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 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 đadạng, chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường Bên cạnhcác giá trị về kinh tế, phát triển ngành công nghiệp dệt nhuộm còn góp phần giảiquyết các vấn đề xã hội như tạo công ăn việc làm cho một lượng lao động khôngnhỏ, 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 ngànhcông nghiệp đặc trưng có nguy cơ ô nhiễm cao, gây ra các tác động xấu nhấtđịnh 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 lượnglớn chất thải có mức độ ô nhiễm cao Nước thải sinh ra từ ngành dệt nhuộmthường có nhiệt độ cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khóphân 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, nướcngầm

Bởi vậy, bên cạnh việc đầu tư để thúc đẩy sự phát triển ngành dệt-nhuộmthì các cơ sở dệt- nhuộm cần có chiến lược phát triển bền vững, để giảm tốc độgia tăng ô nhiễm, giảm tác động của nước thải đến môi trường và sức khỏe cộngđồng, nâng cao chất lượng môi trường sống Nhưng trong thực tế, vấn đề nàyvẫn là một trong những khó khăn của doanh nghiệp, khiến cho các hoạt độngnhằm 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”.

B, NỘI DUNG:

I, TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM:

1 Sơ đồ công nghệ ngành dệt nhuộm:

Thông thường, công nghệ dệt nhuộm thường gồm 3 quá trình cơ bản: kéosợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải Trong đó được chiathành các công đoạn sau:

Làm sạch nguyên liệu: Nguyên liệu là bông, xơ nhân tạo,len, tơ tằm

được đóng thành kiện chứa các sợi có kích thước khác nhau bị đánh tung, làmsạch và trộn đều nhằm loại bỏ tuyến xơ, cặn bẩn

Chải, kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Các sợi bông được chải song song và

tạo thành các sợi thô và được kéo để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và quấnsợi thành các ống thích hợp cho việc dệt vải Các ống sợi sẽ được máy mắc mắcthành những trục sợi và được rẽ thành những sợi với số lượng sợi và chiều dàitheo yêu cầu của từng mặt hàng

Công đoạn hồ: Sợi được hồ hoá bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo

màng hồ xung quanh sợi nhằm tăng thêm cơ tính cho sợi, đảm bảo cho quy trìnhdệt được thuận lợi Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcolPVA, polyacrylat, keo động vật (casein và zelatin), chất làm mềm, thảo mộc,chất béo, chất giữ ẩm CaCl2, glyxerin, chất chống mốc (phenol) Sau khi dệtthành tấm, vải được đem tẩy tinh bột rồi mới thực hiện các công đoạn khác (nhưnấu, nhuộm…)

Dệt vải: Các trục dệt đã tẩm hồ sẽ được đem sang các máy dệt để thực hiện

công đoạn dệt nên sản phẩm, dệt vải là qúa trình kết hợp sợi ngang với sợi dọc

đã mắc để hình thành tấm vải mộc

Giũ hồ: Vải mộc đã kiểm tra được đốt lông và giũ nhằm loại bỏ lông xù và

các thành phần của hồ bám trên vải bằng phương pháp enzim ( 1% enzim, muối

và các chất ngấm) hoặc axit ( dung dịch H2SO4 0,5 %)

Nấu vải: Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm

rồi đưa sang nấu tẩy để loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của

xơ xợi như dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu, vải có khả năng thấm ướt cao, hấp thụhoá chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và trắng đẹp hơn Sau đó vải đượcgiặt lại nhiều lần

Tẩy trắng: Tẩy trắng nhằm 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 tẩythường dùng là Natri cloxit ( NaClO2), Natri hypoclorit (NaOCl) hoặc Hyđroperoxide (H2O2) cùng các chất phụ trợ Sau đó vải được giặt lại nhiều lần

Làm bóng: Vải sau khi tẩy trắng được làm bóng nhằm làm cho sợi cotton

trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các mạch phân tử làm cho xơsợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm Làmbóng vải bông thường bằng dung dịch kiềm NaOH Sau đó vải được giặt nhiềulần.( Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng )

In hoa, nhuộm vải: được tiến hành sau khi hoàn tất các công đoạn chuẩn

bị nhuộm Trong giai đoạn này ta sử dụng các hóa chất như: NaOH hay Axit(chất tạo môi trường kiềm hay axit), phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chấtkhử, H2O2, chất điện ly

Đối với các mặt hàng vải khác nhau đòi hỏi các phẩm nhuộm và môitrường nhuộm khác nhau Để tăng hiệu quả của quá trình nhuộm, sử dụng cáchóa chất như: axit (H2SO4, CH3COOH) , các muối (Na2SO4, muối amon), cácchất cầm màu như Syntephix, tinofix.

