pháp tuyển nổi áp lực
Kết quả so sánh hiệu quả tách dầu trong NTND giữa phƣơng pháp tách vi sóng điện từ và phƣơng pháp tuyển nổi, đƣợc trình bày ở bảng 3.26.
Bảng 3.26 So sánh hiệu suất tách dầu của 2 phương pháp tách vi sóng điện từ và tuyển nổi
Mẫu
Hàm lượng dầu trong nhũ
(mg/L)
Hàm lượng dầu còn lại (mg/L) Hiệu suất tách dầu (%)
Vi sóng Tuyển nổi Vi sóng Tuyển nổi
1 20,00 1,10 0,42 94,0 98,0 2 30,00 1,25 0,61 95,0 98,0 3 40,00 1,44 0,80 96,0 98,0 4 50,00 1,56 1,01 96,0 98,0 5 60,00 1,58 1,24 97,0 98,0 6 70,00 1,59 1,45 98,0 98,0 7 80,00 1,63 1,57 98,0 98,0 8 90,00 1,60 1,84 98,0 98,0 9 100,00 1,69 2,01 98,0 98,0 10 110,00 1,79 2,25 98,5 98,0 11 120,00 1,82 2,43 98,5 98,0 12 130,00 1,98 2,61 98,5 98,0 13 140,00 2,09 2,79 98,5 98,0 14 150,00 2,23 3,05 98,5 98,0 15 160,00 2,37 3,95 98,5 97,5
Mẫu
Hàm lượng dầu trong nhũ
(mg/L)
Hàm lượng dầu còn lại (mg/L) Hiệu suất tách dầu (%)
Vi sóng Tuyển nổi Vi sóng Tuyển nổi
16 170,00 2,55 4,20 98,5 97,5 17 180,00 2,72 4,45 98,5 97,5 18 190,00 2,86 4,71 98,5 97,5 19 200,00 2,99 5,97 98,5 97,0 20 210,00 3,11 6,23 98,5 97,0 21 220,00 3,27 6,58 98,5 97,0 22 230,00 3,45 6,88 98,5 97,0 23 240,00 3,58 7,15 98,5 97,0 24 250,00 3,72 7,44 98,5 97,0 25 260,00 3,86 7,77 98,5 97,0 26 270,00 4,05 8,06 98,5 97,0 27 280,00 4,15 11,18 98,5 96,0 28 290,00 5,74 11,62 98,0 96,0 29 300,00 5,95 12,01 98,0 96,0 30 310,00 6,15 12,36 98,0 96,0 31 320,00 6,38 12,75 98,0 96,0 32 330,00 9,87 13,17 97,0 96,0 33 340,00 10,18 17,03 97,0 95,0 34 350,00 10,51 17,52 97,0 95,0 35 360,00 14,46 17,98 96,0 95,0 36 370,00 14,91 18,47 96,0 95,0 37 380,00 15,30 19,00 96,0 95,0 38 390,00 15,69 19,48 96,0 95,0 39 400,00 16,11 19,95 96,0 95,0
Mẫu
Hàm lượng dầu trong nhũ
(mg/L)
Hàm lượng dầu còn lại (mg/L) Hiệu suất tách dầu (%)
Vi sóng Tuyển nổi Vi sóng Tuyển nổi
40 410,00 16,41 20.38 96,0 95,0 41 420,00 21,08 42,00 95,0 90,0 42 430,00 21,55 43,03 95,0 90,0 43 440,00 22,13 44,03 95,0 90,0 44 450,00 22,52 67,47 95,0 85,0 45 460,00 23,24 69,01 95,0 85,0 46 470,00 23,47 70,50 95,0 85,0
Từ bảng 3.26 ta có đồ thị hình 3.29 so sánh hiệu suất tách dầu của 2 phƣơng pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi.
Hình 3.29So sánh hiệu suất tách dầu của 2 phương pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi
Từ các kết quả đƣợc trình bày ở hình 3.29 có thể đƣa ra các nhận xét nhƣ sau: Hiệu suất tách dầu của cả 2 phƣơng pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi đều rất hiệu quả cho vùng nồng độ dầu trong NTND từ 20-470mg/L.
