Demulsifier là hóa chất phá nhũ được sử dụng để làm mất trạng thái ổn định của nhũ tương dầu – nước. Sau khi lớp bảo vệ quanh các giọt dầu bị phá vỡ, những giọt dầu nhỏ có thể kết hợp thành giọt lớn hoặc tạo bông cùng PAC và Polymer, từ đó dễ được tách bằng bể lắng, thiết bị tách dầu hoặc hệ thống tuyển nổi DAF.
Tuy nhiên, không phải nước thải có dầu nào cũng cần sử dụng Demulsifier. Nếu dầu đã tồn tại dưới dạng tự do và nổi thành lớp rõ trên bề mặt, giải pháp phù hợp thường là thu hồi cơ học, gạt dầu hoặc cải thiện bể tách dầu. Châm thêm hóa chất trong trường hợp này có thể làm tăng chi phí và lượng bùn không cần thiết.
Demulsifier nên được cân nhắc khi dầu tồn tại dưới dạng nhũ hóa hoặc phân tán ổn định, không tự tách lớp, không được loại bỏ hiệu quả bằng bể tách dầu và làm nước sau PAC hoặc DAF vẫn trắng đục, còn nhiều giọt dầu nhỏ.
EPA phân biệt rõ dầu tự do với dầu nhũ hóa: khi chỉ có dầu tự do, gạt dầu có thể đủ hiệu quả; còn dầu nhũ hóa thường cần phá nhũ hóa học trước khi tách bằng trọng lực hoặc DAF.
1. Demulsifier là gì và có vai trò như thế nào?
Demulsifier là nhóm hóa chất có khả năng làm suy yếu hoặc phá vỡ lớp màng ổn định quanh giọt dầu trong nhũ tương dầu – nước.
Nhũ tương thường được duy trì bởi:
- Chất hoạt động bề mặt.
- Xà phòng và chất tẩy rửa.
- Protein, tinh bột hoặc chất hữu cơ.
- Điện tích cùng dấu trên bề mặt các giọt dầu.
- Polymer và phụ gia sản xuất.
- Các hạt rắn mịn bám quanh giọt dầu.
Khi Demulsifier phù hợp được châm đúng liều, hóa chất có thể:
- Trung hòa hoặc làm giảm lực đẩy giữa các giọt dầu.
- Phá lớp chất hoạt động bề mặt quanh giọt dầu.
- Làm các giọt dầu dễ va chạm và hợp nhất.
- Tạo điều kiện để PAC hấp phụ dầu tốt hơn.
- Giúp Polymer tạo bông dầu lớn và chắc hơn.
- Tăng khả năng tách dầu bằng DAF hoặc lắng.
Các tài liệu EPA mô tả phá nhũ hóa học là quá trình sử dụng hóa chất để làm mất ổn định nhũ tương, sau đó tách phần dầu và nước bằng công đoạn trọng lực hoặc tuyển nổi.
2. Khi nước không tự tách lớp sau thời gian lắng
Đây là dấu hiệu dễ nhận biết nhất để cân nhắc sử dụng Demulsifier.
Cách kiểm tra đơn giản:
- Lấy mẫu nước đại diện vào cốc hoặc bình thủy tinh trong.
- Để mẫu đứng yên, không tiếp tục khuấy.
- Quan sát sau 15 phút, 30 phút và 1–2 giờ.
- Ghi nhận lớp dầu nổi, độ đục và phần nước phía dưới.
Nếu dầu tự do chiếm ưu thế, các giọt dầu sẽ dần nổi lên và hình thành lớp váng rõ. Nếu mẫu vẫn trắng đục, không xuất hiện ranh giới dầu – nước hoặc chỉ có một lớp ánh dầu rất mỏng, dầu có thể đang ở dạng nhũ hóa.
Nên thử Demulsifier khi:
- Nước vẫn trắng sữa sau nhiều giờ để lắng.
- Không hình thành lớp dầu đủ để gạt.
- Giá trị dầu mỡ cao nhưng bể tách dầu gần như không thu được dầu.
- Các giọt dầu chỉ xuất hiện sau khi điều chỉnh pH hoặc châm hóa chất.
Không nên kết luận chỉ bằng màu nước vì độ đục trắng cũng có thể đến từ TSS, protein, bột khoáng hoặc Polymer. Cần kết hợp phân tích dầu mỡ, COD, TSS và thử nghiệm hóa lý.
3. Khi nước chứa nhiều chất tẩy rửa hoặc chất hoạt động bề mặt
Chất tẩy rửa là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất làm dầu chuyển từ dạng tự do sang dạng nhũ hóa.