Tẩy giặt: Sau nhuộm và in, vải được giặt nóng, giặt lạnh nhiều lần nhằm

làm sạch vải, loại bỏ các tạp chất, màu thuốc nhuộm thừa quy trình tẩy giặtbao gồm xà phòng hay hóa chất giặt tẩy tổng hợp ở nhiệt độ khoảng 80oC, sau

đó xả lạnh với các chất tẩy giặt thông dụng là: xà phòng 1g/l, xô đa 1g/l Phầnthuốc nhuộm không gắn vào vải và các hoá chất sẽ đi vào nước thải

Hoàn tất: là công đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất lượng tốt và theo đúng

yêu cầu như: chống mốc, chống cháy, mềm, chống nhàu hoặc trở về trạng thái

tự nhiên sau quá trình căng kéo, co rút ở các khâu trước hay thẳng nếp ngayngắn, sử dụng một số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm và hoá chất nhưmetylic, axit axetic, tomaldehit Quy trình công nghệ ở giai đoạn này tùy thuộcvào sản phẩm vải nhuộm cụ thể có thể bao gồm các bước khác nhau, nhưng nhìnchung bao gồm hai công đoạn sau:

- Xử lý cơ học: chữa sợi ngang, căng bóng, chỉnh khổ, ủi

- Xử lý hóa học: đưa vào vải một số hóa chất để tăng chất lượng vải hoàntất

Nhìn chung công nghệ dệt nhuộm cũng tương đối đa dạng và còn phụthuộc vào loại sản phẩm, loại vải nguyên liệu, loại thuốc nhuộm

2 Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm trong ngành dệt nhuộm:

a, Nước thải dệt nhuộm:

Là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các hoạt động của các

cơ sở, nhà máy dệt nhuộm

b, Phân loại nguồn nước thải dệt nhuộm:

- Nước thải sinh hoạt: là nước sau khi phục vụ nhu cầu sinh hoạthằng ngày cho công nhân viên trong nhà máy; nước ngưng từ các máysấy, máy làm mát; nước vệ sinh thông thường…

- Nước thải công nghiệp: là loại nước thải từ máy nấu, tẩy, nhuộm, inhoa, hoàn tất; các loại nước thải từ trạm pha chế hóa chất; các loạinước thải sau khi vệ sinh thiết bị máy móc… Đây là nguồn gây ônhiễm chủ yếu tạo ra nước thải dệt nhuộm, bao gồm:

+ Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứanitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi ( trung bình chiếm 6% khốilượng tơ sợi)

+ Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tình bột.H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO4,…cácloại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt.Lượng hóa chất sử dụng với từng loại vải, từng loại màu thường khácnhau và chủ yếu đi vào nước thải của từng công đoạn tương ứng

Chất ô

nhiễm Nguồn gây ô nhiễm Mức độ, tính chất ô nhiễm

Nước thải

1 Nước thải công nghiệp:

- Từ công đoạn hồ sợi

- Từ công đoạn nấu

- Từ công đoạn giặt

- Từ công đoạn trung hoà

- Từ công đoạn tẩy

- Từ công đoạn nhuộm

- Từ công đoạn hồ hoàn tất

- Từ công đoạn sấy khô

Nước thải chứa xút (NaOH),Soda (Na2CO3), axit sulfuric,Clo hoạt tính, các chất vô cơ(như Na2SO4) hoặc Na2S2O3,natrisulfua (Na2S), dung môihữu cơ clo hoá, Crom VI,kim loại nặng, các polymetổng hợp, sơ sợi, các muốitrung tính, chất hoạt động bềmặt, độ màu, pH, TS, COD,nhiệt độ cao

2 Nước mưa chảy qua cácbãi vật liệu, rác của nhà máy

Hàm lượng cặn lơ lửng lớn,BOD, COD rất cao

3 Nước thải sinh hoạt phân

ly cặn và sản phẩm

Chứa nhiều đất cát, BOD,COD cao

3 Đặc trưng về tính chất của nước thải dệt nhuộm:

- Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải của nước thải từ các cơ sởdệt nhuộm là sự dao động lớn cả về lưu lượng và tải lượng các chất ônhiễm, nó thay đổi theo mùa, theo mặt hàng xuất và chất lượng sảnphẩm Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệt - nhuộm có độ kị nướckhá cao, có độ màu, nhiệt độ và hàm lượng các chất hữu cơ, tổng chấtrắn cao

- Nước thải nhuộm bao gồm các loại chính:

+ Nước thải chứa phẩm nhuộm sunfat

+ Nước thải chứa phẩm nhuộm hoạt tính

+ Nước thải do tẩy giặt

- Kết quả phân tích thành phần ô nhiễm của các loại nước thải trênđược trình bày trong bảng sau:

Thành phần tính chất nước thải dệt nhuộm:

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

Nước thải hoạttính

Nước thải sunfat Nước thải tẩy

(Nguồn: Khoa môi trường- Đại học Bách Khoa TPHCM)

Nước thải dệt nhuộm sẽ khác nhau khi sử dụng các loại nguyên liệu khácnhau.Chẳng hạn như len và cotton thô sẽ thải ra chất bẩn tự nhiên của sợi Nướcthải này có độ màu, độ kiềm, BOD và chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu

sợi tổng hợp, nguồn gây ô nhiễm chính là hóa học do các loại hóa chất sử dụngtrong giai đoạn tẩy và nhuộm.

Nước thải dệt nhuộm nhìn chung rất phức tạp và đa dạng, đã có hàng trămloại hóa chất đặc trưng như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly,chất tạo môi trường, tinh bột men,chất oxy hóa…được đưa vào sử dụng Trongquá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạnnhuộm và nấu tẩy Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng trong môi trường sốngnhư độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ đều vượt quá tiêu chuẩn chophép xả vào nguồn tiếp nhận

Nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm cho nguồn xả chủ yếu do độ đục, độ màu,lượng chất hữu cơ và pH cao Nhiều công trình nghiên cứu trước đây cho thấykeo tụ bằng phèn nhôm có thể khử màu hiệu quả 50-90%, đặc biệt hiệu quả caovới loại thuốc nhuộm sulfur

Theo nghiên cứu của CIBA GELGY Service Limited (1993) thì phèn nhôm

và phèn sắt có thể loại bỏ 40% COD và 80% Crom tổng cộng từ 0,6mg/l xuốngcòn 0,1mg/l Nghiên cứu TURKMAN (1991) cho thấy với liều lượng phèn sắt500mg/l hiệu quả khử độ đục là 98,3%

Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải

Hồ sợi, rũ hồ Tinh bột, glucose , polyvinyl,

axetic, các muối kim loại

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

In Chất màu , tinh bột , dầu muối ,

kim loại, axít…

Độ màu cao , BOD cao

Hoàn tất Chất màu , tinh bột , dầu muối ,

kim loại, axít

Kiềm nhẹ , BOD thấp …

4 Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường:

Ðặc điểm, tính chất nêu trên của nước thải Nhà máy Dệt - Nhuộmkhông chỉ làm ô nhiễm nước mặt ở những ao, hồ, sông và nước ngầm trong khuvực mà còn có thể làm gia tăng dòng chảy mặt của nguồn tiếp nhận gây nên hiện

tượng xói lở, tích tụ Dưới đây là các khái quát về ảnh hưởng của các thông sốđặc trưng cho nước thải dệt nhuộm tới nguồn tiếp nhận

pH

Nước thải xưởng nhuộm thường không bao giờ trungtính, mà có tính kiềm hay axit phụ thuộc vào hóa chất,thuốc và nguyên vật liệu gia công xử lý Độ pH quá caohay quá thấp đều ảnh hưởng bất lợi tới các loài thủy sinh,

và các vi sinh vật có trong nước

Màu sắc

Màu đậm cản trở bức xạ mặt trời vào nước, làm giảm quátrình quang hợp, ảnh hưởng bất lợi đến khả năng của visinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ trong nước Cóthể là không độc hại, nhưng màu nước thải gây ấn tượngthẩm mĩ xấu, khó chấp nhận với cộng đồng Ngoài ra,hàm lượng các phẩm màu, màng dầu và chất hoạt động

bề mặt cao trong nước thải là nguyên nhân gây ra sựthiếu hụt oxy hòa tan trong nước do sự ngăn cản tính hấpthụ oxy và bức xạ mặt trời của nguồn nước

Tổng chất rắn lơ

lửng (TSS)

Gây tắc nghẽn hệ thống xử lí và làm bẩn dòng chảy( sông ) nếu không được loại bỏ mà thải trực tiếp

Tổng chất rắn hòa

tan (TDS):

Ở nồng độ cao, các chất này là độc với các loài thủy sinh,muối sunfat với nồng độ quá giới hạn cho phép còn ănmòn các kết cấu bêtông

Các thông 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 hoà tan (DO) trong nước bị giảm, quá trình hô hấp của các loài tôm cá vàthủy sinh nói chung bị ức chế Tầng đáy của các thủy vực tiếp nhận nước thải dothiếu hụt oxy nên xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí tạo ra mùi hôi và các chấtkhí như CH4, CO2, NH3, H2S, ô nhiễm hữu cơ làm cho các loại thủy sinh chếtdần, làm biến đổi hệ sinh thái

