Tổng quan các công nghệ đang được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm và đề xuất hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm

ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngành công nghiệp dệt nhuộm là ngành có lịch sử ra đời hàng nghìn năm. Hiện nay, ngành có những bước phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng, chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Bên cạnh các giá trị về kinh tế, phát triển ngành công nghiệp dệt nhuộm còn góp phần giải quyết các vấn đề xã hội như tạo công ăn việc làm cho một lượng lao động không nhỏ, thực hiện chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp hoá. Tuy vậy, ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng là một trong những ngành công nghiệp đặc trưng có nguy cơ ô nhiễm cao, gây ra các tác động xấu nhất định đối với môi trường xung quanh và sức khoẻ cộng đồng. Trong quá trình hoạt động sản xuất, các cơ sở dệt nhuộm đã tạo ra lượng lớn chất thải có mức độ ô nhiễm cao. Nước thải sinh ra từ ngành dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy, độ màu cao. Nếu không được xử lý tốt, nước thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. Bởi vậy, bên cạnh việc đầu tư để thúc đẩy sự phát triển ngành dệtnhuộm thì các cơ sở dệt nhuộm cần có chiến lược phát triển bền vững, để giảm tốc độ gia tăng ô nhiễm, giảm tác động của nước thải đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, nâng cao chất lượng môi trường sống. Nhưng trong thực tế, vấn đề này vẫn là một trong những khó khăn của doanh nghiệp, khiến cho các hoạt động nhằm bảo vệ và xử lý môi trường chưa đạt được kết quả như mong đợi. Xuất phát từ những khó khăn trên, nhóm chúng em tìm hiểu và thực hiện đề tài: “ Tổng quan các công nghệ đang được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm và đề xuất hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm”.

A, ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngành công nghiệp dệt nhuộm ngành có lịch sử đời hàng nghìn năm Hiện nay, ngành có bước phát triển mạnh mẽ, tạo nhiều sản phẩm đa dạng, chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày tăng thị trường Bên cạnh giá trị kinh tế, phát triển ngành cơng nghiệp dệt nhuộm góp phần giải vấn đề xã hội tạo công ăn việc làm cho lượng lao động không nhỏ, thực chuyển dịch cấu kinh tế theo hướng cơng nghiệp hố Tuy vậy, ngành công nghiệp dệt nhuộm ngành cơng nghiệp đặc trưng có nguy ô nhiễm cao, gây tác động xấu định môi trường xung quanh sức khoẻ cộng đồng Trong trình hoạt động sản xuất, sở dệt nhuộm tạo lượng lớn chất thải có mức độ nhiễm cao Nước thải sinh từ ngành dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy, độ màu cao Nếu khơng xử lý tốt, nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm Bởi vậy, bên cạnh việc đầu tư để thúc đẩy phát triển ngành dệt-nhuộm sở dệt- nhuộm cần có chiến lược phát triển bền vững, để giảm tốc độ gia tăng ô nhiễm, giảm tác động nước thải đến môi trường sức khỏe cộng đồng, nâng cao chất lượng môi trường sống Nhưng thực tế, vấn đề khó khăn doanh nghiệp, khiến cho hoạt động nhằm bảo vệ xử lý môi trường chưa đạt kết mong đợi Xuất phát từ khó khăn trên, nhóm chúng em tìm hiểu thực đề tài: “ Tổng quan công nghệ áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm đề xuất hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm” B, NỘI DUNG: I, TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM: Sơ đồ công nghệ ngành dệt nhuộm: Thông thường, công nghệ dệt nhuộm thường gồm trình bản: kéo sợi, dệt vải xử lý (nấu tẩy), nhuộm hoàn thiện vải Trong chia thành cơng đoạn sau: Làm nguyên liệu: Nguyên liệu bông, xơ nhân tạo,len, tơ tằm đóng thành kiện