Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng MỞ ĐẦU Làng nghề không làng nông thôn có hay nhiều nghề thủ công truyền thống tách khỏi nông nghiệp để sản xuất, kinh doanh, mà có hình thái mới, làng có nghề truyền thống cách thức sản xuất không hoàn toàn thủ công, sở sản xuất bao gồm máy móc đại sở dệt nhuộm có: máy dệt kim, dệt thoi, dệt kiếm, phận nhuộm hoàn toàn máy móc v.v , lại tổ chức hình thức sở sản xuất nhỏ, quy hoạch theo hình thức làng nghề, hay chưa đủ trình độ để trở thành nhà máy, khu công nghiệp Làng nghề dệt nhuộm Nha Xá, Duy Tiên, Hà Nam làng nghề hoạt động sản xuất với phương thức Với cách thức hoạt động nửa truyền thống - nửa đại, làng nghề dệt nhuộm Nha Xá đóng góp phần đáng kể vào tổng thu nhập tỉnh Hà Nam, sản phẩm làm lại nguyên liệu đầu vào nhà máy may nước, đóng góp phần không nhỏ vào tổng thu nhập quốc dân sản phẩm có giá trị, đẹp, phong phú, chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu cho xuất Bên cạnh lợi ích to lớn hoạt động sản xuất dệt nhuộm đem lại, ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường hoạt động tạo vấn đề cần quan tâm đắn từ nhà môi trường, nhà quản lý nhà sản xuất Bởi sở sản xuất hoạt động đơn lẻ, cục bộ, phân tán rải rác diện tích lớn, khó tập trung nước thải để xử lý, chưa tính đến đặc tính khác dòng thải Trong công đoạn trình dệt nhuộm công đoạn nhuộm tẩy gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng Bởi trình sản xuất sử dụng loại hóa chất thuốc nhuộm, chất tẩy trắng, hồ, … để lại dư lượng lớn nước Hàng năm, hoạt động sản xuất dệt nhuộm Việt Nam thải môi trường hàng triệu m3 nước thải có hàm lượng chất hữu khó phân hủy cao, độ màu lớn, làm ô nhiễm nguồn tiếp nhận, gây độc tới thuỷ sinh vật, cấp diễn hay trường diễn Việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm phù hợp mặt kỹ thuật kinh tế cần thiết Vì vậy, lựa chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là: "Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến" Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng Mục đích đề tài: - Khảo sát điều kiện tối ưu phương pháp keo tụ xử lý nước thải dệt nhuộm: lượng chất keo tụ, lượng chất trợ lắng, điều kiện pH - Khảo sát điều kiện tối ưu phương pháp oxi hóa tiên tiến xử lý nước thải dệt nhuộm: lượng H2O2, lượng Fe2+, điều kiện pH - Vận hành mô hình hệ thống xử lý nước thải phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến (H2O2/UV; Fe2+/H2O2/UV) dựa điều kiện tối ưu nghiên cứu Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM Ngành dệt may ngành có truyền thống lâu đời ngành công nghiệp mũi nhọn đóng vai trò quan trọng kinh tế nước ta.Sản xuất tăng trưởng nhanh kim ngạch xuất không ngừng tăng với nhịp độ cao, thị trường mở rộng điều kiện thu hút ngày nhiều lao động,cân cán cân xuất nhập đưa ngành dệt may phát triển để đóng góp ngày nhiều cho ngân sách nhà nước Ngành dệt may có dây truyền công nghệ phức tạp,áp dụng nhiều loại công nghệ khác nhau,đồng thời trình sản xuất sử dụng nguồn nguyên liệu hoá chất khác sản xuất nhiều mặt hàng có mẫu mã màu sắc khác Trong năm gần đây, công nghiệp dệt Việt Nam có bước phát triển đáng kể, điều không nhu cầu may mặc ngày cao, mà công nghệ tiên tiến tạo nhiều loại sản phẩm, mẫu mã dạng, chất lượng cao, bắt kịp thị hiếu người tiêu dùng Dệt may mặt hàng xuất mũi nhọn, kim nghạch xuất đứng thứ hai sau dầu thô Kim ngạch xuất hàng dệt may Việt Nam năm 2002 thể qua bảng 1.1: Bảng 1.1 Kim ngạch xuất hàng dệt may Việt Nam năm 2002 Nước Thế giới Mỹ Nhật EU Kim ngạch xuất 2,75tỷ 975triệu 751triệu 540triệu (USD) Tính đến quý I năm 2003, kim nghạch xuất ngành dệt may đạt 850 triệu USD, tăng 90% so với kỳ năm 2002, riêng sang thị trường Mỹ 500 triệu USD, tăng gấp 20 lần so với kỳ năm 2002, chưa tính đến hạn ngạch Mỹ đặt cho dệt may Việt Nam từ 1/5 đến hết năm 2003 1,7 tỷ USD Mục tiêu dệt may Việt Nam đến năm 2005 kim ngạch xuất đạt tỷ USD, đến năm 2010 đạt 10 tỷ USD Mỹ thị trường nhập hàng dệt may lớn giới, kim ngạch nhập vào Mỹ vượt 70 tỷ USD năm gần Riêng phía Việt Nam, Mỹ thị trường