THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY DỆT, NHUỘM SỢI, VẢI VÀ IN BÔNG TẠI LÔ I4 KHU CÔNG NGHIỆP MINH HƯNG – HÀN QUỐC, CÔNG SUẤT 500M3/NGÀY Tác giả CÙ THẢO NGUYÊN Khóa luận được
Trang 1KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY DỆT, NHUỘM SỢI, VẢI VÀ IN BÔNG TẠI LÔ I4 KHU CÔNG
NGHIỆP MINH HƯNG – HÀN QUỐC, CÔNG SUẤT
Trang 2THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY DỆT, NHUỘM SỢI, VẢI VÀ IN BÔNG TẠI LÔ I4 KHU CÔNG
NGHIỆP MINH HƯNG – HÀN QUỐC,
CÔNG SUẤT 500M3/NGÀY
Tác giả
CÙ THẢO NGUYÊN
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Kỹ Thuật Môi Trường
Giáo viên hướng dẫn
Th.S NGUYỄN VĂN HIỂN
- TP HCM 07/2011 -
Trang 3Bộ Giáo Dục & Đào Tạo
ĐH NÔNG LÂM TP HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
& TÀI NGUYÊN
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
HỌ VÀ TÊN SV:CÙ THẢO NGUYÊN MSSV: 07127097
NIÊN KHOÁ: 2007 – 2011
1 Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY DỆT, NHUỘM SỢI, VẢI VÀ IN BÔNG TẠI LÔ I4 KHU CÔNG NGHIỆP MINH HƯNG – HÀN QUỐC, CÔNG SUẤT 500M 3 /NGÀY
2 Nội dung KLTN:
Tìm hiểu tính chất nước thải đầu vào của hệ thống xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp
Xem xét hiện trạng mặt bằng của hệ thống xử lý nước thải qua bản vẽ đã có
Thu thập số liệu nước thải đầu vào và công nghệ xử lý của một số công ty dệt nhuộm, so sánh với tính chất nước thải của nhà máy thực hiện đề tài để đưa ra tính chất nước thải cần xử lý
Đề xuất công nghệ, tính toán thiết kế và dự toán kinh tế cho các công nghệ
Hoàn thiện công nghệ xử lý, triển khai bản vẽ công nghệ
3 Thời gian thực hiện: Từ 03/2011 đến 07/2011
4 Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN HIỂN
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn
Ngày … tháng … năm 2011 Ngày… tháng … năm 2011 Ban chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Sau bốn năm học tập và rèn luyện tại khoa Môi Trường và Tài Nguyên Truờng đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, em đã được trang bị nhiều kiến thức và kinh nghiệm sống quí báu làm hành trang tuơng lai của mình Đặc biệt, luận văn tốt nghiệp là một cột mốc quan trọng trong quá trình học tập và rèn luyện của sinh viên, là điểm kết thúc của một quá trình học tập và phấn đấu nhưng cũng là điểm khởi đầu cho bước đường tương lai sau này của sinh viên chúng em
Để hoàn thành tốt khóa luận này, đầu tiên, em gửi lời cảm ơn đến toàn bộ Thầy
Cô khoa Môi Trường và Tài Nguyên, những người thầy đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm sống cho chúng em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy Nguyễn Văn Hiển Người Thầy đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt nhiều kiền thức cho em, đã giúp em hoàn thành khóa luận này
Cảm ơn các Anh Chị làm ở trạm xử lý nước thải dệt nhuộm thuộc công ty TNHH Global đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em trong thời gian thực tập tốt nghiệp
Cảm ơn gia đình những người luôn là chỗ dựa vững chắc là nguồn động viên lớn nhất cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp
Sau cùng, Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn, tất cả thành viên lớp DH07MT, các bạn luôn bên cạnh, động viên và giúp đỡ tôi mọi lúc tôi cần Cảm ơn các bạn rất nhiều
Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô và các bạn về khóa luận tốt nghiệp này
Xin chân thành cảm ơn!!!
Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2011
SVTH: Cù Thảo Nguyên
Trang 5TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Dệt nhuộm là ngành có truyền thống lâu đời và đóng vai trò quan trọng trong đời sống người dân Ngày xưa, người dân dùng các sản phẩm từ thiên nhiên tạo nên các sản phẩm may mặc có màu sắc tươi tắn bền lâu thì ngày nay với kỹ thuật hiện đại
và hóa chất công nghiệp sản phẩm tạo ra nhiều hơn , màu sắc đẹp và phong phú hơn, điều này dẫn đến hệ quả là ô nhiễm môi trường nặng nề hơn
Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt, nhuộm sợi, vải và
in bông tại lô I4 khu công nghiệp Minh Hưng – Hàn Quốc, công suất 500m 3 /ngày” nhằm đáp ứng nhu cầu trên
Tính chất của nước thải rất phức tạp, có sự dao động lớn, hàm lượng COD, độ màu, SS cao Bên cạnh đó, nước thải còn chứa các thành phần độc hại như kim loai nặng, hóa chất… khó mà xử lý triệt để bằng quá trình sinh học hay ảnh hưởng tiêu cực tới hiệu quả xử lý của quá trình trên
Trong khóa luận tốt nghiệp này, đề xuất 2 phương án với những công nghệ tham khảo từ các hệ thống XLNT đang vận hành với hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn Khóa luận đề xuất 2 phương án xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm sợi vải
và in bông, công suất 500 m3/ngày
Phương án 1: Kết hợp hai quá trình hóa lý
Quá trình 1: keo tụ tạo bông với phèn sắt để loại bỏ các thành phần lơ lửng, COD, màu trong nước
Quá trình 2: sử dụng chất khử màu, phá hủy các phân tử màu trong nước thải Giá thành 1 m3 nước thải đã xử lý theo phương án 1: 19.277VNĐ
Phương án 2: Kết hợp hóa lý (keo tụ tạo bông) và sinh học (Aerotank)
Giá thành 1 m3 nước thải đã xử lý theo phương án 2: 22.955VNĐ
Tiến hành thí nghiêm Jartest xác định được lượng hóa chất phù hợp để tiến hành
xử lý nước thải đạt hiệu quả cao nhất
Qua tính toán, phân tích về mặt kỹ thuật, kinh tế và vận hành đã lựa chọn phương án 1 với lý do :
Tính khả thi cao.Vận hành đơn giản
Tiết kiệm mặt bằng.Giá thành xử lý 1 m3 nước rẻ hơn phương án 2
Trang 6MỤC LỤC
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN i
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
Chương I:MỞ ĐẦU 1
I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
I.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2
I.3 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2
I.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3
I.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 3