Các nguồn thường gặp gồm:
- Nước vệ sinh nhà xưởng.
- Nước rửa máy móc và bồn chứa.
- Hóa chất CIP.
- Xà phòng và nước rửa sàn.
- Dầu cắt gọt kim loại có chất tạo nhũ.
- Chất phân tán trong sơn, mực in và mỹ phẩm.
Chất hoạt động bề mặt bao quanh giọt dầu, giúp chúng phân tán ổn định trong nước. Khi đó, bể tách dầu trọng lực hoạt động kém vì các giọt dầu không kết hợp thành lớp nổi.
Dấu hiệu thường gặp:
- Nước tạo nhiều bọt khi khuấy hoặc sục khí.
- Hiệu quả tách dầu giảm mạnh sau ca vệ sinh.
- Nước có màu trắng đục hoặc ánh sữa.
- Dầu mỡ phân tích cao nhưng bề mặt bể không có nhiều váng.
- PAC phải dùng nhiều nhưng nước vẫn chưa trong.
EPA lưu ý việc sử dụng chất hoạt động bề mặt có thể làm ổn định nhũ tương và khiến công đoạn tách dầu hoạt động kém. Việc kiểm soát nguồn chất tẩy rửa vì vậy cần được thực hiện song song với phá nhũ.
4. Khi PAC và Polymer không tạo được bông dầu ổn định
PAC và Polymer có thể xử lý một phần dầu phân tán, nhưng nếu nhũ tương vẫn còn ổn định, hai hóa chất này thường phải sử dụng ở liều cao mà hiệu quả tách dầu vẫn thấp.
Dấu hiệu cần thử Demulsifier trước PAC gồm:
- Châm PAC nhưng nước chỉ xuất hiện nhiều cặn nhỏ.
- Tăng PAC làm bùn tăng nhưng dầu đầu ra không giảm đáng kể.
- Polymer tạo bông rất nhỏ hoặc bông mềm, dễ vỡ.
- Bông dầu không nổi tốt trên DAF.
- Nước sau lắng vẫn trắng đục.
- Cốc Jar Test có PAC và Polymer vẫn không tạo lớp nước trong rõ.
Trong trường hợp này, vấn đề không nhất thiết là thiếu PAC hoặc Polymer. Các giọt dầu chưa mất trạng thái ổn định nên không tương tác hiệu quả với chất keo tụ.
Hướng xử lý phù hợp:
- Thử pH trước.
- Sàng lọc Demulsifier.
- Tối ưu liều phá nhũ.
- Giữ Demulsifier ổn định rồi tối ưu PAC.
- Cuối cùng mới lựa chọn loại và liều Polymer.
EPA ghi nhận keo tụ – tạo bông hỗ trợ DAF bằng cách phá các hệ keo và nhũ tương dầu, đồng thời hình thành bông có khả năng tương tác với bọt khí.
5. Khi nước sau bể tách dầu vẫn còn trắng đục hoặc nhiều dầu
Bể tách dầu phù hợp nhất với dầu tự do có giọt lớn. Nếu nước sau bể vẫn trắng đục hoặc dầu mỡ còn cao, phần dầu còn lại có thể là dầu phân tán, dầu nhũ hóa hoặc dầu hòa tan.
Nên cân nhắc Demulsifier khi:
- Bể tách dầu đã đủ thời gian lưu nhưng đầu ra vẫn đục.
- Lớp dầu thu gom rất ít so với tải dầu đầu vào.
- Nước dưới lớp váng vẫn có ánh dầu.
- Dầu mỡ tăng mạnh sau công đoạn bơm hoặc khuấy.
- Nước đầu ra tiếp tục gây bọt và bám dầu tại DAF.
Tuy nhiên, trước khi châm hóa chất cần kiểm tra:
- Bể có bị dòng chảy tắt không.
- Cánh gạt dầu có hoạt động bình thường không.
- Lưu lượng có vượt thiết kế không.
- Dầu tự do có được thu hồi hết trước khi phá nhũ không.
- Bơm có làm giọt dầu nhỏ thêm không.
Nếu dầu vẫn ở dạng tự do nhưng thiết bị thu gom hoạt động kém, cần sửa công trình cơ khí trước. Demulsifier không thay thế cho hệ thống gạt dầu hoặc bể tách dầu bị quá tải.