xuất hàng dệt may lớn nhất, năm 2002, nhập vào Mỹ 975 triệu USD chiếm 35,4% tổng kim ngạch xuất toàn ngành Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu bạn hàng khó tính, doanh nghiệp dệt may Việt Nam phải trọng đến hoạt động, đầu tư cải thiện môi trường, an toàn vệ sinh để đạt tiêu chuẩn SA8000 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng Ngoài việc mở rộng thị trường xuất khẩu, doanh nghiệp đặc biệt trọng mở rộng thị trường nội địa Hiện nay, có hàng nghìn đại lý tổng đại lý phân phối hàng dệt may nước Doanh thu từ bán hàng nội địa năm 2002 tăng 25% so với năm 2001 Vinatex có ba trung tâm thời trang Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh Đồng Tháp để giới thiệu bán sản phẩm doanh nghiệp Theo ông Lê Quốc Ân, Chủ tịch Hội đồng Quản trị Vinatex, mục tiêu Vinatex đến năm 2005 mở thêm vài nghìn đại lý khắp nước tiêu thụ khoảng 50% sản lượng hàng hoá công ty Phấn đấu đưa tỷ trọng doanh thu hàng nội địa lên gần 30% Mặt khác nhằm đưa thị hiếu người Việt Nam hướng vào hàng Việt Nam nhiều hàng ngoại nhập năm tới Để đạt điều đó, nhiều trung tâm dệt may xây dựng, ngày 08/01/2004 thành phố Hồ Chí Minh trung tâm công nghiệp Vinatex - Tân Tạo khánh thành nhiều khu công nghiệp dệt may xây dựng nước Bên cạnh tiến mà nghành dệt may Việt Nam đạt được, ngành không tránh hạn chế, khó khăn Theo Hiệp hội dệt may Việt Nam, doanh nghiệp chưa chủ động nguyên - phụ liệu, bị động, trông chờ vào nhập nên giá sản phẩm may mặc Việt Nam cao từ 10-15% so với sản phẩm loại nước khu vực Cũng phụ thuộc vào nhập nguyên - phụ liệu nên doanh nghiệp Việt Nam thường không chủ động thời gian giao hàng Ngoài ra, trình độ công nghệ thiết bị lạc hậu doanh nghiệp không đầu tư theo hướng chuyên môn hoá, không phát triển theo chiều sâu mà phần nhiều phát triển chiều rộng, doanh nghiệp cố gắng đầu tư mặt hàng ít, theo hướng “tự sản tự tiêu” nên khó nâng cao chất lượng sản phẩm, không tạo điểm độc đáo riêng mình, khó giảm giá thành sản phẩm Một hạn chế khác nghành dệt may phổ biến là: suất lao động thấp chi phí quản lý lớn Trên hạn chế chủ quan từ thân ngành, có hạn chế từ bên Quan trọng phải kể đến việc Mỹ đơn phương đặt hạn ngạch hàng dệt may Việt Nam, đặc biệt với mặt hàng áo choàng sợi bông, áo jacket mặt hàng Mỹ sản xuất xơ, sợi Tuy nhiên, trước kiện này, 23 Nghị sỹ Quốc hội Hoa Kỳ chủ tịch, phó chủ tịch uỷ ban, tiểu ngạch, đại diện cho ngành Thương mại Mỹ gửi thư lên Bộ trưởng Thương mại Mỹ, Zoelick, để phản đối việc Mỹ hạn chế hàng may mặc Việt Nam Bởi việc đặt hạn ngạch có lợi cho số công ty dệt may Mỹ lại tổn hại tới lợi ích người tiêu dùng, công ty nhập bán lẻ Mỹ Đồng thời tác động xấu tới số ngành Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng công nghiệp quan hệ tốt với Việt Nam như: công nghệ thông tin, hàng không, bảo hiểm v.v Kết vòng đàm phán thứ diễn Washington từ ngày 26/4/2003 Mỹ đồng ý đặt hạn ngạch cho Việt Nam 1/5 đến hết năm 2003 1,7 tỷ USD, sau năm vào mặt hàng cụ thể, mức hạn ngạch tăng lên từ - 7%, lại có tới 38 mặt hàng Việt Nam bị hạn chế lượng xuất Nhìn chung, công nghiệp dệt may Việt Nam năm gần đạt thành tựu thực to lớn, tạo bước vững chắc, để đạt thành tựu cao đòi hỏi doanh nghiệp Việt Nam phải có bước đắn Về khía cạnh môi trường, ngành dệt Việt Nam cần có đầu tư hợp lý, quan tâm mức để tương lai không xa, Việt Nam vừa thu lợi nhuận mặt kinh tế mà không làm tổn hại đến môi trường 1.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NGÀNH DỆT NHUỘM 1.2.