Chương II: TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 4
II.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM 4
II.2 CÁC QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM 6
II.2.1 Các nguyên liệu của ngành dệt nhuộm 6
II.2.2Quá trình sản xuất tổng quát 6
II.2.3 Một số quy trình sản xuất chính 9
II.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM DÙNG CHO NGÀNH DỆT NHUỘM 12
II.3.1 Phân loại 12
II.3.2 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm: 14
II.4CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG NGÀNH DỆT NHUỘM 15
II.4.1 Nước thải 15
III.4.2 Khí thải 18
III.4.3 Nhiệt thải 18
II.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 18
II.5.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 18
II.5.1.1 Xử lý cơ học 19
II.5.1.2 Xử lý hóa lý 20
Trang 7II.5.1.3 Xử lý hóa học 21
II.5.1.4 Xử lý sinh học 22
II.5.2 Những thành tựu trong nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm 24
II.5.2.1 Thế giới 24
II.5.2.2 Trong nước 25
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY DỆT, NHUỘM SỢI, VẢIVÀ IN BÔNG 29
III.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 29
III.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY 30
III.2.1 Nguyên liệu dùng cho nhà máy 30
III.2.2 Quy trình sản xuất tại nhà máy 32
III.2.3 Trang thiết bị tại nhà mày 34
III.3 NGUỒN PHÁT SINH VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 36
III.2.1 Nguồn phát sinh 36
III.2.2 Tính chất nước thải 37
III.4 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CÁC TÁC ĐỘNG TỪ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNGTY LÊN MÔI TRƯỜNG NƯỚC 38
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 39
IV.1 THÍ NGHIỆM JARTEST 39
IV.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 39
IV.2.1 Yêu cầu của nhà máy dệt nhuộm sợi vải và in bông: 39
IV.2.2 Thành phần, tính chất nước thải và QCVN13:2008/BTNMT 39
IV.3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 40
IV.3.1 Phương án 1 40
IV.3.1.1 Sơ đồ công nghệ 40
IV.3.1.2 Thuyết minh công nghệ 41
IV.3.1.3 Hiệu suất xử lý 42
IV.3.2 Phương án 2 42
IV.3.2.1 Sơ đồ công nghệ 42
IV.3.2.2 Thuyết minh công nghệ 44
IV.3.2.3 Hiệu suất xử lý 45
IV.4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 46
Trang 8IV.4.1 Phương án 1 46
IV.4.1.1 Hố ga tiếp nhận nước thải 46
IV.4.1.2Bể điều hòa 46
IV.4.1.3 Tháp giải nhiệt 47
IV.4.1.4 Hầm bơm 47
IV.4.1.5 Bể trộn 1 47
IV.4.1.6 Bể keo tụ tạo bông 48
IV.4.1.7 Bể lắng 1 49
IV.4.1.8 Ngăn tiếp nhận 49
IV.4.1.9 Bể trộn 2 50
IV.4.1.10 Bể khử màu 50
IV.4.1.11 Bể lắng sau khử màu 51
IV.4.1.12 Ngăn tiếp nhận 52
IV.4.1.13 Bể nén bùn 52
IV.4.2 Phương án 2 53
IV4.2.1 Hố ga tiếp nhận 53
IV4.2.2 Bể điều hòa 53
IV4.2.3 Tháp giải nhiệ 53
IV4.2.4 Hầm bơm 53
IV4.2.5 Bể trộn 1 53
IV4.2.6 Bể keo tụ tạo bông 53
IV4.2.7 Bể lắng 1 53
IV4.2.8 Bể trung hòa 53
IV4.2.9 Bể Aerotank 53
IV4.2.10 Bể lắng 2 54
IV4.2.10 Bể khử trùng 54
IV4.2.11Ngăn tiếp nhận 54
IV.4.2.12 Bể nén bùn 55
IV.5 DỰ KIẾN KINH TẾ 56
IV.5.1 Phương án 1 56
IV.5.1.1 Tính toán chi phí đầu tư 56
IV.5.1.2Tính toán chi phí quản lý và vận hành 56
IV.5.1.3Tính toán khấu hao tài sản và lãi suất 56
IV.5.1.4Giá thành 1m3 nước thải 56
Trang 9IV.5.2 Phương án 2 56
IV.5.2.1 Tính toán chi phí đầu tư 56
IV.5.2.2Tính toán chi phí quản lý và vận hành 56
IV.5.2.3Tính toán khấu hao tài sản và lãi suất 56
IV.5.2.4Giá thành 1m 3 nước thải 56
IV.6 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 57
IV.6.1 Kinh tế 57
IV.6.2 Về mặt kỹ thuật 57
IV.6.3 Về mặt thi công 57
IV.6.4 Về mặt vận hành 58
Chương V 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
V.1 KẾT LUẬN 59
V.2 KIẾN NGHỊ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
Trang 10DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)
BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường
COD : Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)
ĐH : Đại học
F/M : Tỷ số thức ăn/ vi sinh vật (Food and microorganism ratio)
HT XLNT : Hệ thống xử lý nước thải
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
SS : Rắn lơ lửng (Suspended Solid)
TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng
Tp.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh
TNHH SX-TM & DV: Trách nhiệm hữu hạn sản xuất thương mại và dịch vụ
VSV :Vi sinh vật
XLNT : Xử lý nước thải
Trang 11DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: HIỆU SUẤT XỬ LÝ 2 PHƯƠNG ÁN 63
Phụ lục 2: TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 67
A – Tính toán lưu lượng và mức độ cần thiết xử lý 67
A.1 Tính toán lưu lượng 67
A.2 Mức độ cần thiết xử lí nước thải 67
B- Tính toán phương án 1 69
B.1 Hố ga tiếp nhận nước thải 69
B.2 Máy lọc rác tinh 69
B.3 Bể điều hòa 70
B.4 Tháp giải nhiệt 74
B.5 Hầm bơm 75
B.6 Các công trình keo tụ tạo bông 76
B.7 Tính bể phản ứng keo tụ tạo bông 79
B.8 Bể lắng sau keo tụ 84
B.9 Ngăn tiếp nhận nước 88
B.10 Tính toán các công trình trong phản ứng khử màu 89
B.11 Bể khử màu 92
B.12 Bể lắng sau khử màu 96
B.13 Ngăn tiếp nhận 101
B.14 Công trình thu bùn và xử lý bùn 101
B.15 Tính toán lượng hóa chất 104
C- Tính toán phương án 2 107
C.1 Song chắn rác 107
C.2 Hầm bơm 107
C.3 Tháp giải nhiệt 107
C.4 Bể điều hòa 107
C.5 Các công trình keo tụ tạo bông 107
C.6 Bể lắng 1: 107
C.7 Bể trung hòa 109
C.8 Bể Aerotank 111
Trang 12C.9 Bể lắng 2 121
C.10 Bể khử trùng 125
C.11 Công trình thu bùn và xử lý bùn 126
C.12 Tính toán các công trình dự trữ hóa chất 129
Phụ lục 3: DỰ TOÁN KINH TẾ 132
A Phương án 1 132
A.1 Chi phí đầu tư(A) 132
A.2 Chi phí quản lý và vận hành (B) 138
A.3 Khấu hao tài sản và lãi suất 141
A.4 Giá thành 1m3 nước thải 142
B Phương án 2 142
B.1 Chi phí đầu tư(A) 142
B.2 Chi phí quản lý và vận hành (B) 148
E.3 Khấu hao tài sản và lãi suất 151
B.4 Giá thành 1m3 nước thải 152
Phụ lục 4: THÍ NGHIỆM JARTEST 153