Chỉ có sự khác biệt rất nhỏ về hiệu suất tách dầu của 2 phƣơng pháp ở vùng nồng độ ban đầu và vùng nồng độ cuối. Ở vùng hàm lƣợng dầu 20-60mg/L thì hiệu suất tách bằng phƣơng pháp tuyển nổi cao hơn một ít so với phƣơng pháp vi sóng. Điều này có thể là do có sự tác động trực tiếp của hệ HP trong khoảng nồng độ thấp của hệ nhũ tƣơng ở phƣơng pháp tuyển nổi [87]. Còn ở vùng nồng độ cuối, 420-470mg/L, hiệu suất tách của phƣơng pháp vi sóng trội hơn so phƣơng pháp tuyển nổi là do ảnh hƣởng của thời thời gian đến hiệu suất tách dầu của phƣơng pháp vi sóng điện từ lớn hơn so với trong phƣơng pháp
tuyển nổi [17, 27]. Còn ở vùng nồng độ 70-410mg/L thì hiệu suất của hai phƣơng pháp tƣơng đƣơng nhau. Điều này cũng phù hợp với các thông tin thu đƣợc ở phần tổng quan tại chƣơng 1 rằng, phƣơng pháp tuyển nổi cho hiệu suất tách không đƣợc tốt khi hàm lƣợng nhũ tƣơng dầu/nƣớc >500mg/L.
Vì vậy, có thể xem hiệu suất tách dầu trong phƣơng pháp tách vi sóng tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp tuyển nổi truyền thống. Việc so sánh hai phƣơng pháp này sẽ hoàn thiện hơn nếu xét thêm đến các khía cạnh: Giá thành xử lý, mức độ phức tạp khi vận hành thiết bị cũng nhƣ yêu cầu bảo dƣỡng thiết bị,…mà phƣơng pháp xếp hạng 5 bậc [24, 36, 43, 74] cho công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi đƣợc chúng tôi thực hiện trong phần tiếp theo.
3.5.2 So sánh lựa chọn công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi theo phƣơng pháp xếp hạng 5 bậc
Sau khi đã có kết quả thực nghiệm hai phƣơng pháp tách vi sóng điện từ và phƣơng pháp tuyển nổi, các tiêu chí: “Lựa chọn các công nghệ xử lý tách dầu theo phƣơng pháp xếp hạng 5 bậc” đƣợc đề cập ở chƣơng 1 đƣợc vận dụng để phân loại tổng thể và xếp hạng cho hệ thống xử lý NTND của công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi [43, 55, 91]. Cùng với kết quả thực nghiệm, đây là tiêu chí quan trọng cùng với kết quả thực nghiệm để so sánh hiệu suất xử lý tách dầu giữa hai phƣơng pháp, giúp đánh giá chính xác hơn hiệu suất tách dầu giữa hai công nghệ.
3.5.2.1 So sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi
Từ đồ thị hình 3.29, cho ta kết quả so sánh ƣu nhƣợc điểm của công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi trên bảng 3.27.
Bảng 3.27 So sánh ưu nhược điểm của công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi
So sánh Vi sóng điện từ Tuyển nổi
Ƣu điểm - Trong vùng nồng độ dầu 20-470mg/L thì hiệu suất tách tốt, đạt 94,0-98,5%
- Không có quán tính nhiệt
- Thời gian tách (trích ly) nhanh, sản phẩm tách chất lƣợng cao
- Có tác dụng đặc biệt với các phân tử phân cực
- Vận hành thiết bị đơn giản, tự động, ít nhân công
- Sinh lợi nhiều, rút ngắn thời gian hoàn vốn
- Không để lại hiện tƣợng ô nhiễm thứ cấp - Dễ dàng lắp đặt gần với nguồn phát sinh nhũ tƣơng nên việc xử lý sẽ nhanh chóng.
- Trong vùng nồng độ dầu 20- 150mg/L hiệu suất tách cao, đạt 98%
- Hoạt động liên tục
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi
- Chi phí đầu tƣ và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản
- Vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu hồi cặn, tạp chất
- Tuyển nổi kèm theo sự thổi khí, làm giảm nồng độ chất HĐBM và các chất dễ bị oxy hóa.
