầu dính (dư chết) với trọng lượng đến 500 Trước đây, người ta rửa tầu chở dầu đơn giản nước nóng sau đổ khối lượng nước lớn khỏi tầu Hiện người ta thường sử dụng phương pháp nhũ hóa Viện Hải dương học Viện hóa lý, Viện hàn lâm Khoa học Liên Xô (Nesterova, 1984) Phương pháp tránh việc đổ thải chất ô nhiễm dầu vào biển rửa bề mặt kim loại, khoang chứa, téc, bể, bình chứa tầu chở dầu Bề mặt kim loại rửa khỏi dầu dư tia dung dịch thuốc loại ML (ML-51, ML-52, ML-72, ML-80) Dưới tác động học, nhiệt học lý hóa tạo nên nhũ trực tiếp (dầu nước) với thời gian tồn định trước nhỏ, sau tự phân chia thành dầu dung dịch rửa Các loại thuốc dạng ML trình làm không tạo chất nhũ nghịch độ nhớt cao bền 4/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm vững (nước dầu) sử dụng nhiều lần (đến 20 lần) Phương pháp nhũ hóa đảm bảo làm bình chứa theo chu trình kín không thải nước rửa Hiệu làm lớn tới mức, sau rửa dầu khoang chứa vận chuyển thực phẩm – đường hay ngũ cốc Dầu thu gom sử dụng Như vậy, thuốc nhận hàng trăm dầu tái sinh Tính theo toàn ngành vận biển Liên Xô, phương pháp tiết kiệm gần 350 nghìn dầu năm Những biện pháp chống tràn dầu Trong trường hợp dầu tràn thành đám rộng vết dầu, trước tiên phải ngăn không cho vết dầu lan rộng, sau lấy dầu khỏi bề mặt biển Trong vùng nước gần cảng, việc ngăn chặn lan truyền đám dầu cách sử dụng vật cản thiết kế dạng ống có chắn Khi dòng chảy có vận tốc không lớn 75 cm/s, người ta đặt chướng ngại vật tương tự thành khúc hay góc so với bờ để dầu dòng chảy đẩy vào phía bờ tích tụ Khi tốc độ dòng chảy 40 cm/s, sử dụng rào cản khí Không khí áp xuất đưa vào ống dẫn có đục lỗ đặt đáy biển, bong bóng khí thoát tạo nên dòng nước thăng, dòng tạo nên sóng đứng mặt (hàng rào nước) Nước chảy ngược theo hai phía rào cản ngăn cản chuyển động dầu Vai trò đặc biệt thuộc chất thu lượm, chúng làm tăng độ dày váng dầu giảm đáng kể diện tích tràn dầu Đó axit cacbon lỏng, cồn, ête, gliserit v.v Chỉ tiêu hiệu thu lượm – áp suất loang ra: 5/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Phương tiện thu lượm CN–79, chế tạo Viện Hải dương học, Viện hàn lâm Khoa học Liên Xô Viện “Liên hiệp khoa học, thiết kế công trình biển”, thử nghiệm thành công cảng Ođesa (Nesterova, 1984) Việc tách dầu khỏi mặt biển thực nhiều phương pháp khác Để bơm hút váng dầu người ta thường sử dụng máy phân tách khác Thông thường thùng chứa hình phễu, gắn phao có bơm để hút lấy váng dầu với lớp nước mỏng Một vài thiết bị có trang bị vách cản cứng, gắn góc với máy phân tách, cho phép tập trung dầu từ đám rộng đến 20 m Công suất máy phân tách dạng bè trôi 10–100 dầu Năm 1967, cảng Ođesa xuất tầu gom rác dầu đầu tiên, xây dựng theo thiết kế Phòng thiết kế trung tâm Hắc Hải Phần mũi tầu có khe rộng 4–8 m làm nơi nước thoát Van điều tiết di động chia cắt lớp nước bên (3–4 cm) có chứa dầu rác Hỗn hợp vào tầu vào bể chứa chuyên dụng, người ta lấy rác ra, dầu sót lại bơm vào khoang thu gom Hiện nay, thương cảng cảng cá Liên Xô có gần 200 tầu tương tự hoạt động, thu gom gần 20 nghìn dầu hàng chục nghìn mét khối rác thải năm Năm 1978, cảng Ilichovsk bắt đầu xây dựng tầu bảo tự nhiên lớn giới “Svetlơmor”, chuyên dùng để thu gom vết dầu tràn cố vùng biển khơi “Svetlơmor” tái tạo từ tầu chở dầu kiểu “Kazbek” Trên người ta lắp đặt thiết bị gom dầu, máy bơm mạnh, thùng chứa lắng đọng để tách dầu, thiết bị để làm mặt biển hóa phẩm Các thiết bị gom dầu “Svetlơmor” 6/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm bao quát đám