LÀM SẠCH NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn
Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song chắn rác Tại song chắn ,các tạp vật thể như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẫu đá, gỗ và các vật thải khác được giữ lại
Song chắn có thể đặt cố định hoặc di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ Thông dụng hơn cả là các song chắn cốđịnh Các song chín được làm bằng kim loạt đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng một góc 60 – 75 độ Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Thanh chắn rác hình tròn thuận lợi cho dòng chảy nhưng thu hồi rác khó, ngược lại thanh chắn rác hình chữ nhật dễ thu hồi rác nhưng lại gây tổn thất dòng chảy, còn thanh hình bầu dục dễ thu hồi, thuận lợi dòng chảy song chi phí cao Do đó thông dụng hơn cả là thanh có tiết
Hình 1.1 Hình d ạng và kích thướ c c ủ a thanh ch ắ n rác diên hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnh tròn ởphía trước hướng đối diện với dòng chảy
Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, người ta chia song chắn thành hai loại: song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 đến 100 mm và song chân mịn có khoảng cách giữa các thành từ 10 đến 25 mm Để tính kích thước song chắn, dựa vào tốc độnước thải chảy qua khe giữa các thanh, thường lấy bằng 0,8 đến 1 m/s và chấp nhận giả thiết 30% diện tích song chắn bị bít kín
Vận tốc dòng chảy trước song chắn cần không chế ở mức từ 0,6 m/s trở lên để tránh lắng cát
Khi xác định kích thước xong chắn cần tính cho điều kiện mùa mưa với mức nước cao nhất
Hình 1.2 Song ch ắn rác cơ giớ i
Hình 1.3 Song chắn rác thủ công
Lưới lọc Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏngười ta thường sử dụng lưới lọc như ở hình 2.8 Lưới có kích thước lỗ từ 0.5 đến 1 mm Khi tang trống quay thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bốtrí đường dẫn nước thải vào Các vật thải được của ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của công nghiệp dệt, giấy và da
Hình 1.4 Lướ i ch ắ n có g ắ n máy nghi ề n
Hình 1.5 Lướ i ch ắ n hình tr ố ng
Điều hòa lưu lượng
Bể điều hòa trong xử lý nước thải là đơn vị để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý nước thải sau này, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này
Nói cách khác, bể điều hòa duy trì sự ổn định của dòng thải vào, tránh sựdao động gây sự cố và nâng cao hiệu suất xử lý ở những giai đoạn sau
Nhờ bểđiều hòa mà quá trình xử lý nước thải có thể đảm bảo nồng độvà lưu lượng nguồn thải luôn được duy trì ở mức ổn định Bể điều hòa có khả năng chứa nhiều loại nước thải khác nhau và thời gian lưu nước của nó lên đến 24h
Hiện trong các công trình xử lý nước thải, có hai loại bể điều hòa được áp dụng là bể điều hòa lưu lượng và loại bể vừa điều hòa lưu lượng và điều hòa chất lượng
• Như chúng ta đã biết, bểđiều hòa cần thực hiện quá trình xáo trộn và thổi khí thường xuyên nhằm tránh tình trạng lắng cặn xảy ra Đặc biệt, nguồn nước thải trước khi vào bể điều hòa cần được xử lý qua bể lắng cát nhằm loại bỏ chất rắn gây ảnh hưởng đến quá trình điều chỉnh lưu lượng và nồng độ của bể
• Ngoài ra, để ngăn chặn quá trình lên men, chúng ta cần thổi khí liên tục vì điều này giúp hạn chếphát sinh mùi hôi Thông thường, tốc độ thổi khí thường dao động từ 10 – 15 lít khí/phút.m3 Ưu điểm:
• Khảnăng nâng cao xử lý sinh học, hạn chế tình trạng quá tải
B ả ng 1.1 So sánh phương pháp thủ công và cơ giớ i
• Pha loãng các chất gây ức chế sinh học và ổn định độ pH
• Cải thiện chất lượng bùn nén, giúp bùn lắng đặc chắc hơn
• Giảm diện tích bề mặt lọc, nâng cao hiệu quả, giúp chu kỳ rửa lọc đồng đều hơn
• Hỗ trợ quá trình châm hóa chất do nước thải ổn định hơn
Quá trình l ắ ng
Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù ra khỏi nước Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trong lực Để tiến hành quá trình này người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau như minh họa trên hình dưới Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp 1 và bể lắng trong (cấp II) Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, còn bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải, Các bể lắng đều phải thỏa mãn yêu cầu có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng
Hình 1.6 Các loại bể lắng
Loại lắng Mô tả quá trình Ứng dụng/Nơi xảy ra
Lắng từng hạt riêng rẻ
(lắng loại 1) Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phú ở nồng độ thấp Các hạt lắng hoàn toàn riêng biệt không có tác động qua lại với nhau
Loại cát, sỏi ra khỏi nước thải
Lắng keo tụ ( lắng loại 2) Đó là quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền phù hơi loãng do các hạt rắn kết hợp lại với nhau làm tăng khối lắng và lắng nhanh hơn.
