Cách xác định liều lượng Demulsifier bằng Jar Test

Demulsifier là hóa chất phá nhũ được sử dụng khi dầu tồn tại dưới dạng những giọt rất nhỏ, phân tán ổn định trong nước và khó tách bằng bể tách dầu thông thường. Tuy nhiên, hiệu quả phá nhũ phụ thuộc nhiều vào loại dầu, chất hoạt động bề mặt, pH và liều hóa chất.

Nếu châm quá ít, nhũ tương chưa được phá hoàn toàn. Nếu châm quá nhiều, hiệu quả có thể không tăng thêm nhưng chi phí hóa chất, lượng bùn và COD hữu cơ đầu ra có thể tăng tùy loại sản phẩm.

Jar Test giúp xác định vùng liều Demulsifier phù hợp bằng cách so sánh khả năng mất ổn định của nhũ tương, kích thước giọt dầu, chất lượng bông sau PAC – Polymer và hiệu quả tách cuối cùng.

Điểm quan trọng là không nên chỉ quan sát cốc nào “tách dầu nhiều nhất”. Liều tối ưu là liều thấp nhất vẫn phá nhũ tốt và giúp toàn bộ quá trình phía sau hoạt động ổn định.

1. Xác định nước có thực sự cần Demulsifier hay không

Trước khi Jar Test cần xác định dầu đang ở dạng tự do hay dạng nhũ hóa.

Nước có khả năng cần Demulsifier khi:

Nước có màu trắng sữa hoặc trắng đục.
Để lắng lâu nhưng không tạo lớp dầu rõ.
Dầu mỡ phân tích cao nhưng bể tách dầu thu được ít dầu.
Nước chứa nhiều chất tẩy rửa hoặc chất hoạt động bề mặt.
Tăng PAC nhưng khả năng tách dầu không cải thiện.
Nước sau DAF vẫn còn các giọt dầu rất nhỏ.

Nếu dầu đã nổi thành lớp rõ và có thể thu gom cơ học thì nên ưu tiên bể tách dầu hoặc gạt dầu thay vì sử dụng Demulsifier.

2. Lấy mẫu đại diện cho điều kiện vận hành

Liều Demulsifier xác định bằng Jar Test chỉ có ý nghĩa khi mẫu đại diện cho nước thực tế.

Nên lấy mẫu:

Trước điểm châm Demulsifier.
Sau bể điều hòa nếu đây là điểm châm thực tế.
Tại thời điểm tải dầu điển hình.
Không lấy ngay sau một sự cố xả dầu bất thường nếu mục tiêu là xây dựng liều vận hành bình thường.

Trước khi chia mẫu vào các cốc, khuấy nhẹ để mẫu đồng đều nhưng không khuấy quá mạnh làm thay đổi kích thước giọt dầu.

Nên ghi lại:

pH.
Dầu mỡ.
COD.
TSS.
Độ đục.
Lưu lượng nước.
Ca hoặc công đoạn sản xuất.

Nếu tải dầu thay đổi lớn giữa các ca, nên thử nhiều mẫu để xây dựng dải liều cho tải thấp, trung bình và cao.

3. Tối ưu pH trước khi xác định liều Demulsifier

pH có thể ảnh hưởng đến điện tích bề mặt giọt dầu, trạng thái chất hoạt động bề mặt và khả năng hoạt động của Demulsifier.

Nếu chưa biết vùng pH phù hợp, có thể thực hiện vòng Jar Test đầu tiên:

Chia nước thành nhiều cốc bằng nhau.
Điều chỉnh mỗi cốc ở một mức pH khác nhau.
Châm cùng một liều Demulsifier.
Giữ điều kiện khuấy giống nhau.
Quan sát khả năng xuất hiện giọt dầu lớn và độ trong của nước.

Chọn vùng pH cho quá trình phá nhũ tốt nhất rồi mới chuyển sang tối ưu liều Demulsifier.

Không nên thay đổi đồng thời cả pH và liều Demulsifier trong cùng một vòng thử nếu không có thiết kế thí nghiệm rõ ràng.

4. Thiết lập dải liều Demulsifier ban đầu

Nếu hệ thống đang sử dụng Demulsifier, nên thử cả các liều thấp hơn và cao hơn liều hiện tại để xác định hệ thống có đang châm dư hay không.

Ví dụ có thể bố trí:

Cốc 1: Không châm Demulsifier.
Cốc 2: 40% liều hiện tại.
Cốc 3: 60% liều hiện tại.
Cốc 4: 80% liều hiện tại.
Cốc 5: 100% liều hiện tại.
Cốc 6: 120% liều hiện tại.

Nếu chưa từng sử dụng Demulsifier, nên bắt đầu từ dải liều kỹ thuật của sản phẩm cụ thể rồi thử các mức tăng đều.

Không nên lấy liều của một nhà máy khác áp dụng trực tiếp vì ngay cả hai hệ thống cùng ngành cũng có thể sử dụng loại dầu và chất tẩy rửa khác nhau.