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm Tùy đặc thù công nghệ sản phẩm sở sản xuất khác mà quy trình sản xuất áp dụng thay đổi cho phù hợp Dây chuyền công nghệ sản xuất dệt nhuộm tổng quát thể hình 1.1, bao gồm bước sau: Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải Tinh bột, phụ gia, nước Hồ sợi Nước thải chứa hồ tinh bột Dệt vải NaOH, enzym Giũ hồ Nước thải chứa hồ tinh bột Hóa chất, NaOH Nấu Nước thải H2SO4, chất tẩy giặt Giặt trung hòa Nước thải H2O2, NaOCl, hóa chất Tẩy trắng Nước thải H2SO4, chất tẩy giặt Giặt Nước thải Hóa chất, NaOH Làm bóng Nước thải Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Dịch nhuộm thải H2SO4, chất tẩy giặt, H2O2 Giặt Nước thải Hóa chất Hoàn tất,văng khổ Nước thải Hình 1.1 Quy trình công nghệ dệt nhuộm Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng - Nhập nguyên liệu: nguyên liệu nhập điều kiện bong thô chứa sợi bong có kích thước khác tạp chất tự nhiên bụi đất, hạt cỏ rác Ngoài sử dụng nguyên liệu lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất mặt hàng - Làm sạch: đánh tung, làm trộn bong thô để thu nguyên liệu đồng Sau trình làm sạch, bong thu dạng phẳng - Chải: sợi chải song song tạo thành sợi thô xoắn máy chải - Kéo sợi: kéo sợi để giảm kích thước tăng độ bền sợi - Hồ sợi: sợi sử dụng hồ tinh bột tinh bột biến tính, sợi nhân tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat Mục đích trình tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn độ sợi để tiến hành dệt - Dệt vải: kết hợp sợi ngang sợi dọc để hình thành vải - Giũ hồ: sử dụng xút enzyme amilaza để tách phần hồ lại vải - Nấu vải: loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên bám vào sợi tách dầu mỡ - Tẩy trắng: làm cho vải màu, vết dầu mỡ làm cho vải đạt độ trắng theo yêu cầu đặt Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO 2, H2O2 hoá chất phụ trợ khác để tạo môi trường Nếu sử dụng H2O2 giá thành sản phẩm cao không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư chất hoạt động bề mặt Nếu sử dụng chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp tạo hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu dễ hấp phụ) nước thải Các chất khả gây ung thư ảnh hưởng đến môi trường sinh thái - Nhuộm vải: công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm hóa chất để tạo màu sắc khác cho vải Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính… tồn dạng tan hay phân tán dung dịch Tỉ lệ màu thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần lại vào nước thải Quá trình nhuộm xảy theo bước: • Di chuyển phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi • Gắn màu vào bề mặt sợi • Khuếch tán màu vào sợi, trình xảy chậm • Cố định màu vào sợi Phần màu không gắn vào sợi vải thể bảng sau: Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng - In hoa: để tạo vân hoa, có hay nhiều màu vải Các loại thuốc in hoa dạng hoà tan hay dung môi chất màu Các thuốc in hoa chất màu, hoạt tính, hoàn nguyên azo không tan Indigozol Hồ in hoa hồ tinh bột dextrin, natrialginat, hồ nhũ tương tổng hợp - Văng khô, hoàn tất: mục đích ổn định kích thước vải chống màu ổn định nhiệt Trong sử dụng số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm hoá chất metylic, axitaxetic, focmandehit 1.2.2.Các loại hoá chất sử dụng sản xuất dệt nhuộm a) Các loại thuốc nhuộm sử dụng sản xuất dệt nhuộm [6] Để sản xuất mặt hàng vải màu in hoa công nghiệp dệt nhuộm người ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác Thuốc nhuộm chủ yếu hợp chất hữu có màu, tiếp xúc với vật liệu khác khả bắt màu giữ màu vật liệu khác lực liên kết vật lý hoá học Hầu hết thuốc nhuộm hợp chất màu hữu trừ thuốc nhuộm pigment có số màu từ hợp chất vô  Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hay gọi thuốc nhuộm tự bắt màu hợp chất màu hoà tan nước, có khả bắt màu vào số vật liệu sợi xenlulo, giấy, tơ tằm sợi polyamit trực tiếp nhờ lực hấp phụ môi trường trung tính kiềm Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo,một số dẫn xuất dioazin flatoxianim,tất sản xuất dạng muối natri axit sunforic cacbonyl hữu cơ,một vài trường hợp sản xuất dạng muối amoni va kali nên viết dạng tổng quát là: Ar-SO3Na (Ar:gốc hữu mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly sau: Ar-SO3- Na→ Ar-SO-3+ Na+ Ar-SO-3: ion mang màu có điện tích âm Do có khả tự bắt màu, đơn giản sử dụng rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác ngành dệt vải,sợi bông, hàng dệt kim từ bông, số sản phẩm dệt từ polyamit ngành thuộc da sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp màu nâu, đen số màu xanh  Thuốc nhuộm