Khảo sát môi trường và giải pháp tách dầu trong nước thải công ty nhựa

Ngành công nghiệp nhựa tại Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu trong nước và từng bước xuất khẩu ra nước ngoài.

Công nghiệp sản xuất nhựa sử dụng dầu mỏ làm nguyên liệu, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội.

Nước thải sản xuất công nghiệp, đặc biệt là nước thải nhiễm dầu, là một vấn đề môi trường đáng lo ngại.

Vỏ trấu là vật liệu hấp phụ giá rẻ và hiệu quả, có khả năng hấp phụ dầu trong nước thải.

Ngành sản xuất nhựa là một trong những ngành chiến lược của Việt Nam với tốc độ phát triển cao trong những năm trở lại đây. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nền công nghiệp nước ta đã có những bước phát triển mạnh mẽ nhu cầu về sản phẩm nhựa cho hoạt động công nghiệp,nông nghiệp và sinh hoạt ngày càng lớn.

Công ty Cổ phần Nhựa Thiếu niên Tiền Phong - Hải Phòng là một công ty chuyên sản xuất nhựa với nguyên liệu chính chủ yếu là các loại nhựa sơ cấp như PVC, PP …

Nước thải sản xuất của Công ty Cổ phần Nhựa Thiếu niên Tiền Phong – Hải Phòng ra hai loại:

• Nước thải sản xuất thông thường: Nước sản xuất ở đây chủ yếu là nước làm mát thiết bị và làm nguội sản phẩm nhựa PPR, PVC,HDPE. Nước sản xuất này được tuần hoàn qua các bể trung gian để làm nguội và quay vòng sử dụng lại cho sản xuất.
• Nước thải sản xuất pha: Nước thải gia công khuôn mẫu sản phẩm: Nước thải phát sinh trong quá trình gia công khuôn, vệ sinh khuôn, vệ sinh đầu hình. Nước thải sản xuất ống PPR:

• Nước thải phát sinh trong quá trình tạo hạt nhựa PP + PE và tạo thành ống PPR.
• Nước thải sản xuất ống PVC: • Nước thải phát sinh trong quá trình tạo compound PVC. • Nước thải phát sinh trong quá trình đùn, tạo ống PVC. • Nước thải phát sinh trong quá trình gia công ống PVC như cắt ống, mài ống, hàn ống. Nước thải phát sinh trong quá trình gia công sản phẩm. Các nguồn nước thải phát sinh khác:
• Nước thải rửa sàn, vệ sinh nhà xưởng.
• Nước thải sinh hoạt công nhân viên tại các nhà xưởng.

Nước thải nhiễm dầu khi xả vào môi trường thì một phần các sản phẩm dầu lắng xuống và phân hủy ở tầng đáy nguồn nước làm ô nhiễm bởi các sản phẩm phân giải hòa tan; một phần khác lại nổi lên trên mặt nước cùng với các bọt khí tách ra từ đáy nguồn nước. Cặn chứa dầu tích lũy ở đáy sông, hồ là nguồn gây ô nhiễm cố định đối với sông đó, gây độc hại cho hệ sinh vật đáy- thức ăn của cá. Ngoài ra, dầu trong nước còn có khả năng chuyển hóa thành các hóa chất độc hại khác đối với con người và thủy sinh. Gây tổn thất lớn cho ngành cấp nước, thủy sản, nông nghiệp, du lịch và các ngành kinh tế quốc dân khác.
Ngoài các tác động tiêu cực đến môi trường nước mặt như đã nêu, nước thải nhiễm dầu sẽ có khả năng ngấm vào đất hoặc bị cuốn theo nước mưa vào các tầng nước ngầm và từ đó khả năng gây ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm có sự hiện diện của dầu, nước sẽ có mùi hôi không thể dùng cho mục đích ăn uống sinh hoạt.

Khi nước thải nhiễm dầu xả vào nguồn nước, lượng dự trữ oxy hòa tan trong nước nguồn sẽ giảm đi do oxy được tiêu thụ cho quá trình oxy hóa các sản phẩm dầu, làm cản trở quá trình làm thoáng mặt nước. Các hạt nhũ tương loãng có kích thước rất khác với kích thước của các nhũ tương đặc và rất đậm đặc. Các nhũ tương loãng là hệ phân tán cao có đường kính hạt dao động xung quanh 10 -5 cm, nghĩa là gần với kích thước hạt chất nhũ hóa đặc biệt. Thí nghiệm cho biết, hạt của các nhũ tương này có độ linh động điện di và mang diện tích. Điện tích xuất hiện trên các pha phân tán của các hạt nhũ này là do sự hấp phụ các ion của các lớp điện ly vô cơ có mặt trong môi trường, đôi khi với một lượng cực kỳ nhỏ. Khi không có những chất điện ly lạ thì bề mặt các hạt nhũ tương này là do hấp phụ các ion Hydroxyl hoặc hydro có mặt trong nước do sự hấp phụ ion hóa các phân tử nước. Nhũ tương loãng có tính chất giống như sol ghét lưu hơn tất cả các nhũ tương khác. Povis đã nghiên cứu các nhũ tương loãng và cho thấy chúng có điện động tới hạn. Ngoài ra bên cạnh điện tích, tính bền vững tập hợp nhũ tương loãng còn do nồng độ hạt vô cùng loãng của hệ, vì nồng độ vô cùng loãng sự va chạm giữa các giọt rất ít khi xảy ra.

