TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI XÍ NGHIỆP NHUỘM LONG AN CÔNG SUẤT 1000M 3 NGÀY

Hiện nay, các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở nước ta còn khá hạn chế, chủ yếu áp dụng các quá trình cơ học, hóa lý đơn giản như lắng , lọc, keo tụ tao bông… kết hợp với các quá tr

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

/NGÀY

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN XUÂN BÁCH

XÍ NGHIỆP NHUỘM LONG AN CÔNG SUẤT 1000M3

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ===0o0===

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN

HỌ VÀ TÊN SV : NGUYỄN XUÂN BÁCH MSSV: 07127008

 Tìm hiểu tổng quan về ngành dệt nhuộm và về xí nghiệp nhuộm Long An

 Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới và tai Việt Nam

 Tìm hiểu về hiện trạng XLNT của xí nghiệp nhuộm Long An, tính chất nước thải, lưu lượng, điều kiện xả thải

 Đề xuất phương án thiết kế HT XLNT của xí nhiệp nhuộm Long An với lưu lượng 1000 m3/ngày.đêm đạt QCVN 13 : 2008 / BTNMT Cột A

 Thí nghiệm Jartest để xác định loại, lượng phèn và pH tối ưu trong quá trình keo tụ tạo bông

 Thực hiện quá trình Fenton để xác định hiệu suất xử lý COD và độ màu đối với nước thải dệt nhuộm

 Tiến hành chọn lựa phương án thiết kế HT XLNT với công suất 1000

 Tính toán kinh tế, lựa chọn phương án tối ưu

 Thể hiện mặt bằng, mặt cắt công nghệ và bản vẽ chi tiết các công trình đơn

vị trên bản vẽ A2

3 Thời gian thực hiện: Bắt đầu 10/12/2010 Kết thúc: 01/08/2011

4 Họ tên Giáo viên hướng dẫn:

Ngày Tháng Năm 2011 Ngày Tháng Năm 2011

Ban chủ nhiệm khoa GVHD 1 GVHD 2

TS Lê Quốc Tuấn ThS Lê Thị Lan Thảo ThS Hà Thanh Long

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên con xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, người đã nuôi dưỡng, động viên và tạo điều kiện tốt nhất để con có được như ngày hôm nay

Với lòng biết ơn chân thành, em xin bày tỏ lòng tri ân đến

Ban Giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

Ban Chủ nhiệm cùng toàn thể quý thầy cô Khoa Môi Trường và Tài Nguyên đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quí báu trong suốt thời gian em học tập tại trường

Giám đốc, ThS Hà Thanh Long, cùng toàn thể các anh trong công ty TNHH Môi

Trường Thanh Long đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Ngành dệt may nước ta vốn lâu đời và phát triển mạnh, đi kèm theo đó là vấn đề

xử lý nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất Nước thải dệt nhuộm phức tạp, chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy, độ màu cao Hiện nay, các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở nước ta còn khá hạn chế, chủ yếu áp dụng các quá trình cơ học, hóa

lý đơn giản như lắng , lọc, keo tụ tao bông… kết hợp với các quá trình sinh học nên

kết quả không đảm bảo chuẩn xả thải ngày càng khắt khe của Nhà Nước

Đề tài “tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp nhuộm Long An thuộc công ty cổ phần dệt Long An công suất 1000 m3/ngày.đêm đạt QCVN 13: 2008/BTNMT cột A” được thực hiện 30/12/2010 – 30/05/2011 tại xã Nhật Chánh, Bến

Lức, Long An

Khóa luận thực hiện thí nghiệm so sánh quá trình keo tụ tạo bông và quá trình fenton, từ đó đưa ra 2 phương án xử lý nước thải cho xí nghiệp nhuộm Long An như sau:

Phương án 1: kết hợp quá trình fenton và quá trình sinh học hiếu khí liên tục aerotank

Giá thành xử lý 1m3

nước thải là 23369 VNĐ Phương án 2: kết hợp quá trình fenton và sinh học từng mẻ SBR