axit Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng Là loại thuốc nhuộm có khả hoà tan nước có phạm vi sử dụng rộng rãi lĩnh vực nhuộm len, tơ tằm,polyamit số dùng để nhuộm lông thú Đa số thuốc nhuộm axit thuộc nhóm azo, số tạo phức với ion kim loại Có loại thuốc nhuộm axit : + Thuốc nhuộm thông thường + Thuốc nhuộm axit cầm màu + Thuốc nhuộm axit kim loại  Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm nhóm : - Thuốc nhuộm indignit (gồm indigô dẫn xuất nó) - Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng Tuy có cấu tạo màu sắc khác tất có nhóm axeton(C=O) phân tử nên công thức tổng quát R=C=O Thuốc nhuộm hoàn nguyên có tính chất: - Đủ màu - Màu tươi ánh - Độ bền cao bị gia công ướt , với ánh sáng… Thuốc nhuộm hoàn nguyên dùng chủ yếu cho nhuộm len, tơ tằm trình phải tiến hành môi trường kiềm nhiệt độ 50-600C  Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có chứa disunfua (-S-S) nhiều nguyên tử lưu huỳnh Là hợp chất không màu tan nước số dung môi hữu Dùng để nhuộm sợi coton thuốc nhuộm tương đối đủ màu trừ màu tím màu đỏ chưa tổng hợp Ngoài số loại thuốc nhuộm khác thuốc nhuộm pigment.thuốc nhuộm phân tán… Tỷ lệ loại thuốc nhuộm không gắn kết vào sợi vải tồn nước thải thể bảng 1.2 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 10 Bảng 1.2 Phần màu không gắn vào sợi vải thuốc nhuộm Thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi (%) Trực tiếp 5-30 Hoàn nguyên 5-20 Hoàn nguyên (Indigozol) 5-15 Lưu huỳnh 30-40 Hoạt tính 5-50 Naphthol 5-10 Phân tán 8-20 Pigmen Axit 7-20 Phức kim loại 2-5 Cation kiềm 2-3 Crom 1-2 b) Các loại hoá chất khác sử dụng sản xuất dệt nhuộm Trong sản xuất dệt nhuộm loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta sử dụng loại hoá chất sau: - NaOH Na2CO3 dùng nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn - H2SO4 dùng để giặt trung hoà màu thuốc nhuộm - H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu - Các chất khử vô như: Na2S2O3 dùng nhuộm hoàn nguyên, Na 2S dùng để khử thuốc nhuộm lưu huỳnh - Các chất cầm màu thường nhựa cao phân tử syntephix, tinofic - Những chất khó tan nước lại dễ tan dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan cation chất cầm màu anion thuốc nhuộm Nó sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vảI nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên… - Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất màu, chất chống bọt, chất chống nhăn…), xà phòng chất tẩy giặt tổng hợp sử dụng tất công đoạn nhóm anion, cation Các chất làm giảm sức căng bề mặt nước thảI ảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh, có sản phẩm khó phân giải vi sinh 10 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 40 Bảng 3.2 Ảnh hưởng lượng PAC đến hiệu xử lý COD CODvào = 1280 (mg/l), pH = 8,86 STT PAC (g/l) A101 (g/l) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu XL COD (%) 0,6 0,05 874 31,7 0,8 0,05 732 42,8 0,05 569 55,5 1,2 0,05 554 64,5 1,4 0,05 528 58,7 1,6 0,05 569 55,5 1,8 0,05 610 52,3 0,05 732 42,8 Qua kết bảng 3.2 hình 3.3 cho thấy, xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ, pH = 8,86, lượng chất keo tụ PAC tối ưu 1,2 g/l COD nước thải giảm từ 1280 mg/l xuống 454 mg/l ( hiệu xử lý cao đạt 64,5%) Khi lượng PAC tăng từ 0,6 − 1,2 g/l hiệu suất xử lý tăng, làm tăng va chạm tiếp xúc điện tích âm với phân tử PAC Khi lượng PAC tăng cao 1,2 g/l hiệu suất xử lý giảm điều giải thích sau: hạt keo âm trung hoà điện tích theo phương trình phản ứng Nếu tiếp tục tăng lượng PAC lên cân 40 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 41 điện tích bị phá vỡ (tức keo bị phá vỡ ) Sự phá vỡ keo làm cho chất không tan nước lắng xuống, hiệu xử lý COD giảm 3.3.2 Ảnh hưởng lượng chất trợ lắng (A101) đến hiệu xử lý COD Chất trợ lắng sử dụng nghiên cứu A101, thí nghiệm tiến hành với nước thải dệt nhuộm lấy cống thải chung COD = 1280 mg/l, sử dụng lương PAC tối ưu 1,2 g/l, pH = 8.86, lượng chất trợ lắng thay đổi khoảng 0,02 − 0,08 g/l Kết nghiện cứu ảnh hưởng lượng A101 đến hiệu xử lý COD bảng 3.3 hình 