- Nồng độ kim loại nặng cao sẽ gây độc cho các loài tôm cá và vi sinh vật dùnồng độ của chúng trong nước thải khi phân tích vẫn thấp hơn tiêu chuẩn chophép Do tích tụ theo thời gian nên đến một lúc nào đó khi hàm lượng trong cơthể cao cá có thể bị chết hàng loạt

- NaOH : lượng dư nhiều làm cho nước thải có pH>9, gây độc hại với thủysinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và xử lý nước thải

- Muối trung tính: làm cho tổng chất rắn (TS) cao Lượng thải lớn gây tác hạitới thủy sinh do chúng làm tăng áp suất thẩm thấu, dẫn tới (gây) ảnh hưởng đếnquá trình trao đổi chất của tế bào

- Các chất trợ: khó phân hủy sinh học, làm cho COD cao Phần lớn chúng làcác chất hoạt động bề mặt hữu cơ chứa nhân thơm, ảnh hưởng tới sức căng bềmặt của nước thải, ảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh và có thể gây tác hại đốivới nước ngầm

- Hồ tinh bột biến tính: làm cho COD cao, gây tác hại đối với đời sống thủysinh

- Các tạp chất trong xơ xenlulo bị phân hủy như pecton axit hữu cơ: làm choBOD5, COD tăng cao, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh

Mức độ độc hại với cá và các loài thủy sinh: các thử nghiệm trên cá củahơn 3000 loại thuốc nhuộm được sử dụng thông thường cho thấy thuốc nhuộmnằm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa, độc, rất độc đến cực độc

Trong đó có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc vừa đến độc cho cá và thủy sinh,chỉ 2% thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh.

II, PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM:

Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chấtrắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lýthích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải,tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ Về nguyên lý xử lý, nước thải dệtnhuộm có thể áp dụng các phương pháp sau:

a Song chắn rác và lưới lọc rác:

Song chắn rác: làm bằng sắt tròn hoặc vuông đặt nghiêng theo dòng chảy 1góc 600 – 750 nhằm giữ lại các vật thô tránh đi vào các thiết bị xử lí phía sau làmgiảm tuổi thọ của thiết bị và được đặt trước bể lắng cát Vận tốc dòng nước chảyqua thường lấy 0,8 – 1 m/s để tránh lắng cát

Lưới lọc: giữ lại các chất rắn nhỏ, mịn hơn đặt sau song chắn rác

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bể lắng : nồng độ chất lơ lửng vàtính chất vật lý của chúng, kích thước hạt, động học quá trình nén cặn, độ ẩm củacặn sau lắng và trọng lượng riêng của cặn khô.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: lưu lượng nước thải, thời gian lắng(khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng), tải trọng thủy lực, sự keo

tụ các chất rắn, vận tốc, dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải vàkích thứơc bể lắng

Nước thải dệt nhuộm ở bể điều hòa được dùng bơm định lượng bơm dungdịch H2SO4 để điều chỉnh pH về trung tính thuận lợi cho các quá trình phía sau

Vật liệu lọc dạng hạt là cát, thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền .Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng Quá trình lọc có thểxảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trướcvách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc

Các loại thiết bị lọc: Lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở ngoài ra còn có lọc

ép khung bản, lọc quay chân không, các máy vi lọc hiện đại

Trong dệt nhuộm, người ta dùng củ lọc nhằm thu hồi thuốc nhuộm

Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học:

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không tan trong nước thải và giảmBOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thểdùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, hiệu quả xử lý có thể đạt 75% theo hàm lượngchất lơ lửng và 40 – 50 % theo BOD.

2 Các phương pháp xử lý hóa học:

Ưu điểm nổi bật của các phương pháp hóa học so với các phương pháp hóa

lý là biến đổi, phân hủy chất ô nhiễm (chất màu) thành các chất dễ phân hủysinh học hoặc không ô nhiễm chứ không phải chuyển chúng từ pha này sang phakhác So với phương pháp vi sinh thì tốc độ xử lý chất thải bằng phương pháphóa học nhanh hơn nhiều

a Khử hóa học:

Được ứng dụng trong trường hợp nước thải chứa các chất dễ bị khử Phươngpháp khử hóa học hiệu quả với các thuốc nhuộm azo nhờ phân giải liên kết azotạo thành các amin thơm không màu có khả năng phân giải vi sinh hiếu khí tốthơn thuốc nhuộm gốc Khử hóa học trên cơ sở natri bohidrid, xúc tác bisunfit ápdụng với thuốc nhuộm tan trong nước như thuốc nhuộm trực tiếp, axit, hoạt tínhchứa các nhóm azo hoặc các nhóm khử được và thuốc nhuộm phức đồng Quytrình này có thể khử màu trên 90%

b Oxy hóa hóa học

Oxy hóa bằng các tác nhân oxy hóa thông thường

Các chất oxy hóa thông thường như clo, clodioxit, natri hipoclorit, kalipermanganate, ozon, dicromat, hidropeoxit… có thể được dùng để oxy hóa cácchất ô nhiễm nói chung và thuốc nhuộm nói riêng Quá trình oxy hóa tiêu tốnmột lượng lớn tác nhân oxy hóa, do đó, quá trình oxy hóa hóa học chỉ được sửdụng trong trường hợp khi chất ô nhiễm không thể loại bỏ bằng các phươngpháp khác Khả năng oxy hóa được xác định bởi thế oxy hóa