Giá thành xử lý 1m3 nước thải là 21844 VNĐ

Khóa luận lựa chọn phương án 2 để xử lý nước thải cho xí nghiệp Nhuộm Long An vì phương án 2 hiệu quả xử lý đảm bảo hơn, chi phí thấp hơn, ít tốn diện tích hơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

MỤC LỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA KHÓA LUẬN 2

1.3 MỤC TIÊU KHÓA LUẬN 2

1.4 NỘI DUNG KHÓA LUẬN 3

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3

1.6 GIỚI HẠN KHÓA LUẬN 4

1.7 Ý NGHĨA KHÓA LUẬN 4

1.8 TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 4

Chương 2 TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM 5

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM 5

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM 7 2.2.1 Đặc tính nguyên liệu 7

2.1.1.1 Nguyên liệu dệt 7

2.1.1.2 Nguyên liệu nhuộm và in hoa 8

2.2.2 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm 9

2.2.3 Nhu cầu nước dùng và nước thải tại các xí nghiệp dệt nhuộm 12

2.3 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM 14

2.3.1 Nước thải 14

2.3.2 Khí thải 17

2.3.3 Chất thải rắn 18

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ XÍ NGHIỆP NHUỘM LONG AN 19

3.1 GIỚI THIỆU VỀ XÍ NGHIỆP 19

3.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA XÍ NGHIỆP 19

3.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất 19

3.2.1.1 Các dòng sản phẩm chủ lực của công ty dệt Long An 19

3.2.1.2 Công nghệ sản xuất 20

3.2.2 Nguyên nhiên vật liệu, năng lượng và thiết bị sản xuất 20

3.2.2.1 Nguyên liệu 20

3.2.2.2 Nhiên liệu 28

3.2.2.3 Nhu cầu lao động 28

3.2.3 Máy móc và thiết bị chính trong quá trình sản xuất 28

3.3 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI TẠI XÍ NGHIỆP 30

3.3.1 Các nguồn phát sinh và tính chất nước thải 30

3.3.1.1 Nguồn phát sinh 30

3.3.1.2 Tính chất nước thải 31

3.3.2 Hiện trạng xử lý nước thải tại xí nghiệp 32

3.4 MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG 32

3.4.1 Một số biện pháp nước ngoài 32

3.4.1.1 HT XLNT ngành dệt của Công ty Schiessen Sachen của CHLB Đức 33

3.4.1.2 Hệ thống XLNT của công ty Stork Aqua( Hà Lan) 33

3.4.1.3 Hệ thống xử lý nước thải ở Greven( CHLB Đức) 34

3.4.2 Một số biện pháp trong nước 35

3.4.2.1 Công ty dệt Phong Phú 35

3.4.2.2 Sơ đồ công nghệ tổng quát 37

3.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH FENTON 37

3.5.1 Thông thường qui trình oxi hóa Fenton đồng thể gồm 4 giai đoạn: 37

3.5.2 Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl •OH và động học các phản ứng Fenton 38