3.4 Bảng 3.3: Ảnh hưởng lượng A101 đến hiệu xử lý COD CODvào = 1280 (mg/l), pH = 8,86 STT PAC (g/l) A101 (g/l) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu XL COD (%) 1,2 0,03 826 35,4 1,2 0,04 743 41,9 1,2 0,05 454 64,5 1,2 0,06 496 61,2 1,2 0,07 578 54,8 1,2 0,08 619 51,6 41 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 42 Từ kết bảng 3.3 cho thấy, sử dụng lượng PAC tối ưu 1,2 g/l lượng chất trợ lắng A101 thay đổi từ 0,02 − 0,05 hiệu xử lý COD tăng dần tương ứng từ 20,5 − 64,5% Khi tăng lượng chất trợ lắng A101 từ 0,05 − 0,08 hiệu xử lý COD lại giảm dần Hiện tượng giảm COD phá vỡ keo, điều hoàn toàn phù hợp nêu hình 1.3 Lượng chất trợ lắng A101 tối ưu cho trình xử lý COD 0,05 g/l, COD nước thải dệt nhuộm giảm từ 1280 mg/l xuống 454 mg/l, hiệu cao đạt 64,5% 3.3.3 Ảnh hưởng điều kiện pH đến hiệu xử lý COD Tiến hành khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý COD PAC với nước thải dệt nhuộm (CODvào 1280 (mg/l)), lượng chất keo tụ PAC tối ưu 1,2 mg/l, chất trợ lắng A101 tối ưu 0,05 mg/l Kết bảng 3.4, hình 3.5 42 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 43 Bảng 3.4 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý COD CODvào = 1280 (mg/l), pH = 8,86 pH PAC (mg/l) A101 (mg/l) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu xử lý COD (%) 1,2 0,05 1140 10,93 1,2 0,05 1109 13,33 1,2 0,05 938 26.66 1,2 0,05 597 53,33 1,2 0,05 426 66,66 1,2 0,05 768 40 10 1,2 0,05 938 26,66 Qua kết nghiên cứu cho thấy, khoảng pH = − hiệu xử lý COD tăng dần từ 10,93 − 66,66%, pH – 10 hiệu xử lý COD giảm Vì vậy, pH = tối ưu cho trình keo tụ Như với đặc tính nước thải dệt nhuộm pH khoảng -9 áp dụng phương pháp keo tụ không cần điều chỉnh pH 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM SAU KEO TỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP AOPs 43 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 44 Nước thải dệt nhuộm sau keo tụ (COD = 426 mg/l) tiến hành xử lý AOPs (sử dụng Fe2+/ H2O2) 3.4.1 Ảnh hưởng lượng H2O2 đến hiệu xử lý COD H2O2 chất oxy hoá mạnh, đồng thời tác nhân tạo gốc HO • phản ứng dây chuyền Tuy nhiên, có H2O2 khả phân huỷ chất hữu có hiệu thấp [ Theo J Penrkowski anh L Kos 2003] Khi có kết hợp H 2O2 với Fe2+ khả phân huỷ chất hữu tăng phản ứng hình thành gốc HO• thúc đẩy Lượng H2O2 thêm vào ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu xử lý COD nước thải Quá trình oxy hoá tiến hành với nước thải dệt nhuộm pH = 4, lượng Fe 2+ = 45 mg/l, lượng H2O2 thay đổi 30; 45; 60; 75; 90; 105 mg/l Kết trình xử lý nước thải sau keo tụ Fe 2+/ H2O2 bảng 3.5 hình 3.6 Bảng 3.5 Ảnh hưởng H2O2 đến hiệu xử lý COD COD vào = 426 mg/l, pH = STT H2O2 (mg/l) Fe2+(mg/l) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu xử lý COD (%) 30 45 285 33,1 45 45 200 53,0 60 45 160 62,4 75 45 220 48,3 90 45 260 38,9 105 45 300 29,6 44 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 45 Kết nghiên cứu cho thấy lượng H 2O2 thay đổi từ 30 − 105 mg/l hiệu xử lý tăng từ 33,1 − 67,1% tiếp tục tăng H2O2 lớn 60 mg/l hiệu xử lý COD giảm xuống Vì vậy, tượng giải thích sau: Khi lượng H2O2 thấp gốc HO• không đủ để oxy hoá chất hữu Khi lượng H2O2 cao tạo thành gốc OH• theo phản ứng: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH- (1) H2O2 tham gia vào phản ứng sau: H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + H+ + HO2• (2) HO• + H2O2 → H2O + HO2• (3) Khi lượng H2O2 tăng tốc độ phản ứng (2) (3) tăng làm cho lượng H 2O2 tham gia phản ứng (1) giảm Do gốc OH • giảm hiệu xử lý COD giảm Phản ứng (3) cho thấy H2O2 tác nhân làm tiêu hao gốc OH• Vì vậy, thể tích H2O2 cao mg/l hiệu xử lý COD giảm 3.4.2 Ảnh hưởng lượng Fe2+ đến hiệu xử lý COD Trong phản ứng Fenton, Fe2+ ảnh hưởng lớm đến hiệu xử lý COD Vì vậy, tiến hành khảo sát ảnh hưởng lượng Fe 2+ trình oxi hoá nước thải dệt nhuộm sau keo tụ với lượng H2O2 tối ưu 60 mg/l, pH = 4, lượng Fe 2+ thay đổi khoảng từ 30 − 150 mg/l Kết trình xử lý nước thải sau keo tụ Fe2+/H2O2 thể bảng 3.6 hình 3.7 45 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 