IV.1 Sơ đồ thí nghiệm 153
IV.2 Mục tiêu thí nghiệm 155
IV.3 Phương pháp và cơ sở lý luận cho thí nghiệm 155
IV.4 Các bước thí nghiệm và kết quả 158
IV.5.So sánh và đánh giá 179
Trang 13DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Nhu cầu nguyên liệu và hoá chất của một số nhà máy dệt nhuộm 5
Bảng 2.2: Một số loại thuốc nhuộm thường gặp 14
Bảng 2.3: Các nguồn ô nhiễm nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm 16
Bảng 2.4: Tính chất nước thải công ty dệt nhuộm Sài Gòn 27
Bảng 3.1: Danh mục các sản phẩm chủ yếu và dự kiến thị trường tiêu thụ 29
Bảng 3.2: Nguyên liệu sử dụng của Nhà máy 30
Bảng 3.3: Một số loại hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất 31
Bảng 3.4: Danh mục thiết bị, máy móc của Nhà máy dệt sợi, nhuộm vải và in bông 34
Bảng 3.5 Tính chất nước thải dự kiến nhà máy 37
Bảng 4.1: Tính chất nước thải của nhà máy 39
Bảng 4.2:Các thông số thiết kế hố ga tiếp nhận 46
Bảng 4.3:Các thông số thiết kế của bể điều hòa 46
Bảng 4.4:Các thông số thiết kế của tháp giải nhiệt 47
Bảng 4.5:Các thông số thiết kế của hầm bơm 47
Bảng 4.6:Các thông số thiết kế của bể trộn 1 47
Bảng 4.7:Các thông số thiết kế của bể keo tụ tạo bông 48
Bảng 4.8:Bảng các thông số thiết kế của bể lắng 1 49
Bảng 4.9:Bảng các thông số thiết kế của ngăn tiếp nhận 49
Bảng 4.10:Bảng các thông số thiết kế của bể khử màu 50
Bảng 4.11:Các thông số thiết kế của bể lắng sau khử màu 51
Bảng 4.12:Các thông số thiết kế của ngăn tiếp nhận 52
Bảng 4.13:Các thông số thiết kế của bể chứa bùn 52
Bảng 4.14:Các thông số thiết kế của bể aerotank 53
Bảng 4.15:Các thông số thiết kế của bể lắng 2 54
Bảng 4.16:Bảng các thông số thiết kế của bể khử trùng 54
Bảng 4.17:Bảng các thông số thiết kế của bể nén bùn 55
Bảng 4.18:So sánh nồng độ các chất trong nước thải sau khi xử lý bằng PA1 và PA2 57
Bảng 4.19:Bảng ưu điểm và nhược điểm về mặt vận hành của 2 phương án 58
Trang 14DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 : Sơ đồ tổng quát công nghệ dệt nhuộm 10
Hình 2.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước thải dệt nhuộm 24
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm nhà mày Stork Aqua (Hà Lan) 25
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống 26
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng 27
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty dệt nhuộm Sài Gòn 28
Hình 3.1: Sơ đồ qui trình nhuộm sợi 33
Hình 3.2: Sơ đồ qui trình nhuộm vải và in bông 34
Hình 3.3: Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa dệt, nhuộm và in bông 35
Hình 4.1: Dây chuyền công nghệ phương án 1 40
Hình 4.2: Dây chuyền công nghệ phương án 2 43
Trang 15Chương I
MỞ ĐẦU
I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, cùng với sự phát triển của xã hội và nhu cầu trang phục ngày càng tăng
và đa dạng của con người, ngành công nghiệp dệt nhuộm, may mặc ở Việt Nam đã và đang trên đà phát triển mạnh, trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước, là một trong những ngành có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất của nước ta.Trong những nằm gần đây, nhờ chính sách đổi mới mở cửa ở Việt Nam, đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài cùng rất nhiều các tổ hợp đang hoạt động trong lĩnh vực sợi, dệt , nhuộm Ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển cũng đã giải quyết việc làm cho một lực lượng lớn lao động trong nước, nâng cao đời sống của người dân
Tuy nhiên, ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng đã thải ra một lượng lớn chất thải gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nước thải Nước thải dệt nhuộm với lưu lượng lớn, chứa nhiều chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học, có chứa kim loại nặng, độ màu cao Mặc khác, các nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm chưa quan tâm hoặc chưa đầu tư thích đáng cho công tác xử lý nước thải dệt nhuộm Bên cạnh đó, cũng có một số nhà máy quan tâm đầu tư đến vấn đề xử lý nước thải, nhưng do tính chất phức tạp và không ổn định của dòng nước thải cùng với sự chuyển giao công nghệ không hoàn chỉnh đối với các nhân viên vận hành hệ thống xử lý nước thải nên các hệ thống này đã hoạt động không hiệu quả.Bên cạnh đó, rào cản thương mại xanh được áp dụng đối với hàng may mặc là đòi hỏi các sản phẩm phải đáp ứng được các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khỏe đối với người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường trong sản xuất, bắt buộc các nhà xuất khẩu phải tuân thủ Như vậy là, trong cuộc cạnh tranh quyết liệt sau khi hạn ngạch dệt may được gỡ bỏ và một số tiêu chuẩn được các thị trường EU, Mỹ, Nhật được áp dụng, thì rào cản thương mại “xanh” là một thách thức, trở ngại lớn đối với tất cả các nước xuất khẩu hàng dệt may
Trang 16Chính vì những yêu cầu hết sức cấp thiết đó nên Công ty TNHH SX – TM & DV Khôi Minh thực hiện dự án xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm sợi vải và in bông tại lô I4, khu công nghiệp Minh Hưng- Hàn Quốc
I.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Theo giấy chứng nhận đầu tư số 44221000078 cấp ngày 09 tháng 10 năm 2009, Công ty TNHH SX – TM & DV Khôi Minh được tiến hành đầu tư xây dựng dự án
“Nhà máy dệt, nhuộm sợi, vải và in bông” tại Lô I4 khu công nghiệp Minh Hưng – Hàn Quốc, ấp 3 xã Minh Hưng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước Dự kiến khởi công xây dựng, hoàn thành việc lắp đặt máy móc thiết bị và vận hành thử từ tháng 07/2012 đến tháng 03/2013 Đến ngày 04/2013 đi vào hoạt động chính thức Để giải quyết tốt vấn đề nước thải của nhà máy khi đi vào hoạt động thì cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép
Nguồn xả thải của nhà máy là cống thu nước thải của khu công nghiệp Minh Hưng-Hàn Quốc Nước thải ra phải đạt tiêu chuẩn QCVN13:2008 loại B