3.5.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình Fenton 41

Chương 4 ĐỀ XUẤT – TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 43

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 43

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 43

4.1.1 Yêu cầu của xí nghiệp nhuộm Long An 43

4.1.2 Thành phần, tính chất nước thải và QCVN13:2008/BTNM 43

4.2 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 44

4.2.1 Nội dung thí nghiệm 44

4.2.2 Địa điểm lấy mẫu và thí nghiệm 45

4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 45

4.3.1 Kết quả thí nghiệm jatest 45

4.3.1.1 Mục tiêu thí nghiệm 45

4.3.1.2 Dụng cụ hóa chất và thiết bị thí nghiệm 45

4.3.1.3 Phương pháp tiến hành 46

4.3.2 Kết quả thí nghiệm fenton 55

4.3.2.1 Mục tiêu thí nghiệm 55

4.3.2.2 Dụng cụ hóa chất và thiết bị thí nghiệm 55

4.3.2.3 Phương pháp tiến hành 56

4.4 ĐỀ XUẤT – TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 68

4.4.1 Phương án thiết kế 68

4.4.1.1 Phương án 1 68

4.4.1.2 Phương án 2 71

4.4.2 Tính toán phương án thiết kế 74

4.4.2.1 Phương án 1 74

4.4.2.2 Phương án 2 84

4.4.3 Tính toán kinh tế phương án thiết kế 86

4.4.3.1 Phương án 1 86

4.4.3.2 Phương án 2 87

4.4.4 So sánh lựa chọn phương án 87

4.4.4.1 Tính kinh tế 87

4.4.4.2 Tính kỹ thuật 87

4.4.4.3 Thi công 88

4.4.4.4 Vận hành 88

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

5.1 KẾT LUẬN 90

5.2 KIẾN NGHỊ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

PHỤ LỤC 93

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AOPs : Các quá trình oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes)

F/M : Tỷ số thức ăn/ vi sinh vật (Food and microorganism ratio)

MỤC LỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước

thải 12

Hình 3.1: Công nghệ sản xuất tại xí nghiệp nhuộm Long An 20

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý HTXLNT của công ty Stork Aqua (Hà Lan) 34

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý HTXLNT sinh hoạt lẫn nước thải dệt nhuộm ở Greven35 (CHLB Đức) 35

Hình 3.5: Sơ đồ hệ thống XLNT công ty dệt Phong Phú 36

Hình 3.6: Sơ đồ qui trình công nghệ tổng quát xử lý nước thải nhuộm vải 37

Hình 4.1: Sơ đồ thí nghiệm 44

Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện pH tối ưu xử lý COD và độ màu của phèn sắt 47

Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện lượng phèn sắt tối ưu xử lý COD và độ màu 49

Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện pH tối ưu xử lý COD và độ màu của PAC 51

Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện lượng phèn PAC tối ưu xử lý COD và độ màu 53

Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện giá trị pH tối ưu xử lý COD và độ màu 60

Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng lượng phèn lên hiệu quả xử lý COD và độ 61 màu 61

Hình 4.8: Biểu đồ thể hiện lượng phèn sắt tối ưu xử lý COD và độ màu 63

Hình 4.9: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của H2O2 lên quá trình xử lý COD và độ màu 64

Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện lượng H2O2 tối ưu xử lý COD và độ màu 66

Hình 4.11: Sơ đồ công nghệ phương án 1 Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Phân bố lượng nước dùng trong một số nhà máy dệt nhuộm 13

Bảng 2.2: Lượng nước thải tương ứng với từng loại sản phẩm 13

Bảng 2.3: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm 15

Bảng 2.4: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Nam 15

Bảng 2.5: Nồng độ của một số chất ô nhiễm trong nước thải Dệt nhuộm 16

Bảng 2.6: Tính chất nước thải của các nhà máy Dệt nhuộm ở TP Hồ Chí Minh 16 Bảng 2.7: Ô nhiễm không khí trong ngành dệt nhuộm 18

Bảng 3.1: Danh mục máy móc và thiết bị sản xuất tại xí nghiệp nhuộm Long An 28 Bảng 3.2: Các vấn đề môi trường phát sinh trong công đoạn xử lý sơ bộ 31

Bảng 3.3: Thành phần và tính chất nước thải đặc trưng tại xí nghiệp nhuộm

Long An 32

Bảng 3.4: Những hợp chất hữu cơ bị oxy hoá bởi gốc *OH đã nghiên cứu 41

Bảng 4.1: chất lượng nước thải đầu vào của xí nghiệp nhuộm Long An 43

Bảng 4.2a: Danh sách dụng cụ và hóa chất trong thí nghiệm Jartest 45

Bảng 4.2b: Kết quả xác định pH tối ưu khi sử dụng phèn sắt 47

Bảng 4.2c: Kết quả xác định lượng phèn sắt tối ưu 49

Bảng 4.3: Kết quả xác định pH tối ưu khi sử dụng PAC 51

Bảng 4.4: Kết quả xác định lượng phèn PAC tối ưu 53

Bảng 4.5: So sánh hàm lượng COD và độ màu còn lại trong nước sau khi xử lý bằng PAC và phèn sắt 55

