Vì sao nước thải có dầu không tách được dù đã dùng PAC và Polymer?

Posted on by Châu An

Nước thải chứa dầu thường xuất hiện trong ngành cơ khí, gia công kim loại, cán thép, sản xuất linh kiện, sửa chữa phương tiện, thực phẩm, mỹ phẩm và nhiều quá trình công nghiệp khác. Để tách dầu, nhiều nhà máy thường điều chỉnh pH rồi châm PAC 31% kết hợp với Polymer Anion hoặc Polymer Cation.

Tuy nhiên, không ít hệ thống đã tăng liều PAC và Polymer nhiều lần nhưng dầu vẫn không nổi, bông cặn nhỏ, nước sau lắng còn đục hoặc xuất hiện lớp nhũ trắng. Nguyên nhân thường không nằm ở việc thiếu chất keo tụ mà do dầu đang tồn tại ở dạng nhũ tương bền, chưa được phá vỡ trước khi keo tụ.

PAC và Polymer có khả năng gom các hạt keo, cặn lơ lửng và giọt dầu đã mất ổn định. Hai loại hóa chất này không phải lúc nào cũng đủ khả năng phá liên kết của dầu nhũ hóa. Vì vậy, tăng liều liên tục có thể chỉ làm tăng lượng bùn và chi phí mà không cải thiện đáng kể hiệu quả tách dầu.

1. Dầu trong nước thải tồn tại dưới những dạng nào?

Không phải toàn bộ dầu trong nước thải đều có thể tự nổi lên bề mặt. Tùy kích thước giọt dầu, chất hoạt động bề mặt và mức độ khuấy trộn, dầu thường tồn tại dưới ba dạng chính.

Dầu tự do

Dầu tự do có kích thước giọt tương đối lớn và tỷ trọng thấp hơn nước. Khi nước được lưu trong điều kiện yên tĩnh, dầu có thể nổi lên trên và được thu gom bằng bể tách dầu, máng gạt hoặc thiết bị skimmer.

Dầu phân tán

Dầu phân tán gồm các giọt nhỏ nằm rải rác trong nước. Dạng dầu này có thể được tách bằng keo tụ, tạo bông, tuyển nổi hoặc các thiết bị cơ học phù hợp.

Dầu nhũ tương

Dầu nhũ tương gồm các giọt dầu rất nhỏ, được bao quanh bởi lớp chất hoạt động bề mặt hoặc điện tích ổn định. Các giọt dầu khó kết hợp với nhau, không tự nổi và có thể đi xuyên qua bể lắng.

PAC và Polymer thường xử lý tốt dầu tự do còn sót lại hoặc dầu phân tán. Đối với dầu nhũ tương bền, hệ thống thường cần bổ sung công đoạn phá nhũ trước khi keo tụ.

2. PAC có vai trò gì trong quá trình tách dầu?

PAC là chất keo tụ vô cơ có khả năng trung hòa điện tích của các hạt keo và tạo ra kết tủa hydroxide trong nước. Các kết tủa này có thể hấp phụ cặn lơ lửng, màu và một phần giọt dầu đã mất ổn định.

Khi điều kiện pH và liều lượng phù hợp, PAC giúp:

  • Giảm điện tích bề mặt của các hạt keo.
  • Gom các giọt dầu phân tán thành cụm lớn hơn.
  • Hấp phụ cặn và chất hữu cơ không hòa tan.
  • Tạo tiền đề cho quá trình tạo bông.
  • Hỗ trợ lắng hoặc tuyển nổi bông cặn.

Tuy nhiên, PAC không phải hóa chất phá nhũ chuyên dụng. Nếu màng bao quanh giọt dầu vẫn còn bền, PAC khó tiếp xúc trực tiếp với bề mặt dầu và không thể làm các giọt dầu kết hợp hiệu quả.

Trong trường hợp này, tăng PAC có thể làm nước xuất hiện nhiều cặn hydroxide nhưng lớp dầu vẫn không được tách hoàn toàn.