Chính vì vậy, luận văn này sẽ tính toán – thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt, nhuộm sợi, vải và in bông với công suất 500m3/ngày.đêm đạt QCVN 13:2008 loại B như khu công nghiệp yêu cầu
I.3 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
I.3.1 Mục đích
Tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy dệt, nhuộm sợi,vải và
in bông với công suất 500m3/ngày.đêm đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 13:2008 loại B Thiết lập các bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị, sơ đồ bố trí các công trình có tính khả thi theo điều kiện thực tế tại nhà máy
I.3.2 Nội dung
Thu thập số liệu, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải dệt nhuộm gây ra
Các phương pháp đang được áp dụng thành công để xử lý nước thải dệt nhuộm
Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện hiện trạng và vị trí lắp đặt
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải
Tính toán kinh tế và chọn lựa phương án khả thi
Triển khai bản vẽ mặt bằng bố trí và chi tiết các công trình đơn vị
Trang 17I.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
- Phương pháp điều tra, thu thập và tổng hợp tài liệu
- Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải
- Phương pháp làm thí nghiệm Jastest
- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
- Phương pháp phân tích các thông số trong thành phần, tính chất nước thải theo QCVN13:2008
- Tính toán thiết kế, tính toán kinh tế, phân tích tính khả thi
I.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Đối tượng: nước thải dệt nhuộm tại nhà máy
Giới hạn: Là một luận văn tốt nghiệp nên đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước
thải cho nhà máy dệt, nhuộm sợi ,vải và in bông, tại Lô I4 khu công nghiệp Minh Hưng – Hàn Quốc, công suất 500m3/ngày” chỉ tiến hành nghiên cứu trong phạm vi
sau:
Không gian: nhà máy dệt, nhuộm sợi ,vải và in bông, tại lô I4 khu công nghiệp Minh Hưng – Hàn Quốc, ấp 3 xã Minh Hưng, huyện Chơn Thành, tỉnh Bình Phước
Xử lý nước sản xuất theo đường mương thu về trạm xử lý
Công suất thiết kế: 500 m3/ngày
Niên hạn thiết kế hệ thống xử lý nước thải là 20 năm
Thời gian thưc hiện 1/03/2011 đến 10/07/2011
Trang 18Chương II TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
II.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Ở VIỆT NAM
Ngành công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp có bề dày truyền thống ở nước ta Khi nền kinh tế chuyển từ nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường thì ngành này cũng chiếm được một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước và là nguồn giải quyết việc làm cho khá nhiều lao động.Năm 2004, toàn ngành sử dụng 2,1 triệu lao động, chiếm 4,7% trong tổng số lao động cả nước Ngày càng có nhiều xí nghiệp mới ra đời, trong đó có các xí nghiệp ngoài quốc doanh, liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài
Trong những năm gần đây, ngành dệt may Việt Nam là ngành có tốc độ tăng trưởng cao Năm 2001, giá trị kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm dệt may chỉ đạt 1,97
tỷ USD thì năm 2008 đã tăng lên 9,1 tỷ USD, chiếm 14,38% tổng giá trị xuất khẩu cả nước Chiến lược phát triển ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đến năm 2015, định hướng 2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, ngày 10/3/2008 tại Quyết định số 36/2008/QĐ-TTg nêu rõ mục tiêu, định hướng phát triển ngành, với tổng kim ngạch xuất khẩu ngành dệt may sẽ tăng gấp đôi so với năm 2005, đạt khoảng 10 – 12 tỷ USD
và đến năm 2020 con số này sẽ đạt 25 tỷ USD
Có thể kể ra một số xí nghiệp có qui mô lớn như sau:
Trang 19Bảng 2.1: Nhu cầu nguyên liệu và hoá chất của một số nhà máy dệt nhuộm
Tên công ty Khu vực Nhu cầu (Tấn sợi/ năm) Hoá
Nguồn cung cấp: Tổng Công Ty Dệt May Việt Nam (Kế hoạch 1997 – 2010)
Kết quả khảo sát cho thấy hầu hết các nhà máy đều nhập thiết bị , hoá chất từ nhiều nước khác nhau:
Thiết bị: Mỹ, Đức, Nhật, Ba Lan, Ấn Độ, Đài Loan …
Thuốc nhuộm: Nhật, Đức, Thuỵ Sĩ, Anh…
Hoá chất cơ bản: Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Việt Nam…
Với khối lượng lớn hoá chất sử dụng, nước thải ngành dệt nhuộm có mức ô nhiễm cao Tuy nhiên, trong những năm gần đây khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với công nghệ hiện đại ít gây ô nhiễm môi trường
Trang 20II.2 CÁC QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM
II.2.1 Các nguyên liệu của ngành dệt nhuộm
Nguyên liệu cho các nhà máy dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi Cotton, sợi tổng hợp (sợi Poly ester), và sợi pha, trong đó :
Sợi Cotton ( Co): được kéo từ sợi bông vải có đặc tính hút ẩm cao, xốp, bền trong môi trường kiềm, phân huỷ trong môi trường axit Vải dệt từ loại sợi này thích hợp cho khí hậu nóng mùa hè Tuy nhiên sợi còn lẫn nhiều loại tạp chất như sáp, mày lông và dễ nhăn
Sợi tổng hợp ( PE ) : là sợi hoá học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình tổng hợp các chất hữu cơ Nó có đặt tính là hút ẩm kém , cứng, bền ở trạng thái ướt
Sợi pha (sợi Poly ester kết hợp với sợi cotton ) : sợi pha này khi tạo thành sẽ
khắc phục được những nhược điểm của sợi tổng hợp và sợi tự nhiên
Một số loại phẩm nhuộm:
Phẩm nhuộm phân tán : dùng để nhuộm sợi poliamide, polyester,axetat,…
Phẩm trực tiếp : dùng để nhuộm vải cotton trong môi trường kiềm
Phẩm nhuộm axit : dùng nhuộm trực tiếp các loại tơ chứa nhóm bazơ như : len,
tơ, poliamide,…
Phẩm nhuộm hoạt tính :có công thức tổng quát : S-F=X
Phẩm hoàn nguyên : dùng để nhuộm chỉ, sợi bông, visco, sợi tổng hợp
II.2.2Quá trình sản xuất tổng quát
II.2.2.1 Quá trình nhiệt:
Là quá trình mà cường độ quá trình, vận tốc tiến hành phụ thuộc chủ yếu vào sự cấp nhiệt hay lấy nhiệt đi