Bảng 4.6: Danh sách các hóa chất, dụng cụ và thiết bị trong thí nghiệm Fenton 56

Bảng 4.7: Số liệu thí nghiệm B.1.1 57

Bảng 4.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu quả xử lý 57

Bảng 4.9: Số liệu thí nghiệm B.1.2 59

Bảng 4.10: Kết quả xác định pH tối ưu xử lý COD 59

Bảng 4.11: Số liệu thí nghiệm B.1.3 60

Bảng 4.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng Fe2+đến hiệu quả xử lý COD 61 Bảng 4.13: Số liệu thí nghiệm B.1.4 62

Bảng 4.14: Kết quả xác định lượng Fe2+ tối ưu xử lý COD 62

Bảng 4.15: Số liệu thí nghiệm B.1.5 63

Bảng 4.16: Kết quả xác định H2O2 sơ bộ ảnh hưởng quá trình xử lý COD 64

Bảng 4.17: Số liệu thí nghiệm B.1.6 65

Bảng 4.18: kết quả xác định H2O2 tối ưu xử lý COD và độ màu 65

Bảng 4.19: Hàm lượng COD và độ màu còn lại trong nước sau thí nghiệm Fenton67 Bảng 4.20: Hiệu suất các công trình đơn vị phương án 1 71

Bảng 4.21: Hiệu suất các công trình đơn vị phương án 2 74

Bảng 4.22: Thông số thiết kế và kích thước hầm bơm tiếp nhận 75

Bảng 4.23: Thông số chọn lựa tháp giải nhiệt 75

Bảng 4.24: Các thông số thiết kế bể điều hòa 76

Bảng 4.25: Thông số thiết kế và kích thước bể châm acid 77

Bảng 4.26: Thông số thiết kế và kích thước bể fenton 77

Bảng 4.28: Thông số thiết kế và kích thước bể phản ứng với NaOH 78

Bảng 4.29: Bảng các thông số thiết kế của bể lắng 1 79

Bảng 4.30: Thông số thiết kế bể aerotank 80

Bảng 4.31: Các thông số thiết kế của bể lắng 2 81

Bảng 4.32: Thông số thiết kế và kích thước bể trung gian 82

Bảng 4.33: Thông số thiết kể bồn lọc áp lực 82

Bảng 4.34: Thông số thiết kế ngăn chứa bùn 83

Bảng 4.35: Thông số thiết kế và kích thước bể trung gian 84

Bảng 4.36: Thông số thiết kế và kích thước bể SBR 85

Bảng 4.37: Thông số thiết kế và kích thước bể trung gian 86

Bảng 4.38: So sánh hiệu quả xử lý 2 phương án 88

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, sự tăng trưởng chung của nền kinh tế, tăng trưởng dân số, đô thị hóa

và công nghiệp hóa đang kết hợp với nhau dẫn đến sự gia tăng ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí đô thị và gia tăng khai thác tài nguyên thiên nhiên

Vấn đề đáng ngại nhất ở các vùng kinh tế trọng điểm, KCN là nguồn nước ngầm

và nước mặt bị ô nhiễm nặng Các công ty, xí nghiệp đã không có những đầu tư đúng mức xây dựng HTXL nước thải (không có hoặc hệ thống sơ sài, lạc hậu) mà lén lút xả

ra môi trường, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và các sông hồ.Trong khi đó, nhiều văn bản luật của Nhà nước cho ra đời với điều kiện khắc khe hơn như QCVN 24:2008, QCVN 24: 2009, TCVN 5945: 2010…

Ngành dệt nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu

cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu

cơ (AOX-Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nước thải cao do lượng kiềm trong nước thải lớn Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm

là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan – loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải Lượng

thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ

màu cao, và nồng độ chất ô nhiễm lớn

Các yếu tố được cân nhắc khi lựa chọn phương án xử lý thích hợp cho nước thải dệt nhuộm là: hiệu quả xử lý, hiệu quả kinh tế, tính chất và lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải…