3. Polymer có phải hóa chất tách dầu không?

Polymer chủ yếu được sử dụng để liên kết các hạt nhỏ đã mất ổn định thành bông cặn lớn hơn. Nhờ đó, bông có thể lắng nhanh hoặc nổi tốt hơn trong thiết bị tuyển nổi.

Tùy đặc tính nước thải, nhà máy có thể sử dụng:

Polymer không thay thế được chất phá nhũ. Nếu PAC chưa làm các giọt dầu mất ổn định, Polymer không có đủ điểm liên kết để hình thành bông lớn.

Châm quá nhiều Polymer còn có thể gây hiện tượng tái ổn định, làm bông cặn nhớt, khó lắng, nổi lơ lửng hoặc bám lên bề mặt thiết bị.

4. Dầu nhũ tương là nguyên nhân phổ biến nhất

Nước thải dầu thường chứa chất tẩy rửa, xà phòng, dung môi, chất hoạt động bề mặt, dầu cắt gọt hoặc phụ gia chống gỉ. Những thành phần này giúp dầu phân tán thành các giọt rất nhỏ và duy trì trạng thái ổn định trong nước.

Dấu hiệu nước thải có dầu nhũ tương gồm:

  • Nước có màu trắng sữa hoặc xám đục.
  • Không xuất hiện lớp dầu rõ dù để yên nhiều giờ.
  • Giọt dầu không nổi sau khi châm PAC.
  • Bông cặn nhỏ, nhẹ và khó lắng.
  • Nước sau lắng vẫn có ánh dầu.
  • COD còn cao dù TSS đã giảm.
  • Tăng liều PAC nhưng hiệu quả thay đổi không đáng kể.

Trong trường hợp này, nhà máy nên thử Demulsifier – chất phá nhũ trước khi tiếp tục tăng PAC và Polymer.

Demulsifier giúp phá lớp màng bảo vệ quanh giọt dầu, giảm lực đẩy giữa các giọt và tạo điều kiện để chúng kết hợp thành giọt lớn hơn. Sau khi nhũ tương bị phá vỡ, PAC và Polymer mới có thể phát huy hiệu quả rõ rệt.

5. pH không phù hợp làm PAC mất hiệu quả

Hiệu quả của PAC phụ thuộc mạnh vào pH. Khi pH quá thấp hoặc quá cao, dạng tồn tại của các hợp chất nhôm thay đổi, khiến khả năng trung hòa điện tích và tạo kết tủa giảm.

Nước thải dầu có thể chứa acid, kiềm, chất tẩy rửa hoặc hóa chất vệ sinh nên pH thường dao động lớn. Nếu chỉ châm PAC theo một liều cố định mà không kiểm tra pH, hiệu quả xử lý sẽ thiếu ổn định.

Các biểu hiện thường gặp gồm:

  • Châm PAC nhưng gần như không hình thành bông.
  • Bông xuất hiện rồi tan nhanh.
  • Nước sau xử lý vẫn đục.
  • Lượng bùn tăng nhưng dầu không giảm.
  • Hiệu quả thay đổi mạnh giữa các ca vận hành.

Nhà máy cần thực hiện Jar Test để xác định vùng pH phù hợp. Khi cần nâng pH, có thể sử dụng NaOH 98%, NaOH 32% hoặc Soda Ash.

Khi cần hạ pH, có thể cân nhắc H₂SO₄ 98% hoặc HCl 35% tùy điều kiện thiết bị và yêu cầu an toàn.

6. Thứ tự châm hóa chất không đúng

Thứ tự châm quyết định hóa chất có đủ thời gian thực hiện đúng vai trò hay không. Một lỗi phổ biến là châm PAC, Polymer và chất phá nhũ gần như cùng một điểm.

Khi các hóa chất tiếp xúc đồng thời:

  • Polymer có thể phản ứng với PAC trước khi PAC trung hòa hạt keo.
  • Demulsifier chưa kịp phá màng nhũ đã bị cuốn vào bông cặn.
  • Bông hình thành quá sớm và bị phá vỡ trong vùng khuấy mạnh.
  • Hóa chất tiêu hao nhưng dầu vẫn tồn tại dưới dạng nhũ.