Clo hóa được đánh giá cao về hiệu quả xử lý màu nhưng khi sử dụng ở nồng

độ cao để khử màu sẽ để lại dư lượng clo lớn trong nước thải Nó có thể khửmàu nhanh thuốc nhuộm axit và thuốc nhuộm hoạt tính Với thuốc nhuộm phântán và thuốc nhuộm trực tiếp thì ngay ở nồng độ clo cao cũng không thu đượchiệu quả đáng kể Nhìn chung, clo không được ưa thích trong xử lý màu nướcthải vì sinh ra các hợp chất cơ clo gây ung thư và độc hại với môi trường

Ozon là chất oxi hóa mạnh và có thể oxi hóa thuốc nhuộm trong nước thải

mà không sinh ra các hợp chất hữu cơ thứ cấp độc hại pH < 5, ozon tồn tại ởdạng O3 và oxi hóa chọn lọc nối đôi trong thuốc nhuộm pH > 8, ozon phân hủytạo gốc tự do OH+ phản ứng không chọn lọc với các chất hữu cơ (theo cơ chế

của quá trình oxi hóa tiên tiến) Ozon có hiệu quả nhất trong loại bỏ thuốcnhuộm hoạt tính Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này nằm ở giá thànhcao và thời gian tồn tại của ozon ngắn, chi phí cho thiết bị tạo ozon cao

KMnO4, H2O2 là chất oxi hóa có thế oxi hóa chưa đủ cao để phân hủy cácthuốc nhuộm Hơn nữa, chi phí hóa chất nếu sử dụng hai chất oxi hóa này là khálớn

c Oxy hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes - AOPs)

Các quá trình oxi hóa tiến tiến dựa trên sự tạo thành các gốc tự do hoạt độngnhư OH+, gốc tự do này đóng vai trò một tác nhân oxi hóa không chọn lọc.Trong các quá trình này, sự khoáng hóa hoàn toàn thu được ở điều kiện nhiệt độ

áp suất bình thường Các quá trình oxi hóa tiên tiến phân biệt nhau ở cách thứctạo ra gốc tự do Gốc tự do có thể được tạo ra bằng nhiều cách: sự phân ly của

H2O2 (có xúc tác), O3

d Ozon hóa:

Ozon hóa được xem là một trong những quá trình oxi hóa tiên tiến ở pH kiềm

do các chất hữu cơ bị oxi hóa bởi gốc tự do hoạt động được tạo ra trong quátrình phân hủy ozon Thực ra trong mỗi quá trình ozon hóa, chất hữu cơ bị oxihóa một phần do phản ứng của các gốc tự do, một phần là sự ozon hóa trực tiếpchất hữu cơ Bởi lẽ, ozon là chất oxi hóa mạnh hơn oxy, và về mặt lý thuyết ,không có hợp chất hữu cơ nào không bị oxi hóa bởi ozon Nhược điểm lớn nhấtcủa phương pháp này là khó khăn trong việc thu được ozon và sự nhạy cảm pHcủa quá trình [Ullmann, 1995] Hiện nay, ozon hóa được sử dụng ở công đoạnlàm trắng trong sản xuất giấy

Sử dụng hệ Fenton: Hệ Fenton có khả năng xử lý thuốc nhuộm tan (hoạttính, axit, trực tiếp), thuốc nhuộm không tan (hoàn nguyên, phân tán) ngay cảkhi nước thải có nồng độ màu cao Sự oxi hóa cũng làm giảm COD của nướcthải đồng thời tăng khả năng phân hủy sinh học của các sản phẩm sau phản ứng