Hiện nay, các phương pháp được ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm là hóa lý (keo tụ- tạo bông, tuyển nổi, hấp phụ…), sinh học và oxi hóa bậc cao Ba phương pháp này được dùng riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau tùy tính chất nước thải và điều kiện đơn

vị sản xuất

Phương pháp hóa lý (keo tụ- tạo bông, tuyển nổi) được dùng khá phổ biến từ lâu

vì tính đơn giản và kinh phí thấp hơn so với các phương pháp khác Chúng được dùng riêng rẽ hoặc kết hợp phương pháp sinh học và cho kết quả tương đối tốt Tuy vậy, khi

xã hội ngày càng quan tâm đến vấn đề môi trường hơn, những tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia cho nước thải công nghiệp đòi hỏi cao hơn thì phương pháp hóa lý không đảm bảo yêu cầu xử lý

Ứng dụng quá trình oxi hóa nâng cao (AOPs) trong xử lý nước thải dệt nhuộm đã được thực hiện nhiều trên thế giới, đồng thời đang áp dụng khá hiệu quả ở nước ta.Tuy giá thành xử lý nước thải dệt nhuộm tương đối cao, nhưng nó mang lại kết quả khả quan, nước thải được xử lý triệt để

Đề tài “tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải xí nghiệp nhuộm Long An thuộc

công ty cổ phần dệt Long An công suất 1000 m 3 /ngày.đêm” với việc nghiên cứu ứng

dụng quá trình AOPs, hy vọng đóng góp một phần vào việc giảm thiểu sự ô nhiễm do

nước thải dệt nhuộm gây ra

1.2 TÍNH C ẤP THIẾT CỦA KHÓA LUẬN

Xí nghiệp nhuộm Long An trong giai đoạn mở rộng sản xuất, đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ của thị trường không thể tránh khỏi những vướng mắc về vấn đề môi trường Trước yêu cầu khắc khe về tuân thủ môi trường của Nhà Nước, hệ thống xử lý cũ của xí nghiệp nhuộm không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải Vì vậy xí nghiệp đề nghị tính toán thiết kế hệ thống xử lý với công suất 1000m3/ngày, trên nền diện tích đất chỉ định Hệ thống mới phải đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 13:2008 /BTNMT cột A

1.3 M ỤC TIÊU KHÓA LUẬN

Khóa luận tốt nghiệp được thực hiện với mục tiêu:

Tiến hành tính toán và thiết kế HTXLNT với công suất 1000m3/ngày.đêm cho xí nghiệp nhuộm Long An đạt QCVN 13: 2008/BTNMT cột A

1.4 N ỘI DUNG KHÓA LUẬN

- Tìm hiểu tổng quan về ngành dệt nhuộm và về xí nghiệp nhuộm Long An

- Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới và tai Việt Nam

- Tìm hiểu về hiện trạng XLNT của xí nghiệp nhuộm Long An,tính chất nước thải, lưu lượng, điều kiện xả thải

- Đề xuất phương án thiết kế HT XLNT của xí nhiệp nhuộm Long An với lưu lượng 1000 m3/ngày.đêm đạt QCVN 13 : 2008 / BTNMT Cột A

- Thí nghiệm Jartest để xác định loại, lượng phèn và pH tối ưu trong quá trình keo

tụ tạo bông

- Thí nghiệm Fenton để xác định lượng phèn, lương H2O2, giá trị pH tối ưu nhằm

xử lý COD và độ màu trong nước thải

- So sánh kết quả hai thí nghiệm để làm cơ sở đề ra phương án thiết kế HTXLNT

xí nghiệp nhuộm Long An công suất 1000m3/ngày.đêm

- Tiến hành chọn lựa phương án thiết kế HT XLNT với công suất 1000

A

- Tính toán kinh tế, lựa chọn phương án tối ưu

- Thể hiện mặt bằng, mặt cắt công nghệ và bản vẽ chi tiết các công trình đơn vị trên bản vẽ A2

- Phương pháp thống kê xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel

- Phương pháp phân tích các thông số trong thành phần, tính chất nước thải theo TCVN 6491:1999