Trình tự thường được cân nhắc là:

  1. Điều hòa lưu lượng và nồng độ dầu.
  2. Điều chỉnh pH về vùng phù hợp.
  3. Châm chất phá nhũ và khuấy đủ thời gian.
  4. Châm PAC để keo tụ các giọt dầu đã mất ổn định.
  5. Châm Polymer với chế độ khuấy chậm để tạo bông.
  6. Đưa nước sang bể lắng hoặc thiết bị tuyển nổi.

Thứ tự và thời gian phản ứng cụ thể phải được xác định bằng thử nghiệm thực tế, vì đặc tính dầu và chất hoạt động bề mặt khác nhau giữa từng nhà máy.

7. Khuấy quá mạnh hoặc quá yếu đều làm tách dầu kém

Quá trình keo tụ và tạo bông cần hai chế độ khuấy khác nhau.

Ở giai đoạn châm chất phá nhũ và PAC, cần khuấy đủ mạnh để hóa chất phân tán nhanh và tiếp xúc đều với các giọt dầu. Tuy nhiên, sau khi bông bắt đầu hình thành, tốc độ khuấy phải giảm để tránh làm vỡ bông.

Khuấy quá mạnh có thể gây:

  • Giọt dầu bị chia nhỏ trở lại.
  • Bông cặn bị vỡ.
  • Dầu tái phân tán trong nước.
  • Polymer bị cắt mạch.
  • Bông nhỏ và khó tuyển nổi.

Khuấy quá yếu có thể gây:

  • Hóa chất không phân bố đều.
  • Một số vùng thiếu PAC hoặc Demulsifier.
  • Giọt dầu không tiếp xúc với nhau.
  • Bông cặn hình thành không đồng đều.

Do đó, việc tăng hóa chất sẽ không giải quyết được vấn đề nếu chế độ khuấy và thời gian lưu tại bể phản ứng không phù hợp.

8. Chọn sai loại Polymer hoặc châm quá liều

Không phải mọi loại Polymer đều phù hợp với nước thải dầu. Điện tích, khối lượng phân tử và mật độ điện tích của Polymer ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo bông.

Nếu chọn sai loại, hệ thống có thể xuất hiện:

  • Bông cặn nhỏ và rời rạc.
  • Bông nổi lơ lửng giữa bể.
  • Nước sau lắng nhớt.
  • Bông bám vào máng thu và thiết bị.
  • Dầu phân tán trở lại sau khuấy.
  • Lượng bùn tăng nhưng nước không trong hơn.

Châm quá liều Polymer có thể bao phủ toàn bộ bề mặt hạt cặn, khiến các hạt mang cùng trạng thái điện tích và tách rời nhau. Hiện tượng này được gọi là tái ổn định.

Nhà máy nên thử đồng thời Polymer Anion và Polymer Cation ở nhiều liều khác nhau, thay vì mặc định chỉ sử dụng một loại cho mọi nguồn nước thải.

9. PAC không phù hợp với thành phần nước thải

PAC được sử dụng phổ biến nhưng không phải lúc nào cũng là chất keo tụ tối ưu. Đối với một số loại dầu cắt gọt, dầu tổng hợp hoặc nhũ tương chứa chất hoạt động bề mặt mạnh, PAC có thể tạo bông yếu.

Trong quá trình Jar Test, nhà máy có thể so sánh PAC với các chất keo tụ khác như:

  • PACS có khả năng keo tụ và hỗ trợ xử lý một số loại nước thải khó.
  • FeSO₄·7H₂O tạo kết tủa sắt và hỗ trợ hấp phụ cặn, màu hoặc dầu đã mất ổn định.
  • FeCl₃ có khả năng keo tụ mạnh trong một số khoảng pH.

Không nên thay chất keo tụ chỉ dựa trên cảm quan. Cần so sánh liều sử dụng, lượng bùn, tốc độ lắng, độ trong, dầu mỡ và COD sau xử lý.

10. Bể lắng không phù hợp với bông dầu nhẹ

Bông cặn chứa dầu thường có tỷ trọng thấp và dễ nổi hơn bông cặn vô cơ. Vì vậy, dù quá trình keo tụ và tạo bông đã diễn ra, bể lắng trọng lực vẫn có thể không thu được bông hiệu quả.

Dấu hiệu gồm:

  • Bông nổi giữa bể hoặc trên mặt nước.
  • Máng thu nước cuốn theo bông dầu.
  • Bùn không tập trung xuống đáy.
  • Nước sau lắng còn nhiều hạt nhẹ.
  • Bề mặt bể xuất hiện váng dầu và bùn nổi.

Trong trường hợp này, hệ thống tuyển nổi không khí hòa tan DAF thường phù hợp hơn. Các bọt khí siêu nhỏ bám vào bông dầu, làm bông nổi lên bề mặt để được gạt bỏ.

Nếu tiếp tục dùng bể lắng cho bông có tỷ trọng thấp, việc tăng PAC và Polymer thường chỉ làm lượng bông tăng nhưng không cải thiện khả năng tách ra khỏi nước.

11. Nồng độ dầu đầu vào biến động quá lớn

Nước thải dầu thường phát sinh theo mẻ vệ sinh máy, thay dung dịch cắt gọt hoặc xả bồn. Vì vậy, nồng độ dầu có thể thay đổi đột ngột trong ngày.

Nếu hệ thống châm hóa chất theo một liều cố định:

  • Khi tải dầu thấp, hóa chất bị châm dư.
  • Khi tải dầu cao, lượng hóa chất không đủ.
  • pH thay đổi nhanh và khó kiểm soát.
  • Bông cặn lúc lớn, lúc nhỏ.
  • Nước đầu ra dao động mạnh.

Bể điều hòa cần có dung tích và chế độ khuấy phù hợp để cân bằng lưu lượng, pH và nồng độ dầu. Nhà máy cũng nên tách riêng các dòng nước thải có nồng độ dầu quá cao để xử lý theo mẻ thay vì đưa trực tiếp vào hệ thống chung.

12. Quy trình xử lý nước thải dầu nên được tối ưu như thế nào?

Để xử lý hiệu quả, không nên chỉ tập trung tăng liều PAC và Polymer. Cần đánh giá toàn bộ chuỗi công nghệ.

Quy trình tham khảo gồm:

  1. Thu gom riêng dòng nước thải chứa dầu nồng độ cao.
  2. Đưa nước qua song chắn rác và bể điều hòa.
  3. Tách dầu tự do bằng bể tách dầu hoặc thiết bị gạt dầu.
  4. Điều chỉnh pH theo kết quả Jar Test.
  5. Châm Demulsifier để phá nhũ.
  6. Châm PAC 31% hoặc chất keo tụ phù hợp.
  7. Châm Polymer để tạo bông.
  8. Tách bông dầu bằng DAF hoặc bể lắng phù hợp.
  9. Đưa nước sang công đoạn sinh học hoặc xử lý tiếp theo.
  10. Ép và quản lý bùn chứa dầu theo đúng quy định.

Mỗi bước đều ảnh hưởng đến lượng hóa chất tiêu hao. Nếu dầu tự do chưa được thu gom trước, toàn bộ lượng dầu sẽ đi vào công đoạn hóa lý và làm chi phí PAC, Polymer cùng chất phá nhũ tăng cao.

Bảng chẩn đoán nhanh khi PAC và Polymer không tách được dầu

Hiện tượng Nguyên nhân có thể Hướng kiểm tra
Nước trắng sữa, không có lớp dầu nổi Dầu nhũ tương bền Thử Demulsifier trước PAC
Tăng PAC nhưng nước vẫn đục pH không phù hợp hoặc chọn sai chất keo tụ Jar Test theo nhiều mức pH
Bông nhỏ, rời rạc Sai Polymer hoặc liều quá thấp So sánh Polymer Anion và Cation
Bông nhớt, khó lắng Polymer quá liều Giảm liều và kiểm tra lại cách pha
Bông hình thành rồi vỡ Khuấy quá mạnh Giảm tốc độ khuấy ở bể tạo bông
Bông nổi nhưng đi theo nước đầu ra Bể lắng không phù hợp với bông dầu Cân nhắc hệ thống tuyển nổi DAF
Hiệu quả thay đổi giữa các ca Tải dầu hoặc pH đầu vào biến động Kiểm tra bể điều hòa và chế độ châm
Dầu giảm nhưng COD vẫn cao Có dầu hòa tan hoặc chất hữu cơ hòa tan Đánh giá công đoạn sinh học hoặc oxy hóa tiếp theo

Câu hỏi thường gặp

Tăng liều PAC có giúp phá nhũ dầu không?

Không phải lúc nào cũng hiệu quả. PAC chủ yếu keo tụ các giọt dầu đã mất ổn định. Nếu nhũ tương còn bền, cần thử chất phá nhũ trước khi tăng PAC.

Có thể chỉ dùng Demulsifier mà không dùng PAC không?

Tùy loại nước thải. Demulsifier giúp phá lớp màng nhũ nhưng sau đó vẫn có thể cần PAC và Polymer để gom các giọt dầu, cặn nhỏ thành bông dễ tách.

Nên dùng Polymer Anion hay Polymer Cation cho nước thải dầu?

Không thể lựa chọn chỉ dựa trên tên ngành. Cần Jar Test để so sánh điện tích, liều dùng, kích thước bông và độ trong của nước sau xử lý.

Vì sao dầu đã tạo bông nhưng không lắng?

Bông chứa dầu thường nhẹ hơn nước và có xu hướng nổi. Trong trường hợp này, thiết bị tuyển nổi DAF có thể phù hợp hơn bể lắng trọng lực.

Vì sao COD vẫn cao dù đã tách được lớp dầu?

Nước có thể còn dầu hòa tan, dung môi, chất hoạt động bề mặt hoặc chất hữu cơ hòa tan. Những thành phần này không được loại bỏ hoàn toàn bằng keo tụ và cần xử lý sinh học hoặc công nghệ bổ sung.

Kết luận

Nước thải có dầu không tách được dù đã sử dụng PAC và Polymer thường do dầu tồn tại dưới dạng nhũ tương bền. PAC có nhiệm vụ keo tụ, còn Polymer hỗ trợ tạo bông; hai sản phẩm không phải lúc nào cũng có thể phá vỡ lớp màng bao quanh giọt dầu.

Các nguyên nhân khác có thể gồm pH không phù hợp, sai thứ tự châm, chọn sai Polymer, khuấy quá mạnh, thời gian phản ứng ngắn, tải dầu biến động hoặc sử dụng bể lắng không phù hợp với bông dầu nhẹ.

Để tối ưu hiệu quả, nhà máy nên thực hiện Jar Test và đánh giá theo trình tự:

  • Xác định dầu tự do, dầu phân tán hay dầu nhũ tương.
  • Tách dầu tự do trước khi xử lý hóa lý.
  • Điều chỉnh pH phù hợp.
  • Thử Demulsifier để phá nhũ.
  • Tối ưu liều PAC 31%.
  • Lựa chọn đúng Polymer Anion hoặc Polymer Cation.
  • Kiểm soát chế độ khuấy và thời gian phản ứng.
  • Cân nhắc tuyển nổi DAF nếu bông dầu khó lắng.

Việc tăng liên tục PAC và Polymer khi chưa xác định đúng dạng dầu có thể làm tăng chi phí hóa chất, lượng bùn và nguy cơ COD đầu ra cao mà không giải quyết được nguyên nhân cốt lõi.

Quý khách cần thử nghiệm hoặc lựa chọn các sản phẩm liên quan như Demulsifier, PAC 31%, Polymer Anion A1110, Polymer Cation C1492, NaOH 98% hoặc H₂SO₄ 98%, vui lòng liên hệ Châu An Chemical để được tư vấn theo mẫu nước thải và hệ thống thực tế.

0387.542.636