46 Bảng 3.6 Ảnh hưởng lượng Fe2+ đến hiệu xử lý COD COD vào = 426 mg/l, pH = CODsau xử lý Hiệu xử lý (mg/l) COD (%) H2O2 (mg/l) Fe2+(mg/l) 60 30 200 53,0 60 45 140 67,1 60 60 220 48,3 60 90 260 38,9 60 120 280 34,2 60 150 300 29,5 STT Qua kết thực nghiệm cho thấy, lượng Fe 2+ 45 mg/l hiệu suất xử lý COD lớn (đạt 67,1%), hàm lượng Fe 2+ lớn 45 mg/l nước thải hiệu suất COD giảm dần, điều giải thích sau: + Khi lượng Fe2+ thấp tạo HO•, nên khả phân huỷ (oxy hoá ) hợp chất hữu không cao + Khi nồng độ Fe2+ tăng cao >45 mg/l nước thải xảy phản ứng: Fe2+ + HO• → OH- + Fe3+ 46 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 47 Khi nồng độ Fe2+ tăng lên cao, lượng gốc tự bị tiêu thụ Fe 2+ lớn vậy, lượng gốc tự HO • dùng cho việc oxy hoá hợp chất hữu giảm, làm giảm hiệu suất xử lý COD 3.4.3 Ảnh hưởng điều kiện pH đến hiệu xử lý COD Fe2+/ H2O2 Phản ứng Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH- phụ thuộc vào pH dung dịch pH tối ưu cho trình hình thành gốc HO • môi trường axit Tiến hành xử lý nước thải dệt nhuộm sau keo tụ Fe2+/ H2O2 với giá trị 2; 3; 4; 5; 6, lượng Fe2+ tối ưu 45 mg/l nước thải, thể tích H 2O2 tối ưu 60 mg/l Kết phụ thuộc COD sau xử lý keo tụ vào giá trị pH trình bày tròn bảng 3.7 hình 3.8 Bảng 3.7 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý COD Fe2+/ H2O2 COD vào = 426 mg/l, pH = pH H2O2 (mg/l) Fe2+(mg/l) CODsau xử lý (mg/l) Hiệu xử lý COD (%) 60 45 240 43,6 60 45 200 53,0 60 45 140 67,1 60 45 240 43,6 60 45 280 34,8 60 45 352 22,5 47 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 48 Từ kết cho thấy, pH tối ưu cho trình xử lý nước thải Fe2+/H2O2 điều kiện pH tạo nhiều gốc HO• 3.6 KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO MÔ HÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ KẾT HỢP AOPs THEO MÔ HÌNH HỆ THỐNG XLNT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 3.6.1 Kết xử lý nước thải theo mô hình phương pháp keo tụ kết hợp UV/H2O2 Mô hình hệ thống xử lý nước thải vận hành lần thứ nhất: trình keo tụ tối ưu, trình AOPs sử dụng UV/ H2O2 với pH H2O2 tối ưu Khảo sát ảnh hưởng liều lượng UV qua thời gian tiếp xúc từ − 5h đến hiệu xử lý COD Kết vận hành mô hình lần thứ thể bảng 3.8 hình 3.9 48 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 49 Bảng 3.8 Kết vận hành mô hình hệ thống xử lý nước thải lần thứ (keo tụ kết hợp UV/ H2O2) CODvào = 1280 mg/l Lượng PAC tối ưu 1,2 g/l Quá trình keo tụ Lượng A101 tối ưu 0,05 g/l pH tối ưu COD sau keo tụ = 426 mg/l Lượng H2O2 tối ưu 60 mg/l pH tối ưu Quá trình AOPs (UV/ H2O2) Thời gian tiếp xúc UV (h) COD Sau xử lý (mg/l) 200 160 140 110 100 Hiệu xử lý (%) 53,0 62,4 67,1 74,1 76,1 Sau 5h tiếp xúc UV, kết cho thấy COD sau xử lý giảm liều lượng UV tăng Ban đầu sau 1h tiếp xúc UV, COD giảm từ 454 mg/l xuống 200 mg/l, sau 49 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 50 giảm dần không nhiều Hiệu xử lý đạt tối ưu t = 5h, COD giảm từ 454 mg/l xuống 100 mg/l (hiệu xử lý đạt 76,5 %) 3.6.2 Kết xử lý nước thải theo mô hình phương pháp keo tụ kết hợp UV/H2O2/ Fe2+ Mô hình hệ thống xử lý nước thải vận hành lần thứ hai: trình keo tụ tối ưu với H2O2 tối ưu, Fe2+ tối ưu, pH tối ưu Kết ảnh hưởng thời gian tiếp xúc UV đến hiệu xử lý COD bảng 3.9 hình 3.10 Bảng 3.9 Kết vận hành mô hình hệ thống xử lý nước thải lần thứ hai (keo tụ kết hợp UV/ H2O2/ Fe2+) CODvào = 1280 mg/l Lượng PAC tối ưu 1,2 g/l Quá trình keo tụ Lượng A101 tối ưu 0,05 g/l pH tối ưu COD sau keo tụ = 426 mg/l Lượng H2O2 tối ưu 60 mg/l Lượng Fe2+ tối ưu 45 mg/l Quá trình AOPs (UV/Fe2+/H2O2) pH tối ưu Thời gian tiếp xúc UV (h) COD Sau xử lý (mg/l) 175 162 124 96 80 Hiệu xử lý (%) 58,9 62,0 70,9 77,5 81,2 50 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 51 TCVN 5945/2005 (loại B) Qua kết quả, cho thấy hiệu xử lý COD tăng từ 58,9% − 81,2% thời gian tiếp xúc UV tăng từ − h Sau h tiếp xúc UV, hiệu xử lý đạt cao (81,2 %) Với hai cách vận hành mô hình trên, dựa vào thông số COD cho thấy vận hành theo lần thứ cho hiệu xử lý cao lần thứ 3.6 