chứa sợi có kích thước khác bị đánh tung, làm trộn nhằm loại bỏ tuyến xơ, cặn bẩn Chải, kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Các sợi chải song song tạo thành sợi thơ kéo để giảm kích thước sợi, tăng độ bền quấn sợi thành ống thích hợp cho việc dệt vải Các ống sợi máy mắc mắc thành trục sợi rẽ thành sợi với số lượng sợi chiều dài theo yêu cầu mặt hàng Công đoạn hồ: Sợi hồ hoá hồ tinh bột tinh bột biến tính để tạo màng hồ xung quanh sợi nhằm tăng thêm tính cho sợi, đảm bảo cho quy trình dệt thuận lợi Ngồi dùng loại hồ nhân tạo polyvinylalcol PVA, polyacrylat, keo động vật (casein zelatin), chất làm mềm, thảo mộc, chất béo, chất giữ ẩm CaCl2, glyxerin, chất chống mốc (phenol) Sau dệt thành tấm, vải đem tẩy tinh bột thực công đoạn khác (như nấu, nhuộm…) Dệt vải: Các trục dệt tẩm hồ đem sang máy dệt để thực công đoạn dệt nên sản phẩm, dệt vải qúa trình kết hợp sợi ngang với sợi dọc mắc để hình thành vải mộc Giũ hồ: Vải mộc kiểm tra đốt lông giũ nhằm loại bỏ lông xù thành phần hồ bám vải phương pháp enzim ( 1% enzim, muối chất ngấm) axit ( dung dịch H2SO4 0,5 %) Nấu vải: Vải sau giũ hồ giặt nước, xà phòng, xút, chất ngấm đưa sang nấu tẩy để loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên xơ xợi dầu mỡ, sáp… Sau nấu, vải có khả thấm ướt cao, hấp thụ hoá chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại trắng đẹp Sau vải giặt lại nhiều lần Tẩy trắng: Tẩy trắng nhằm mục đích tẩy màu tự nhiên vải, làm vết bẩn làm cho vải có độ trắng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng Natri cloxit ( NaClO2), Natri hypoclorit (NaOCl) Hyđro peroxide (H2O2) chất phụ trợ Sau vải giặt lại nhiều lần Làm bóng: Vải sau tẩy trắng làm bóng nhằm làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước mao quản mạch phân tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, tăng khả bắt màu thuốc nhuộm Làm bóng vải bơng thường dung dịch kiềm NaOH Sau vải giặt nhiều lần.( Đối với vải nhân tạo khơng cần làm bóng ) In hoa, nhuộm vải: tiến hành sau hồn tất cơng đoạn chuẩn bị nhuộm Trong giai đoạn ta sử dụng hóa chất như: NaOH hay Axit (chất tạo môi trường kiềm hay axit), phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất khử, H2O2, chất điện ly Đối với mặt hàng vải khác đòi hỏi phẩm nhuộm mơi trường nhuộm khác Để tăng hiệu trình nhuộm, sử dụng hóa chất như: axit (H2SO4, CH3COOH) , muối (Na2SO4, muối amon), chất cầm màu Syntephix, tinofix Tẩy giặt: Sau nhuộm in, vải giặt nóng, giặt lạnh nhiều lần nhằm làm vải, loại bỏ tạp chất, màu thuốc nhuộm thừa quy trình tẩy giặt bao gồm xà phòng hay hóa chất giặt tẩy tổng hợp nhiệt độ khoảng 80oC, sau xả lạnh với chất tẩy giặt thơng dụng là: xà phòng 1g/l, xơ đa 1g/l Phần thuốc nhuộm khơng gắn vào vải hố chất vào nước thải Hồn tất: cơng đoạn cuối tạo vải có chất lượng tốt theo yêu cầu như: chống mốc, chống cháy, mềm, chống nhàu trở trạng thái tự nhiên sau trình căng kéo, co rút khâu trước hay thẳng nếp ngắn, sử dụng số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm hoá chất metylic, axit axetic, tomaldehit Quy trình cơng nghệ giai đoạn tùy thuộc vào sản phẩm vải nhuộm cụ thể bao gồm bước khác nhau, nhìn chung bao gồm hai cơng đoạn sau: - Xử lý học: chữa sợi ngang, căng bóng, chỉnh khổ, ủi - Xử lý hóa học: đưa vào vải số hóa chất để tăng chất lượng vải hồn tất Nhìn chung cơng nghệ dệt nhuộm tương đối đa dạng phụ thuộc vào loại sản phẩm, loại vải nguyên liệu, loại thuốc nhuộm Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm ngành dệt nhuộm: a, Nước thải dệt nhuộm: Là tổng hợp nước thải phát sinh từ tất hoạt động sở, nhà máy dệt nhuộm b, Phân loại nguồn nước thải dệt nhuộm: - Nước thải sinh hoạt: nước sau phục vụ nhu cầu