Loại một phần chất rắn lơ lửng trong xử lý nước thải chưa xử lý trong các công trình xử lý lắng sơ cấp và phần trên của bể thứ cấp, các loại bông keo tụ hóa học trong các bể lắng cũng được khử bằng loại lắng này
- Lắng chen Đó là quá trình lắng của các hạt lơ lửng trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ trung bình, trong đó lực tương tác giữa các hạt cản trở sự lắng của các hạt bên cạnh Vì vậy các hạt có xu hướng vẫn ở lại cùng một vị trí với nhau thành một khối cùng lắng xuống, tạo thành một mặt phân cách giữa pha lỏng và pha rắn ở phía trên khối hạt rắn lắng
Xảy ra ở các công trình lắng thứ cấp tiếp ngay sau công trình xử lý sinh học Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ ở mức tạo nên một cấu trúc, tại đó các hạt rắn lắng tiếp chỉ do sự nén ép của cấu trúc đó Sự nén ép này xảy ra là do trọng lượng của các hạt rắn liên tiếp thêm vào bởi sự lắng của chúng từ lớp lỏng ở phía trên Tốc độ lắng
Xảy ra ở các công trình lắng thứ cấp tiếp ngay sau công trình xử lý sinh học
Thường xảy ra trong lớp dưới của khối bùn nằm sâu ởđáy của bể lắng thứ cấp hay thiết bị làm đặc bùn chen nhỏhơn tốc độ lắng tự do do xuất hiện dòng chất lỏng đi ngược lên và độ nhớt lớn của môi trường
Bảng 1.2 So sánh các loại lắng
Bể lắng
Bể lắng cát thường được thiết kế để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước từ 0,2 dến 2mm ra khỏi nước thải Điều đó đảm bảo cho các thiết bị cơ khí không bị cát bào mòn,tránh tắc các đường ống,ảnh hưởng xấu cùng việc tang tải lượng vô ích cho các thiết bị xử lý sinh học
Theo nguyên lý làm việc,người ta chia bể lắng cát thành hai loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng.Bê lắng cát loại ngang,vận tốc dòng chảy trong bểkhông vượt quá 0.3 m/s.Với tốc độ như vậy cho phép các hạt cát,sỏi và các chất vô cơ khác lắng xuống đáy,còn hầu hết các hạt hưu cơ nhẹ và nhỏđi qua theo dòng ra ngoài
Thực tế bể lắng cát thường được thiết kế hai ngăn để luân phiên nhau làm việc và cạo cặn
Hình 1.7 Sơ dồ các vùng l ắng đố i v ớ i bùn ho ạ t tính
Bể lắng ngang là một loại bể được xây dựng theo hình chữ nhật có hai hay nhiều ngăn tùy vào quy mô hệ thống, dùng để chứa nước thải trong giai đoạn lắng nhằm giúp nước ổn định độ trong, loại bỏ các cặn bùn Loại bểnày được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000m3/day Hiệu quả lắng có thểlên đến 60%
• Chiều sâu công tác của bể dao động từ 2 – 3,5 m
• Chiều dài bể tối thiểu gấp 10 lần chiều sâu
• Để phân phối nước vào bểcũng như thu nước, cách thông thường là dùng các vách ngăn đặt cách vách bể 1 – 2m
• Nước sau lắng được thu bằng máng tràn
Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể
Người ta chia dòng chảy và quá trình lắng thành 4 vùng:
• Vùng hoạt động: là vùng quan trọng nhất của bể lắng;
• Vùng bùn (vùng lắng đọng): là vùng lắng tập trung;
• Vùng trung gian: tại đẩy nước thải và bùn lẫn lộn với nhau
• Vùng an toàn Ứng với quá trình của dòng chảy trên, bể lắng cũng có thể chia thành 4 vùng: vùng nước thải vào, vùng lắng, vùng xảnước và vùng bùn
Nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang: Trong bể lắng, một hạt phân tử sẽ chuyển động theo dòng nước có vận tốc “v” và dưới tác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc “ω” Như vậy, bể lắng có thể lắng những hạt mà quỹđạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó Vận tốc chuyển động của nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s Thời gian lắng dao động từ 1-3 giờ
Bằng nhiều thử nghiệm, các chuyên gia đã xác định được các số liệu sau đối với bể lắng dạng ngang:
• Vận tốc vào 0,2 – 0,3 m/s và vận tốc nước ra 0,5 m/s
• Cặn sau lắng có thể được thu bằng các phương pháp cơ khí hoặc thủ công
• Độ dốc đáy bể lá 1% khi thu cặn bằng cơ khí
• Độ dốc là 5 – 10% khi thu cặn bằng thủ công
Bể lắng đứng hay còn gọi là bể lắng ly tâm: Đặc trưng của bể lắng là hỗn hợp nước bùn đi từ dưới lên trên, bùn nặng lắng xuống dưới còn nước trong máng răng cưa thoát ra ngoài.Bể được chế tạo từ thép Cacbon CT3 được phủ sơn chống gỉ, hoặc được xây bằng bê tông, xây gạch bằng các bể lắng nhỏhơn Bểthường có dạng hình trụ tròn hay hình trụvuông đáy chóp Có nhiều trường hợp bởi diện tích xây dựng, cấu tạo bể lắng đứng có thể có hình hộp chữ nhật
• Nước thải theo máng dẫn nước chảy vào khu vực ống trung tâm Sau khi ra khỏi ống trung tâm, nước thải tiếp xúc với thành bểvà được đẩy chuyển động đi lên, các hạt cặn bẩn di chuyển xuống đáy bể rơi vào hố thu cặn Nước thải sau khi loại bỏ tạp chất xong tràn qua máng thu được đặt xung quanh thành theo ống dẫn để qua công trình tiếp theo
• Vận tốc dòng chảy trong bể thường đạt từ 0,5 tới 0,6 m/s với chiều cao khu vực lắng khoảng từ 4 đến 5 mét Nếu vận tốc nước đầu ra thấp hơn vận tốc đầu vào thì các hạt bụi sẽ bị cuốn lên trên và ngược lại
• Qua thực tế sử dụng, người ta nhận thấy bể thiết kế dạng đứng có hiệu suất hoạt động thấp hơn bể dạng ngang từ10 đến 20%
Bể lắng ly tâm là một trong những bể quan trọng trong hệ thống xửlý nước thải Bể được xây dựng nhằm lưu trữnước thải ở thời gian nhất định để các chất lơ lửng trong nước thải có thể lắng xuống đáy.