So sánh Vi sóng điện từ Tuyển nổi
Nhƣợc
điểm - Nhiệt độ sôi của các dung môi đạt đƣợc rất nhanh, dễ gây nổ.
- Trọng lƣợng của các hạt thƣờng không đƣợc lớn, thƣờng khoảng 0,2 đến 1,5mm
- Phụ thuộc vào số lƣợng bọt khí nên đòi hỏi kích thƣớc bọt khí ổn định
- Cần thêm hệ HP.
3.5.2.2 Xếp hạng cho hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu của công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi
Dựa vào các tiêu chí đề ra trong “Lựa chọn các công nghệ xử lý tách dầu theo phƣơng pháp xếp hạng 5 bậc” chúng tôi đã lập ra bảng xếp hạng 5 bậc cho công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi dƣới đây:
Bảng 3.28 Xếp hạng 5 bậc cho công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi
Số
bước Chỉ tiêu Vi sóng điện từ Tuyển nổi
Bước 1 % loại bỏ chất bẩn (dầu)
>95; Xếp hạng: 5 >95; Xếp hạng: 5
Bước 2 Mức độ tiêu thụ
nguồn lực
Tƣơng đối thấp; Xếp hạng: 4 Trung bình; Xếp hạng: 3 Bước 3 Có yêu cầu xử lý
phụ trƣớc hoặc sau khi xử lý chính
Mức một: điều chỉnh pH, làm mềm nƣớc, thêm hóa chất, loại bỏ chất rắn lơ lửng, loại dầu, lọc cát…Xếp hạng: 4 Mức một: điều chỉnh PH, làm mềm nƣớc, thêm hóa chất, loại bỏ chất rắn lơ lửng, loại dầu, lọc cát…Xếp hạng: 4
Bước 4 Độ ổn định của công nghệ xử lý
Chu kỳ tự động bơm đơn giản và rất ít cần phải điều chỉnh.
Xếp hạng: 3
Chu kỳ tự động bơm đơn giản và rất ít cần phải điều chỉnh. Xếp hạng: 3 Bước 5 Khả năng di chuyển
của các công nghệ xử lý
Có khả năng di chuyển hoàn toàn. Xếp hạng: 3
Có khả năng di chuyển một phần. Xếp hạng: 1.5 Bước 6 Mức độ nhiễm bẩn
của nƣớc thải
Trung bình: amoniac, các ion cứng, BTEX, các khí hòa tan, những hạt dầu nhỏ, các ion kim loại… TDS: 5.000-10.000mg/L TOC, TPH: > 30-100mg/L Xếp hạng: 4 Trung bình: amoniac, các ion cứng, BTEX, các khí hòa tan, những hạt dầu nhỏ, các ion kim loại… TDS: 5.000-10.000mg/L TOC, TPH: >30-100mg/L
Bước cuối cùng
Tính toán phân cấp tổng thể dựa trên các tiêu chí đã phân cấp
Sau khi đánh giá các bậc của từng bƣớc của 6 bƣớc, công thức cuối cùng đƣợc mô tả sau đây dùng để tính toán phân cấp tổng thể. Thứ hạng cao nhất có thể là 7 đối với các công nghệ xử lý với bậc cao đƣợc khẳng định là có hiệu suất tốt, có tính kinh tế và tính linh hoạt cao và thứ hạng thấp nhất có thể là 1 trên thang điểm 7. Công thức phân cấp tổng thể là:
[(bƣớc 1 + bƣớc 2 + bƣớc 3 + bƣớc 4 + bƣớc 5)]
bƣớc 6 (3.3) Dựa vào kết quả trong bảng xếp hạng các bƣớc (bảng 3.28) chúng tôi tính toán cụ thể cho sự phân cấp tổng thể cho công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi nhƣ trong bảng 3.29.