So sánh với các quá trình oxi hóa - khử xử lý thuốc nhuộm như điện hóa, ozon,hypclorit thì Fenton đạt được hiệu quả xử lý tốt nhất Nhược điểm của phươngpháp này là sản sinh lượng bùn thải lớn từ quá trình keo tụ của chất phản ứngvới thuốc nhuộm Hơn nữa, do hệ Fenton thực hiện ở pH axit cỡ 2,5÷4 nên sauphản ứng tốn hóa chất để trung hòa lại nước thải đã xử lý

e Phương pháp oxy hóa pha lỏng

Oxi hóa pha lỏng là quá trình oxi hóa bởi các gốc tự do xảy ra khi một dung

dịch chứa các chất hữu cơ (hoặc vô cơ) được khuấy trộn tốt với khí oxy hoặc tácnhân oxi hóa khác ở nhiệt độ khoảng 1500 C đến 3250 C Áp suất 20 ÷ 210 atđược đặt vào hệ để tăng cường phản ứng và kiểm soát sự bay hơi Quá trình oxi

hóa pha lỏng thích hợp để xử lý nước thải chứa chất ô nhiễm nồng độ cao nhưng

là loãng đối với các phương pháp thiêu đốt và bền với sự oxi hóa hóa học thôngthường hoặc bền với phân giải vi sinh Phương pháp này thu được kết quả xử lýtốt nếu như các điều kiện nhiệt độ, áp suất được tối ưu hóa Tuy nhiên đây làphương pháp có chi phí khá cao nếu thực hiện ở nhiệt độ, áp suất cao (chi phíthiết bị, năng lượng,…) Phản ứng oxi hóa pha lỏng không thường được sử dụngnhư một phương pháp độc lập trong xử lý các chất ô nhiễm bởi lẽ nó thườngkhông oxi hóa chất hữu cơ đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O mà nóthường được dùng kết hợp với các phương pháp khác Trong sự kết hợp đó, oxihóa pha lỏng oxi hóa không hoàn toàn chất ô nhiễm, chuyển nó về dạng dễ phângiải sinh học hơn để đưa vào xử lý vi sinh Sự kết hợp này vừa khắc phục đượckhó khăn của phương pháp vi sinh trong xử lý chất ô nhiễm khó/ không phânhủy sinh học, vừa giảm chi phí xử lý Không chỉ được sử dụng như một phươngpháp tiền xử lý các chất hữu cơ độc, bền mà oxi hóa pha lỏng còn có ứng dụngtrong tái sinh than hoạt tính mà làm giảm rất ít hoạt tính của than Trong một sốtrường hợp, phương pháp này còn được dùng để xử lý chất ô nhiễm nồng độ rấtcao sau quá trình lọc màng Những ứng dụng của oxi hóa pha lỏng đều có mộtđiểm chung là oxi hóa không hoàn toàn chất ô nhiễm bền, nồng độ cao

3 Các phương pháp xử lý hóa - lý:

Cơ chế của phương pháp hóa – lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào

đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loạichúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại

Các phương pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ,hấp phụ, trích ly, tuyển nổi

bị phân hủy sinh học Vì vậy để xử lý nước thải dệt nhuộm cần qua hai bước:tiền xử lý chất hữu cơ khó phân giải sinh học chuyển chúng thành những chất cóthể phân hủy sinh học, tiếp theo là dùng phương pháp vi sinh

Xử lý sinh học có thể là xử lý vi sinh hiếu khí hoặc yếm khí tùy thuộc vào sự

có mặt hay không có mặt oxy Quá trình yếm khí xảy ra sự khử còn quá trình

hiếu khí xảy ra sự oxy hóa các chất hữu cơ Quá trình yếm khí có thể chạy vớitải lượng hữu cơ lớn, loại bỏ một lượng lớn các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khísinh học, tiêu tốn ít năng lượng Lượng bùn thải của quá trình yếm khí rất thấp.Tuy nhiên, hiệu quả khử màu của quá trình này không cao (đối với thuốc nhuộmaxit là 80 – 90%, thuốc nhuộm trực tiếp là 81%)

Ngược lại, quá trình hiếu khí có hiệu suất cao trên 85% nhưng nó lại tiêu tốnnăng lượng cho sục khí và tạo lượng bùn thải lớn Có thể sử dụng quá trình visinh yếm khí để khử màu thuốc nhuộm azo và các thuốc nhuộm tan khác để tạothành amin tương ứng Song các amin tạo ra có tính độc lớn hơn thuốc nhuộmban đầu tức là có mức độ ô nhiễm cao hơn Người ta có thể sử dụng kết hợp haiquá trình trên: yếm khí làm giảm độ màu và xử lý hữu cơ nồng độ cao, tiếp theo

là hiếu khí để oxy hóa các amin sinh ra bởi các quá trình trước Ngoài ra người

ta có thể khử màu thuốc nhuộm bằng việc sử dụng các vi khuẩn, nấm, tảo vànấm men Cơ chế của quá trình này thường đi từ hấp phụ thuốc nhuộm lên sinhkhối tế bào rồi phân giải chất màu bằng hệ enzim

III, CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ĐANG ĐƯỢC ÁPDỤNG HIỆN NAY:

1 Trên thế giới:

Trên thế giới, công nghệ tuyển nổi áp lực (Dissolved air flotation - DAF) đãđược áp dụng tại các trạm xử lý nước cấp và nước thải, xử lý bùn cặn ở nhiềunước, nhằm mục đích nâng cao chất lượng nước sau xử lý và giảm chi phí sảnxuất nước cấp, ổn định và làm khô bùn cặn, giảm lượng bùn phải xử lý, vậnchuyển, chôn lấp và giảm đáng kể hoá chất tiêu thụ cũng như kích thước cáccông trình xử lý bùn cặn như sân phơi bùn

Hệ thống DAF lần đầu tiên được sử dụng để xử lý các bể trong công nghiệp,nơi mà hiện tượng nổi xảy ra Tốc độ dòng chảy của nước khoảng 2-3 m/giờ(không lớn hơn 5 m/giờ) Hệ thống DAF lần thứ hai được giới thiệu vào năm

1960 và được sử dụng rộng rãi đến ngày nay Thiết kế của hệ thống DAF này làđiển hình của hệ thống trước đó, với tốc độ tải trọng bề mặt dưới 5-7 m/giờ vàthời gian keo tụ kéo dài gần 45 phút Một trong các quá trình của bộ lọc DAF đãđược phát triển vào cuối năm 1960, nơi mà tuyển nổi xảy ra trực tiếp trên bộ lọc

Sơ đồ: Công nghệ tuyển nổi áp lực (Dissolved air flotation - DAF)

Chú thích:

Feed water: nước cấp

Flocculants: chất tạo bông

vài chục micromét) và nổi trên mặt nước dưới dạng bọt sau đó được tách rakhỏi nước.

- Ưu điểm :

+ Tuyển nổi áp lực so với công nghệ truyền thống là chất lượng nước sau xử lýđáp ứng được các tiêu chuẩn cao để cấp cho sinh hoạt, ăn, uống, khắc phục đượcnhững nhược điểm không thể vượt qua của công nghệ truyền thống keo tụ - lắng

- lọc

+ Tuyển nổi áp lực đặt biệt có hiệu quả trong việc loại bỏ các cặn bẩn hữu cơ,sét, mùn có kích thước nhỏ gây nên độ đục, độ màu, độ mùi của nước, rong, tảo,các chất vô cơ và kim loại, công nghệ này còn cho phép loại bỏ được cả trứnggiun sán, vi khuẩn và cả một số vi sinh vật đơn bào nguy hiểm không bị tiêu diệtbởi Clo như Giardia, Cryptosporidium…(có nhiều trong nước rửa lọc tuầnhoàn)

+ Hiệu suất cao, diện tích chiếm đất ít hơn nhiều so với công nghệ lắng truyềnthống, suất đầu tư thấp, chi phí vận hành giảm (nhờ giảm chi phí rửa lọc, chi phí

xử lý bùn, hóa chất xử lý bùn cặn), khả năng kiểm soát quá trình và tự động hóacao… là những ưu thế làm cho công nghệ này ngày càng được ứng dụng rộngrãi trong thực tế

- Nhược điểm : các hạt bám dính không chắc chắn dễ bị rơi trở lại.

2 Tại Việt Nam:

a Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp hóa lý kếthợp sinh học:

Hình: Quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải thu gom đến song chắn rác sẽ được loại bỏ những tạp chất khô(vải, nilong ), sau đó nước thải tự chảy qua bể điều hòa và nhờ quá trìnhkhuấy trộn kết hợp với thổi khí sơ bộ, nước thải được điều hòa về lưu lượngcùng với nồng độ các chất ô nhiễm như: BOD, COD, SS, Ở ngay trên bểđiều hòa ta dùng bơm định lượng bơm dung dịch H2SO4 để điều chỉnh pH vềtrung tính, thuận lợi cho các công trình xử lý sau

Tiếp theo nước thải từ bể điều hòa được bơm chìm lên bể phản ứng cókhuấy trộn để thực hiện quá trình keo tụ các hạt cặn lơ lửng sau đó được bơmqua bể lắng I để loại bỏ các loại cặn thô, nặng có thể gây trở ngại cho cáccông đoạn xử lý sau Nước thải từ bể lắng I tự chảy tràn qua bể Aerotank cóxáo trộn.Tại bể Aerotank quá trình sinh học hiếu khí xảy ra và được duy trìnhờ không khí cấp khí từ máy thổi khí, các vi sinh vật hiếu khí (trên bùn hoạttính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô

cơ ở dạng đơn giản Hiệu xuất xử lý của Aerotank đạt khoảng 90 – 95% Tiếp đến nước thải được dẫn sang bể lắng II và diễn ra lắng cặn hoạt tính,bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước thải phía trên được chảy tràn qua bể tiếp xúckhử trùng bằng dung dịch Clo, nhằm tiêu diệt vi khuẩn trước khi thải ranguồn tiếp nhận