Trong ngành nhuộm rất nhiều quá trình, giai đoạn cần tăng nhiệt để thực hiện phản ứng, sau khi thực hiện xong quá trình công nghệ phải hạ nhiệt Để thực hiện điều này, ta phải cấp nhiệt (đun nóng) hoặc giảm nhiệt (làm nguội) Người ta thường sử dụng quá trình nhiệt khi nấu (sợi, vải), tẩy, nhuộm, hấp, sấy, định hình, … bằng nhiều cách như đun nóng bằng nhiệt của lò đốt, bằng hơi nước quá nhiệt, bằng hơi nước bão hoà, bằng dầu truyền nhiệt, bằng điện
Trang 21II.2.2.2 Quá trình làm sạch:
Quá trình làm sạch trong ngành nhuộm thường kết hợp làm sạch hoá học với làm sạch hoá lý và làm sạch vật lý Quá trình này thường áp dụng sau khi rũ hồ, nấu, tẩy,
in, nhuộm, giảm trọng, làm bóng, …
Các nguyên tắc thường áp dụng trong giặt:
- Với thiết bị liên tục thì thay nước liên tục và cho dòng nước đi ngược chiều vải đi
- Với thiết bị gián đoạn thì dùng phương pháp xả tràn hoặc gia tăng số lần giặt
- Dùng phương pháp vắt ép để loại bỏ triệt để dung dịch bị bẩn
- Dùng phương pháp rửa hút chân không, rửa ép tách
- Sử dụng chất giặt
- Nâng nhiệt độ giặt
II.2.2.3 Quá trình hấp hơi:
Là quá trình dùng hơi nước bão hoà cấp nhiệt trực tiếp trên vải Hơi nước ngưng
tụ trực tiếp trên mặt vải nên cấp toàn bộ nhiệt hoá hơi cho vải, hiệu suất cấp nhiệt rất cao
Các công đoạn có hấp hơi như:
- Máy hấp cho rũ hồ, cho nấu, tẩy
- Hấp cho in hoa
- Hấp cho nhuộm
- Hấp cho định hình len, vải tổng hợp
Trang 22II.2.2.4 Quá trình ngấm ép:
Trong dây chuyền liên tục có một nguyên tắc cấp hoá chất khá phổ biến, đó chính là ngấm ép hoá chất, thuốc nhuộm lên vải Vải được dẫn qua dung dịch trong máng ngấm rồi lên cặp trục ép Nồng độ hoá chất, mức ép, tốc độ vải là những thông
số quan trọng trong quá trình sản xuất Khi ép vải, một mặt làm cho hoá chất, thuốc nhuộm thấm sâu vào trong xơ sợi, mặt khác làm cho lượng dung dịch đồng đều trên khắp tấm vải
II.2.2.5 Quá trình tách nước:
Quá trình dùng các biện pháp cơ học để tách phần nước dư trên vải, tạo thuận lợi cho quá trình kế tiếp Có các phương pháp tách nước được áp dụng trong ngành dệt nhuộm:
- Li tâm
- Trục ép
- Hút chân không
- Khí nén
II.2.2.6 Quá trình sấy:
Là quá trình trung gian phục vụ cho việc bảo quản vật liệu dệt trong quá trình sản xuất hoặc tạo thông số ổn định cho quá trình xử lý kế tiếp Đó là một quá trình rất thông dụng trong ngành dệt nhuộm Mục đích của quá trình sấy là làm cho vật liệu dệt giảm bớt lượng nước, lượng ẩm mà nó đã mang theo đến một yêu cầu nhất định Trong ngành nhuộm hầu như mỗi giai đoạn công nghệ (công đoạn), trước khi chuyển sang công đoạn khác đều sử dụng đến sấy Có các phương pháp sấy được áp dụng:
Trang 23II.2.2.7 Quá trình định hình vải:
Trong quá trình kéo sợi dệt vải, sức căng trên từng xơ trong sợi không đồng đều nhau gây nên ứng suất cục bộ Ứng suất này nằm ngoài sự kiểm soát của nhà sản xuất khi kéo sợi, dệt vải nên người ta phải triệt tiêu nó nhằm tạo sự ổn định kích thước, đồng đều bề mặt vải làm cho chất lượng ngoại quan và kích thước vải đạt yêu cầu sử dụng Để giải quyết vấn đề này người ta đưa ra quy trình nhiệt định hình Nguyên tắc
là gia công vải ở nhiệt độ cao trong trạng thái kéo căng rồi sau đó hạ nhiệt nhanh vẫn ở trạng thái kéo căng làm cho các điểm bị kéo căng trước bị đứt các mối liên kết cũ hoặc
bị kéo trượt khỏi vị trí kéo căng cũ, khi hạ nhiệt độ tại vị trí mới sẽ tạo mối liên kết mới ở trạng thái đồng đều ứng suất với vùng lân cận Sau định hình, vải có kích thước
ổn định và ngoại quan đẹp hơn
II.2.3 Một số quy trình sản xuất chính
Qui trình công nghệ của nhà máy dệt nhuộm có một số công đoạn sử dụng hoá chất và tạo ra nước thải như sau:
Trang 24Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống
Hồ sợi
Xử lý axit, giặt
Dệt vải
Nấu Giũ hồ
Nhuộm, in hoa
Tẩy trắng
Làm bóng Giặt
Hình 2.1 : Sơ đồ tổng quát công nghệ dệt nhuộm
Công nghệ dệt sợi thông thường gồm 3 quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải Trong đó được chia thành các công đoạn sau:
II.2.3.1 Kéo sợi
Bao gồm các công đoạn sau:
Làm sạch nguyên liệu: Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều Sau quá trình làm sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều
Chải đều: Các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô
Trang 25 Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: sợi bông được tiếp tục kéo thô tại các máy sợi Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải Tiếp tục mắc sợi và dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi
Hồ sợi: hồ sợi bằng hồ tinh bột và 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
Nấu vải: loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước 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 - 130oC) 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 phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm Làm bóng vải thông thường bằng dung dịch kiềm dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp 10 - 20oC Sau
đó, vải được giặt nhiều lần Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng
Tẩy trắng: mục đích là 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 NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte H2O2 cùng với các chất phụ trợ Trong đó H2O2 là thuốc tẩy vải thích hợp cho quá trình tẩy vải liên tục do tác dụng nhanh chóng, ít gây độc hại và dễ tách ra trong quá trình giặt
II.2.3.3 Nhuộm vải và hoàn thiện
Nhuộm và in hoa là quá trình phức tạp, phải sử dụng nhiều hóa chất
Nhuộm: mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,…
Trang 26Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước:
- Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi
- Gắn màu vào bề mặt sợi
- Khuyết tán màu vào trong sợi, quá trình xảy ra chậm hơn quá trình trên
- Cố định màu và sợi
In hoa: in hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu Hồ dùng để in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi
Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải
Cuối cùng là quá trình văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit
II.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM DÙNG CHO NGÀNH DỆT NHUỘM
Thuốc nhuộm dùng trong công nghệ dệt nhuộm có nhiều loại, chúng có thể là dạng tan hoặc phân tán trong dung dịch Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của thuốc nhuộm mà người ta chia chúng thành các nhóm, họ, loại và lớp khác nhau Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ thiên nhiên (bông, len, tơ tằm ) sợi nhân tạo và sợi tổng hợp Ngoài ra chúng còn được dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng, chế tạo mực in, vật liệu làm ảnh màu, chất tăng và làm giảm độ nhạy với ánh sáng
II.3.1 Phân loại
Thuốc nhuộm hoạt tính:
Trong nguyên tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hoá trị với vật liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm nhờ vậy chúng có độ bền màu cao trong quá trình xử lý ướt, ma sát, nhiệt và ánh sáng mặt trời Thuốc nhuộm hoạt tính có đủ gam màu, màu tươi và thuần sắc công nghệ nhuộm
đa dạng và không quá phức tạp vì vậy chúng được sử dụng khá phổ biến cho các vật liệu xenlulo, tơ tằm, len, xơ polyamit
Trang 27 Thuốc nhuộm phân tán:
Chúng có độ hoà tan rất thấp trong nước và phải sử dụng ở dạng huyền phù hay phân tán với kích thước hạt trong khoảng 0,2–2 m dùng cho các xơ polyamit, polyeste, polyacrylonitrin, polyvinylic và các xơ tổng hợp ghét nước
Thuốc nhuộm trực tiếp:
Là thuốc nhuộm có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như xơ xenlulô, giấy, tơ tằm, da một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm
Thuốc nhuộm axit:
Khi hòa tan trong nước, chúng bắt màu vào xơ trong môi trường axit Thuốc này thường dung để nhuộm len và tơ tăm
Thuốc nhuộm bazơ – cation:
Hầu hết chúng là các muối clorua, ôxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ Khi axit hòa tan chúng phân ly thành những cation mang màu và anion không mang màu
Thuốc nhuộm hoàn nguyên:
Là những hợp chất hữu cơ không hoà tan trong nước, một số dung môi hữu cơ chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát là R-C=O Khi bị khử sẽ tan mạnh trong kiềm và hấp phụ mạnh vào sợi Loại thuốc nhuộm này cũng dễ bị thủy phân và oxy hóa về dạng không tan ban đầu
Thuốc nhuộm lưu huỳnh:
Là những hợp chất màu không tan trong nước, một số dung môi hữu cơ nhưng tan trong dung dịch kiềm.Chúng được sử dụng rộng rải trong công nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ xenlulo , không nhuộm được len và tơ tằm vì dung dịch nhuộm có tính kiềm mạnh
Thuốc nhuộm pigment:
Không tan trong nước, có độ bền màu cao với ánh sáng và nhiệt độ cao, màu thuần sắc, tươi Thông thường pigment được dùng trong in hoa
Trang 28Bảng 2.2: Một số loại thuốc nhuộm thường gặp
Tên gọi loại thuốc nhuộm
Tên gọi thông phẩm thường gặp Thuốc nhuộm
(tiếng Việt)
Dyes (tiếng Anh)
Hoàn nguyên không tan
Hoàn nguyên tan
Direct Acid Basic Reactive Sulphur Disperse Pigment Vat dyes Indigosol
Dipheryl, sirius, pirazol, chloramin… Eriosin, irganol, carbolan, …
Malachite, auramine, rhodamine,… Procion, cibaron,…
Thionol, pyrogene, immedia,…
Foron, easman, synten,…
Oritex, poloprint, acronym,…
Indanthrene, caledon, durindone,… Solazol, cubosol, anthrasol,…
(Nguồn: Nguyễn Văn Mai, Nguyễn Ngọc Hải, Giáo trình “Mực màu hoá chất – kỹ
thuật in lưới”.)
II.3.2 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng hòa tan hay phân tán; và mỗi loại thuốc nhuộm khác nhau sẽ thích hợp cho từng loại vải khác nhau Để nhuộm vải từ những nguyên liệu ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hòa tan trong nước Các loại thuốc nhuộm này sẽ khuếch tán và gắn màng vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hoá lí (thuốc nhuộm trực tiếp), liên kết ion (thuốc nhuộm axit, bazơ), liên kết đồng hoá trị (thuốc nhuộm hoạt tính) Còn để nhuộm vải từ những nguyên liệu sợi kị nước như sợi tổng hợp thì người ta thường dùng thuốc nhuộm không tan trong nước (thuốc nhuộm phân tán)
Bảng 2 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm trong ngành công nghệ dệt nhuộm
Sợi bông
Sợi từ thực vật
Len Tơ lụa Polyester Polyamit Polyacrylo
nitrit
Trực tiếp X X X
Hoàn nguyên X X
Trang 29II.4CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG NGÀNH DỆT NHUỘM
II.4.1 Nước thải
Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công đoạn hồ sợi , rũ hồ, nấu tẩy, nhuộm và hoàn tất Tuy nhiên do đặc điểm của ngành công nghiệp dệt nhuộm là công nghệ sản xuất gồm nhiều công đoạn, thay đổi theo mặt hàng nên việc xác định thành phần tính chất lưu lượng nước thải gặp nhiều khó khăn
Công nghệ dệt nhuộm sử dụng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho 1 mét vải
và thải ra từ 10 đến 40 lít nước
Sự phân phối nước trong nhà máy dệt nhuộm như sau:
Nước làm mát và xử lí bụi trong thiết bị dệt nhuộm 7,8%
Nước cho các quá trình chính trong xí nghiệp dệt nhuộm 72,3%
Nước cho việc PCCC và các vấn đề khác 0,6%
Trang 30Qua đó cho thấy lượng nước phát sinh từ các nhà máy dệt nhuộm là rất lớn và ứng với mỗi công đoạn khác nhau trong quá trình dệt nhuộm sẽ có lưu lượng nước thải
và nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau
Bảng 2.3: Các nguồn ô nhiễm nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm
Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặt tính của nước thải
Hồ sợi, rũ hồ Tinh bột, glucose, polyvinyl,
Tẩy trắng Hypoclorit, các hợp chất chứa
Clo, axit, NaOH…
Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD Tổng
Làm bóng NaOH, tạp chất… Độ kiềm cao , BOD thấp
(dưới 1% BOD tổng) Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit 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, axit…
Độ màu cao, BOD cao
Hoàn tất Vết tinh bột, mỡ động vật, muối… Kiềm nhẹ, BOD thấp…
(Nguồn:Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006),Giáo trình công nghệ xử lý nước thải,
NXB Khoa học và kỹ thuật.)
