Bài viết này trình bày việc xử lý ô nhiễm do dầu và các sản phẩm dầu gây ra, có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp vật lý, hóa học nhưng hiệu quả hơn là sử dụng các biện pháp sinh học sau khi đã vớt cơ học. Trong giai đọan hiện nay ứng dụng công nghệ sinh học vào việc làm sạch ô nhiễm dầu có tính chất khả thi cao, phù hợp với trình độ và kỹ thuật ở nước ta mà vẫn đảm bảo an toàn cho môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ DẦU BẰNG VI SINH VẬT LƠ LỮNG VÀ DÍNH BÁM Lê Quốc Tuấn1, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương2 Khoa Môi Trường Tài Ngun, Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh E-mail: quoctuan@hcmuaf.edu.vn Abstract Industrialization imposes the development of oil companies and factories The pollutants from fuel processes have not been well treated before releasing them into environments Oil pollution is so difficult to be reduced and removed by chemical or physical methods Therefore, biological methods with the presence of fuel-eaten bacteria are essential for oil treatment By pilot, the experiments on oil treatment were conduted through aerotank with settlement and bacterial attached materials The obtained results show that high efficiency in oil treatment when oil concentration was 100mg/l; The activated sludge was maintained from 2500 – 3000mg/l; retention time in aerotank-settlement was 16h; COD was treated from 35 – 69% and oil was removed from 35 – 75% Giới thiệu Vấn đề ô nhiễm môi trường mối quan tâm hàng đầu nhiều quốc gia giới, có Việt Nam Nhiều sách, điều luật bảo vệ môi trường ban hành tuyên truyền rộng rãi nhằm cứu Trái Đất khỏi thảm họa môi trường người gây Hàng năm, giới bị tràn dầu phương tiện vận chuyển dầu gây nên.Những vụ tràn dầu thường gây nên tác động xấu mặt sinh thái Ngoài ra, loại nước thải từ khai thác, chế biến, lưu trữ dầu vấn đề khác có liên quan có tác động xấu đến mơi trường sinh thái Ơ nhiễm dầu xảy tất khâu, từ thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến, lưu trữ khâu tiêu thụ sản phẩm Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu lượng ngày tăng Vì vậy, ngày có nhiều sở chế biến xăng dầu, kho xăng dầu đời Sự tăng lên sở chế biến sản phẩm từ dầu mỏ, kho xăng dầu đồng nghĩa với gia tăng chất lượng chất thải, đặc biệt nước thải Để xử lý tốt loại nước thải cần thiết phải tiến hành số nghiên cứu định Một số cơng trình nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu thực nước Đa số nghiên cứu xử lý chất thải xử lý nước thải vụ tràn dầu gây Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 102 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Để xử lý ô nhiễm dầu sản phẩm dầu gây ra, có nhiều phương pháp khác phương pháp vật lý, hóa học hiệu sử dụng biện pháp sinh học sau vớt học Trong giai đọan ứng dụng công nghệ sinh học vào việc làm nhiễm dầu có tính chất khả thi cao, phù hợp với trình độ kỹ thuật nước ta mà đảm bảo an tịan cho mơi trường Trong năm 1990 nhà khoa học công nghệ giới phát triển phương pháp làm ô nhiễm dấu mỏ phân hủy sinh học Phương pháp ngày chứng minh tính ưu việt so với phương pháp xử lý khác giá thành, hệ số an toàn khả xử lý triệt để nhiễm Mặc dù có nghiên cứu vi sinh phân hủy dầu, hầu hết dừng mức thí nghiệm Trong nước cảng dầu B12 nằm cửa Lục, sát biển bãi Cháy, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh ví dụ điển hình thành cơng việc áp dụng công nghệ sinh học xử lý nước thải nhiễm dầu Cơng trình mang lại tiếng vang lớn giải giải thưởng VIFOTECH năm 2001 nhà nước tặng Kết nước đầu sau xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-1995 loại B thu đựợc sản phẩm gián tiếp sinh khối vi sinh vật, làm phân bón cho Với mục đích tìm hiểu phương pháp hiệu xử lý nước thải nhiễm dầu biện pháp sinh học tiến hành thực đề tài: “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ DẦU BẰNG VI SINH VẬT LƠ LỬNG VÀ DÍNH BÁM” Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu - Vật liệu đệm: cát, sỏi, đất, đá cho lớp lọc - Các hóa chất phân tích BOD, COD, độ màu đạt tiêu chuẩn phân tích phịng thí nghiệm - Các máy đo pH, oxy hòa tan - Vi sinh vật phân hủy dầu phân lập từ bùn nhiễm dầu - Mẫu nước thải lấy ao tiêu độc xí nghiệp xăng dầu Cát Lái, đem phân tích tiêu để cân dinh dưỡng trước chạy mô hình 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phân lập vi khuẩn: Từ dịch nước có bùn hoạt tính dầu, lấy ly tâm thu cặn Sau lấy dịch hịa vào nươc vơ trùng theo tỉ lệ khác Tiếp theo hút vào đĩa petri có chứa mơi trường nutrient Broth để lấy khuẩn lạc Đĩa có khoảng 200 khuẩn lạc lấy, lấy khuẩn lạc test sinh hóa đem cho vào mơi trường chứa Nutrient broth dầu khống để xem phân hủy vi sinh vật 2.2.2 Mơ hình aerotank kết hợp lắng: Thí nghiệm tiến hành phịng thí nghiệm phịng cơng nghệ Khoa Môi Trường Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 103 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Q trình vận hành mơ hình thực nghiệm phịng thí nghiệm chia làm giai đoạn: giai đoạn chạy thích nghi giai đoạn chạy thức, thực mơ hình aerotank kết hợp lắng (Hình 1) mơ hình sử dụng vi sinh dính bám (Hình 2) Hình Mơ hình aerotank kết hợp lắng 2.2.2.1 Giai đoạn chạy thích nghi Mục đích: nhằm có thời gian cho vi sinh vật thích nghi với nước thải mơ hình dần vào giai đoạn ổn định Đồng thời, giai đoạn giai đoạn kiểm tra hệ thống có hoạt động với yêu cầu thiết kế hay không kiểm tra hệ thống sục khí, máy bơm, dịng chảy nước thải hệ thống ) Cách tiến hành: Giai đoạn hệ thống hoạt động với tải trọng thấp, lưu lượng vào khoảng 4,5 (l/h), nước thải pha lỗng để COD khoảng 200-400mg/l Kiểm tra thơng số DO, nhiệt độ, pH, tỉ lệ F/M, BOD : N : P Giai đoạn cần theo dõi màu sắc bùn độ lắng bùn hoạt tính (chỉ số SVI, so sánh với lúc lấy về) 2.2.2.2 Giai đoạn chạy thức * Khảo sát nồng độ bùn: Mục đích: Nồng độ bùn thơng số quan trọng q trình xử lí nước thải ảnh hưởng tới nhiều thơng số q trình, cuối ảnh hưởng tới hiệu xử lý Rõ ràng nồng độ bùn cao hiệu xử lý cao, giảm thời gian xử lí dung tích aerotank Nhưng nồng độ bùn cao gây khó khăn cho bể lắng q trình vận hành hệ thống Do đó, ta phải khảo sát ảnh hưởng nồng độ bùn nhằm xác định khoảng nồng độ bùn thích hợp nước thải hệ thống Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 104 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Hình Mơ hình lọc cát thơng thường (100% cát) mơ hình sử dụng vi sinh vật dính bám (50% cát + 50% đất bùn) Kết nghiên cứu thảo luận Kết phân thích mẫu nước nhiễm dầu cho thấy hàm lượng dầu đầu vào ao tiêu độc vượt mức tiêu chuẩn cho phép xả thải Tuy nhiên, sau thời gian xử lý ao tiêu độc chất lượng nước nhiễm dầu cải thiện đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5945-2005) Kết nước đầu trình bày bảng Bảng Các tiêu nước thải nhiễm dầu phương pháp phân tích kèm Chỉ tiêu phân tích SS (mg/l) BOD(mgO2/l) COD(mg O2/l) N tổng(mg/l) P tổng(mg/l) Dầu mỡ khống(mg/l) Kí hiệu mẫu TCVN 5945 – 2005 (loại A) Nước thải 50 14,1 30 56,47 50 1,85 15 0,21 0,6 Phương pháp TCVN 6625-2000 TCVN 6001-1995 TCVN 6491 – 1499 TCVN6638-2000 TCVN 6202 -1996 KTSK 21 – GC/MS Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 