Bảng 3.29 Phân cấp tổng thể cho công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi
Chỉ tiêu Công nghệ vi sóng điện từ
Công nghệ tuyển nổi kết hợp chất phá nhũ
Bước 1: Hiệu suất thu hồi (chất nhiễm bẩn) 5 5
Bước 2: Mức tiêu hao nguồn lực 4 3
Bước 3: Yêu cầu tiền xử lý 4 4
Bước 4: Độ ổn định của hệ thống xử lý 3 3
Bước 5: Khả năng di chuyển của thiết bị xử lý 3 1.5
Bước 6: Mức độ nhiễm bẩn của dòng thải 4 4
Xếp hạng tổng thể 4,750 4,125
Kết quả này cho thấy, hiệu suất tách dầu của cả 2 công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi đều tốt cho vùng hàm lƣợng dầu trong NTND từ 20-470mg/L. Chỉ có sự khác biệt rất nhỏ về hiệu suất tách của hai công nghệ tách dầu này ở vùng nồng độ ban đầu và vùng nồng độ cuối. Ở vùng hàm lƣợng dầu từ 20-60mg/L thì hiệu suất tách của công nghệ tuyển nổi cao hơn không đáng kể so với công nghệ vi sóng, còn ở vùng nồng độ cuối từ 420-470mg/L thì hiệu suất tách của công nghệ vi sóng trội hơn tuyển nổi.
Cả hai công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi đều là những công nghệ hữu hiệu và quan trọng cho việc xử lý NTND nói riêng và nƣớc thải nói chung, trong đó công nghệ vi sóng điện từ hiệu quả hơn công nghệ tuyển nổi ở mức tiêu hao nguồn lực và khả năng di chuyển của thiết bị xử lý.
KẾT LUẬN
1. Đã chế tạo đƣợc mẫu nhũ tƣơng dầu/nƣớc từ dầu thô Bạch Hổ và nƣớc biển; hàm lƣợng dầu trong nhũ từ 20-470mg/L (mỗi mẫu cách đều 10mg/L); nhũ tƣơng có độ bền và kích thƣớc hạt tƣơng tự các mẫu nhũ tƣơng tồn tại trong NTND tự nhiên, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho các thí nghiệm của luận án.
2. Nghiên cứu xử lý tách dầu bằng phƣơng pháp vi sóng điện từ: Khảo sát các thông số ảnh hƣởng đến hiệu quả tách dầu tìm đƣợc điều kiện tối ƣu với mẫu nhũ có hàm lƣợng dầu 150mg/L là: Thời gian tách là 40giây; Công suất thiết bị tách vi sóng là 1,5KW; Nhiệt độ tách dầu là ở 55oC; pH mẫu là 7. Với điều kiện này hiệu quả tách dầu đạt 98,5%; Đánh giá hiệu quả tách dầu ở điều kiện tối ƣu với các mẫu có hàm lƣợng dầu từ 20-470mg/L cho hiệu quả tách từ 94-98,5%. Từ đó xác định đƣợc vùng hàm lƣợng dầu tối ƣu của phƣơng pháp vi sóng điện từ 110-280mg/L cho hiệu quả tách 98,5%.
3. Đã nghiên cứu tổng hợp hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ thân thiện môi trƣờng từ mỡ cá ba sa với các nội dung: Điều chế đƣợc hệ vật liệu xúc tác dị thể MgO-ZrO2/γ- Al2O3; Điều chế methyl este qua phản ứng este chéo hóa mỡ cá ba sa với methanol sử dụng xúc tác dị thể MgO-ZrO2/γ-Al2O3, chất lƣợng các methyl este đảm bảo để chế tạo acid alkyl hydroxamic và làm nguyên liệu cho hệ HP; Acid alkyl hydroxamic đƣợc điều chế từ methyl este với hydroxylamin; Đã thiết lập đƣợc công thức phối trộn hệ hóa phẩm hai thành phần là acid alkyl hydroxamic/methyl este với tỷ lệ (khối lƣợng) 1:10 cho hiệu quả tách dầu cao nhất và hệ HP này cho hiệu quả tách dầu trong NTND ở mức trung bình khi so sánh với các hệ HP nhập ngoại của hãng BASF; Đã nghiên cứu kết hợp hệ hóa phẩm cho hiệu quả tách dầu tốt nhất với hệ hóa phẩm của hãng BASF (Alcomer 7125) và tìm đƣợc tỷ lệ (khối lƣợng) tối ƣu là 4:1 thì độ giảm độ đục cao nhất (56,5%), tăng gần 40% so với khi chỉ dùng Alcomer 7125.