6. Khi nước sau DAF vẫn còn các giọt dầu li ti
DAF có thể tách dầu tự do, dầu phân tán và dầu nhũ hóa sau khi chúng đã được làm mất ổn định và tạo bông phù hợp. Nếu nước sau DAF vẫn còn nhiều giọt dầu nhỏ, cần kiểm tra xem nhũ tương đã được phá hoàn toàn hay chưa.
Dấu hiệu liên quan đến thiếu hoặc sai Demulsifier gồm:
- Nước sau DAF vẫn trắng đục.
- Các giọt dầu li ti đi theo nước đầu ra.
- Bông dầu tạo ra ít hoặc rất nhỏ.
- Tăng tỷ lệ hồi lưu DAF nhưng hiệu quả không cải thiện.
- Lớp bùn nổi ít dù dầu đầu vào cao.
- PAC và Polymer phải tăng liên tục.
DAF có thể được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với phá nhũ để tăng khả năng loại bỏ dầu. Nếu nhũ tương chưa được xử lý, bọt khí khó bám và đưa các giọt dầu nhỏ lên bề mặt.
Cần phân biệt với các lỗi DAF khác:
- Áp suất bình hòa tan thấp.
- Tỷ lệ nước hồi lưu chưa đủ.
- Bọt khí quá lớn.
- Bông bị phá trước khi vào DAF.
- Tải thủy lực quá cao.
- Cánh gạt hoặc máng thu bùn hoạt động kém.
Nếu Jar Test phá nhũ tạo bông tốt nhưng DAF vẫn xử lý kém, nguyên nhân ưu tiên có thể nằm ở khí hòa tan hoặc thủy lực chứ không phải tiếp tục tăng Demulsifier.
7. Khi tải dầu làm ảnh hưởng đến bể Aerotank
Dầu nhũ hóa đi qua công đoạn tiền xử lý có thể làm tăng tải COD và ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh học.
Các dấu hiệu gồm:
- Bể Aerotank xuất hiện nhiều bọt dầu.
- Bông bùn có bề mặt bóng hoặc nhờn.
- DO giảm dù lưu lượng khí không thay đổi.
- Dầu bám đầu phân phối khí.
- Bùn lắng kém hoặc nổi tại bể lắng.
- COD đầu ra tăng theo tải dầu đầu vào.
- Mùi dầu hoặc mùi phân hủy xuất hiện trong bể sinh học.
Trong trường hợp này, cần tăng hiệu quả tiền xử lý dầu trước Aerotank. Demulsifier có thể cần thiết nếu tải dầu chủ yếu ở dạng nhũ hóa và không được DAF tách hiệu quả.
Không nên châm Demulsifier trực tiếp vào Aerotank để xử lý dầu nhũ hóa. Hóa chất phá nhũ nên được sử dụng tại công đoạn hóa lý, nơi dầu có thể được gom thành bông và tách khỏi nước trước khi đi vào sinh học.
Việc giảm tải dầu từ đầu giúp:
- Ổn định COD đầu vào Aerotank.
- Giảm bọt.
- Cải thiện truyền oxy.
- Hạn chế dầu bám bông bùn.
- Giảm nguy cơ bùn khó lắng.
8. Khi nào không cần sử dụng Demulsifier?
Demulsifier không phải giải pháp bắt buộc cho mọi hệ thống có dầu.
Không cần hoặc chưa nên sử dụng khi:
- Dầu đã nổi thành lớp rõ và dễ thu gom.
- Bể tách dầu đang hoạt động tốt.
- Vấn đề chính là cánh gạt hoặc máng thu dầu bị hỏng.
- Dầu đầu ra cao do lưu lượng vượt công suất.
- Dầu đã tạo bông tốt nhưng DAF thiếu khí hòa tan.
- Phần ô nhiễm còn lại là dầu hòa tan, không phải nhũ tương.
- Nước trắng đục chủ yếu do TSS hoặc bột khoáng.
- PAC và Polymer hiện tại đã xử lý đạt yêu cầu ở liều hợp lý.
Nếu dầu tự do chiếm phần lớn, nên ưu tiên:
- Thu hồi dầu ngay tại nguồn.
- Bố trí bể tách dầu hoặc thiết bị gạt dầu.
- Giảm khuấy trộn trước công đoạn tách.
- Hạn chế bơm tốc độ cao làm dầu bị chia nhỏ.
- Kiểm soát rò rỉ dầu trong sản xuất.
EPA nêu rõ khi chỉ có dầu tự do, gạt dầu có thể đủ hiệu quả; phá nhũ hóa học chủ yếu cần thiết khi dầu tồn tại dưới dạng nhũ tương.