Bùn từ bể lắng II một phần sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank nhằm duy trìlượng vi sinh vật có trong bể Một phần cùng với lượng bùn sinh ra từ bểlắng I sẽ được chuyển vào bể chứa bùn để tách nước, trong giai đoạn này

polymer được châm vào nhằm tăng hiệu quả tách nước ra khỏi bùn Nướctách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể điều hòa Lượng bùn từ bể chứa bùn sẽđược chuyển sang máy nén bùn sau đó sẽ được chở đi chôn lấp.

- Ưu điểm:

Ø Kết hợp được cả phương pháp hóa lý và sinh học

Ø Hiệu quả xử lý cao

Ø Ít tốn diện tích thích hợp với công suất thải của nhà máy

Ø Quy trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành

Ø Chi phí thấp

- Nhược điểm:

Ø Nước thải ra chỉ đạt tiêu chuẩn loại B

Ø Bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

Qua công nghệ xử lý trên, nước sau xử lý đạt loại B, chất lượng nước đượcthể hiện qua hình dưới

Hình : Chất lượng nước thải dệt nhuộm sau xử lý

Nước sau xử lý độ màu không còn, đạt tiêu chuẩn xả thải và an toàn đối vớimôi trường tự nhiên Đây là công nghệ xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT/cộtB

b Phương pháp xử lý nước thải bằng qui trình phức hợp

Đây là phương pháp được áp dụng tại KCN Dệt – may Phố Nối B với côngsuất 1000 m3/ ngày và ở Công ty Dệt Việt Thắng là 4800 m3/ngày

Sơ đồ: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải KCN Dệt – may Phố Nối B

Hố gom

Bể điều hòa

Đông tụ - keo tụ

Dẫn nước thải

Kênh tập trung

Hố gom

Bể điều hòa

Đông tụ - keo tụ

Hóa chất

Máy ép bùn

Bể chứa bùn Tuyển nổi

Bùn thải Bùn thải

Bể tiếp xúc

Không khí

Xử lý sinh học

Chất nuôi N, P

Than hoạt tính

Nước thải đã xử lý

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các nhà máy được tập trung vào kênh trung tâm, kênh này dẫnnước thải thu gom được tới máy lọc rác tự động Sau đó nước chảy vào bể thugom trung tâm bởi trọng lực và từ đó chúng sẽ được bơm vào bể điều hoà Bểđiều hoà được trang bị các thiết bị khuấy trộn để tạo ra hỗn hợp đồng thể trong

bể Từ bể điều hoà nước được bơm vào hệ thống xử lý keo tụ - tuyển nổi

Thiết bị keo tụ dạng ống, hoá chất dùng cho quá trình keo tụ [(Al)2SO4.18H2O] Sau khi keo tụ nước chảy sang bể tuyển nổi, trong thiết bị tuyển nổi hỗn hợpbùn và nước sẽ bị phân tách Hỗn hợp bùn tuyển nổi sẽ được bơm vào hệ thốnglàm khô bùn kiểu lắng gạn và đưa đi xử lý tiếp Nước sau khi tuyển nổi đượcdẫn vào bể tiếp xúc để hạn chế sự phát triển loại vi sinh dạng sợi mảnh Saubước “tuyển chọn”, nước thải sẽ chảy vào bể aeroten Oxy được cung cấp chonước thải nhờ hệ thống thông khí bề mặt

- Ưu điểm:

+ Xử lý nước thải bằng phương pháp phức hợp đảm bảo kết quả ổn định vữngchắc

+ Sử dụng phèn làm chất keo tụ là sản phẩm rẻ tiền dễ kiếm

+ Tuyển nổi bằng không khí hòa tan làm giảm hàm lượng chất rắn hòa tan

+ Xử lý vi sinh tải trọng thấp nên hạn chế sản sinh bùn dư , không gây mùi.+ Tiêu thụ năng lượng tương đối thấp nhờ hệ thống cấp khí hiệu quả cao

IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MỘT NHÀ MÁY CỤ THỂ:

( Lấy công suất là 1500m3 / ngày đêm)

a Mương dẫn nước thải

Gọi v là vận tốc nước chảy trong mương

Song chắn đặt nghiêng góc 600 so với mặt phẳng ngang để thuận lợi khi vớt rác và đặt vuông góc với hướng nước chảy theo mặt bằng

Thanh chắn rác có thể dùng loại tiết diện tròn, chữ nhật, bầu dục