Loại bể này là cực kỳ thông dụng với đường kính từ 16-40m tùy vào công suất toàn hệ thống, có thểlên đến 60m nếu hệ thống có công suất lớn bểthường cao từ 1,5m- 5m tương ứng với đường kính Tỷ lệ đường kính/chiều cao = 6-30
Cấu tạo gồm: ống dẫn nước vào bể, ống dẫn nước bùn, giàn quay, ống tháo nước và ống tháo cặn nổi
Nguyên lý hoạt động: Nước thải nhập vào bể theo chiều từ tâm ra thành bểvà nước trong chảy tràn qua máng ở trên sau đó được dẫn ra ngoài để xử lý tiếp Cặn lắng xuống dưới được thu gom tập trung đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt bùn quay tròn
Thời gian lưu khoảng 90 phút hiệu suất lắng dạt 60% Ưu điểm: Có thiết kế nhỏ gọn và hoạt động đơn giản Sử dụng bể đem đến sự thuận tiện trong quá trình xả bùn và thu gom bùn Đặc biệt, bể lắng ly tâm còn được xây dựng bằng các vật liệu cao cấp, chất lượng tốt và thân thiện với môi trường Những nguyên vật liệu này không hềảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng
Tách các tạp chất nổi
Trong một số loại nước thải có chưa dầu, mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước Đó là những chất nổi,chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước.Ngoài ra,dầu mỡ trong nước thải là một nguyên liệu có thể chế biến và dung lại trong sản xuất và công ghệ Vì vậy nước thải chứa dầu mỡ với hàm lượng 100mg/l trở lên ( như nước thải của các nhà ăn, xưởng chế biến thức ăn,xí nghiệp sản xuất dầu bơ ) trước khi xử lý phải cho qua bể tách dầu mỡ
• Loại các tạp chất nổi khỏi nước, thực chất cũng giống như lắng các chất rắn, chỉ khác là trong trường hợp này khối lượng riêng của hạt (ph) nhỏ hơn khối lượng riêng của nước (pn), do đó hạt sẽ nổi lên
• Vận tốc của nước trong bể tách dầu có thể dao động trong khoảng 0,005 đến 0,01 m/s Đối với các hạt dầu có đường kính 80 đến 100um,vận tốc nổi lên của hạt bằng 1 đến 4 mm/s, Bể tách dầu loại ngang thường có hai ngăn trở lên.
Lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể láng không thể loại được Người ta tiến hành quá trình tách nhờ vách ngăn xếp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn.
Việc lựa chọn vách lọc phụ thuộc vào tính chất nước thải, nhiệt độ, áp suất lọc và kết cấu thiết bị lọc.Vách lọc thường được làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không rỉ: nhôm, niken, đồng, đồng thau, và được làm bằng các loại vải khác nhau (thủy tinh, amiăng, bổng, len, sợi tổng hợp, )
Vách lọc giữ các hạt cần có các tính chất sau: trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không nịtrương nở và bị phá hủy ởđiều kiện lọc cho trước Người ta tiến hành quá trình lọc viêc tạo thành bã trên vách lọc hay sự vít kín trên các lỗ của vách lọc
Phân loại thiết bị lọc:
• Theo đặc tính quá trình lọc như lọc gián đoạn và lọc liên tục
• Theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong
• Theo áp suất trong quá trình lọc như chân không ( tới 0,085 MPa), lọc áp lực ( từ 0.3 đến 1.5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tỉnh của cột chất lỏng
Việc lựa chọm vách lọc phụ thuộc vào tính chất nước thái, nhiệt độ, áp suất lọc và kết cấu thiết bị lọcVách lọc thường được làm bằng thép tấm có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không rỉnhôm, niken, đồng, đồng thau và cả bằng các loại vải khác nhau (thủy tinh, animang, bông, len, sợi tổng hợp) Vách lọc giữ các hạt cần có các tính chất sau: trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, đủ bền về hóa học, không bịtrương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc cho trước Người ta tiến hình quá trình lọc với việc tạo thành bã trên vạch lọc hay sự vít kín các lỗ của vách lọc
Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
Trong các quá trình làm sạch nước thải thường phải xử lý một lượng lớn nước do đó người ta không cần sử dụng các thiết bị lọc với áp suất cao mà dùng các bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát, thạch anh, than cốc hoặc sỏi nghiền thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ Lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương.
Ngoài ra còn có thiết bị lọc chậm và thiết bị lọc nhanh
Hình 1.8 B ể l ọ c ch ậm đơn giả n hóa
Bể lọc nhanh làm việc với kích thước hữu hiệu lớn hơn và hệ số đồng đều nhỏ hơn bể lọc chậm.Về kết cấu, thiết bị lọc nhiều lớp rất ít khác biệt với thiết bị lọc một lớp, nhưng thiết bị loại này có năng suất lọc cao và thời gian lọc kéo dài
Hình 1.9 M ộ t s ố lo ạ i b ể l ọ c nhanh dung trong x ử lý nướ c th ả i
Trong lọc nhanh, các chất bẩn nằm lại trong môi trường lọc được tách ra nhờ quá trình rửa
Quá trình này được thực hiện như sau: Nước rửa được đưa từdưới lên với tốc độ rửa đủ lớn để nâng hạt cát lên tạo ra trạng thái lơ lửng, khi đó các chất bẩn đã bám vào vật liệu lọc sẽđược giải phóng ra Cũng có thể rửa bằng thổi không khí trước để làm rạn nứt lớp cát, sau đó mới cấp nước rửa vào Cường độ cấp không khí có thể từ 18 đến 22 l/m2.s, còn nước từ6 đên 7 l/m2.s.
Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén
Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành quá trình lắng chúng dưới tác dụng của các lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy ly tâm
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của xyclon thủy lực xem ở hình 2.10
Khi chất lỏng chuyển động quay tròn trong các xylanh thủy lực, lực ly tâm tác dụng lên các hạt rắn làm văng chúng ra thành xyclon, ngoài ra còn có các lực sau cũng tác dụng lên chúng như lực cản dòng chuyển động, trọng lực và lực quán tính Khi tốc độ quay lớn thì quán tính rất nhỏ có thể bỏ qua còn lực ly tâm sẽ lớn hơn trọng lực rất nhiều Ưu điểm của các xyclon thủy lực là cấu tạo đơn giản, tiện lợi, dễ vận hành có năng suất cao và chi phí thấp Xyclon thủy lực áp suất được dùng đểlắng các tạp chất rắn, xyclon thủy lực áp suất thấp (hở) thu được dùng để tách các tạp chất lắng và nổi
Máy ly tâm: Để tách các hạt rắn ra khỏi nước cũng có thể sử dụng máy lọc ly tâm và máy lắng ly tâm
Lọc ly tâm thực hiện nhờ quay tròn huyền phù trong thùng quay, chất lỏng chui qua lưới lọc hoặc vải lọc và các lỗ trên thân thùng ra ngoài, con những hạt rắn được giữ lại trên lưới hoặc vải lọc trên thành thùng, chúng sẽ được lấy ra ngoài bằng tay hoặc dao cạo Lọc ly tâm được ứng dụng để tách huyền phù khi đòi hỏi bã có độẩm không cao và cần rửa triệt để
Lắng ly tâm là quá trình phân riêng huyền phù nhờ lực thể tích của pha phân tán (các hạt rắn) Cấu tạo thùng ly tâm trong trường hợp này là thùng liền Quá trình này gồm các quá trình vật lý là lắng các hạt rắn ( theo nguyên lý của thủy động lực) và nén bã [1]
Hình 1.10 Các lo ạ i xyclon th ủ y l ự c Hình 1.11 Sơ đồ kh ố i h ệ th ố ng thi ế t b ị tách ch ấ n r ắ ng ra kh ởi nướ c b ằ ng ly tâm
XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM
Công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh nước thải
Thực trạng công nghiệp dệt nhuộm ở việt nam:
- Sự phát triển mạnh mẽ góp một phần rất lớn vào sự phát triển kinh tế chung của cả nước
- Tốc độ tăng trưởng số lượng doanh nghiệp toàn ngành đạt trung bình 8,66%/năm
- Cung cấp nguồn hàng khổng lồ cho ngành dệt may trong nước, hơn nữa là xuất khẩu (đạt 29.8 tỷ USD năm 2020 – theo số liệu của tổng cục hải quan)
- Giải quyết việc làm cho một lực lượng lớn lao động
- Hầu hết các nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm ở nước ta đều chưa có hệ thống xử lý nước thải mà đang có xu hướng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ,…loại nước thải này có độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại đối với loài thủy sinh
- Theo số liệu thống kê, toàn ngành dệt may thải ra môi trường trung bình khoảng
Tuy nhiên, hi ệ n có khá nhi ề u doanh nghi ệ p s ả n xu ấ t d ệ t nhu ộm đáp ứ ng t ố t ch ỉ tiêu ch ất lượng nướ c th ải đầ u ra s ả n xu ấ t
✓ Ngành dệt là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ phức tạp, áp dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau
• Xơ bông, xơ nhân tạo => vải cotton,
• Lông thú, đay gai, tơ tằm => các mặt hang tương ứng
✓Công nghệ dệt - nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản
• Dệt vải và xử lý (tẩy rửa)
• Nhuộm và hoàn thiện vải
Công nghệ dệt nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý, nhuộm và hoàn thiện vải Trong đó được chia làm các công đoạn:
- Làm sạch nguyên liệu: Nguyên liệu thường được đóng dưới dạng các kiện bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với nhiều tạp chất Nguyên liệu được đánh tung, làm sạch và trộn đều
- Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô
- Kéo sợi, đánh ống và mắc sợi: kéo sợi thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấn các ống sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải
- Hồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải
- Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc để hình thành tấm vải mộc
- Giũ hồ: Tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym (1% enzyin, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0,5%) Vải sau khi giữ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tấy
- Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như dầu mỡ, sáp Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 + 3 at) và ở nhiệt độ cao (120 + 130°C) Sau đó vải được giặt nhiều lần
- Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các mạch phân tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, sợi bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm Làm bóng vải bông thường bằng dung dịch kiềm NaOH có nồng độ từ
280 đến 300 g1, ở nhiệt độ thấp 10 + 20°C Sau đó vải được giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng
- Tẩy trắng: Mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng là natri clorit NaClO3, natri hypoclorit NaOCl, hoặc hydro peroxyte HẠO, cùng với các chất phụ trợ Trong đó đối với vải bông có thể dùng các loại chất tẩy H4O2, NaClO, hay NaOCl và tác dụng tẩy tốt nhuộm vải người ta thuofng sử dụng chủ yếu các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng các hóa chất trợ nhuộm để tạo sự gắn kết của vải Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hoặc dạng phân tán Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước:
- Di chuyển từ phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi
- Gắn màu vào bề mặt sợi
- Khuếch tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn so với quá trình trên
Figure 1 Nước thải qua các quá trình dệt nhuộm
Theo H.Ruffer, lượng nước thải tính cho 1 đơn vị sản phẩm của một số mặt hang như sau:
Hàng len nhuộm, dệt thoi là 100 đến 250 𝑚^3/1 tấn vải
Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi là 80 đến 240 𝑚^3/1 tấn vải
Hàng vải bông nhuộm, dệt kim là 70 đến 180 𝑚^3/1 tấn vải
Hàng vải bông in hoa, dệt thoi là 65 đến 280 𝑚^3/1 tấn vải
Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit là 40 đến 140 𝑚^3/1 tấn vải
Vải trắng từ polyacrylon nitrit là từ20 đến 60 𝑚^3/1 tấn vải
Các nguồn gây ô nhiễm và đặc tính nước thải
Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghệ dệt nhuộm bao gồm:
- Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chưa nitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi ( trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi)
- Các hóa chất được sử dụng như hồ tinh bột, 𝐻2𝑆𝑂4,𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻, NaOH, NaOCl,
𝐻2𝑂2, 𝑁𝑎2𝐶𝑂3, 𝑁𝑎2𝑆𝑂3, Các loại thuốc nhuộm, các chất trơ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt
Figure 2 Nước chưa qua xử lí Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm:
- Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước
- Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn TS
- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước
- Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếp nhân, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh,22 ảnh hưởng xấu tới cảnh quan
- Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh
Các phương pháp ngăn ngừa giảm thiểu ô nhiễm
Trong quá trình sản xuất:
- Giảm tổn hao (Thường xuyên kiểm tra và bào trì hệ thống cấp nước, tránh rò rỉ)
- Tránh mức tối thiểu các hóa chất khó phân hủy
- Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm vừa tiết kiệm hóa chất, thuốc nhuộm và giảm ô nhiễm môi trường