5. Cách châm và khuấy Demulsifier trong Jar Test

Demulsifier phải được phân tán đủ để tiếp xúc với các giọt dầu. Tuy nhiên, sau khi các giọt đã bắt đầu kết tụ, lực khuấy quá lớn có thể làm chúng bị chia nhỏ trở lại.

Trình tự thử nên mô phỏng gần với hệ thống thực tế:

Ổn định pH.
Châm Demulsifier.
Khuấy đủ nhanh trong thời gian ngắn để phân tán hóa chất.
Giảm tốc độ khuấy.
Quan sát quá trình kết tụ của dầu.
Châm PAC nếu quy trình thực tế có sử dụng.
Châm Polymer tại giai đoạn tạo bông.
Để lắng hoặc mô phỏng khả năng tuyển nổi.

Không nên sử dụng một tốc độ rpm cố định cho mọi Jar Test vì kích thước cánh khuấy và thể tích cốc khác nhau. Điều quan trọng là giữ điều kiện giống nhau giữa các cốc và gần với quá trình thực tế.

6. Dấu hiệu Demulsifier đang thiếu liều

Khi Demulsifier chưa đủ, chỉ một phần nhũ tương bị mất ổn định.

Dấu hiệu thường gặp:

Nước vẫn trắng đục gần giống mẫu đối chứng.
Các giọt dầu vẫn rất nhỏ.
Chỉ xuất hiện một vài cụm dầu.
Phần nước không trong rõ.
PAC phải sử dụng liều cao mới hình thành bông.
Polymer tạo bông dầu nhỏ và khó tách.

Nếu tăng nhẹ Demulsifier làm các giọt dầu lớn lên rõ rệt, liều ban đầu có thể đang thiếu.

Ngược lại, nếu tăng nhiều mức mà gần như không có thay đổi thì nên kiểm tra lại pH hoặc thử loại Demulsifier khác thay vì tiếp tục tăng cùng một sản phẩm.

7. Dấu hiệu liều Demulsifier đã phù hợp

Ở vùng liều phù hợp, trạng thái của mẫu thường thay đổi khá rõ so với mẫu đối chứng.

Các dấu hiệu tích cực gồm:

Nước mất dần trạng thái trắng sữa.
Các giọt dầu nhỏ kết hợp thành cụm hoặc giọt lớn.
Xuất hiện ranh giới dầu – nước rõ hơn.
Phần nước giữa các cụm dầu trong hơn.
PAC tạo vi bông nhanh hơn.
Polymer tạo bông ở liều thấp hơn.
Bông dầu dễ nổi hoặc dễ lắng.

Liều tối ưu nên là liều thấp nhất vẫn tạo được kết quả phá nhũ ổn định, không nhất thiết là cốc có lượng hóa chất cao nhất.

8. Dấu hiệu Demulsifier đang quá liều

Sau khi đạt vùng hoạt động tối ưu, tăng thêm Demulsifier có thể không giúp dầu tách thêm.

Dấu hiệu nghi ngờ quá liều gồm:

Cốc liều cao không trong hơn cốc liều thấp.
Tăng hóa chất nhưng dầu mỡ sau tách gần như không giảm thêm.
Bông dầu trở nên nhớt hoặc khó gạt.
Polymer phải tăng.
Lượng bùn hóa lý tăng.
COD sau xử lý có xu hướng tăng.

Ví dụ, nếu cốc 60%, 80% và 100% đều cho hiệu quả gần tương đương thì nên ưu tiên thử tiếp quanh vùng 60–80% thay vì mặc định chọn 100%.

9. Tối ưu PAC và Polymer sau Demulsifier

Phá nhũ tốt chưa đồng nghĩa dầu đã được loại khỏi nước. Dầu sau khi mất ổn định vẫn cần được tạo thành bông hoặc giọt đủ lớn để tách.

Sau khi tìm được liều Demulsifier phù hợp, nên:

Giữ pH cố định.
Giữ Demulsifier cố định.
Thử nhiều liều PAC.
Chọn liều PAC thấp nhất tạo được vi bông tốt.
Giữ PAC cố định.
Thử các Polymer khác nhau.
Chọn Polymer tạo bông chắc, dễ nổi hoặc dễ lắng.

Trình tự thường được sàng lọc:

Điều chỉnh pH → Demulsifier → PAC 31% → Polymer → DAF

Có thể thử Polymer Anion A1110 hoặc Polymer Cation C1492 sau khi PAC đã tạo vi bông ổn định.

10. Chuyển liều Jar Test sang vận hành thực tế

Kết quả trong Jar Test cần được xác nhận trên hệ thống vì điều kiện khuấy, thời gian lưu, tải thủy lực và DAF thực tế khác với cốc thí nghiệm.

Khi thử ngoài hệ thống nên:

Bắt đầu gần liều tốt nhất từ Jar Test.
Không thay đổi đồng thời PAC và Polymer.
Chờ đủ thời gian lưu trước khi đánh giá.
Theo dõi dầu mỡ đầu vào và đầu ra.
Quan sát bông trước DAF.
Theo dõi lớp bùn dầu trên bề mặt.
Đo COD, TSS và độ đục.
Tính lượng Demulsifier trên mỗi m³ nước.