4. Nghiên cứu xử lý tách dầu bằng phƣơng pháp tuyển nổi; Khảo sát các thông số ảnh hƣởng đến hiệu quả tách dầu tìm đƣợc điều kiện tối ƣu với mẫu nhũ có hàm lƣợng dầu 150mg/L là: Hàm lƣợng hệ hóa phẩm từ mỡ cá ba sa 15mg/L; pH mẫu là 7; Thời gian tách: 50phút. Với điều kiện này hiệu quả tách dầu đạt hơn 98%. Đánh giá hiệu quả tách dầu ở điều kiện tối ƣu với các mẫu có hàm lƣợng dầu từ 20-470mg/L cho hiệu quả tách từ 85-98%. Từ đó xác định đƣợc vùng hàm lƣợng dầu tối ƣu của phƣơng pháp tuyển nổi 20-150mg/L cho hiệu quả tách 98%.
5. Đã so sánh hiệu suất tách dầu giữa hai công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi: Hiệu suất tách dầu của cả hai công nghệ đều rất hiệu quả ở vùng hàm lƣợng dầu trong NTND từ 20 đến 470mg/L; ở vùng nồng độ nhỏ 20-60mg/L, công nghệ tuyển nổi đạt hiệu suất tách 98%, trong khi đó công nghệ vi sóng đạt 94-97%; vùng từ 420 đến 470mg/L, công nghệ vi sóng đạt hiệu suất tách 95%, trong khi đó công nghệ tuyển nổi chỉ đạt 85-90%.
Cả hai công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi đều là những công nghệ hữu hiệu và quan trọng cho việc xử lý NTND nói riêng và nƣớc thải nói chung. Công nghệ vi sóng điện từ hiệu quả hơn công nghệ tuyển nổi ở mức tiêu hao nguồn lực và khả năng di chuyển của thiết bị xử lý.
CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Đã nghiên cứu, khảo sát và tìm ra các điều kiện tối ƣu để xử lý tách dầu ở dạng nhũ tƣơng trong NTND có nguồn gốc dầu thô Bạch Hổ bằng công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi.
2. Đã chế tạo hệ hóa phẩm sinh học thân thiện môi trƣờng từ mỡ cá ba sa Việt Nam trên hệ xúc tác MgO-ZrO2/γ-Al2O3, phù hợp với tính chất paraffinic của dầu thô Bạch Hổ và đã đánh giá tìm đƣợc tỷ lệ tối ƣu cho hiệu quả tách dầu của hệ HP này. Đã nghiên cứu kết hợp hệ hóa phẩm chế tạo từ mỡ cá ba sa với hệ hóa phẩm Alcomer 7125 của hãng BASF và tìm ra đƣợc tỷ lệ cho hiệu quả tách dầu cao nhất. Kết quả ban đầu mở ra triển vọng thay thế từng phần các hệ HP đang nhập ngoại của ngành dầu khí Việt Nam và mở ra hƣớng nghiên cứu mới nhằm nâng cao hiệu quả xử lý tách dầu của các hệ HP trong ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. 3. Đề xuất ứng dụng phƣơng pháp “So sánh lựa chọn các công nghệ xử lý tách dầu
theo phƣơng pháp xếp hạng 5 bậc” đã giúp so sánh ƣu nhƣợc điểm giữa hai công nghệ vi sóng điện từ và tuyển nổi của luận án chuẩn xác, mở ra triển vọng ứng dụng phƣơng pháp này cho các đơn vị sản xuất trong và ngoài ngành dầu khí.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] Bùi Thị Bửu Huê, Hà Thanh Mỹ Phƣơng (2010) Tổng hợp Alkanolamit và
Alkanediamit từ Oleic Axit. Tạp chí Hóa Học, Viện Khoa học và Công nghệ
Việt Nam, 4B, tr. 75
[2] Đào Thị Hải Hà, Hoàng Linh, Lƣơng Văn Tuyên (2013) Tổng hợp phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc cho dầu thô nhiều paraffin mỏ Bạch Hổ trong khai