- Các chất tẩy đều chứa thành phần là clo, các phản ứng phụ trong quá trình tẩy làm tăng AOX trong nước thải Do đó người ta kết hợp tẩy trắng 2 cấp để giảm lượng clo
Trong quá trình xử lý dịch nhuộm sau khi xong:
- Hiện nay một số nước đã thành công trong quá trình thu hồi thuốc nhuộm indigo bằng phương pháp siêu lọc và sau đó được sử dụng lại
Trong quá trình làm bóng:
- Thay đổi phương pháp làm bóng lạnh bằng phương pháp làm bóng nóng để thu hồi xút (NaOH) để sử dụng lại
Trong quá trình hồ sợi và giũ đồ:
- Để xử lý được các loại hồ trong công nghệ dệt nhuộm rất phức tạp và nhiều khi không kinh tế Rộng rãi nhất là phương pháp siêu lọc để thu hồi PVA
• Nguyên lý của phương pháp này là nước thải sau khi giũ hồ và giặt có nồng độ 12-15g/l được lọc cơ học để tách tạp chất, sau đó qua màng siêu lọc
• Sau siêu lọc nước được cho quay lại làm nước giặt Hệ thống này đến nay vẫn được sử dụng để loại bỏ hồ tổng hợp PVA, CMC hay hỗn hợp 2 loại trên
Công nghệ nhuộm không dung nước Cleandye:
- Cleandye là công nghệ nhuộm được phát triển bởi công ty Dyecoo, Hà Lan - với
15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ CO2 Và Patrick & Olaf Lohle, cả hai doanh nhân ngành dệt may, cùng với nhà đầu tư BonPrix hợp tác với DGGF của Hà Lan, đã khai trương Nhà máy nhuộm sạch CleanDye tại TP.HCM vào ngày 12-4-
- Thay vì sử dụng nước để ngâm và xử lý vải, công nghệ Cleandye lại sử dụng khí CO2 hóa lỏng ở áp suất cao để phân tán thuốc nhuộm vào vải
- Điểm độc đáo nằm ở chiếc máy nhuộm DyeCoo, theo đó khi vải được đưa vào máy, nó sẽ tính toán lượng thuốc và dung môi CO2 cần có, sau đó hòa quyện cùng nhau trong buồng nhuộm kết hợp cùng nhiệt độ và áp suất cao để tạo nên lực đẩy lớn đưa toàn bộ thuốc nhuộm thẩm thấu hết vào vải dễ dàng trong 2 giờ đồng hồ
- Ngay khi quá trình nhuộm kết thúc, 95% lượng CO2 sẽ được thu hồi và sẵn sàng được tái tạo trong lần nhuộm tiếp theo Không có lít nước nào được sử dụng trong
Xử lý nước thải dệt nhuộm
- Dòng ô nhiễm nặng: Như dịch nhuộm thải, dịch hồ, nước giặt đầu mỗi công đoạn
- Dòng ô nhiễm vừa: Nước giặt ở các giai đoạn trung gian
- Dòng ô nhiễm nhẹ: Nước làm nguội, nước giặt cuối Nước giặt ô nhiễm nhẹ có thể xửlý sơ bộ hay trực tiếp tuần hoàn sử dụng lại cho sản xuất
2.4.2.1 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH
- Quá trình xử lý hóa lý, sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu
- Trung hòa có thể thực hiện bằng cách trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc ngược lại
- Điều chỉnh pH thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể chứa nước thải
2.4.2.2 Phương pháp đông tụ keo
- Đây là một phương pháp thông dụng để xửlý nước thải dệt nhuộm
- Người ta sử dụng các loại phèn đểđể khử COD trong nước thải
- Bên cạnh phương pháp keo tụ hóa học như trên thì keo tụ điện hóa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
- Phương pháp này, người ta sẽdùng điện cực của dòng điện một chiều đểlàm tăng quá trình kết bám và dễ lắng cặn
- Dùng xử lý cho các chất không có khả năng phân hủy sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó xử lý bằng phương pháp sinh học
- Sử dụng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính
- Do cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm bên trong không khí nên trong khửmàu nước thải của dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa phải dùng các chất oxi hóa cực mạnh
- Do đó người ta thường sử dụng ozon để khử màu và đặc biệt cho nước thải chứa màu thuốc nhuộm hoạt tính
- Được sử dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm để thu hồi hóa chất tái sử dụng như hồ tinh bột PVA, thuốc nhuộm indigo
- Để sử dụng phương pháp này người ta sẽ dùng bằng cách siêu lọc hoặc đồng thời thu hôi muối và thuốc nhuộm bằng kết hợp giữa thẩm thấu ngược và màng bán thấm
- Động lực quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa hai phía màng
- Phần lớn các chất có trong nước thải dệt nhuộm là các chất thải có khả năng phân hủy sinh học
- Trước khi xử lý bằng cách này người ta sẽ khử các chất độc và giảm tỷ lệ các chất khó phân hủy sinh học bằng phương pháp xử lý cục bộ
- Xử lý bằng hiếu khí: Thường trong nước thải dệt nhuộm sẽ thiếu hàm lượng P và
N Do đó người ta sẽ trộn các hợp chất chứa N và P rồi đưa vào xử lý sinh học
Theo số liệu điều tra và khảo sát từ 120 doanh nghiệp có hoạt động xử lý nước thải dệt nhuộm trong cả nước thì công nghệ xử lý đang được áp dụng bao gồm:
- Phương pháp kết hợp hóa lý (keo tụ/tạo bông) và lọc;
- Phương pháp kết hợp hóa lý và sinh học hiếu khí;
- Phương pháp kết hợp hóa lý, sinh học hiếu khí và hóa lý;
- Kết hợp hóa lý, sinh học và lọc (lọc cát hay than hoạt tính);
Với đặc thù của ngành dệt nhuộm là sử dụng nhiệt trong quá trình nhuộm => Do đó nước thải thường có nhiệt độ cao Để “an toàn” cho các công đoạn tiếp theo của hệ thống xử lý nước thải một số đơn vịthường sử dụng tháp giải nhiệt hoặc giàn làm mát
2.4.3 Quy trình xửlý nước thải trong nhà máy dệt nhuộm
Figure 5 Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm
- Nhà máy dệt nhuộm sử dụng nguồn nhiệt lượng nhiều, hoặc phát sinh nhiệt nhiều dẫn đến tình trạng tuổi thọ máy móc giảm, năng suất thấp đi.
- Nếu muốn làm mát động cơ, thiết bị để kéo dài tuổi thọ, giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng máy móc Và thông thường các nhà máy hay dùng nước mát đi qua thiết bị để làm mát, rồi xả ra môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, nhiệt độ xả ra cao như vậy dẫn đến tình trạng các loài sinh vật khu vực xả thải (như cá, cây cối chết hết)
- Vì vậy khi sử dụng Tháp giải nhiệt làm mát nguồn nước nóng thải ra và đưa nguồn nước này tái sử dụng để sản xuất
- Trung hòa: nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành điều chỉnh pH về vùng 6,6 – 7,6
- Hoá chất dùng đểtrung hoà nước thải chứa axit là xút hoặc vôi
- Keo tụ là quá trình dính kết các hạt keo chứa trong nước thải kết quả của quá trình này là từ các hạt keo rất bé tạo nên tổ hợp có kích thước lớn hơn và dễ dàng lắng xuống đáy.
- Các chất keo tụứng dụng trong xửlý nước thải là phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O) và phèn sắt (FeSO4.7H2O) Tuy nhiên hiện nay người ta thường dùng PAC (Poly Aluminium Chloride) công thức phân tử là [Al2(OH)nCl6-n]m (hàm lượng Al cao từ 28-32%)
• PAC có thể loại bỏđược các chất hữu cơ hòa tan và không tan ra
• Giúp tăng độ trong của nước, có khả năng hấp thụ màu tốt nên
• mang lại hiệu quả cao trong xửlý nước thải và một số ngành công
• nghiệp khác như dệt nhuộm, làm bột giấy,…
Là nơi các hạt keo đã bị mất ổn định bắt dính lại với nhau để tạo các hạt lớn PAC cho vào sẽ tạo các hạt nhân keo tụ Ở bể này, các chất kiềm hóa và chất trợ keo tụ - Polymer được cho vào đểthúc đẩy quá trình keo tụ
Polymer là hóa chất giúp nâng cao hiệu suất vượt trội xử lý nước thải công nghiệp
Với mỗi loại nước thải có tính chất khác nhau sẽ sử dụng loại polymer khác nhau: polymer cation, polymer anion, polymer lưỡng tính – sản phẩm có khối lượng phân tử thấp, trung bình, cao và rất cao, ở cả dạng lỏng/nhũ tương và dạng khô/bột
• Khửnước cơ học – xử lý bùn vô cơ gia tăng ti lệ sản phẩm, thu
• hồi chất rắn và chất lượng nước nhanh
• Lắng nước – cải tiến sự keo tụ làm tốc độ lắng nhanh hơn, gia tăng
• sự kết bùn và chất lượng nước
• Hỗ trợ sự đông tụ– trợ lắng với chất đông tụvô cơ và hữu cơ
• Loại bỏPhosphate trong nước thải