9. Cách Jar Test lựa chọn Demulsifier phù hợp
Không có một Demulsifier phù hợp cho tất cả loại dầu. Hiệu quả phụ thuộc vào dầu khoáng, dầu thực vật, dầu cắt gọt, chất tẩy rửa, pH, độ mặn và các phụ gia có trong nước.
EPA lưu ý nước thải cần được thử nghiệm để xác định loại Demulsifier hiệu quả nhất vì khả năng áp dụng phụ thuộc vào đặc tính của từng dòng nhũ tương.
Bước 1: Lấy mẫu đại diện
Mẫu phải được lấy tại đúng vị trí trước công đoạn phá nhũ và đại diện cho ca sản xuất có tải dầu thực tế.
Bước 2: Thử nhiều mức pH
pH ảnh hưởng đến điện tích giọt dầu và hoạt tính của Demulsifier. Nên thử ít nhất ba khoảng pH phù hợp với điều kiện thực tế.
Bước 3: Sàng lọc nhiều Demulsifier
Giữ cùng pH và cùng liều ban đầu để so sánh:
- Tốc độ xuất hiện giọt dầu lớn.
- Khả năng tách lớp.
- Độ trong của phần nước.
- Lượng bùn hoặc dầu thu được.
- Khả năng phối hợp với PAC.
Bước 4: Tối ưu PAC và Polymer
Sau khi chọn được Demulsifier tốt, giữ liều phá nhũ ổn định rồi tối ưu lần lượt PAC và Polymer.
Có thể bố trí sáu cốc:
- Cốc 1: Không hóa chất.
- Cốc 2: Chỉ điều chỉnh pH.
- Cốc 3: Chỉ PAC.
- Cốc 4: Chỉ Demulsifier.
- Cốc 5: Demulsifier kết hợp PAC.
- Cốc 6: Demulsifier, PAC và Polymer.
Có thể tham khảo Demulsifier phá nhũ Châu An để thử nghiệm trên mẫu nước thực tế trước khi áp dụng đại trà.
10. Thứ tự châm và cách đánh giá hiệu quả thực tế
Trình tự châm thường được sàng lọc là:
Điều chỉnh pH → Demulsifier → PAC → Polymer → DAF hoặc lắng
Mỗi hóa chất cần có thời gian và điều kiện khuấy riêng:
- Điều chỉnh pH: Cần hòa trộn hoàn toàn trước khi châm hóa chất tiếp theo.
- Demulsifier: Cần đủ khuấy để tiếp xúc với giọt dầu nhưng không khuấy quá mạnh làm tái nhũ hóa.
- PAC: Châm tại vùng khuấy nhanh để tạo vi bông.
- Polymer: Châm sau PAC tại vùng khuấy nhẹ để tạo bông lớn.
- DAF: Cần đủ khí hòa tan để đưa bông dầu lên bề mặt.
Không nên pha Demulsifier chung bồn với PAC hoặc Polymer. Việc pha chung làm khó kiểm soát liều, có thể tạo cặn hoặc làm hóa chất phản ứng trước khi tiếp xúc với nước thải.
Hiệu quả cần được đánh giá bằng:
- Dầu mỡ trước và sau xử lý.
- COD trước và sau xử lý.
- TSS và độ đục.
- Kích thước, độ chắc của bông dầu.
- Khả năng nổi trên DAF.
- Lượng bùn dầu phát sinh.
- Chi phí hóa chất trên mỗi mét khối nước.
Không nên chỉ chọn cốc có bông lớn nhất. Bông phù hợp phải dễ tách, không quá nhớt, không giữ nhiều nước và không làm COD đầu ra tăng do hóa chất dư.
Bảng chẩn đoán nhanh khi nào cần dùng Demulsifier
| Hiện tượng | Có nên thử Demulsifier? | Kiểm tra ưu tiên |
|---|---|---|
| Dầu nổi thành lớp rõ | Chưa cần | Tối ưu gạt dầu và bể tách dầu |
| Nước trắng sữa, không tách lớp | Nên thử | pH, chất tẩy rửa và Jar Test phá nhũ |
| Dầu mỡ cao nhưng bề mặt ít váng | Nên thử | Dầu nhũ hóa hoặc dầu hòa tan |
| Tăng PAC nhưng nước vẫn đục | Nên thử trước PAC | Nhũ tương đã mất ổn định hay chưa |
| Bông dầu tốt nhưng DAF không nổi | Chưa nên tăng | Khí hòa tan, hồi lưu và tải thủy lực |
| Nước sau DAF còn giọt dầu li ti | Nên kiểm tra lại | Demulsifier, pH, PAC và độ bền bông |
| Nước đục do TSS nhưng dầu mỡ thấp | Không cần | PAC, Polymer và khả năng tách cặn |
| Dầu giảm nhưng COD hòa tan vẫn cao | Không nên tăng thêm | Đánh giá sinh học, hấp phụ hoặc oxy hóa |
Quy trình kiểm tra và sử dụng đề xuất
- Xác định nguồn dầu và chất hoạt động bề mặt.