105 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Lượng dầu thải từ cảng Cát lái chủ yếu ngấm vào đất bùn, nguồn phát thải nhiễm rõ ràng có khả gây nhiễm cao nước ngầm nước mặt bị chảy tràn Trong đất nước nhiễm dầu diễn trình xử lý dầu hoạt động vi sinh vật lơ lững dính bám Các kết trình bày báo cáo nhằm rõ khả xử lý dầu vi sinh vật hai môi trường đề cập Để mơ hình thí nghiệm vận hành ổn định hiệu việc phân tích nồng độ bùn mơ hình cần thiết Kết khảo sát nồng độ bùn hoạt tính (chứa vi sinh vật) cho thấy nồng độ bùn tối ưu cho viêc xử lý COD dầu phải trì nồng độ 2400 – 2800mg/l ngăn hiếu khí Dựa vào kết này, mơ hình thí nghiệm điều chỉnh vận hành để đạt kết xử lý cao 3.1 Mơ hình aerotank kết hợp lắng 3.1.1 Xử lý dầu Thí nghiệm tiến hành mơ hình aerotank kết hợp lắng Kết thí nghiệm trình bày bảng Bảng Hiệu xử lý dầu Nồng độ bùn (mg/l) 2500 2500 2500 2500 2500 Thời gian lưu 16h 16h 16h 16h 16h Dầuv (mg/l) 50 100 150 200 300 Dầur (mg/l) 27.06 63.12 108.38 172.33 269.64 Hiệu suất 46% 37% 28% 14% 10% Dựa vào bảng 2, ta thấy dầu nồng độ 27.06 mg/l, có hiệu xử lý cao 46% sau nồng độ tăng hiệu xử lý giảm Sự thay đổi khả xử lý theo nồng độ dầu giai đoạn đầu vi sinh vật sử dụng dầu ngườn chất nên phát triển nhanh làm tăng khả oxi hóa nguồn hydrocacbon nên hiệu suất tăng nhanh Nhưng sau hiệu suất lại giảm lượng dầu tăng lên, điều lượng dầu cao vượt khả xử lý vi sinh vật Như vậy, nồng độ dầu thấp hiệu suất cao 3.1.2 Xử lý COD Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 106 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Dựa vào hình 3, ta thấy COD nồng độ 200mg/l có hiệu xử lý 41%, nồng độ 400mg/l có hiệu xử lý cao 69% sau nồng độ tăng hiệu xử lý giảm BIỂU ĐỒ KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD Hiệu suất (%) 1200 100% 90% 80% COD (mg/l) 1000 70% 60% 50% 40% 30% 800 600 400 CODv (mg/l) CODr (mg/l) Hiệu suất 20% 10% 0% 200 2500 2500 2500 2500 2500 Nồng độ bùn tối ưu (mg/l) Hình Hiệu xử lý COD mơ hình aerotank kết hợp lắng Các nguyên nhân đề xuất cho giảm hiệu suất tăng nồng độ COD khả xử lý vi sinh vật bị ức chế có giới hạn thức ăn cho vi sinh vật So với q trình bùn hoạt tính truyền thống để xử lý nước thải nhiễm dầu cơng trình xử lý có hiệu khử COD tương đương Khi so sánh hiệu xử lý dầu xử lý COD với bể lắng thơng thường kết xử lý aerotank kết hợp lắng có hiệu xử lý cao lần dầu lần COD 3.2 Mơ hình vi sinh dính bám Trong lơ thí nghiệm mơ hình đối chứng thực mơ hình chạy dựa vật liệu cát, mơ hình mơ hình vật liệu cát đất nhiễm dầu (có diện vi sinh vật) 3.2.1 Xử lý dầu Bảng Hiệu xử lý dầu mơ hình dính bám Nồng độ bùn (mg/l) 2500 2500 2500 2500 2500 Thời gian lưu Dầuv (mg/l) 16h 16h 16h 16h 16h 27.06 63.12 108.38 172.33 269.64 Dầur (mg/l) Hiệu suất 13.26 16.53 64.78 108.24 176.32 51% 74% 40% 37% 35% Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 107 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Kết nghiên cứu bảng cho thấy dầu nồng độ 27.06 mg/l, mặt dù nồng độ thấp hiệu xử lý không cao nồng độ 63.12mg/l, thời gian đầu cho đất cát vào thiết bị độ rỗng lớp cao Khi nồng đồ dầu 63.12mg/l cao thời gian sau đất tạo độ chặt trước ta tiến hành rửa lọc cách thổi khí cung cấp oxy cho vi sinh vật bùn nên hiệu xử lý cao, sau nồng độ tăng hiệu xử lý giảm Cũng với thí nghiệm thực mơ hình có vật liệu cát, chúng tơi nhận thất hiệu xử lý đạt cao 15% so với 74% mơ hình dính bám vi sinh vật Điều cho thấy hiệu xử lý đạt vi sinh vật dính bám bề mặt vật liệu điều kiện tiếp xúc vi sinh vật với dầu cần xử lý 3.2.2 Xử lý COD BIỂU ĐỒ KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD TRÊN ĐẤT 700 COD (mg/l) 600 80% 500 60% 400 300 40% 200 20% 100 Hiệu suất (%) 100% CODv (mg/l) CODr (mg/l) Hiệu suất 0% 2500 2500 2500 2500 2500 Nồng độ bùn (mg/l) Hình Hiệu xử lý COD Kết thí nghiệm hình cho thấy nồng đồ COD tăng dần hiệu xử lý giảm dần, hiệu xử lý mức trung bình Đặc biệt hiệu xử lý nồng độ 157 mg/l cao 59% Cũng nồng độ COD hiệu xử lý đạt 15% Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Kết nghiên cứu cho thấy, mơ hình aerotank kết hợp với lắng, nồng độ bùn cần trì hệ thống khoảng 2500 – 3000 mg/L Hiệu suất khử COD hệ thống 69%, so với trình bùn hoạt tính truyền thống để xử lý nước thải nhiễm dầu cơng trình xử lý có hiệu khử COD tương đương Nồng độ dầu thích hợp khoảng 50mg/l Hiệu loại bỏ dầu hệ thống khoảng 46% hiệu suất giảm nồng độ tăng Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 108 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Đối với mơ hình xử lý vi sinh vật dính bám, cát, hiệu suất khử COD hệ thống 10-15%, chủ yếu SS giữ lại hệ thống; Hiệu loại bỏ dầu hệ thống khoảng 8-11% chủ yếu dầu bị dính bám bề mặt cát; đất kết hợp cát bùn, hiệu suất khử COD hệ thống khoảng 59%, chủ yếu vi sinh vật xử lý phần lớn SS giữ lại hệ thống Hiệu loại bỏ dầu hệ thống khoảng 74% chủ yếu vi sinh vật xử lý phần lớn SS giữ lại hệ thống Tóm lại, bùn xí nghiệp xăng dầu Cát Lái tồn vi sinh vật phân hủy dầu, đo chúng có khả phân hủy dầu mơi trường đất nước có khả xử lý nồng độ thấp 4.2 Kiến nghị Nên có nghiên cứu sâu chủng vi sinh vật phân hủy dầu để kiểm soát tăng cường hiệu xử lý dầu đồng thời tạo chế phẩm sinh học phân hủy dầu Do vi sinh vật xử lý hàm lượng dầu nồng độ thấp để hiệu xử lý cao cần phải có biện pháp xử lý hóa lý trước vào hệ thống xử lý sinh học Tài liệu tham khảo Trung tâm nghiên cứu môi trường, 2002 Giáo trình thực hành hóa mơi trường Đại Học Nơng Lâm TP HCM Lương Đức Phẩm, 2003 Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học Nhà xuất giáo dục Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dung, 2003 Công nghệ sinh học môi trường, tập Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Phước, 2004 Xử lý nước thải bùn hoạt tính Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, 2003 Lý thuyết mơ hình hóa q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trịnh Xuân Lai, 2000 Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải Nhà xuất xây dựng Trần Công Phát, 2005 Nghiên cứu trình xử lý nước thải nhiễm dầu hệ lọc ngược qua lớp bùn hoạt tính, luận văn tốt nghiệp, Đại Học Nông Lâm TP.HCM Lâm Thị Bích Nhật, 2007 Phân lập chủng vi khuẩn – Kết hợp ứng dụng mơ hình USBF xử lý nước thải nhiễm dầu, luận văn tốt nghiệp, Đại Học Quốc Gia TP.HCM Khảo sát hiệu xử lý dầu vi sinh vật lơ lững dính bám 109 Lê Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Sương Mai, Hồ Thị Mai, Trương Thị Hương Huỳnh, Trần Thị Thanh Hương – Đại học Nông Lâm Tp HCM ... pháp hiệu xử lý nước thải nhiễm dầu biện pháp sinh học tiến hành thực đề tài: “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ DẦU BẰNG VI SINH VẬT LƠ LỬNG VÀ DÍNH BÁM” Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu - Vật. .. tăng hiệu xử lý giảm Cũng với thí nghiệm thực mơ hình có vật liệu cát, nhận thất hiệu xử lý đạt cao 15% so với 74% mô hình dính bám vi sinh vật Điều cho thấy hiệu xử lý đạt vi sinh vật dính bám. .. để xử lý nước thải nhiễm dầu cơng trình xử lý có hiệu khử COD tương đương Khi so sánh hiệu xử lý dầu xử lý COD với bể lắng thơng thường kết xử lý aerotank kết hợp lắng có hiệu xử lý cao lần dầu