nước rộng 60 m gom từ đến 800 dầu với hiệu suất thu gom 80 % Một phương pháp tách váng dầu khác dựa độ nhớt cao dầu khả bám dính lên bề mặt cứng Một số thu gom có chứa số lượng lớn dây truyền cu roa neopren, dây tiếp xúc với váng dầu dầu bị quét đưa máy phân tách Một số máy thu gom khác sử dụng nguyên lý ống trụ quay Tốc độ tách dầu từ váng phương pháp 4500 lít/giờ Cơ sở số biện pháp thu gom dầu người ta lợi dụng tung toé mặt biển parafin lỏng dung dịch phiến polyvinhil chất bay Sau ngưng kết vật liệu dầu lại khoang xốp nó, cục vón hỗn hợp tách phương pháp học Những vật liệu tổng hợp xốp không thấm nước có khả thu gom dầu cách hiệu sử dụng rộng rãi Thí dụ, chất hấp thụ làm từ perlit kị nước thu gom dầu từ mặt biển tới 98 % Một số bọt cao su làm từ ête phức hợp sau phút hấp thụ lượng dầu 18–20 lần lớn khối lượng sau ép hết dầu sử dụng nhiều lần (Nesterova, 1984) Bọt oleophil xé vụn hấp thụ dầu 100 lần lớn khối lượng (Nelson–Smit, 1977) Sử dụng chất chuyên dụng – chất phân tán – có mục đích chia nhỏ váng dầu, chuyển chúng thành nhũ tương làm tăng tốc độ phân hủy sinh hóa dầu Các phương tiện phân tán cần có tính mềm dẻo sinh học, không độc hại sinh vật biển đảm bảo độ bền vững tối ưu nhũ tương chí tồn nước Các chất DN–75, EPN–5 chế tạo Viện Hải dương học hoàn toàn thoả mãn đòi hỏi Trong lần thử nghiệm biển Bantich, hàm lượng dầu mặt biển giảm từ 1,97 xuống 0,33 mg/l nhờ beroll-198 (Thụy Điển), 1,22 mg/l nhờ correxit-7664 (Mỹ), 0,23 mg/l nhờ DN-75, 0,06 mg/l nhờ EPN-5 (Nesterova, 1984) Cũng tách dầu tác nhân sinh học Thí dụ, cá thể thân giáp chân kiếm Calanus tiêu thụ đến 150 μg dầu ngày, với quần thể dầy đặc lượng tiêu thụ 0,3 g/(m3.ngày) Các sinh vật lọc nước, trai Hắc Hải, có khả tách qua mang đến 200 mg dầu từ lít nước dạng giả lắng, cấu tạo từ chất nhớt với giọt dầu Tất động vật không ăn lượng dầu mà chúng nuốt vào, mà làm cho dầu dễ trở thành thức ăn cho vi sinh vật Người ta biết tới 100 loài vi khuẩn ôxy hóa sản phẩm dầu Trong điều kiện đủ khí, vi khuẩn thực tế phân hủy tất hyđrô cacbua từ metan gốc nặng Những hợp chất C10 – C16 dễ phá hủy Những chất thơm số phù hợp vi khuẩn Trong lớp mặt trầm tích đáy, hàm lượng ôxy 0,5 mg/l pH < 6,0, loại nấm mốc nấm men có khả phân hủy dầu vi khuẩn Thí dụ, nhà nghiên cứu quan sát thấy tăng trưởng Penicillium Candida hyđrô cacbua parafin olephin 7/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Tại vịnh Mexico, mật độ bình thường nhiều loại nấm men vượt 10 cá thể 100 ml nước, sau dầu tràn từ mỏ dầu số lượng chúng tăng đến 500–1000 Vì vậy, để làm nước biển khỏi dầu người ta đề phương pháp sản xuất bao nhỏ chứa vi sinh vật chất cần thiết cho (các men muối dinh dưỡng) rải vùng biển ô nhiễm Như vậy, để loại trừ dầu khỏi mặt nướccó nhiều phương pháp Mỗi phương pháp có ưu điểm nhược điểm định Việc áp dụng phương pháp phối hợp với trật tự: học – hấp thụ – phân tán – sinh học có triển vọng 8/8 ... 5/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Phương tiện thu lượm CN–79, chế tạo Viện Hải dương học, Viện hàn lâm Khoa học Liên Xô Viện “Liên hiệp khoa học, thiết kế công trình biển ,... trình làm không tạo chất nhũ nghịch độ nhớt cao bền 4/8 Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm vững (nước dầu) sử dụng nhiều lần (đến 20 lần) Phương pháp nhũ hóa đảm bảo làm bình.. .Phương tiện kỹ thuật bảo vệ môi trường biển khỏi ô nhiễm Theo quan niệm viện sĩ B N Laskorin (1988), ngành công nghiệp chủ chốt đề xuất hướng ưu tiên sau, xây dựng hướng công nghệ thời