- Phân biệt dầu tự do, dầu phân tán, dầu nhũ hóa và dầu hòa tan.
- Đo dầu mỡ, COD, TSS, pH và độ đục.
- Thực hiện thử lắng để quan sát khả năng tự tách lớp.
- Kiểm tra hiệu quả bể tách dầu hiện tại.
- Jar Test tại nhiều mức pH.
- Sàng lọc nhiều loại Demulsifier ở cùng liều ban đầu.
- Chọn sản phẩm tạo giọt hoặc bông dầu rõ nhất.
- Tối ưu PAC sau khi nhũ tương đã mất ổn định.
- Lựa chọn Polymer phù hợp với DAF hoặc lắng.
- Thử nghiệm ngoài hệ thống ở liều thấp.
- Theo dõi dầu mỡ, COD, lượng bùn và chi phí thực tế.
Câu hỏi thường gặp
Nước thải có dầu nào cũng cần dùng Demulsifier không?
Không. Nếu dầu đã nổi thành lớp rõ và có thể thu gom bằng bể tách dầu hoặc thiết bị gạt, chưa cần sử dụng Demulsifier.
Demulsifier có thể thay thế PAC và Polymer không?
Thông thường không. Demulsifier phá trạng thái ổn định của nhũ tương, PAC tạo vi bông và Polymer tạo bông lớn. Nhiều hệ thống cần phối hợp cả ba theo đúng trình tự.
Châm Demulsifier ở đâu trong hệ thống?
Thường châm trước PAC tại vị trí có khuấy trộn phù hợp. Điểm châm cụ thể phải bảo đảm đủ thời gian phá nhũ trước công đoạn keo tụ và DAF.
Tại sao tăng Demulsifier nhưng dầu không giảm?
Nguyên nhân có thể là chọn sai sản phẩm, sai pH, châm quá liều, thiếu PAC hoặc Polymer, DAF thiếu khí hoặc phần dầu còn lại đang ở dạng hòa tan.
Demulsifier có làm tăng COD đầu ra không?
Có thể nếu sản phẩm là hóa chất hữu cơ và được châm quá liều. Vì vậy cần chọn liều thấp nhất vẫn phá nhũ hiệu quả và theo dõi COD sau xử lý.
Kết luận
Demulsifier cần được sử dụng khi dầu tồn tại dưới dạng nhũ hóa hoặc phân tán ổn định, không thể tự nổi và không được loại bỏ hiệu quả bằng bể tách dầu, PAC hoặc DAF thông thường.
Các dấu hiệu nên cân nhắc sử dụng gồm:
- Nước trắng sữa hoặc trắng đục.
- Mẫu không tách lớp sau thời gian lắng.
- Dầu mỡ cao nhưng bề mặt ít váng.
- Nước chứa nhiều chất tẩy rửa.
- PAC và Polymer phải dùng liều cao nhưng bông dầu vẫn nhỏ.
- Nước sau DAF còn nhiều giọt dầu li ti.
- Tải dầu đi vào Aerotank gây bọt và ảnh hưởng bùn.
Không cần dùng Demulsifier khi dầu đã ở dạng tự do và có thể thu gom cơ học. Trong trường hợp đó, cần ưu tiên cải thiện bể tách dầu, cánh gạt và kiểm soát nguồn phát sinh.
Nguyên tắc lựa chọn nên áp dụng là:
Phân biệt dạng dầu → Thử lắng → Tối ưu pH → Jar Test Demulsifier → Tối ưu PAC → Chọn Polymer → Kiểm tra DAF
Không nên châm Demulsifier theo một liều cố định cho mọi dòng thải. Mỗi loại dầu, chất tẩy rửa và điều kiện pH có thể cần một sản phẩm và liều lượng khác nhau.
Quý khách cần tư vấn lựa chọn Demulsifier xử lý dầu nhũ hóa, PAC 31% hoặc Polymer phù hợp cho hệ thống DAF, vui lòng liên hệ Châu An Chemical để được hỗ trợ Jar Test theo mẫu nước thực tế.