Với các hoá chất sử dụng như trên thì khi thải ra nguồn tiếp nhận, nhất là ra các sông ngòi, ao hồ sẽ gây độc cho các loài thuỷ sinh Có thể phân chia các nhóm hoá chất ra làm 3 nhóm chính:
Nhóm 1: Các chất độc hại đối với vi sinh và cá:
Xút (NaOH) và Natri Cacbonat (Na2CO3) được dùng với số lượng lớn để nấu vải sợi bông và xử lý vải sợi pha (chủ yếu là Polyeste, bông)
Axít vô cơ (H2SO4)dùng để giặt, trung hòa xút, hiện màu thuốc nhuộm hoàn nguyên tan (Indigosol)
Clo hoạt động (nước tẩy Javen) dùng để tẩy trắng vải sợi
Fomatđêhyt có trong phần chất cầm màu và các chất dùng xử lý hoàn tất
Một hàm lượng kim loại nặng đi vào nước thải
Tạp chất kim loại nặng có trong thuốc nhuộm sử dụng
Trang 31 Một lượng halogen hữu cơ độc hại đưa vào nước thải từ một số thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tán,hoạt tính, pigment…
Nhóm 2: Các chất khó phân giải vi sinh:
Các chất giặt vòng thơm, mạch etylenoxit dài hoặc có cấu trúc mạch nhánh Alkyl
Các Polyme tổng hợp bao gồm các chất hồ hoàn tất, các chất hố sợi dọc như polyvinylalcol, polyacrylat…
Phần lớn các chất làm mềm vải, các chất tạo phức trong xử lý hoàn tất
Nhiều thuốc nhuộm và chất tăng trắng quang học đang sử dụng…
Nhóm 3: Các chất ít độc và có thể phân giải vi sinh:
Sơ sợi và các tạp chất thiên nhiên có trong sơ sợi bị loại bỏ trong các công đoạn xử lý trước
Axit axetic (CH3COOH), axít fomic (HCOOH), để điều chỉnh pH…
Trang 32Khí NO2 kích thích mạnh đường hô hấp, gây nhức đầu, rối loạn đường tiêu hoá Một số trường hợp gây ra thay đổi máu, tổn thương hệ thần kinh, biến đổi cơ tim, Tiếp xúc dài có thể gây viêm phế quản, phá huỷ răng gây kích thích niêm mạc Ở nồng
độ cao 100ppm có thể gây tử vong
Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng lớn dầu DO để cung cấp nhiệt cho các công đoạn sản xuất.Một số trường hợp sử dụng dầu DO để chạy máy phát điện dự phòng nên ngoài các tác nhân gây ô nhiễm phát sinh từ các công đoạn sản xuất còn có một lượng khí SO2, SO3, CO, CO2, NO2, ồn, bụi … gây ô nhiễm môi trường
III.4.3 Nhiệt thải
Nhiệt thoát ra từ khâu nấu, làm bóng, tẩy, sự truyền nhiệt qua thành lò hơi, hệ thống ống dẫn hơi, thành thiết bị của các máy móc sử dụng nhiệt và hệ thống đường dẫn hơi nóng đi kèm Nhiệt độ cao gây nên những biến đổi về sinh lý cơ thể như đổ
mồ hôi kèm theo mất một số loại muối khoáng như các ion K, Na, Ca, I, Fe và một số chất dinh dưỡng khác Nhiệt độ cao làm cho cơ tim phải làm việc nhiều, hoạt động của các cơ quan tăng, gây chứng say sóng, co giật và nặng hơn là choáng
II.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
II.5.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
Các phương pháp xử lý loại bỏ các chất gây ô nhiễm từ nước thải công nghiệp bao gồm:
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Trang 33Lưới chắn rác thường được dùng để thu hồi các thành phần rắn không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ trong các ngành công nghiệp như dệt, giấy, da…
b Bể lắng:
Nhiệm vụ:
- Tách dầu, mỡ hoặc các chất nổi khác
- Giảm tải trọng hữu cơ cho các công trình xử lý sinh học phía sau
Phân loại:
- Theo chức năng và vị trí trong công nghệ xử lý:
+ Bể lắng đợt I: lắng các sợi có kích thước lớn như rác, cát, sỏi…
+ Bể lắng đợt II: lắng bùn hoạt tính và màng vi sinh vật, đặt sau công trình xử lý sinh học
+ Bể lắng đợt III: khi cần xử lý sinh học 2 bậc
- Theo hướng chuyển động của nước:
+ Bể lắng ngang: nước chuyển động theo phương ngang
+ Bể lắng đứng: nước chuyển động từ dưới lên
+ Bể lắng ly tâm: nước chuyển động từ tâm ra xung quanh
+ Bể lắng vách nghiêng: nước chuyển động từ dưới lên qua các vách nghiêng một góc nào đó
Trang 34II.5.1.2 Xử lý hóa lý
a Keo tụ tạo bông
Đây là phương pháp thông dụng để xử lý dệt nhuộm Trong phương pháp này người ta dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùng với sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hay hỗn hợp của hai loại phèn này và hydroxyt canxi Ca(OH)2 với mục đích khử màu và một phần COD Nếu dùng sunfat sắt II thì hiệu quả đạt tốt nhất ở độ pH = 10, người ta có thể dùng Ca(OH)2 để điều chỉnh pH Hàm lượng muối sunfat sắt II đưa vào từ
50 đến 100g/l m3 nước và 250g Ca(OH)2 cho 1m3 nước thải cần xử lý Còn nếu dùng
sunfat nhôm thì khống chế môi trường có tính axit yếu ở pH = 5 ÷ 6 Về nguyên lý, khi
dùng phèn nhôm hay sắt sẽ tạo thành các bông hydroxit sắt III Các chất màu và các chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn của quá trình keo tụ tạo bông Phương pháp này được ứng dụng để khử màu của nước thải và hiệu suất khử màu cao đối với thuốc nhuộm phân tán Để tăng quá trình tạo bông và trợ lắng, người ta thường bổ sung chấ trợ tạo bông như polyme hữu cơ Phương pháp này sinh ra lượng bùn lớn từ 0,5 đến 2,5kg TS/1m3 nước thải xử lý Bùn này cần được tách nước và chôn lấp đặc biệt Ngoài khử màu, phương pháp này còn làm giảm
Có 2 loại tuyển nổi:
- Tuyển nổi bọt: để thu hồi các chất lơ lửng không tan và một số chất ở dạng keo tan trong nước thải
- Tuyển nổi ion: dùng để tách các chất tan ra khỏi nước
Trang 35c Hấp phụ:
Phương pháp hấp phụ dùng có khả năng dùng để xử lý 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 Phương pháp này được dùng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính Cơ sở của quá trình là hấp phụ chất tan lên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo: tro, mảnh vụn than cốc, than bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính… Các chất hấp phụ này có khả năng tái sinh để sử dụng tiếp
Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách:
- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm
- Bổ sung các tác nhân hóa học
- Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa
Hấp phụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp phụ amoniac bằng nước acid…
Trang 36II.5.1.4 Xử lý sinh học
a Các quá trình xử lý sinh học:
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí:
Là quá trình xử xử lý sinh học diễn ra với sự có mặt của oxy Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn sau:
- Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 enzim CO2 + H2O + ∆H
- Tổng hợp để xây dựng tế bào:
CxHyOz + NH3 + O2 enzim tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O+ C5H7NO2 – ∆H
- Oxy hóa vật liệu tế bào:
C5H7NO2 + 5O2 enzim 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H
Quá trình xử lý sinh học kỵ khí:
Là quá trình sinh học diễn ra khi không có mặt oxy
Về nguyên tắc, quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí gồm hai giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: dưới tác dụng của men do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ
trong nước thải sẽ bị thủy phân: carbon hydrat sẽ thành đường đơn giản, protit sẽ thành peptit thấp phân tử và acid amin, mỡ sẽ thành glyxerin và acid béo
- Giai đoạn 2: sản phẩm của quá trình thủy phân sẽ tiếp tục bị phân hủy và tạo
sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các loại khí chủ yếu là CO2 và CH4
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên:
- Phương pháp xử lý qua đất: dựa vào khả năng tự làm sạch của đất, bao gồm cánh đồng tưới và cánh đồng lọc
- Các dạng hồ sinh học: hồ sinh học hay còn gọi là hồ oxy hóa hoặc hồ ổn định
Đó là một chuỗi gồm từ 3 – 5 hồ, bao gồm các loại sau:
Trang 37+ Hồ kị khí
+ Hồ hiếu khí tùy nghi: hồ oxy hóa trong điều kiện hiếu – hiếm khí
+ Hồ hiếu khí
+ Hồ bổ sung
Quá trình diễn ra ở hồ hiếu khí tùy nghi:
- Oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hiếu khí ở lớp nước phía trên
- Quang hợp của tảo ở lớp nước phía trên;
- Phân hủy chất hữu cơ của các vi khuẩn hiếm khí ở đáy hồ
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo:
Quá trình vi sinh vật sinh trưởng kiểu lơ lửng:
Quá trình sinh trưởng lơ lửng trong điều kiện hiếu khí:
Bể bùn hoạt tính chia ra làm các loại:
+ Bể aerotank thông thường
+ Bể aerotank xáo trộn hoàn toàn
+ Mương oxy hóa
+ Bể hoạt động gián đoạn
Quá trình sinh trưởng lơ lửng trong điều kiện kị khí:
Nhiều loại quá trình kị khí khác nhau được áp dụng để xử lý bùn và các loại nước thải chứa chất hữu cơ đậm đặc Các quá trình phổ biến hiện nay bao gồm:
- Bể metan
- Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
- Bể phản ứng bằng lớp bùn kị khí với dòng nước đi từ dưới lên
Quá trình vi sinh vật sinh trưởng kiểu gắn kết:
Sinh trưởng gắn kết trong điều kiện hiếu khí:
Các quá trình xử lý sinh học hiếu khí với sinh trưởng gắn kết thường được sử dụng để khử các chất hữu cơ trong nước thải Chúng cũng được sử dụng để đạt tới bước nitrat hóa (chuyển hóa amon thành nitrat) Các quá trình sinh trưởng gắn kết bao gồm:
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt, cao tải (Tricking filter)
- Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (Rotating Biological Contactor)
Trang 38Ca(OH)2Nước thải Bể điều hòa
- Bể lọc sinh học giá thể ngập trong nước (Fixed Bed Submerged Filter)
Sinh trưởng gắn kết trong điều kiện kị khí:
Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (CHLB Đức)
Công suất của hệ thống là 6.000 - 7.000 m3/ngày Sơ đồ này theo nguyên lý kết hợp
xử lý hóa lý và sinh học nhiều bậc, sau lắng 2 là một hồ nhân tạo (có thể là một hồ chứa lớn) Phần bùn lấy ra từ các bể lắng không đưa tuần hoàn sử dụng lại mà đưa vào
xử lý kị khí, rồi lọc ép và đưa đi chôn lấp
Hình 2.2:Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lần nước thải dệt nhuộm
(nước thải dệt nhuộm chiếm 15 đến 20%) ở Greven – CHLB Đức )
Trang 39Ưu điểm:
Lượng bùn tạo ra nhỏ (1m3 nước thải tạo ra 0.6 kg bùn khô tuyệt đối)
Kết hợp vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa xử lý nước thải dệt nhuộm
Hệ thống xử lý nước thải nhà máy Stork Aqua (Hà Lan)
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm nhà mày Stork Aqua (Hà Lan)
Hệ thống xử lý được thiết kế để xử lý nước thải của nhà máy dệt nhuộm sản xuất vải sợi bông với lưu lượng nước thải 3000 đến 4000 m3/ngày , COD = 400 ÷ 1000 mg/l và BOD5 = 200 ÷ 400 mg/l Nước sau xử lý có thể đạt BOD5< 50 mg/l, COD <
Khối tích bùn giảm đáng kể nên chi phí vận chuyển bùn giảm đáng kể
Bể nén bùn
Bể điều hòa
Bể keo tụ Nước thải
Trang 40 Nhược điểm của công nghệ truyền thống
Độ màu của nước sau quy trình xử lý thường không đạt quy chuẩn hiện hành Nước thường có màu tím tím
Diện tích sử dụng lớn do kết hợp giữa sự điều hoà lưu lượng, nồng độ với quá trình giải nhiệt nước thải trong cùng một công trình đơn vị;
Tải trọng bể aerotank lớn Đối với công nghệ trên, vi sinh trong bể aerotank rất
dễ bị chết do sock tải lượng
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống