Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty dệt nhuộm Khánh Phong - Long An

Hiệnnay, ngành cũng chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế, đóng góp rất lớncho ngân sách nhà nước và giải quyết công ăn việc làm cho khá nhiều lao động.Tuy nhiên, đặc trưng của n

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Môi trường sống là một trong những vấn đề mà hiện nay ai cũng quan tâmvà bức xúc Vấn đề không tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầucuộc sống của con người ngày nay

Ở Việt Nam, trong thời kỳ Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước nhưhiện nay, nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy nhịp điệu kinh tế từng bướcnhảy vọt, nhiều ngành công nghiệp phát triển mạnh, đặc biệt trong đó có ngànhdệt nhuộm Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những nghành côngnghiệâp truyền thống ở thành phố Hồ Chí Minh cũng như các tỉnh lân cận Hiệnnay, ngành cũng chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế, đóng góp rất lớncho ngân sách nhà nước và giải quyết công ăn việc làm cho khá nhiều lao động.Tuy nhiên, đặc trưng của nước thải dệt nhuộm là mức độ ơ nhiễm lớn, yêu cầuđặt ra cho cơng tác nghiên cứu là phải thiết lập được các hệ thống xử lý hiệu quảcác tác nhân chính gây ơ nhiễm như tính kiềm, hàm lượng kim loại nặng, các chấthoạt động bề mặt khĩ phân giải vi sinh, các hợp chất halogen hữu cơ, các muốitrung tính và màu cĩ trong nước thải

Do tính chất trên nếu không xử lý triệt để thì về lâu về dài lượng nước thảinày sẽ tích tụ, gây ô nhiễm dến các nguồn nước xung quanh và ảnh hường đếnsức khoẻ cuả cộng đồng xung quanh

Để có thể chủ động và giảm nhẹ chi phí trong việc khắc phục ô nhiễm, các cơsở cần nắm được những vấn đề chính của công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm.Đề tài này sẽ trình bày các giải pháp xử lý ô nhiễm phù hợp với điều kiện hiệnnay của các cơ sở dệt nhuộm tại Thành phố Hồ Chí Minh

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài nhằm vào 2 mục tiêu chính :

 Tìm hiểu công nghệ sản xuất ngành dệt nhuộm để từ đó xác định rõ thànhphần tính chất nước thải dệt nhuộm cũng như xem xét các ảnh hưởng của nóđến môi trường tự nhiên.

 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải thích hợp trên hiện trạng mặt bằng Từ đótính toán, thiết kế chi tiết từng công trình đơn vị và khái toán toàn bộ côngtrình xử lý nước thải

1.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI

 Áp dụng cho một trường hợp cụ thể

 Ngoài ra đề tài còn có thể áp dụng cho các cơ sở dệt nhuộm khác trên cảnước với qui mô tương tự

 Thời gian thực hiện từ ngày 1/10/2006 -27/12/2006

1.4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Các nội dung của luận văn bao gồm:

 Giới thiệu sơ lược vể nghành công nghiệp dệt nhuộm

 Giới thiệu về nhà máy dệt nhuộm Khánh Phong và nước thải sinh ra trongquá trình hoạt động của nhà máy

 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm của công ty Khánh Phong –Long An

 Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cho Công ty KhánhPhong , công suất 500m3/ngày.đêm

 Dự trù kinh phí thực hiện cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải Công

ty Khánh Phong

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG

NGHIỆP DỆT NHUỘM

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM

2.1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp dệt nhuộm

Dệt nhuộm là ngành công nghiệp đang phát triển mạnh trong nền côngnghiệp của nước ta Ngành công nghiệp này chiếm vị trí quan trọng trong nềnkinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước và giải quyết côngăn việc làm cho nhiều lao động Ngoài ra, dệt nhuộm là loại hình công nghiệp

đa dạng về chủng loại sản phẩm và có sự thay đổi lớn về nguyên liệu, đặc biệtlà thuốc nhuộm

Hiện nay, đa số ngành dệt nhuộm không được phát triển đồng bộ Chỉ cómột số Công ty lớn đầu tư kỹ thuật dệt nhuộm hiện đại, còn lại là đa số các xínghiệp dệt nhuộm vừa và nhỏ đang sử dụng các thiết bị thuộc loại cũ kỹ lạchậu, số lượng máy thủ công và cơ khí chiếm tỷ lệ lớn, do đó lượng chất thải tạo

ra lớn và gây ảnh hưởng đến môi trường là điều tất yếu

 Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm

Chuẩn bị nhuộm: Rũ, hồ,

2.1.2 Đặc tính của nguyên liệu dệt - nhuộm:

a Nguyên liệu dệt:

Nguyên liệu dệt trực tiếp là các loại sợi Nhìn chung các loại vải đềuđược dệt từ 3 loại sợi sau:

 Sợi cotton: được kéo từ sợi bông vải, có đặc tính hút ẩm cao, xốp, bền trong môitrường kiềm, phân hủy trong môi trường axit, cần phải xử lí kỹ trước khi loại bỏtạp chất

 Sợi pha PECO (Polyester và cotton ) là sợi hóa học dạng cao phân tử được tạothành từ quá trình tổng hợp hữu cơ, hút ẩm kém, cứng, bền ở trạng thái ướt sơ,sợi này bền với axit nhưng kém bền với kiềm

 Sợi cotton 100%, PE %, sợi pha 65% PE và 35% cotton …

b Nguyên liệu nhuộm và in hoa:

Các phẩm nhuộm được sử dụng bao gồm:

 Phẩm nhuộm phân tán: là dạng phẩm không tan trong nước, nhưng ở dạng phântán trong dung dịch và có thể phân tán trên sợi, mạch phân tử thường nhỏ, cónhiều họ khác nhau: anthraquinon, nitroanilamin … được dùng để nhuộm sơpoliamide, poliester, axêtat …

 Phẩm trực tiếp: Dùng để nhuộm vải cotton trong môi trường kiềm, thường làmuối sunfonat của các hợp chất hữu cơ: R – SO3Na, kém bền với ánh sáng vàkhi giặt giũ

 Phẩm nhuộm axit: đa số những hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhóm SO3Hvà một vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp các loại tơ sợichứa nhóm bazơ như: len, tơ, poliamide …

 Phẩm nhuộm hoạt tính: có công thức tổng quát là S – F – T = X, trong đó F làphân tử mang màu, S là nhóm tan trong nước (SO3Na, COONa), T là gốc mangphản ứng (có thể là nhóm clo hay vinyl), X là nhóm có khả năng phản ứng …

Thuốc sẽ phản ứng sơ trực tiếp và sản phẩm phụ là HCl, nên cần nhuộm trongmôi trường kiềm yếu.

 Phẩm hoàn nguyên: bao gồm các họ màu khác nhau như indigo, dẫn xuấtanthraquinon, phẩm sunfua … dùng để nhuộm chỉ, sợi bông, visco và sợi tổnghợp

 Ngoài ra để mặt hàng bền và đẹp thích hợp với nhu cầu, ngoài phẩm nhuộmcón sử dụng các chất phụ trợ khác như: chất thấm, chất tải, chất giặt, chất điện

ly (Na2SO4), chất điều chỉnh pH (CH3COOH, Na2CO3, NaOH), chất hồ chóngmốc, hồ mềm, hồ láng, chất chống loang màu…

c Từng công đoạn của công nghệ:

Chuẩn bị sợi nguyên liệu: sợi nguyên liệu được nhập vào đầu tiên quacông đoạn đánh ống nhằm loại bỏ xơ, cặn bẩn

 Hồ sợi: được tiến hành trước khi dệt có tác dụng tăng cường lực cho sợi trongquá trình dệt, sau khi hồ sợi xong vải sẽ đem đi dệt Chất hồ sợi bao gồm: tinhbột, keo động vật, (cazein và zelatin), chất làm mềm, dần thảo mộc, chất béo,chất giữ ẩm CaCl2, glyxerin, chất chống mốc fenol

 Chuẩn bị nhuộm bao gồm:

 Phân trục, tẩy và giũ hồ:

o Phân trục: xác định lượng phẩm màu nhuộm và các phụ gia khác theo

khối lượng vải cần nhuộm

o Nấu tẩy: có tác dụng phá hủy các tạp chất xenluloza như peptin chứa

nitơ, pentoza,… đồng thời tách dễ dàng các axit béo khỏi vải, ở nhiệt độ lớn hơn

850C sáp bị nóng chảy, nhũ hóa, tách khỏi bề mặt vải Mặt khác quá trình nấucòn làm biến đổi cấu trúc xơ, dễ hấp phụ thuốc nhuộm Hóa chất trong côngđoạn này bao gồm: NaOH, NaHSO3, Na2SiO3, H2O2, chất hoạt động bề mặt tácdụng nhũ hóa sáp, giảm sức căng bề mặt, tạo điều kiện cho dung dịch dễ thấmvào vải

o Tẩy trắng: công đoạn này được dùng cho sản xuất các loại vải trắng, do

sau khi nấu các thành phần vải còn chứa các chất màu thiên nhiên chưa bị hủyhoại, đồng thời xenlulozơ có khả năng hấp phụ các chất sẫm màu trong nướcnấu

o Giũ hồ: quá trình này được thực hiện bằng cách ngâm ủ hóa chất, sau

đó giặt ép bằng nước nóng để loại sạch các tạp chất, tinh bột … Thông thườngcác hóa chất cho vào là acid loãng, NaOH, chất oxi hóa H2O2, men gốc thực vật,động vật, xà bông …

 Nhuộm sợi: Được tiến hành sau khi hoàn tất các công đoạn chuẩn bị nhuộm.Trong giai đoạn này có sử dụng các hóa chất như: NaOH, CH3COOH, chất tạomôi trường kiềm hay axit, phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất khử, chấtđiện ly Đối với các mặt vải khác nhau đòi hỏi phẩm nhuộm và môi trường khácnhau

 Tẩy giặt: Nhằm làm sạch vải, loại bỏ các tạp chất, màu thuốc nhuộm thừa … quitrình tẩy giặt bao gồm xà phòng hay hóa chất giặt tổng hợp ở nhiệt độ khoảng

800C, sau đó xả lạnh với các chất tẩy giặt thông dụng như là: xà phòng, sôđa

 Công đoạn hoàn tất: là công đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất lượng tốt và theođúng yêu cầu như: chống mốc, chống cháy, mềm, chống màu … hoặc trở vềtrạng thái tự nhiên sau quá trình căng kéo, co rút ở các khâu trước hay thẳngnếp ngay ngắn

2.1.3 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp Các loại hóa chất sử dụngnhư: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môitrường, tinh bột, men, chất oxi hóa … Các chất này hòa tan dưới dạng ion và cácchất kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại không những trong thời giantrước mắt mà còn về lâu dài đến môi trường sống

Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn phục vụ cho cáccông đoạn sản xuất đồng thời thải ra một lượng nước thải rất lớn tương ứng bìnhquân khoảng 12 – 300 m3/tấn vải Trong số đó hai nguồn nước cần giải quyếtchính là từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.

Nước thải tẩy giặt có pH lớn từ 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao(COD = 1000 – 3000 mg/l) do thành phần các chất tẩy gây nên Độ màu củanước tẩy khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể lên đến10.000 Pt – Co, hàm lượng cặn lơ lửng SS có thể đạt đền trị số 2000 mg/l, nồngđộ này giảm dần ở cuối chu kì xả và giặt Thành phần của nước thải chủ yếubao gồm: thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, các chất oxi hóa, sáp xút,chất điện ly v.vv

Thành phần nước thải nhuộm thì không ổn định và đa dạng, thay đổi ngaytrong từng nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau

Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm các gốc như: R – SO3Na, N –

OH, R – NH2, R – Cl… pH nước thải thay đổi từ 2 – 14, độ màu rất cao có khi lênđến 50.000 Pt – Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l Tùy theo từngloại phẩm nhuộm mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải

Thành phần và tính chất nước thải thay đổi liên tục trong ngày Nhất làtại các nhà máy sản xuất theo qui trình gián đoạn, các công đoạn như giặt, nấutẩy, nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy Do vậy tùy theo từng giai đoạn,nước thải cũng biến đổi, dẫn đến độ màu, hàm lượng chất hữu cơ, độ pH, hàmlượng cặn đều không ổn định

Bên cạnh hai nguồn đặc trưng trên, nước thải ở các khâu hồ sợi, giặt xảcũng có hàm lượng hữu cơ cao, pH vượt tiêu chuẩn xả thải Tuy nhiên côngđoạn hồ sợi, lượng nước được sử dụng rất nhỏ, hầu như toàn bộ phẩm hồ đượcbám trên vải, nước thải chỉ xả ra khi làm vệ sinh thiết bị nên không đáng kể

Nước thải công nghệ dệt nhuộm gây ra ô nhiễm nghiêm trọng đối vớimôi trường sống: độ màu, pH, TS, COD, nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho phépxả vào nguồn Hàm lượng chất bề mặt đôi khi quá cao, khi thải vào nguồn nướcnhư sông, kênh rạch tạo màng nỗi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán của oxivào môi trường nước gây nguy hại cho các hoạt động của thủy sinh vật Mặtkhác một số các hóa chất chứa kim loại như crôm, nhân thơm, các phần chứađộc tố không những có thể tiêu diệt thủy sinh vật mà còn gây hại trực tiếp đếnngười dạn ở khu vực lân cận và gây ra một số bệnh nguy hiểm như ung thư.

Điều quan trọng là độ màu quá cao, việc xả thải liên tục vào nguồn nướcđã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị vẫn đục, chínhcác thuốc nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng, ngăn cản sự khuếch táncủa ánh sáng vào nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồnnước có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng

2.1.4 Khả năng gây ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm

2.1.4.1 Những chất thải đáng quan tâm trong nước thải dệt nhuộm

Ô nhiễm nước thải: công nghệ xử lý hoá học vật liệu dệt sử dụng rất nhiềunước và hoá chất, chất trợ (textile auxiliaries) và thuốc nhuộm (dyestuffs) Mức độgây ô nhiễm độc hại phụ thuộc vào chủng loại và số lượng sử dụng chúng và vàocả công nghiệp áp dụng Có thể chia ra các chất thông thường sử dụng làm 3 nhómchính:

 Nhóm thứ nhất: các chất độc hại với vi sinh và cá

o Xút ( NaOH) và natri cacbonat ( Na2CO3) được sử dụng với số lượng lớnđể nấu vải sợi bông và xử lý trước sợi pha ( chủ yếu là polyester/bông)

o Axit vô cơ ( H2SO4) dùng giặt, trung hoà xút, và hiện màu thuốc nhuộmhoàn nguyên tan indigosol

o Các chất khử vô cơ như natri hydrosulfit ( Na2S2O4) dùng trong nhuộm hoànnguyên ( vat dyeing).

o Natri sulfur ( Na2S) dùng khử thuốc nhuộm lưu hoá (sulfur dyes)

o Dung môi hữu cơ clo hoá, như các chất tải trong nhuộm mùng tuyn hoàn tất

o Formandehyt có trong thành phần các chất cầm màu và các chất xử lýhoàn tất

o Crom VI (K2Cr2O7) trong nhuộm len bằng thuốc nhuộm Crom

o Dầu mỡ dùng để chế tạo hồ in pigment

o Các chất ngâm thấu và tẩy rửa không ion trên cơ sở ankyiphenol etoxylat(APOE)

o Một hàm lượng nhất định kim loại nặng đi vào nước thải

o Trong một tấn xút công nghiệp nếu sản xuất bằng điện cực thuỷ phân có4g thuỷ phân

o Tạp chất kim loại nặng có trong thuốc nhuộm sử dụng, như trong thuốcnhuộm hoàn nguyên

o Hàm lượng halogen hữu cơ AOX độc hại( Organo-halogen content) đưavào nước thải từ một số thuốc nhuộm hoàn nguyên, một số thuốc nhuộm phân tán(disperse dyes), một vài thuốc nhuộm ( reactive dyes), một số ít pigment và thuốcnhuộm cation ( cation dyes)

o Muối ăn (NaCl) hay muối glaube ( Na2SO4) dùng nhuộm thuốc hoạt tínhtheo phương pháp “ tận trích” (exhaust dyeing) thải ra với nồng độ >2mg/l đối với

vi sinh vật

 Nhóm thứ hai: các chất khó phân giải vi sinh

o Các chất giặt vòng thơm, mạch etylenoxit dài hoặc các cấu trúc mạch

o Các polymer tổng hợp các chất hồ hoàn tất, các chất hồ sợi dọc ( sợi tổnghợp hay sợi pha) như PAV, polyacrylat

o Phần lớn các chất như hoá, các chất làm mềm, các chất tạo phức tạptrong lý hoá học.

o Tạp chất dầu khoáng, silicon từ dầu kéo sợi tách ra

o Xơ sợi và các tạp thiên nhiên có trong xơ sợi bị loại bỏ trong các côngđoạn xử lý nước

o Các chất dùng hồ sợi dọc trên cơ sở tinh bột biến tính

o Các chất giặt với ankyl mạch thẳng – chất tẩy rửa mềm

o Muối trung tính ( NaCl, Na2SO4) ở nồng độ thấp

2.1.4.2 Khả năng gây ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm.

Do đặc điểm của nghành công nghiệp dệt nhuộm là công nghiệp sản xuất gồmnhiều công đoạn, thay đổi theo mặt hàng, nên khó xác định chính xác thành phầnvà tính chất nước thải Trong nước thải dệt nhuộm có chứa nhiều chất xơ, sợi, chấttạo môi trường, tinh bột, men, chất oxy hoá, kim loại nặng… Có thể chất lượng nướcthải trong các công đoạn sau:

 Nấu

o Lượng nước thải 60m3/tấn vải

o BOD5 = 20-60kg/tấn vải

o pH = 12 -14

 Giặt tẩy:

o Lượng nước thải 5-6 m3/ tấn vải

o BOD5 = 20 -150kg/tấn vải

o pH = 11-13

 Rũ hồ

o Lượng nước thải 10-20 m3/ tấn vải

o BOD5 = 20 -50kg/tấn vải

o COD/BOD = 1.5

 Tẩy trắng, nhuộm, in và hoàn tất: lượng nước thải tuỳ thuộc vào loại sợi:

o Sợi Acrylic: 35m3 nước thải/tấn vải

o Len (PE): 70m3 nước thải/tấn vải

o Cotton (Co):100m3 nước thải /tấn vải

o Vải thấm: 200m3 nước thải /tấn vải

Thông thường, trong các công trình xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm, lượngnước thải được tính 100m3/tấn vải

Tải lượng ô nhiễm tuỳ thuộc vào nhiều loại sợi ( tự nhiên hay tổng hợp), côngnghệ nhuộm ( nhuộm liên tục hay gián đoạn), công nghệ in và độ hoà tan của hoáchất sử dụng Khó hoà trộn nước thải của các công đoạn, thành phần nước thải cóthể khái quát như sau:

 pH:

o pH = 4 -12; pH=4.5 cho công nghệ sợi PE

o pH= 11cho công nghiệp nhuộm sợi Co

 Nhiệt độ:

o Dao động theo thời gian, thấp nhất là 400C So sánh với nhiệt độ cao nhấtkhông ức chế hoạt động của vi sinh là 370C thì nước thải ra ở đây gây ảnh hưởng bấtlợi đến hiệu quả xử lý

o Chất rắn lơ lửng =30 - 400mg/l, đôi khi cao đến 1000mg/l ( trong trườnghợp nhuộm sợi cotton).

 Chất hoạt tính bề mặt

o Chất hoạt tính bề mặt: 10 -50mg/l

Nhìn chung, nước thải từ nghành dệt nhuộm có độ kiềm khá cao, có độ màu vàhàm lượng các chất hữu cơ, tổng chất rắn cao Đặc tính nước thải và các chất gây ônhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm được tổng kết ở bảng sau:

Bảng 2.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt – nhuộm.Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải

Hồ sợi, giũ

hồ

Tinh bột, glucose, carboxy metyl xenlulo, polyvinyl alcaol, nhựa, chất béo, sáp

BOD cao ( 34-50%tổng sản lượng BOD

Nấu tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ,

tro, soda, silicat natri và xơ sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao( 30% tổng BOD)

Tẩy trắng Hypoclorit, hợp chất chứa clo,

NOH,axit…

Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD

Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới

1%BOD)Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit

axetic và các muối kim loại

Độ màu rất cao, BOD khá cao(6%tổng BOD, TS cao)

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất

sét, muối kim loại, axít…

Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ

Hoàn thiện Vết tinh bột, mỡ động vật,

muối

Kiềm nhẹ, BOD thấp

( Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật).

2.1.4.3 Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nước thải dệt nhuộm

Thường xuyên kiểm tra hệ thống cấp nước, tránh rò rỉ nước Sử dụng moduletẩy, nhuộm giặt hợp lý Tuần hoàn, sử dụng lại các dòng giặt ít ô nhiễm và nướclàm nguội.

Hạn chế sử dụng các chất trợ, thuốc nhuộm ở dạng độc hay khó phân huỷ sinhhọc Nên sử dụng các hoá chất, thuốc nhuộm ít ảnh hưởng môi trường và thànhphần thuốc nhuộm nằm trong giới hạn cho phép, không hại cho môi trường

Giảm các chất ô nhiễm nước thải trong quá trình tẩy: trong các chất tẩy thôngdụng trừ H2O2 thì các chất thải còn lại đều chứa Clo ( NaOCl và NaOCl2) Các phảnứng trong quá trình tẩy tạo các hợp chất hữu cơ chứa Clo làm tăng hàm lượng nàytrong nước thải Do đó để giảm lượng chất tẩy Clo mà vẫn đảm bảo độ trắng củavải có thể kết hợp tẩy hai cấp: cấp 1 tẩy bằng NaOCl có bổ sung thêm NaOH, sau

10 đến 15 phút bổ sung thêm H2O2 và đun nóng để thực hiện tẩy cấp 2 bằng phươngpháp này có thể giảm được 88% lượng halogen hữu cơ Hay có thể thay thế NaOCl,NaOCl2 bằng peraxitaxêtic ( CH3OOHCO) ít ô nhiễm hơn

Giảm ô nhiễm trong nước thải từ công đoạn làm bóng

Thu hồi và sử dụng lại hồ từ công đoạn hồ sợi và rủ hồ:trong quá trình hồ sợi,các loại hồ thường được dùng là tinh bột và tinh bột biến tính carboxymetylcellulose (CMC), polyvinylalcol (PVA), polyacrylat galacytomannan Các loại hồnày làm tăng COD của nước thải, trong đó các laọi CMC, PVA, polyacrylat lànhững chất khó phân huỷ sinh học

Sử dụng các phương pháp cơ học, hoá lý, sinh học và phương pháp màng đểgiảm thiểu các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm

2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY DỆT NHUỘM KHÁNH PHONG

2.2.1 Giới thiệu về công ty

Công ty TNHH Khánh Phong là công ty tư nhân, quy mô sản xuất khoảng500.000 kg/năm Mỗi ngày sản xuất ra khoảng 1,7 tấn/ngày

Địa điểm của công ty: tại ấp 5, xã Đức Hoà Đông, huyện Đức Hoà, Tỉnh LongAn

Tổng diện tích xây dựng: 11.852 m3

Tổng diện tích khu đất : 27.963 m3

Công suất sản xuất : 500000kg/năm

Hoạt động chính của công ty là dệt và in cung cấp cho thị trường trong nước

2.2.2 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ 2.2 : Qui trình công nghệ dệt nhuộm của công ty dệt nhuộm Khánh Phong

Chất thải rắn

Nước thải, hoá chất

2.2.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Từng loại vải ( vải mùng, vải bông…) được dệt từ sợi khác nhau trên máy dệtkim hoặc máy dệt kim tròn(trong khi dệt các mảnh vụn bông và một số chất thảirắn được ra) Vải mộc này được tẩy dầu hoặc tẩy hồ để rủ đi các chất hồ sợi(quátrình này sẽ thải ra nước thải và một số hoá chất như NaOH, H2O2…) Sau khi tẩyvải được ly tâm để loại bỏ nước, sau đó vải được chuyển qua sấy để đạt độ khô,tiếp tục đưa vải sang vải in bông( quá trình này sẽ sinh ra nước thải và các hoá chấtphẩm nhuộm) Vải sau khi giặt xả để loại phẩm màu thừa trên vải Sau đó vải ramáy cào để cắt và chải lông để tạo sản phẩm theo yêu cầu(tạo ra chất thải rắn vàbụi) Cuối cùng vải được sấy để hoàn tất Vải thành phẩm được lưu trữ ở kho hàng

2.2.4 Công suất sản xuất

2.2.5 Nhu cầu về nguyên liệu trong đoạn tẩy

Tên hoá chất Tên thương mại hoá Kg/năm

600550110050020055025210011

Chất chống nhăn

100025005000600

2.2.6 Nhu cầu về nguyên liệu trong đoạn in

Tên hoá chất Tên thương mại hoá Kg/năm

150015001500150015001500150015001500

2.2.7 Hiện trạng môi trường công ty

2.2.7.1 Nước thải

Nước thải chủ yếu phát sinh trong quá trình tẩy và in vải chứa nhiều cặn lơlửng, các loại chất, các phẩm màu, pH mang tính kiềm cao, nhiệt độ dao động từ60-900C.Ngoài ra còn khối lượng nước thải sinh hoạt của công nhân phát sinh trongquá trình sản xuất

Tải lượng nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất và sinh hoạt của côngnhân mỗi ngày là 500m3/ngày

Lượng nước thải có thành phần rất đa dạng Trong trường hợp nước thải khôngđược xử lý tốt thì các chất ô nhiễm nước thải sẽ tác động xấu đến môi trường nước,

làm ảnh hưởng tới chất lượng sông Vàm Cỏ Đông Aûnh hưởng tới khả năng hô hấp,quang hợp của thuỷ sinh của thực vật, đồng thời ảnh hưởng khả năng tự làm sạchcủa môi trường Ngoài ra, nước thải xâm nhập vào đất sẽ gây ảnh hưởng tính chấtnước ngầm, tăng độ pH của đất.

1.2.7.2 Khí thải

Các quá trình gây ô nhiễm khí thải là khí thải từ máy phát điện và lò hơi

Oâ nhiễm khí thải từ máy phát điện – sử dụng điện dự phòng trong trường hợpmất điện Nhiên liệu sử dụng là dầu DO, nên trong quá trình sử dụng nhiên liệusinh ra một lượng bụi và khí thải

Bảng 2.2 : Các Thông số và nồng độ ô nhiễm không khí do máy phát điện

Chất ô nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm (mg/m3) TCVN 5930-1995

4005001000500

(Nguồn: TT quan trắc và DVKTMT Long An, 05/6/2005).

Từ bảng ta thấy lượng khí thải ra từ máy phát điện không vượt quá tiêu chuẩncho phép

Oâ nhiễn khí thải từ lò hơi – để phục vụ cho quá trình sản xuất công ty sử dụngmột lò hơi với nhiên liệu là than đá, nhu cầu sử dùng 800kg/ngày Nồng độ ô nhiễmkhông khí từ lò hơi là các loại khí đốt nhiên liệu và bụi

Bảng 2.3 : Các Thông số và nồng độ ô nhiễm không khí do lò hơi

Chất ô nhiễm Nồng độ chất ô nhiễm (mg/m3) TCVN 5930-1995

Bụi

SO2

2854.8456.67

400500

CO

70.262107.73

1000500

(Nguồn: TT quan trắc và DVKTMT Long An, 05/6/2005).

Từ bảng ta thấy khí CO và bụi vượt tiêu chuẩn hơn 4 đến 7 lần so với tiêuchuẩn Việt Nam Đây là nguồn phát sinh gây ô nhiễm không khí chủ yếu của côngty

Ngoài ra, việc đốt nhiên liệu trong quá trình sấy và cán vải cũng sinh bụi chotoàn nhà máy

2.2.7.3 Chất thải rắn

Hàng ngày, tải lượng rác phát sinh từ việc sản xuất của nhà máy bao gồm cácmảnh vụn, bùn thải, chất hoạt động bề mặt, polyme và bao bì …

Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt trong quá trình hoạt động của toàn thể cánbộ, công nhân công ty, chủ yếu là giấy vụn, thức ăn, bao bị thực phẩm ước tính 35kg/ngày

1.2.7.4 Hiện trạng môi trường nơi tiếp nhận nước thải.

 Nguồn nước mặt

Nước thải của nhàmáy sau xử lý được đưa ra đườmg thoát nước chung cặp tỉnhlộ 10 theo kênh Bà Cát ra kênh An Hà

Bảng 2.4 : Kết quả các Thông số và nồng độ ô nhiễm nước mặt

Đơn vị (mg/l) Nồng độ TCVN 5942-1995

(Nguồn: TT quan trắc và DVKTMT Long An, 05/6/2005).

Qua kết quả phân tích cho thấy: TSS, BOD, Tổng N vượt qua tiêu chuẩn loại A

 Nguồn nước ngầm: chất lượng giếng khoan tại công ty.

Bảng 2.4 : Kết quả các Thông số và nồng độ ô nhiễm nước ngâèm

Đơn vị (mg/l) Nồng độ TCVN 5944-1995

(Nguồn: TT quan trắc và DVKTMT Long An, 05/6/2005).

Qua kết quả cho thấy rằng, nguồn nước ngầm tại khu vực công ty, nồng độTổng độ cứng cao gấp 2 đến 3 lần tiêu chuần cho phép

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ

LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY

3.1 Phương pháp xử lý nước thải hiện nay.

3.1.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích:

 Tách các chất không hòa tan, những chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa,dầu mỡ, cặn lơ lửng, sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh, các chất tạp nổi,…) vàmột phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải

 Điều hòa lưu lượng và các chất ô nhiễm trong nước thải

Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trìnhxử lý hóa học và sinh học

Các công trình xử lý cơ học gồm:

o Song chắn rác: chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn Song chắn được

đặt trước các công trình làm sạch hoặc có thể đặt trước miệng xả của các phânxưởng nếu nước thải có chứa tạp chất thô, dạng sợi

o Bể lắng cát: có nhiệm vụ loại bỏ cát, hoặc các tạp chất vô cơ khác có kích

thước từ 0,2 – 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát,sỏi bào mòn, tránh tác đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh họcphía sau

o Bể lắng: Có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trọng lượng riêng lớn

hơn trọng lượng riêng của nước, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bểlắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theochiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắngradian

 Bể lắng ngang: nước chảy vào bể theo phương ngang từ đầu bể đến cuối

bể Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật Do bể lắng có hố thu nước hên

thường tạo thành những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn Ngoài

ra bể lắng không phụ thuộc vào mực nước ngầm , thường áp dụng khi công suấttrạm lớn hơn 15000m3/ngày đêm

 Bể lắng đứng: nước chảy theo hướng thẳng đứng từ dưới đáy bể lên Bể

lắng đứng thường có mặt bằng hình tròn Bể lắng đứng có kết cấu đơn giản Trongthực tế, nước thải chuyển động khá phức tạp Đó là dòng tia rối ngập, nên phạm vicủa dòng được mở rộng do lực lôi kéo của tầng mặt ngoài Vì vậy trong bể tạonhững vùng nước xoáy Hướng nước xoáy bắt đầu từ miệng loe và tấm chắn với tốcđộ lớn làm cản trợ quá trình lắng Bể lắng đứng thường sử dụng khi mực nướcngầm thấp và công suất trạm đến 30000 m3/ngày đêm

 Bể lắng radien: nước chảy vào bể theo hướng trung tâm ra qua thành bể

hay có thể ngược lại Nhược điểm của ở trong những vùng lắng xuất hiện những tiaxoáy rõ rệt do đó tạo nên những sức cản bổ sung đối với những hạt lơ lửng Do đóhiệu suất lắng không cao Nhưng bể lắng ly tâm tiết kiệm chiều cao hơn bể lắngđứng

o Bể điều hoà: Có nhiệm vụ duy trì dòng thải và nồng độ vào các công trình

xử lý , khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượngcủa nước thải gây ra, đồng thời nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học

o Bể lọc: Được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không

thể loại bỏ được bằng phương pháp lắng Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lýnước thải, thường chỉ được sử dụng trong trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chấtlượng cao Những vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc và sỏinghiền…

Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và độ bền mặt riêng Quá trìnhlọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất cao trước vật liệu lọc hoặc chân khôngsau lớp lọc

Các phin lọc làm việc sẽ tách các phần tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khólắng khỏi nước Các phin lọc làm việc không hoàn toàn dựa vào nguyên lý cơ học.Khi nước qua lớp lọc, dù ít hay nhiều cũng tạo ra lớp màng trên bề mặt các hạt vậtliệu lọc Màng này là màng sinh học Do vậy, ngoài tác dụng tách các phần tử tạpchất phân tán ra khỏi nước, các màng sinh học cũng biến đổi các chất hòa tan trongnước thải nhờ quần thể vi sinh vật có trong màng sinh học.

Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc, dần dần bít cáckhe hở của lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy Trong quátrình làm việc người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên và cho nướcrửa đi từ dưới lên trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc

Trong xử lý nước thải thường dùng thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở.Ngoài ra còn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiệnđại Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần túy là lọc cơ học thành lọcsinh học, trong đó vai trò của màng sinh học được phát huy nhiều hơn

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Các phương pháp hoá lý thường ứng dụng để xử lý nước thải là keo tụ, trích ly,bay hơi…Sử dụng phương pháp này làm giảm một phần chất ô nhiễm ra khỏi nước thải

Căn cứ vào các điều kiện địa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hóalý là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử lý sơ bộ cho các giai đoạn xử lý tiếptheo

o Phương pháp Keo tụ

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4mm thường không thể tự lắng được màluôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện phápxử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chấtphản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt lơlửng trong nước, tạo thành các bông cặn có trọng lượng đáng kể Do đó, các bông cặn

mới tạo thành dễ dàng lắng xuống Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta thuờng chovào trong nước thải các chất keo tụ thích hợp như phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loạiFeSO4, Fe2(SO2)3 hoặc loại FeCl3 Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạngdung dịch hòa tan Khi quá trình keo tụ tạo bông tạo ra thì nồng độ chất lơ lửng, mùi,màu sẽ giảm xuống.

Khi cho muối nhôm sunfat vào nước sẽ tác dụng tương hỗ với bicacbonat chứatrong nước và tạo thành nhôm hidroxyt ở dạng keo:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2  2Al(OH)3+ 3CaSO4 + 6CO2Nếu độ kiềm cùa nước không đủ độ kiềm bằng cách thêm vôi, khi đó :

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4Khi dùng muối sắt sẽ tạo thành sắt hydroxit không hoà tan:

2FeCl3 + 3Ca(OH)3  3CaCl2 + 2Fe(OH)3

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2  3CaSO4 + 2Fe(OH)3.Bông hydroxit tạo thành sẽ hấp thụ và kết dính các chất huyền phù, chất keo cótrong nước thải Khi có chất điện ly, các chất keo trong nước thải hấp thụ ion trên bềmặt và tích điện Các phân tử chất bẩn chủ yếu hấp phụ các anion nên sẽ tích điện âm.Khi cho thêm chất keo tụ vào nước tạo thành các hạt keo tích điện dương ( nhưAl(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3) , chúng sẽ hợp nhất với các phân tử chất bẩn đến mứcđủ lớn để lắng thành cặn Đó là hiện tượng mất ổn định và kết thúc bằng quá trình làm

to hạt

Trong nước thải dệt nhuộm, các phần tử mang màu tích điện dương ( thuốcnhuộm bazơ), hay điện âm ( thuốc nhuộm axit), hoặc ở dạng phân tán mô( thuốcnhuộm phân tán, hoàn nguyên) Do vậy phải lựa chọn chất keo tụ tuỳ theo tính chấtnước thải trong từng nhà máy

Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước thải cần xác định thực nghiệm Liều lượngchất keo tụ chủ yếu vào các yếu tố sau:

 Dạng và nồng độ chất bẩn

 Loại chất keo tụ (các ion có hoá trị cao sẽ làm giảm thế zeta nhiềuhơn).

 Biện pháp hoà trộn chất keo tụ với nước thải

Hiệu suất quá trình keo tụ phụ thuộc vào giá trị pH Ví dụ : để keo tụ bằng phènnhôm pHtối ưu =4,5-8 hoặc nếu dung sắt sunfat phải duy trì pH =9 -11 Để tạo cácbông cặn lớn, dễ dàng lắng người ta cho thêm các chất trợ keo tụ Đó là các chất caophân tử, tan trong nước và dễ phân ly thành ion Tuỳ thuộc vào nhóm ion phân ly màcác chất trợ keo tụ có điện tích âm hoặc dương (loại anion, cation) Chất trợ keo tụthông dụng nhất là poliacrylamit ( CH2CHCONH2)n

Do vậy trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng lượng lớn hoá chất.Liều lượng chất keo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình ổn định của các hạtkeo trong nước thải

Do phản ứng keo tụ diễn ra hoàn toàn phải khuấy trộn đều hoá chất với nướcthải Thời gian lưu lại trong bể trộn từ 1 -5 phút, thời gian kết tủa tạo bông từ 20-60phút Sau đó nước thải được tách bông cặn ở bể lắng 1

o Phương pháp Tuyển nổi

Bể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán khôngtan, tự lắng kém ra khỏi nước Ngoài ra cũng còn dùng để tách các hợp chất hòa tannhư các chất hoạt động bề mặt và bể còn được gọi là bể tách bọt hay làm đặc bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng.Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khívà cặn nhỏ lớn hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt Tuỳtheo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

 Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation)

 Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation)

 Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation)

o Phương pháp Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt đểkhỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khinồng độ của chúng không cao và chúng không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúngrất độc Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả cao (80 – 90 %), có khả năngxử lý nhiều chất trong nước thải và đồng thời có khả năng thu hồi các chất này.

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tanlà pha rắn (chất hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độdung chất trong dung dịch đạt cân bằng các chất hấp phụ thường sử dụng: than hoạttính, tro, xỉ, mạc cưa, silicagen, keo nhôm

o Phương pháp Trao đổi ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái iontrong nước như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho,Xyanua, chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất giá trị và đạt đượcmức độ làm sạch cao nên được dùng nhiều trong việc tách muối trong xử lý nước thải

o Phương pháp Đializ – Màng bán thấm

Phương pháp này có thể tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng cácmàng bán thấm Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua

o Phương pháp Trích ly

Phương pháp này có thể tách các chất bẩn hòa tan khỏi nước thải bằng dung môinào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hòa tan chất bẩntrong dung môi cao hơn trong nước Phương pháp phổ biến nhất để xử lý nước thảichứa phenol và các loại axít béo Những chất trích ly được dung là butylaxetat, dầu mỡnặng, benzene

o Phương pháp Chưng bay hơi

Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay lêntheo hơi nước Ví dụ, người ta chưng nước thải của nhà máy hóa cốc cho phenol bay đitheo hơi nước

o Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho cácquá trình xử lý hóa lý và sinh học

Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra mộtsố vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhịêt, làm rĩsét thiếc bị máy móc

Vôi (Ca(OH)2 )thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý nước thải cótính axit, trong khi axit sulfuric là một chất tương đối rẽ tiền dùng trong xử lý nước thảicó tính bazơ

o Phương pháp oxy hóa khử

Phương pháp này được dùng để:

 Các chất oxy hóa thông dụng: O3, Cl2, H2O2, KMnO4

Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác

o Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học thường dùng để loại trừ các kim loại nặng trong nước Phươngpháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa đối vớivôi Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxite,cacbonat…

3.1.3 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trongnước thải cũng như một số chất vô cơ như: H2S, sulfide, ammonia…dựa trên cơ sở hoạtđộng của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thứcăn để sinh trưởng và phát triển.

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kỵ khí, hiếu khí, kỵ hiếu khí cóthể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo,người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độvà hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên

o Phương pháp sinh học nhân tạo

 Quá trình kỵ khí

 Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.

 Bể phản ứng yếm khí tiếp xúcQuá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nướcthải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bểlắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn với nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí,lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của sinh vật khá chậm

 Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB).Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do:

 Cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn – tách khí được lắp đặc trong cùngmột công trình

 Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắngvượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

 Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

 Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn và lượng bùn sinh ra dễ tách nước

 Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

 Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí CH4

 Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

 Bể lọc kỵ khíBể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbontrong nước thải nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc vớilớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vi sinh vật được giữtrên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau khi xử lý nên thời gianlưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày).

 Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qualớp vật liệu lọc cố định

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và bám dính

 Quá trình hiếu khí

 Quá trình hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyểnhóa thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dướitác động của trọng lực Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vàocùng xáo trộn với bùn hoạt tính nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu

cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bôngbùn hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắngxuống đáy Lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể aeroten đểgiữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh nhất chất hữu cơ Lượngsinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến côngtrình xử lý bùn

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cầnphải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật này sẽ phânhủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bàomới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,…Mộtcách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm:

Psuedormonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,…và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomoas, Nitrobacter.

Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như sau:

 Bể aeroten thông thườngĐòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug - flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so vớichiều rộng Trong bể này nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài,bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể Ơû chế độ dòng chảy nút, bông bùn có đặc tínhtốt hơn, dễ lắng tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nộibào xảy ra ở cuối bể

 Bể aeroten mở rộng:

Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp và lượng nước sinh

ra cao hơn Thời gian lưu lượng bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày) Hàmlượng bùn thích hợp trong khoảng 3.000 – 6.000mg/l

 Bể aeroten xáo trộn hoàn toànBể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầuoxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sụckhí thích hợp thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tánkhí thường được sử dụng bể này có ưu điểm chịu quá tải rất tốt

 Mương oxy hóaLà mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốcđủ xáo trộn bùn hoạt tính Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s đểtránh cặn lắng mương oxy hóa có thể kết hợp với quá trính xử lý nitơ

 Bể hoạt động gián đoạn SBRBể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểulàm đầy và xả cạn quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính

hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả các quá trình xảy ra trong cùng một bể và đượcthực hiện lần lượt theo các bước : làm đầy, phản ứng, lắng, xả cặn, ngưng.

 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

 Bể lọc sinh họcBể lọc sinh học chứa đầy các vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sốngbám Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòiphun quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khảnăng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải Quần thể vi sinh vật nàycó thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi, nấm tảo và các động vật nguyênsinh…trong đó vi khuẩn tùy nghi chiếm ưu thế

Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí.Khi vi sinh vật phát triển, chiều dày lớp màng nhầy càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêuthụ hết lượng oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong Vì vậy gần sát bề mặtgiá thể môi trường kỵ khí hình thành Khi chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớpngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất dẫn đến tình trạng phânhủy nội bào và mất khả năng bám dính Nước thải sau khi xử lý được thu qua hệ thốngthu nước đặt bên dưới Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện khôngkhí lưu thông trong bể Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ màng

vi sinh tách khỏi giá thể Nước sau khí xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thảiđầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy

 Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)RBC bao gồm các đĩa tròn polustyren hoặc poly vinyl chloride đặt gần sát nhau.Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm tuơng tự như bể lọcsinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên mặt đĩa Khi đĩa quay, màng sinh khốitrên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxy Đĩa quaytạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí Đồngthời khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám

dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt 2 Trục RBC phải tính toánđủ đỡ vật liệu nhựa và lực quay.

o Phương pháp sinh học tự nhiên

Cơ sở của phương pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước

 Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ốngphân phối phun nước thải lên mặt đất Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vàođất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng.Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ,vùng đất khô cằn, xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm

Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virút gây bệnh cùng kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại chosức khỏe của người sử dụng các loại rau, cây thực phẩm này

 Hồ sinh học

 Hồ hiếu khí:

Có diện tích rộng, chiều sâu cạn chất hữu cơ trong nước thải được xử lý chủ yếunhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng Oxy cung cấp cho vi khuẩnnhờ sự khuyết tán qua bề mặt và quang hợp của tảo Chất dinh dưỡng và CO2 sinh ratrong quá trình phân hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng Để đạt hiệu quả cao có thểcung cấp oxy bằng cách thổi khí nhân tạo Hồ hiếu khí có 2 dạng : (1) có mục đích làtối ưu sản lượng tảo, hồ này có chiều sâu cạn 0,15 – 0,45m; (2) tối ưu lượng oxy cungcấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1,5m

 Hồ tùy tiện:

Trong hồ tồn tại 3 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi có chủ yếu vi khuẩn và tảosống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này được phân hủy nhờ vikhuẩn kỵ khí; (3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chịu sự phân hủy của

vi khuẩn tùy nghi Có thể sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặtkhi tải trọng cao tải trọng thích hợp dao động khoảng 70 -140 kg BOD5/ha ngày.

 Hồ kỵ khí:

Thường được áp dụng cho nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửnglớn, đồng thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng hồ này có chiều sâu lớn, có thể sâuđến 9m tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha ngày

 Hồ xử lý bổ sung:

Có thể áp dụng sau quá trình xử lý sinh học (aeroten, bể lọc sinh học hoặc sauhồ sinh học hiếu khí, tùy nghi…) để đạt được chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thựchiện quá trình nitrat hóa Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ này sống ởgiai đoạn hô hấp nội bào và ammonia chuyển hóa sinh học thành nitrate Thời gian lưunước trong hồ này khoảng 18 – 20 ngày Tải trọng thích hợp 67 – 200 kg BOD5/hangày

3.1.4 Các phương pháp xử lý cặn

Khi xử lý nước thải sản xuất sẽ tạo ra một lượng lớn hữu cơ, vô cơ Những loạicặn đó được thải ra và được chế biến để sử dụng lại Thành phần và tính chất các loạicặn rất khác nhau Đối với cặn vô cơ thì không bị thối rửa Còn các loại cặn hữu cơ thìđộ ẩm cao và dễ bị phân huỷ Theo thành phần và tính chất cặn mà ta có các phươngpháp xử lý thích hợp

Để xử lý bùn cặn có thể sử dụng các quá trình công nghệ khác nhau: do tínhchất của bùn cặn gồn nhiều loại khác nhau nên mỗi loại ta có những phương pháp xửlý riêng Do trong phạm vi bài làm luận văn nên tôi chỉ trình các quá trình liên quanđến công nghệ của mình Xử lý bùn cặn ở bể lắng I và II

o Phương pháp xử lý ổn định, làm khô bùn cặn.

Ta thiết kế hồ thành hai ngăn Mỗi ngăn có khả năng chứa lượng cặn từ 6 – 3năm và tiến hành quá trình phân huỷ yếm khí cho đến khi vật chất chuyển sang trạngthái ổn định, tiến hành nén bùn đến nồng độ >15%

o Phương pháp xử lý hiếu khí cặn

Theo phương pháp này, bùn được đưa đến bể hiếu khí được xây dựng để đủlượng bùn trong vòng 2 năm Bùn được thổi khí hoăc khuấy trộn để đạt mức ổn định,bùn sẽ chuyển đến sân phơi bùn

o Phương pháp cô đặc bùn cặn bằng trọng lực hay tuyển nổi.

Cô đặc cặn là phương pháp làm tăng nồng độ cặn bằng cách loại bỏ một phầnnước ra khỏi hổn hợp để làm giảm khối lượng vận chuyển Có 2 cách làm cô đặc cặnlà : phương pháp trọng lực và tuyển nổi

o Phương pháp làm ổn định bùn cặn.

Mục đích của quá trình làm ổn định bùn cặn là: làm giảm tác động gây bệnh,giảm mùi hôi, giảm hoặc loại trừ khả năng thối rữa, dễ làm khô bùn gồm các phươngpháp dùng clo, vôi, hiếu khí ổn định bùn

o Phương pháp làm khô bùn cặn

Mục đích là làm giảm khối lượng vận chuyển, cặn khô dễ đưa chôn lấp hoặcđem đi sử dụng, giảm lượng nước ô nhiễm có thể gây ô nhiễm nước ngầm

Gồm các phương pháp phơi bùn, máy lọc bùn chân không, máy lọc áp băng tải,phương pháp ép bùn ly tâm

3.1.5 Phương pháp khử trùng.

Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá huỷ, tiêu diệt các loại vi khuẩn gâynguy hiểm hoặc chưa hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải

Khử trùng có nhiều phương pháp:

o Clo hoá : được sử dụng rộng rãi nhất, Cho cho vào nước dưới dạng hơi hoặc

clorua vôi Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10g/m3đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5g/m3 sau xử lý sinh học không hoàn toàn và3g/m3sau xử lý sinh học hoàn toàn Thời gian tiếp xúc giữa chúng là 30 phút trước khixả nước thải ra nguồn tiếp nhận

o Dùng tia tử ngoại.

o Điện phân muối ăn.

o Ozôn hoá: phương pháp này bắt đầu áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải.

Ozôn tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ Ngoài việc khử trùngozôn còn oxy hoá các hợp chất nitơ, photpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nướcthải , góp phần chống hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước

Nhìn chung tại các cơ sở có thành phần không phức tạp ( bia, sữa, thực phẩm…)nếu áp dụng đúng qui trình thì nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5945- 1995.Tuy nhiên, tại các nhà máy sử dụng hoá chất ( nhà máy giấy, dệt nhuộm, thuộc da,hoá chất…) và những ngành có tải lượng chất thải lớn và thành phần nước thải thườngchuyển hoá khá phức tạp theo thời gian như nhà máy chế biến cao su thường hiệu quảxử lý nước thải không đạt cao

Tóm lại, tất cả các phương pháp xử lý nước thải nêu trên có thể phân thành 2nhóm: nhóm phương pháp phục hồi và nhóm phương pháp phân huỷ Đa số các phươngpháp hoá lý được dùng để thu hồi các chất quý trong nước thải và thuộc nhóm cácphương pháp phục hồi Còn các phương pháp hoá học và sinh học thuộc nhóm cácphưong pháp phân huỷ Gọi là phân huỷ vì các chất trong môi trường sẽ bị phân huỷchủ yếu theo các phản ứng oxy hoá và một ít theo phản ứng khử

Bảng 3.1: Đánh giá Hiệu suất xử lý nước thải công nghiệp.( theo nguồn Metcalf andEddy,1991)

Phương pháp

xử lý

TheoBOD

TheoCOD

Theo SS Tổng P N-hữu cơ N-NH3

Cơ học (lọc

-Hoá lý học 50-95 - 90 - -

-Bùn hoạt tính

(loại cổ điển)

80-95 80-90 80-90 10-25 15-50 8-15

Lọc sinh học

( lọc bằng đá,

lọc tốc độ

3.2 Các phương pháp xử lý nước thải trong ngành dệt nhuộm

Do đặc thù của công nghệ, nước thải ngành dệt nhuộm chứa tổng hàm lượngchất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao Về nguyên lý nước thải nàyứng dụng phương pháp cơ học, hoá lý, sinh học và phương pháp màng (để thu hồi cácloại hồ lắng tổng hợp, khử màu, tách muối vô cơ,…

3.2.1 Phương pháp trung hoà, điều chỉnh pH

Do giá trị pH của các dòng thải từ công đoạn nhuộm, tẩy, làm bông có thể daođộng trong khoảng rộng Mặt khác các quá trình xử lý hoá lý và sinh học đều đòi hỏimột giá trị pH nhất định để đạt hiệu quả tối ưu Do đó phải điều chỉnh pH tới giá trịthích hợp Trung hoà có thể thực hiện bằng cách trộn dòng thải có tính axít với dòngthải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoá chất như H2SO4, HCl, NaOH, CO2 Điều chỉnh

pH được thực hiện trong các bể điều hoà kiểu làm việc lien tục hoặc gián đoạn theochu kỳ

3.2.2 Phương pháp đông keo tụ