Nhũ tương được coi là hệ phân tán hai pha lỏng không trộn lẫn vào nhau. Trong đó, pha phân tán có dạng những giọt nhỏ (hoặc một lượng nhỏ hơn nhiều) được phân bố đều trong pha liên tục (pha phân tán). Các giọt này thường có dạng cầu và kích thước khoảng 10 -5 cm. Nhũ tương có thể được chia thành hai loại chính là nhũ tương lỏng - lỏng và nhũ tương rắn - lỏng.

Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm dầu gồm:

• Phương pháp vật lý: -- Phương pháp cơ học: sử dụng thiết bị gạt dầu, khoang ngăn dầu và bể lắng. -- Phương pháp tuyển nổi: dùng chất tuyển nổi để các chất bẩn nổi lên mặt nước, sau đó loại hỗn hợp chất bẩn và chất tuyển nổi ra khỏi nước. -- Phương pháp đông tụ: dùng chất đông tụ như phèn sắt, phèn nhôm để các tạp chất trong nước lắng đọng.
• Phương pháp hóa học: -- Phương pháp keo tụ: sử dụng chất keo tụ như bazo của các muối sắt, nhôm để các tạp chất trong nước lắng đọng. -- Phương pháp hấp phụ: sử dụng các chất hấp phụ như đất diatomit, bentonit, than hoạt tính để hấp phụ dầu trong nước.
• Phương pháp sinh học: dựa vào khả năng phân hủy dầu của một số vi sinh vật trong nước.

Trong phương pháp hấp phụ, các chất hấp phụ khác nhau được sử dụng tùy theo yêu cầu và tính chất của từng loại nước thải nhiễm dầu. Ví dụ như đá diatomit, bentonit, than hoạt tính và các vật liệu khác. Chất hấp phụ được sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau như bột, dạng tờ, dạng cuộn, dạng băng...

Kết quả phân tích hàm lượng dầu tại cống thải chung của nhà máy Nhựa Tiền Phong – Hải Phòng cho thấy hàm lượng dầu thải của nhà máy trong nước thải khá cao. Hàm lượng dầu đối với từng vị trí khác nhau chênh lệch nhiều. Hàm lượng dầu ở tầng nước mặt Mẫu 1 = 19,5 (mg/l); Mẫu 2 = 20 (mg/l) so với QCVN 40:2011/BTNMT lần lượt là 1,95 và 2 lần. Hàm lượng dầu giảm dần theo chiều sâu tầng nước giữa Mẫu 2 = 14 (mg/l); Mẫu 5 = 15 (mg/l) so với QCVN 40:2011/BTNMT lần lượt là 1,4 và 1,5 lần. Đến tầng nước đáy hàm lượng dầu đã giảm đi rõ rệt. Với hàm lượng dầu khá cao trong nước thải của nhà máy khi thải ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước và ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân, nếu không được xử lý.

Vỏ trấu là phế phẩm trong quá trình sản xuất gạo của nước ta. Vỏ trấu sau khi thu hoạch còn tươi có tỷ lệ ẩm vào khoảng 33%, sau khi phơi khô thì lượng nước chiếm rất ít (khoảng 11%). Tỷ trọng của vỏ trấu khô xấp xỉ 0,12 (g/cm3) ở nhiệt độ 15 độ C.

• Thành phần hóa học của vỏ trấu khô như sau:

• Xenluloza khoảng 43,6%.

• Xylan khoảng 34,2%.

• Lignin khoảng 21,3%.

• Ngoài ra còn có một số chất khác: protein 1,5%; tro 1,7%; axit xitric 0,7%; axit succinic 1,1%; andehit furfural 0,8%; nước 9,0%.

• Cấu trúc của vỏ trấu gồm 2 lớp: lớp ngoài và lớp trong. Lớp ngoài dày khoảng 100 µm, gồm các tế bào hình vuông hay hình chữ nhật xếp khít nhau tạo nên một màng cứng bảo vệ hạt thóc không bị côn trùng hay nấm mốc tấn công. Lớp trong là là các tế bào mỏng hình tròn hoặc hình vuông, chứa nhiều tinh bột nên làm thành lớp màu trắng, xốp mềm ở phía trong vỏ.

Khả năng hấp phụ dầu của vỏ trấu như sau:

• Vỏ trấu có độ xốp cao.

• Có cấu trúc hóa học phức tạp với nhiều thành phần khác nhau.

• Cấu trúc vỏ trấu gồm 2 lớp: lớp ngoài và lớp trong, trong đó lớp ngoài có cấu trúc chặt chẽ nên rất bền với các loại axit và bazơ.

• Do đó, vỏ trấu có khả năng hấp phụ dầu tốt, có thể hấp phụ được hầu hết các loại dầu, trong đó có cả dầu thô và các loại dầu mỡ động thực vật.

• Khả năng hấp phụ dầu của vỏ trấu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kích thước hạt, độ ẩm, nhiệt độ, thời gian hấp phụ, tỷ lệ dầu/vỏ trấu, tốc độ khuấy.