sinh hoạt ngày cho công nhân viên nhà máy; nước ngưng từ máy sấy, máy làm mát; nước vệ sinh thông thường… - Nước thải công nghiệp: loại nước thải từ máy nấu, tẩy, nhuộm, in hoa, hoàn tất; loại nước thải từ trạm pha chế hóa chất; loại nước thải sau vệ sinh thiết bị máy móc… Đây nguồn gây nhiễm chủ yếu tạo nước thải dệt nhuộm, bao gồm: + Các tạp chất tách từ vải sợi dầu mỡ, hợp chất chứa nitơ, pectin, chất bụi bẩn dính vào sợi ( trung bình chiếm 6% khối lượng tơ sợi) + Các hóa chất sử dụng quy trình cơng nghệ hồ tình bột H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO4,…các loại thuốc nhuộm, chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Lượng hóa chất sử dụng với loại vải, loại màu thường khác chủ yếu vào nước thải công đoạn tương ứng Chất nhiễm ô Nguồn gây nhiễm Mức độ, tính chất nhiễm Nước thải công nghiệp: Nước thải chứa xút (NaOH), Soda (Na2CO3), axit sulfuric, Clo hoạt tính, chất vơ (như Na2SO4) Na2S2O3, natrisulfua (Na2S), dung môi hữu clo hoá, Crom VI, kim loại nặng, polyme tổng hợp, sơ sợi, muối trung tính, chất hoạt động bề mặt, độ màu, pH, TS, COD, nhiệt độ cao - Từ công đoạn hồ sợi - Từ công đoạn nấu - Từ công đoạn giặt Nước thải - Từ cơng đoạn trung hồ - Từ cơng đoạn tẩy - Từ công đoạn nhuộm - Từ công đoạn hồ hồn tất - Từ cơng đoạn sấy khơ Nước mưa chảy qua Hàm lượng cặn lơ lửng lớn, bãi vật liệu, rác nhà máy BOD, COD cao Nước thải sinh hoạt phân Chứa nhiều đất cát, BOD, ly cặn sản phẩm COD cao Đặc trưng tính chất nước thải dệt nhuộm: - Đặc trưng quan trọng nước thải nước thải từ sở dệt nhuộm dao động lớn lưu lượng tải lượng chất nhiễm, thay đổi theo mùa, theo mặt hàng xuất chất lượng sản phẩm Nhìn chung nước thải từ sở dệt - nhuộm có độ kị nước cao, có độ màu, nhiệt độ hàm lượng chất hữu cơ, tổng chất rắn cao - Nước thải nhuộm bao gồm loại chính: + Nước thải chứa phẩm nhuộm sunfat + Nước thải chứa phẩm nhuộm hoạt tính + Nước thải tẩy giặt - Kết phân tích thành phần nhiễm loại nước thải trình bày bảng sau: Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm: Chỉ tiêu Đơn vị pH COD BOD5 N tổng SS Màu Độ đục mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Pt-Co FAU Kết Nước thải hoạt Nước thải sunfat Nước thải tẩy tính 10-11 >11 >12 450-1500 10000-40000 9000-30000 200-800 2000-10000 4000-17000 5-15 100-1000 200-1000 0.7-3 7-30 10-30 120-1300 7000-50000 10000-50000 500-2000 140-1500 8000-200000 1000-5000 (Nguồn: Khoa môi trường- Đại học Bách Khoa TPHCM) Nước thải dệt nhuộm khác sử dụng loại nguyên liệu khác nhau.Chẳng hạn len cotton thô thải chất bẩn tự nhiên sợi Nước thải có độ màu, độ kiềm, BOD chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp, nguồn gây nhiễm hóa học loại hóa chất sử dụng giai đoạn tẩy nhuộm Nước thải dệt nhuộm nhìn chung phức tạp đa dạng, có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo mơi trường, tinh bột men,chất oxy hóa…được đưa vào sử dụng Trong trình sản xuất, lượng nước thải 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm nấu tẩy Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng môi trường sống độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ vượt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm cho nguồn xả chủ yếu độ đục, độ màu, lượng chất hữu pH cao Nhiều cơng trình nghiên cứu trước cho thấy keo tụ phèn nhơm khử màu hiệu 50-90%, đặc biệt hiệu cao với loại thuốc nhuộm sulfur Theo nghiên cứu CIBA GELGY Service Limited (1993) phèn nhơm phèn sắt loại bỏ 40% COD 80% Crom tổng cộng từ 0,6mg/l xuống 0,1mg/l Nghiên cứu TURKMAN (1991) cho thấy với liều lượng phèn sắt 500mg/l hiệu khử độ đục 98,3% Công đoạn Chất ô nhiễm nước thải Hồ sợi, rũ hồ Tinh bột, glucose , polyvinyl, alcol, nhựa … Nấu tẩy NaOH , chất sáp , soda , silicat sợi vải vụn Tẩy trắng Hypoclorit , hợp chất chứa Clo, axít, tạp chất… Làm bóng NaOH , tạp chất … Nhuộm In Hồn tất Đặc tính nước thải BOD cao (34 – 50 tổng lượng BOD) Độ kiềm cao màu tối , BOD cao Độ kiềm cao , chiếm 5% BOD tổng Độ kiềm cao , BOD thấp (dưới 1% BOD tổng ) Các loại thuốc nhuộm, axít Độ màu cao BOD cao axetic, muối kim loại (6% BOD tổng) , SS cao Chất màu , tinh bột , dầu muối , Độ màu cao , BOD cao kim loại, axít… Chất màu , tinh bột , dầu muối , Kiềm nhẹ , BOD thấp … kim loại, axít Ảnh hưởng nước thải dệt nhuộm đến mơi trường: Ðặc điểm, tính chất nêu nước thải Nhà máy Dệt - Nhuộm không làm ô nhiễm nước mặt ao, hồ, sông nước ngầm khu vực mà làm gia tăng dòng chảy mặt nguồn tiếp nhận gây nên tượng xói lở, tích tụ Dưới khái quát ảnh hưởng thông số đặc trưng cho nước thải dệt nhuộm tới nguồn tiếp nhận Thông số vật lý, Tác động, ảnh hưởng ngoại quan Nhiệt độ pH Màu sắc Nước thải từ xưởng nhuộm thải nói chung nóng, có nhiệt độ tương đối cao, gây chết loài động thực vật nước không phép thải trực tiếp môi trường Nước thải xưởng nhuộm thường không trung tính, mà có tính kiềm hay axit phụ thuộc vào hóa chất, thuốc ngun vật liệu gia cơng xử lý Độ pH cao hay thấp ảnh hưởng bất lợi tới loài thủy sinh, vi sinh vật có nước Màu đậm cản trở xạ mặt trời vào nước, làm giảm trình quang hợp, ảnh hưởng bất lợi đến khả vi sinh vật phân giải hợp chất hữu nước Có thể khơng độc hại, màu nước thải gây ấn tượng thẩm mĩ xấu, khó chấp nhận với cộng đồng Ngoài ra, hàm lượng phẩm màu, màng dầu chất hoạt động bề mặt cao nước thải nguyên nhân gây thiếu hụt oxy hòa tan nước ngăn cản tính hấp thụ oxy xạ mặt trời nguồn nước Gây tắc nghẽn hệ thống xử lí làm bẩn dòng chảy Tổng chất rắn lơ ( sông ) không loại bỏ mà thải trực tiếp lửng (TSS) Ở nồng độ cao, chất độc với loài thủy sinh, Tổng chất rắn hòa muối sunfat với nồng độ giới hạn cho phép ăn mòn kết cấu bêtơng tan (TDS): Các thơng số sinh học, sinh thái, hóa học: - Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD), nhu cầu oxi hóa học (COD) cao làm cho nồng độ oxy hồ tan (DO) nước bị giảm, q trình hơ hấp lồi tơm cá thủy sinh nói chung bị ức chế Tầng đáy thủy vực tiếp nhận nước thải thiếu hụt oxy nên xảy tượng phân hủy yếm khí tạo mùi chất khí CH4, CO2, NH3, H2S, nhiễm hữu làm cho loại thủy sinh chết dần, làm biến đổi hệ sinh thái - Nồng độ kim loại nặng cao gây độc cho lồi tơm cá vi sinh vật dù nồng độ chúng nước thải phân tích thấp tiêu chuẩn cho phép Do tích tụ theo thời gian nên đến lúc hàm lượng thể cao cá bị chết hàng loạt - NaOH : lượng dư nhiều làm cho nước thải có pH>9, gây độc hại với thủy sinh, gây ăn mòn cơng trình nước xử lý nước thải - Muối trung tính: làm cho tổng chất rắn (TS) cao Lượng thải lớn gây tác hại tới thủy sinh chúng làm tăng áp suất thẩm thấu, dẫn tới (gây) ảnh hưởng đến trình trao đổi chất tế bào - Các chất trợ: khó phân hủy sinh học, làm cho COD cao Phần lớn chúng chất hoạt động bề mặt hữu chứa nhân thơm, ảnh hưởng tới sức căng bề mặt nước thải, ảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh gây tác hại nước ngầm - Hồ tinh bột biến tính: làm cho COD cao, gây tác hại đời sống thủy sinh - Các tạp chất xơ xenlulo bị phân hủy pecton axit hữu cơ: làm cho BOD5, COD tăng cao, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh Mức độ độc hại với cá loài thủy sinh: thử nghiệm cá 3000 loại thuốc nhuộm sử dụng thông thường cho thấy thuốc nhuộm nằm tất nhóm từ khơng độc, độc vừa, độc, độc đến cực độc Trong có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc vừa đến độc cho cá thủy sinh, 2% thuốc nhuộm mức độ độc cực độc cho cá thủy sinh II, PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM: Do đặc thù công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm áp dụng phương pháp sau: - Phương pháp học - Phương pháp hóa học - Phương pháp hóa – lý - Phương pháp sinh học Các phương pháp xử lý học: Trong nước thải dệt nhuộm chứa chất không tan dạng lơ lửng, chất thải rắn cỡ lớn Để tách chất khỏi nước thải người ta thường sử dụng phương pháp học : lọc qua song chắn rác lưới chắn rác, lắng tác dụng trọng lực lực li tâm lọc Tùy theo kích thước, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải mức độ cần làm mà lựa chọn cơng nghệ xử lý thích hợp Các công nghệ như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ, bể điều hòa a Song chắn rác lưới lọc rác: Song chắn rác: làm sắt tròn vng đặt nghiêng theo dòng chảy góc 600 – 750 nhằm giữ lại vật thô tránh vào thiết bị xử lí phía sau làm giảm tuổi thọ thiết bị đặt trước bể lắng cát Vận tốc dòng nước chảy qua thường lấy 0,8 – m/s để tránh lắng cát Lưới lọc: giữ lại chất rắn nhỏ, mịn đặt sau song chắn rác b Bể lắng cát: Là thiết bị đặt sau song chắn rác, nhằm giữ lại cát, sỏi vật rắn không song chắn rác lưới lọc giữ lại Bể lắng cát có dạng loại bể, hố, giếng cho nước chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ xuống toả xung quanh tác dụng trọng lực cát nặng lắng xuống đáy 10 Chiều cao ống trung tâm h=60%.H = 60% 2,5 = 1,5 m Kiểm tra thời gian lưu nước bể lắng Thể tích bể lắng: Thời gian lưu nước: (thoả mãn bảng 4.6) Thể tích thực bể: Tải trọng máng tràn: < 490 m3/m.ngày Hiệu lắng cặn lơ lửng: a, b: số thực nghiệm [Nguồn: Trịnh Xuân Lai, trang 48] Lượng bùn tươi sinh ngày là: Mtươi= 560x1500x0,55/1000= 462 kg SS/ngày Giả sử nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,75 khối lượng riêng bùn tươi = 1,053 (kg/l) Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là: Lượng bùn tươi có khả phân huỷ sinh học: Mtươi(VSS)= 462 (kgSS/ngày) x 0,75 = 346,5 (kgVSS/ ngày) Bùn dư từ trình sinh học đưa bể nén bùn Tính tốn ống dẫn nước thải khỏi bể lắng I Chọn vận tốc nước thải chảy ống v = (m/s) (v ≤ 2m/s) Lưu lượng nước thải: Q = 62,5 (m3/ngày) Đường kính ống : Chọn ống nhựa PVC có Φ = 70 mm 30 Tính toán đường ống dẫn bùn Lưu lượng bùn tươi: Q = 8,6 (m3/ngày) Bơm bùn hoạt động (giờ/ngày) Đường kính ống là: Chọn ống nhựa PVC Φ = 80 mm Chọn bơm bùn từ bể lắng I tới bể nén bùn Lưu lượng bùn thải: Q =8,6 (m3/ngày) = 9,9 x 10-5 (m3/s) Cơng suất bơm: Trong đó: η : Hiệu suất chung bơm từ 0,72 – 0,93, chọn η= 0,8 ρ : Khối lượng riêng nước (kg/m3) Chọn bơm bùn thiết kế bơm có công suất 0,02 Hp Thiết bị cào bùn bể lắng Loại cầu trung tâm Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng đáy bể hố gom bùn Từ đây, bùn bơm hút Chế độ vận hành 24/24 Hiệu xử lý BOD5, COD: a, b: số thực nghiệm [Nguồn: Trịnh Xuân Lai] Độ màu sau qua bể lắng I giảm 87% (Nguồn: Lê Đức Trung, Viện Môi trường Tài nguyên, ĐHQG- HCM) Nồng độ SS, BOD5, COD, độ màu sau qua bể lắng giảm: 31 Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D m 7,7 Chiều cao xây dựng bể lắng Hxd m 3,7 Đường kính ống trung tâm D m 1,5 Chiều cao ống trung tâm h m 1,5 Thể tích bể lắng I Vt m3 165,7 Bảng: Thơng số tính tốn bể lắng 1: g Bể Aerotank * Nhiệm vụ: Loại bỏ hợp chất hữu hồ tan có khả phân huỷ sinh học nhờ trình vi sinh vật lơ lửng hiếu khí Chọn bể aerotank khuấy trộn hồn tồn, có tuần hồn bùn  Tính tốn: Các thơng số tính tốn q trình bùn hoạt tính xáo trộn hồn toàn Hàm lượng BOD5 nước thải dẫn vào Aerotank = 573,62 (mgBOD5/l) SS = 241,92 (mg/l) tỷ số BOD5/COD = 0,7 nằm khoảng cho phép (0,5 – 0,7) phù hợp với phương pháp xử lý hiếu khí [Theo Trịnh Xuân Lai] Yêu cầu BOD5 SS sau xử lý sinh học hiếu khí là: 50 (mg/l) 100 (mg/l) gồm 65% cặn hữu [TCVN 40-2011/BTNMT] 32 Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải, Q = 1500 (m3/ngđ) t : Nhiệt độ trung bình nước thải, t = 25 oC Xo : Lượng bùn hoạt tính nước thải đầu vào bể, Xo= (mg/l) X : Nồng độ chất lơ lửng dễ bay hỗn hợp bùn hoạt tính MLVSS, X = 3000 (mg/l) (cặn bay 2.500 – 4.000 mg/l) XT: Nồng độ cặn lắng đáy bể lắng đợt II nồng độ cặn tuần hoàn XT =10.000 (mg/l) :Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi bùn ) cơng trình 0,75 :15 (ngày) Chọn (ngày) c = Chế độ thủy lực bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh Y : Hệ số suất sử dụng chất cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại) Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD) Chọn Y = 0,6 Kd : Hệ số phân hủy nội bào Kd = (0,02 – 0,1) (ngày-1), chọn Kd = 0,06 Tỷ số MLVSS/MLSS = 0,8 F/M : Tỷ lệ BOD5 có nước thải bùn hoạt tính, F/M = (0,2 – 1,0) (kg BOD5/kg bùn hoạt tính) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn L : Tải trọng chất hữu làm đơn vị thể tích bể xử lý, L= (0,8 – 1,9) (kgBOD5/m3.ngày) với bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Các thành phần hữu khác Nitơ Photpho có tỷ lệ phù hợp để xử lý sinh học (BOD5 : N : P = 100 : :1) [Nguồn: Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai] Hiệu xử lý theo BOD5: 33 Thể tích bể Aerotank: V = = = 981,8 m3 H = Hi + Hbv = 4,5 + 0,5 = 5m Trong : Hi chiều cao hữu ích, chọn Hi = 4,5 m Hbv chiều cao bảo vệ, chọn Hbv = 0,5 m [Bảng 9-11, Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006, trang 429] Diện tích mặt bể : A= ⇒ Chọn L x B = 16,5m x 12 m Vậy thể tích thực : Vt = L x B x H = 16,5 x 12 x = 990 m3 * Thời gian lưu thủy lực: HRT = V/Q = 990 / 1500 = 0,66 ngày = 15,84 h * Tính lượng bùn sinh ra: - Tính Yobs: Yobs = - Lượng bùn sinh theo VSS: Px = Yobs x Q x(So – S) x 10-3 = 0,375 x 1500 x(573,62 – 50)x10-3 = 294,5 kgVSS/ngày - Lượng bùn sinh tính theo tổng chất rắn lơ lửng: PX(SS) = 294,5 / 0,8 = 368,13 kgSS/ngày * Tính lượng bùn thải ngày: Trong đó: V : Thể tích bể V = 990(m3) 34 Qr = Qv = 1500 (m3/ngày) X : Nồng độ bùn hoạt tính bể, (mg/l) : Thời gian lưu bùn hoạt tính, = 10 (ngày) XT : Nồng độ cặn lắng đáy bể lắng đợt II nồng độ cặn tuần hoàn XT = 0,8 x 10.000 = 8.000 (mg/l) Xr : Nồng độ bùn hoạt tính lắng Xr = 0,7 x 50 = 35 (mg/l), (0,7 tỷ lệ lượng cặn bay tổng số cặn hữu cơ, cặn khơng tro) * Tính tỷ lệ bùn hồi lưu: Hàm lượng bùn hoạt tính bể: MLSS = MLVSS/0,8 = 3000/0,8 = 3750 mgSS/L (Tỷ số MLVSS/MLSS = 0,8) Từ cân khối X trước sau đầu vào bể sục khí: QXo + QRXR = (Q + QR)X với Xo = theo giả thiết QR 8000 = (Q + QR).3000 α = QR/Q = 0,6 α: hệ số tuần hoàn Lượng bùn tuần hồn: * Tính lượng oxi cần thiết cung cấp cho bể Aerotank - Lượng oxy yêu cầu trình xử lý : Hiệu suất xử lý chất nhiễm bể Aerotank 35 Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thời gian lưu nước t ngày 0,66 Chiều dài L m 16,5 Chiều rộng B m 12 Chiều cao xây dựng Hxd m Vt m3 990 Kích thước bể Aerotank Thể tích bể Bảng: Thơng số tính tốn bể Aerotank h Bể lắng II: Bùn sinh từ bể Aerotank chất lơ lửng lắng bể lắng II Bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại bể Aerotank Loại xử lý Bùn hoạt tính oxygen Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày Tải trọng bùn Trung bình Lớn Trung bình Lớn 16 – 32 40 – 48 4,9 – 6,8 9,7 kg/m2.h Chiều cao tổng cộng (m) 3,7 – 6,0 Bảng: Thông số thiết kế bể lắng II 36 (Nguồn: Bảng - 12,Lâm Minh Triết,Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2006, trang 434) Diện tích mặt thống bể lắng II mặt ứng với lưu lượng trung bình tính theo cơng thức: Trong đó: : Lưu lượng trung bình ngày đêm L1 : Tải trọng bề mặt ứng với lưu lượng trung bình lấy theo bảng Diện tích mặt thống bể