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ Tính toán giá thành xử lý cho 1m nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến (sử dụng UV/Fe2+/H2O2) theo bảng 3.10 51 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 52 Bảng 3.10 Giá thành xử lý tính 1m3 nước thải dệt nhuộm Tên Mục đích Đơn vị Giá thành (VNĐ) Số lượng Thành tiền (VNĐ) HOÁ CHẤT PAC Keo tụ kg 10.000 1,2 12.000 A101 Trợ lắng kg 20.000 0,05 1.000 H2O2 Oxy hoá kg 10.000 0,06 600 Fe2+ Xúc tác kg 10.000 0,045 450 HCl Chỉnh pH kg 2.500 0,2 500 THIẾT BỊ Máy bơm (Q =4m3/h, P=0,3kW) Máy bơm ( Q=4 m /h, P=0,3 kW) Đèn UV (P=0,5 kW) Bơm nước kW/h 1000 0,25h 75 Bơm nước kW/h 1000 5h 1.500 Tạo UV kW/h 1000 5h 2.500 TỔNG CHI PHÍ: 18.625 VNĐ/m3 Như vậy, giá thành xử lý 18.625 VNĐ/m3 nước thải So sánh chi phí với số đề tài nghiên cứu giới cho thấy biện pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến thực đề tài khả thi Chi phí tính toán để xử lý 1m nước thải dệt nhuộm tương đối thấp, hoàn toàn chấp nhận Việt Nam 52 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Nước thải sản xuất dệt nhuộm nước thải có mức độ ô nhiễm cao, với đặc trưng hàm lượng chất hữu khó phân huỷ cao Theo kết phân tích COD hệ thống thải chung 1280 mg/l, công đoạn tẩy 379 mg/l công đoạn nhuộm cao 2070 mg/l Từ kết nghiên cứu xử lý COD nước thải lấy cống chung, đưa kết luận sau: - Quá trình keo tụ: điều kiện tối ưu cho trình xử lý nước thải phương pháp keo tụ: lượng PAC 1,2 g/l nước thải, lượng chất trợ lắng A101 0,05 g/l nước thải, pH = 8, hiệu xử lý COD đạt 66,6%, COD giảm từ xuống 426mg/l - Quá trình oxy hoá tiên tiến: điều kiện tối ưu cho trình xử lý nước thải phương pháp oxi hóa tiên tiến sử dụng Fe 2+/H2O2: lượng Fe2+ 45 mg/l, lượng H2O2 60 mg/l, pH = - Vận hành thử mô hình hệ thống xử lý nước thải phương pháp keo tụ kết hợp oxy hoá tiên tiến dựa điều kiện tối ưu nghiên cứu Kết cho thấy, thực trình oxi hóa sử dụng UV/Fe 2+/H2O2 cho hiệu xử lý cao so với UV/H2O2 Sau 5h xử lý nước thải dệt nhuộm sau keo tụ UV/Fe 2+/H2O2 nước thải đạt tiêu chuẩn loại B TCVN 5945/2005 Kiến nghị Đề xuất nghiên cứu tiếp theo: - Xử lý nước thải phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến sử dụng UV/Fe2+/H2O2 biện pháp khả thi, áp dụng vào thực tế Tuy nhiên, để nâng cao hiệu xử lý mặt kinh tế cần phải tách dòng nước thải từ sản xuất dệt nhuộm riêng rẽ Những loại nước thải chứa hợp chất hữu dễ phân hủy công đoạn như: công đoạn hồ vải, công đoạn làm mềm vải cần tập trung lại để đưa vào xử lý phương pháp sinh học biện pháp khác có chi phí thấp Còn dòng thải chứa chất hữu khó phân hủy công đoạn nhuộm tách riêng để xử lý theo phương pháp keo tụ kết hợp oxi hóa tiên tiến - Do điều kiện nghiên cứu, việc khảo sát biến đổi số tiêu chưa thực trình nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm TOC Nếu xem xét đến TOC biết trình oxi hóa có triệt để không lượng chất hữu biến đổi thành CO2 nước 53 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Dưỡng (2002)- Luận văn thạc sỹ - Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội [2] PGS.TS Lê Đức - PGS TS Trần Khắc Hiệp - TS Nguyễn Xuân Cự - ThS Phạm Văn Khang - CN Nguyễn Ngọc Minh - Một số phương pháp phân tích môi trường NXB Đại học quốc gia Hà Nội [3] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngà (1999)– Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – NXB khoa học kỹ thuật [4] Lương Đức Phẩm – Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học – NXB giáo dục [5] Trần Ngọc Phú (2004) - Luận văn thạc sỹ - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội [6] Cao Hữu Thượng, Hoàng thị Lĩnh (1995) - Hoá học thuốc nhuộm - NXB khoa học kỹ thuật [7] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung – Các trình oxy hoá nâng cao xử lý nước nước thải – NXB khoa học kỹ thuật 54 [...]... lượng mol của 1/2 O2, tính bằng miligam trên lit 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm a Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ - Khảo sát ảnh hưởng của chất keo tụ PAC đến hiệu quả xử lý nước thải: + Lượng PAC thay đổi như sau: 0,6; 0,8; 1; 1,2 ; 1,4 ; 1,6 ; 1,8 ; 2 g/l nước thải + Lượng A101: 0,05 g/l nước thải + pH = 8,86 + Trình tự thí nghiệm tiến hành như sau: cho lượng... 