Nếu đầu vào thường xuyên biến động, nên xây dựng ba mức:

Mức tải	Đặc điểm	Cách vận hành
Tải thấp	Nước ít dầu, nhũ tương nhẹ	Giảm liều so với mức chuẩn nếu đầu ra vẫn đạt
Tải trung bình	Điều kiện sản xuất bình thường	Sử dụng liều chuẩn từ Jar Test thực tế
Tải cao	Dầu hoặc chất tẩy rửa tăng	Jar Test lại trước khi tăng mạnh hóa chất

Bảng chẩn đoán nhanh kết quả Jar Test

Hiện tượng	Nhận định	Hướng xử lý
Nước vẫn trắng sữa	Thiếu liều, sai pH hoặc sai Demulsifier	Thử tăng nhẹ liều và kiểm tra pH
Xuất hiện một số giọt dầu lớn	Nhũ bắt đầu mất ổn định	Tăng từng bước nhỏ
Giọt dầu lớn, nước trong rõ	Vùng phá nhũ tốt	Giữ liều và tối ưu PAC
Tăng liều nhưng không tốt hơn	Đã đạt vùng tối ưu	Chọn liều thấp hơn có kết quả tương đương
Bông nhớt, khó gạt	Có thể quá liều hoặc Polymer chưa phù hợp	Giảm Demulsifier và kiểm tra Polymer
Jar Test tốt nhưng DAF còn dầu	Vấn đề có thể nằm ở DAF	Kiểm tra khí hòa tan, hồi lưu và độ bền bông

Quy trình Jar Test Demulsifier đề xuất

Lấy mẫu nước đại diện.
Quan sát khả năng tự tách dầu.
Đo pH, dầu mỡ, COD và TSS.
Tối ưu pH nếu cần.
Thử nhiều Demulsifier nếu chưa chọn được sản phẩm.
Thiết lập dải liều rộng.
Quan sát sự thay đổi của giọt dầu.
Thu hẹp dải liều quanh vùng tốt nhất.
Chọn liều thấp nhất vẫn phá nhũ tốt.
Giữ Demulsifier và tối ưu PAC.
Tối ưu Polymer và mô phỏng DAF.
Thử nghiệm thực tế và tính chi phí trên mỗi m³ nước.

Câu hỏi thường gặp

Có thể chọn liều Demulsifier chỉ bằng cách nhìn nước trong không?

Không. Cần đánh giá thêm kích thước giọt dầu, dầu mỡ đầu ra, khả năng tạo bông, lượng bùn và hiệu quả DAF.

Liều Demulsifier cao nhất có phải hiệu quả nhất không?

Không. Nếu liều thấp hơn cho kết quả tương đương thì nên chọn liều thấp để giảm chi phí và hạn chế hóa chất dư.

Demulsifier nên châm trước hay sau PAC?

Với dầu nhũ hóa ổn định, thường nên thử phá nhũ trước rồi mới keo tụ. Tuy nhiên, trình tự chính xác cần được xác nhận bằng Jar Test cho từng dòng nước.

Tại sao cùng một liều nhưng hiệu quả phá nhũ thay đổi?

Do loại dầu, pH, chất hoạt động bề mặt và tải dầu đầu vào có thể thay đổi giữa các ca sản xuất.

Jar Test tốt nhưng DAF vẫn còn dầu có nên tăng Demulsifier không?

Chưa nên. Cần kiểm tra Polymer, độ bền bông, áp suất hòa tan, lượng nước hồi lưu, kích thước bọt khí và tải thủy lực của DAF.

Kết luận

Xác định liều Demulsifier bằng Jar Test không chỉ là thử nhiều mức hóa chất mà phải đánh giá toàn bộ quá trình từ phá nhũ đến tạo bông và tách dầu.

Các nguyên tắc quan trọng gồm:

Xác định đúng dầu nhũ hóa trước khi dùng Demulsifier.
Sử dụng mẫu đại diện.
Tối ưu pH trước khi tối ưu liều.
Luôn có mẫu đối chứng.
Thử cả liều thấp hơn mức hiện tại.
Quan sát kích thước giọt dầu, không chỉ kích thước bông.
Nhận biết rõ thiếu, đủ và quá liều.
Tối ưu PAC sau khi Demulsifier ổn định.
Tối ưu Polymer sau PAC.
Xác nhận kết quả trên hệ thống thực tế.

Trình tự lựa chọn có thể tóm tắt:

Xác định dạng dầu → Tối ưu pH → Sàng lọc Demulsifier → Tối ưu liều → PAC → Polymer → DAF → Kiểm tra dầu mỡ và chi phí

Quý khách cần tư vấn lựa chọn Demulsifier xử lý dầu nhũ hóa, PAC 31%, Polymer Anion A1110 hoặc Polymer Cation C1492, vui lòng liên hệ Châu An Chemical để được hỗ trợ Jar Test theo mẫu nước và điều kiện vận hành thực tế.