lắng đứng mặt ứng với tải trọng chất rắn tính theo cơng thức: : Lưu lượng trung bình Qr : Lưu lượng bùn tuần hoàn Ls : Tải trọng chất rắn lấy theo bảng Diện tích mặt thống thiết kế bể lắng đứng mặt giá trị lớn số giá trị F1, F2 Như vậy, diện tích mặt thống thiết kế F = F2 = 75 (m2) Đường kính bể lắng: 37 Đường kính ống trung tâm: d = 20% x D = 20% x 9,8 = 1,96 m = m Chọn chiều sâu hữu ích bể lắng hL= m, chiều cao lớp bùn lắng hb = 1,5 m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m Vậy chiều cao tổng cộng bể lắng đợt II: Htc = hL+ hb+ hbv = 3+ 1,5+ 0,5 = m Chiều cao ống trung tâm: h= 60% hL = 60% x 3= 1,8 m Thể tích phần lắng: Thời gian lưu nước: Thể tích phần chứa bùn: Thời gian lưu giữ bùn bể: Tải trọng máng tràn: < 500 Trong đó: Qt: lưu lượng bùn tuần hồn Qw: lưu lượng bùn thải Thể tích thực bể lắng : Vt = Fbể x Htc = 75 x = 375 m3 Bơm bùn tuần hoàn Lưu lượng bơm: Qt = 900 (m3/ng.đ) = 0,0104 (m3/s) 38 Cột áp bơm: H = 10 (m) Công suất bơm: Trong đó: η : Hiệu suất chung bơm từ 0,72 - 0,93 , chọn η= 0,8 ρ : Khối lượng riêng nước (kg/m3) Chọn bơm bùn lắng: Loại bơm ly tâm trục ngang Công suất 1,3 (Kw) số lượng chạy luân phiên Bùn chủ yếu tuần hoàn lại bể Aerotank, bùn dư dẫn vào bể nén bùn Thiết bị cào bùn bể lắng : loại cầu trung tâm Hoạt động với vận tốc chậm, gom bùn lắng đáy bể hố gom bùn Từ đây, bùn bơm hút Chế độ vận hành 24/24 Thơng số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Đường kính bể lắng D m 9,8 Chiều cao bể lắng Htc m Đường kính ống trung tâm d m Chiều cao ống trung tâm h m 1,8 39 Thời gian lưu nước t h 2,17 Thể tích bể lắng đợt II W m3 375 Bảng: Thơng số tính tốn bể lắng đợt II C ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ: 40 Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ Nước thải thu gom theo mạng lưới thoát nước riêng, nước chảy qua mương dẫn có đặt song chắn rác, nước thải loại bỏ chất lơ lửng chất có kích thước lớn bao ni lông, vỏ đồ hộp… nhằm tránh gây tắc nghẽn cơng trình phía sau Sau nước thải chuyển sang bể tách dầu mỡ Nước thải lưu bể tách dầu mỡ từ 1- để dầu mỡ lên thu lại nhờ hệ thống thu gom chuyển lượng dầu mỡ thu gom sang bể thu gom dầu Ngoài tác dụng thu gom dầu, bể xử lý độ màu nước thải 41 Sau nước thải dẫn vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng nồng độ, tránh tượng tải vào cao điểm, giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định giảm kích thước cơng trình đơn vị tiếp sau Bể cấp khí với hệ thống phân phối khí đáy bể nhằm tránh lắng cặn đáy bể tránh phát sinh mùi khó chịu Tiếp nước thải từ bể điều hòa bơm lên hệ hóa lý Tại bể phản ứng nước thải bổ sung thêm hóa chất NaOH, H2SO4, Na2SO3 vào để điều chỉnh giá trị pH phù hợp tạo điều kiện cho phản ứng hồn ngun Cr6+ Cr3+ Tiếp nước thải chảy sang bể phản ứng Tại bể phản ứng 2, bổ sung hóa chất Ca(OH)2 nhằm tạo điều kiện cho phản ứng trao đổi ion để kết tủa kim loại Cr3+ điều chỉnh giá trị pH chu phù hợp với trình keo tụ tạo bong phía sau Sau nước thải chuyển sang bể keo tụ Tại bể keo tụ bổ sung hóa chất keo tụ Al2(SO4)3 để tăng cường trình keo tụ Kết thúc trình keo tụ, bơng keo có kích thước bé, khả lắng Do đó, bể tạo bơng nước thải bổ sung hóa chất trợ lắng keo tụ(polymer) để tăng cường tạo keo to hơn, tăng khả lắng bơng bùn cho q trình lắng phía sau Ngồi sau xử lý hóa lý, độ màu xử lý triệt để Nước thải sau bể tạo bơng tự chảy sang bể lắng hay gọi bể lắng hóa lý Tại cặn lắng xuống đáy bể lắng bơm sang bể chứa bùn Còn phần nước phía chảy tràn qua máng cưa đưa sang bể thiếu khí(Anoxic) Tại đây, phần bùn hoạt tính tuần hồn từ bể lắng sinh học hỗn hợp nước bùn tuần hoàn nội từ bể hiếu khí sang hòa trộn với dòng nước thải Trong điều kiện thiếu khí khuấy