1.3.5 Phương pháp keo tụ Đây là một phương pháp truyền thống để xử lý nước thải và được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải dệt nhuộm chứa các chất màu phân tán không tan Phương pháp này giảm được 30÷60% COD và giảm được đáng kể màu trong nước 15 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 16 thải Hiện nay, người ta thường sử dụng một số hợp chất keo tụ khác nhau trong quá trình xử lý nước thải a Keo tụ bằng. .. nước thải nhuộm Do đó nghiên cứu để tìm ra lượng H 2O2 tối ưu là rất cần thiết Arslan and Isil, (2001, 2000) đã nghiên cứu và xử lý nước thải nhuộm bằng tác nhân H2O2 kết hợp UV Cho thấy hiệu quả xử lý độ màu và COD khá cao Các nghiên cứu trước đó chỉ ra rằng với nồng độ H2O2 là 50 mM xử lý COD có hiệu quả cao Các nghiên cứu về ảnh hưởng của thời gian đến khả năng xử lý thuốc nhuộm bằng H 2O2 kết hợp. .. 260-300 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM [3] Các biện pháp thường ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm được thể hiện theo sơ đồ sau: 13 Nước thải dệt nhuộm Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 14 Sàng, lọc Điều chỉnh pH Biện pháp sinh học Biện pháp hoá lý Trao đổi ion Phèn nhôm Hiếu khí Keo tụ Phèn sắt Tuyển nổi Hấp phụ Biện pháp màng Oxy hoá Thẩm thấu Siêu lọc Polime hữu cơ Oxi hoá thông... được loại bỏ khỏi nước - Nhiệt độ: các bông keo sẽ lắng nhanh hơn ở nước thải có nhiệt độ cao và ngược lại - pH của dung dịch xác định nồng độ các hyđroxyt kim loại tạo thành, nó ảnh hưởng lớn đến sự hút bám trong quá trình keo tụ d Một số nghiên cứu về xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ trên thế giới Smith et.al (1975) đã sử dụng chất keo tụ Al 2(SO4)3 để xử lý nước thải công đoạn trước... nghề dệt còn lại 20 hộ thực hiện quá trình nhuộm Sản phẩm chủ yếu là khăn mặt, gạc y tế và vải thô b) Loại nước thải tiến hành nghiên cứu Nước thải sử dụng trong quá trình nghiên cứu được lấy tại làng nghề dệt nhuộm Nha Xá-xã Mộc Nam-Duy Tiên- Hà Nam Nước thải được lấy tại các điểm: - Mẫu nước thải lấy tại các công đoạn: tẩy, giặt, nhuộm - Mẫu nước thải lấy tại cống thải chung 2.1.2 Mục đích nghiên cứu. .. hiệu quả xử lý nước thải bằng UV/H2O2/Fe2+ + Lượng H2O2 tối ưu là 60 mg/l + Lượng Fe2+ tối ưu là 45 mg/l + pH tối ưu là 4 + Liều lượng UV thay đổi theo thời gian xử lý tương ứng 1h; 2h; 3h; 4h; 5h phản ứng 32 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 33 2.2.3 Mô hình hệ thống XLNT bằng phương pháp keo tụ kết hợp AOPs (UV/H2O2 và UV/Fe2+/ H2O2) Hệ thống thiết bị xử lý nước thải bằng keo tụ kết hợp với AOPs... tạo UV H2O2, Fe2+ PAC+A101 (4) (1) (3) (2) M1 M2 (5) Hình 2.1 Mô hình Hệ thống xử lý nước thải bằng keo tụ kết hợp AOPs (UV/H2O2; UV/ H2O2/ Fe2+ ) Hệ thống xử lý nước thải tổng hợp bằng keo tụ kết hợp với AOPs gồm: - 2 máy bơm nước - 1 máy khuấy 33 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Xuân Tùng 34 - 2 bể chứa (1) và (3) - Bể keo tụ (2) gồm ngăn phản ứng và ngăn lắng - Đèn UV - Bình phản ứng của quá trình AOPs... Xuân Tùng 32 + Trình tiến hành như sau: sử dụng NaOH và HCl điều chỉnh pH của về các giá trị tương ứng, cho lượng PAC 0,12g vào trong 100 ml nước thải, khuấy trong vòng 3 phút sau đó cho lượng A101 khuấy tiếp trong 3 phút để lắng và lấy phần nước trong đem đi phân tích COD b Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hóa nâng cao Nước thải sau keo tụ được tiến hành xử lý bằng Fe2+ và H2O2 - Khảo... 1.09 b) Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng quá trình oxi hoá nâng cao (AOPs, Advanced Oxidation Processes) Ngày nay, người ta thường ứng dụng phương pháp AOPs_Quá trình oxi hoá nâng cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm Phương pháp này sử dụng kết hợp các chất oxi hoá mạnh với nhau như O 3/H2O2; TiO2/H2O2, UV/H2O2, … để xử lý nước thải Đặc điểm của quá trình kết hợp này là sinh ra gốc Hydroxyl (HO •) tự do,