trộn hồn chỉnh máy khuấy chìm, q trình Denitrate hóa diễn chuyển hóa lượng nitrate sinh q trình xử lý hiếu khí, đồng thời xử lý phần chất ô nhiễm hữu Quá trình sinh học khử nitơ liên quan tới q trình ơxy hố sinh học nhiều chất hữu nước thải sử dụng Nitrat Nitrit chất nhận điện tử thay dùng ơxy: NO3- + Chất bẩn hữu = C5H7NO2 + N2 + HCO3- Sau nước thải chuyển sang bể hiếu khí earoten Tại Oxy cung cấp vào bể hiếu khí máy thổi khí hệ thống phân phối khí Oxy khuếch tán vào nước thải, tạo điều kiện cho vi sinh vật sử dụng để ơxy hố nước thải Phương trình phản ứng: Chất hữu + O2 + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí = CO + H2O + NH3+ C5H7NO2 (vi khuẩn mới) + Năng lượng 42 Bên cạnh trình phân giải chất hữu thành CO H2O, vi khuẩn hiếu khí Nitrosomonas Nitrobacter oxi hoá NH3 thành Nitrit cuối thành Nitrat Các phươngtrình phản ứng sau: Vi khuẩn Nitrosomonas: NH4+ + O2 = NO2- + H+ + H2O Vi khuẩn Nitrobacter: NO2- + O2 = NO3- + H+ + H2O Để trình xảy hiệu quả, bể sục khí liên tục, nồng độ oxy hòa tan nước phải đạt - 4mg/l Tại bể earoten có hệ thống bơm tuần hoàn nước sang bể anoxic Nước sau bể hiếu khí tự chảy sang bể lắng sinh học Hỗn hợp nước bùn chảy vào bể, bùn có trọng lượng riêng lớn nước, bùn từ từ lắng xuống đáy bể Phần nước thu gom qua hệ thống máng cưa quanh bể, sau tự chảy sang bể chứa nước sau xử lý Để chất lượng nước đầu ổn định hệ thống có bố trí máng chắn bọt thiết bị thu bọt bùn Để thu bùn, bể có lắp đặt cấu gạt nhằm gạt toàn bùn lắng đáy bể hố thu gom bùn Lượng bùn hồi lưu phần bể thiếu khí, phần lại định kỳ bơm sang bể chứa bùn Nước thải sau chảy sang bể chứa nước thải sau xử lý Bể chứa nước thải sau xử lý có tác dụng bể điều hòa sơ bộ, khuấy trộn nhờ dòng khí trích từ máy thổi khí đảo trộn Tại đây, nước thải bơm lên hệ thống tháp lọc Fiber Filter Fiber Filter loại bồn hình trụ tròn có chứa vật liệu lọc Nước thải sau qua Fiber Filter, phần lớn chất rắn lơ lửng bị giữ lại, đảm bảo độ màu, độ nước thải Nước thải sau qua Fiber Filter lọc xả nguồn tiếp nhận Bùn thải bể chứa bùn bơm lên máy ép bùn để loại ép thành bùn khô mang chôn lấp Phần nước tách khỏi bùn thải chảy bể điều hòa Nhận xét công nghệ đề xuất Công nghệ đề xuất công nghệ tối ưu đảm bảo xử lý nước đầu đạt chuẩn QCVN Kết hợp phương pháp hóa lý sinh học Áp dụng phương pháp xử lý hóa lý giúp xử lý kim loại nặng có nước thải Sử dụng phương pháp sinh học giúp xử lý Tổng Nito Tổng Phopho, SS, BOD, COD hiệu cao Xây dựng tốn diện tích Cơng nghệ điều khiển vận hành đơn giản chi phí phù hợp Nhưng đòi hỏi người vận hành phải hiểu rõ trình keo tụ, tạo bơng xử lý hóa lý 43 D KẾT LUẬN: Ngành dệt nhuộm ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho kinh tế nhà nước nguồn giải công ăn việc làm cho nhiều lao động Tuy nhiên để phát triển bền vững cần phải quan tâm đến bảo vệ môi trường cụ thể ngành dệt nhuộm xử lý nước thải Xử lý nước thải phải đảm bảo chất lượng hiệu quả, nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả nguồn tiếp nhận Tùy theo đặc trưng nước thải mà lựa chọn công nghệ xử lý cho phù hợp đạt hiệu cao 44 ... Nước thải xử lý Sơ đồ: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải KCN Dệt – may Phố Nối B 20 Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nước thải từ nhà máy tập trung vào kênh trung tâm, kênh dẫn nước thải. .. I, TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM: Sơ đồ công nghệ ngành dệt nhuộm: Thông thường, công nghệ dệt nhuộm thường gồm trình bản: kéo sợi, dệt vải xử lý (nấu tẩy), nhuộm hồn thiện vải Trong chia thành công. .. lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm áp dụng phương pháp sau: - Phương pháp học - Phương pháp hóa học - Phương pháp