- Phương pháp tiến hành thí nghiệm Jartest và quá trình Fenton

1.6 GI ỚI HẠN KHÓA LUẬN

Khóa luận tốt nghiệp: “tính toán thiết kế HT XLNT dệt nhuộm, công suất 1000m3/ngày.đêm của xí nghiệp nhuộm Long An thuộc công ty cổ phần dệt Long An Theo QCVN 13: 2008/BTNMT cột A” được thực hiện trong phạm vi như sau:

- Công suất HT XLNT là 1000 m3/ngày.đêm, thuộc xí nghiệp nhuộm Long An, xã Nhật Chánh, Bến Lức, Long An

- Diện tích thiết kế HT XLNT trong phạm vi 610m2 với mặt bằng xí nghiệp quy định

- Tính toán chi phí đầu tư và chi phí vận hành của hệ thống

- Niên hạn thiết kế là 20 năm

- Thời gian thực hiện khóa luận từ 30/12/2010 – 30/05/2011

- Đề tài ứng dụng công nghệ Sinh học (vi sinh vật) trong xử lý nước thải

- Áp dụng quá trình AOPs (oxi hóa nâng cao) trong xử lý nước thải

- Sử dụng thí nghiệm Fenton để chọn lượng phèn sắt tối ưu và lượng peroxit tối

Thời gian thực hiện đề tài: từ 10/12/2010 đến 01/08/2011 sau khi đã thống nhất

đề cương với giảng viên hướng dẫn

Chương 2 TỔNG QUAN NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM

Ngành công nghiệp dệt và may tồn tại ở Việt Nam ít nhất một thế kỷ nhưng các

hoạt động thủ công truyền thống như thêu và dệt lụa thì đã có lịch sử lâu đời Theo lịch

sử ghi lại, nhiều triều đại Việt Nam phải cống nạp vải quý hiếm do người dân Việt Nam sản xuất sang Trung Quốc Ngày nay, tại Việt Nam một số làng nghề cổ như làng

lụa Vạn Phúc (tỉnh Hà Tây), làng Triều Khúc (Hà Nội), làng Mẹo (tỉnh Thái Bình) vẫn đang tồn tại và phát triển

Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp dệt may được xem là bắt đầu khi thành

doanh nghiệp được thành lập và sử dụng máy móc hiện đại của Châu Âu Ở miền Bắc,

cấp thiết bị máy móc cũng được xây dựng trong giai đoạn này

Năm 1954, sau khi miền Bắc giành độc lập, Nhà máy Dệt Nam Định và Nhà máy

Dệt lụa Nam Định được khôi phục và tái thiết, có thêm một số nhà máy khác được xây

nghề truyền thống, các hợp tác xã dệt may đã được khuyến khích phát triển

Sau khi Việt nam thống nhất (tháng 4 năm 1975), Chính phủ đã tiếp quản một

loạt các nhà máy ở miền Nam như Công ty Dệt Thắng Lợi, Công ty Dệt Việt Thắng,

May Hoà Bình, Công Công ty May Việt Tiến, v.v Sau đó, một số doanh nghiệp quốc doanh trung ương được xây dựng như Công ty May Hà Nội, Công ty Dệt may Nha Trang, Công ty Dệt may Huế Một số cơ quan cấp địa phương cũng thành lập các

doanh nghiệp dệt may Ngành công nghiệp này đã nhanh chóng phát triển để cung cấp hàng hoá cho thị trường trong nước

Từ năm 1976, ngành dệt may bắt đầu xuất khẩu sang các nước thuộc khối kinh tế Đông Âu Lần đầu tiên Việt Nam đã xuất khẩu sang Liên Xô cũ dưới hìn thức ký kết

hợp đồng phụ Trong sự hợp tác này, Việt Nam nhận bông từ Liên Xô cũ và chuyển trả

lại bằng thành phẩm Năm 1979, Việt Nam đã mở rộng loại hình hợp tác này sang các

quốc gia khác như Hungari, Tiệp khắc và Đông Đức

Năm 1986, Việt Nam ký thoả thuận hợp đồng phụ với Liên Xô cũ (được gọi là Thoả Thuận 19/5) với khối lượng lớn Theo Thoả thuận này, Liên Xô sẽ cung cấp tất

cả nguyên vật liệu, các mẫu thiết kế và Việt Nam sẽ gia công và chuyển lại sản phẩm ở

dạng quần áo may sẵn và nhận hàng tiêu dùng Giai đoạn 1987– 1990 ngành công nghiệp có bước phát triển rõ rệt Các doanh nghiệp may mặc đã được thành lập trên

khắp đất nước thu hút hàng trăm ngàn lao động và đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước

Sau khi Liên Xô và các nước Đông Âu tan rã, ngành công nghiệp dệt may Việt nam đã trải qua một giai đoạn khủng hoảng về bán hàng cũng như nguồn cung cấp nguyên liệu và thiết bị cho sản xuất Có thể nói rằng giai đoạn 1990 – 1992 là giai đoạn khó khăn nhất của ngành công nghiệp dệt may Nhiều doanh nghiệp đã phải giảm

mức sản xuất hoặc phải đối mặt với nguy cơ phá sản Trong tình hình đó, ngành công nghiệp dệt may Việt Nam phải đối mặt với nhiều thử thách lớn Một câu hỏi lớn đặt ra lúc này là liệu ngành có thể nắm bắt được các cơ hội để đáp ứng nhu cầu và trên cơ sở

đó phát triển hơn nữa để thâm nhập vào các thị trường mới hay không Một khi ngành

dệt may Việt Nam không còn "làm thuê" cho các nhà sản xuất nước ngoài, bắt đầu sử

dụng nguyên vật liệu được sản xuất trong nước và trang thiết bị hiện đại thì ngành này

sẽ hoạt động hiệu quả hơn nhiều và trở thành ngành công nghiệp đứng đầu quốc gia

năm gần đây và trở thành một hoạt động sản xuất công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Năm 2004, toàn ngành sử dụng 2,1 triệu lao động, chiếm 4,7% trong

tổng số lao động cả nước Trong số các doanh nghiệp dệt may hang đầu, thì Vinatex -

một doanh nghiệp nhà nước - chiếm tới 22% tỉ trọng xuất khẩu dệt may của Việt Nam

năm 2006 Một trong những công ty thành viên của Vinatex, Công ty May Việt Tiến,

đã đầu tư hơn 10 triệu USD trong 5 năm qua để nâng cấp các dây chuyền sản xuất của công ty Hầu hết các thiết bị mới được nhập khẩu từ Nhật Bản và Singapore Tương tự

thế, năm 2006 xuất khẩu của ngành dệt may đạt giá trị 5,8 tỉ USD, đưa ngành này trở thành ngành xuất khẩu có doanh thu lớn thứ hai của Việt Nam sau dầu thô Khách hàng là một loạt các công ty dệt và may mặc hàng đầu thế giới như Express, Hucke, Itochu, JC Penney, Jupitar, Kmart, Kowa, Lee Cooper, Li & Fung, Mast Industries, Nichimen, Nissho Iwai, Otto, Sara Lee, Seidensticker, Sumitomo, Tommy Hilfiger, Victoria's Secret, và Wal-Mart đã tìm đến nguồn cung ở Việt Nam

Tuy còn phải đối mặt với nhiều thách thức, tương lai cho ngành dệt may của Việt Nam đầy hứa hẹn Việt Nam đã gia nhập Tổ chức Thương mại Thế giới (WTO) vào năm 2007 Bên cạnh đó, Chính phủ Việt Nam đang dành cho ngành sự hỗ trợ rất lớn,

và hiện có những biện pháp khuyến khích mạnh mẽ để thu hút đầu tư nước ngoài Chính phủ đã soạn thảo các kế hoạch tiềm năng để phát triển ngành Nếu các kế hoạch

này được hoàn thành, việc làm và xuất khẩu năm 2010 của ngành này sẽ tăng gấp đôi

2.2.1 Đặc tính nguyên liệu

2.1.1.1 Nguyên li ệu dệt

Nguyên liệu dệt may đó là các loại xơ, sợi Theo thống kê, sản lượng sợi cung

cấp cho ngành công nghiệp dệt ở Việt Nam vào khoảng 145.000 tấn/năm, trong đó khoảng 30% là sợi bông, còn lại 70% là sợi hóa học và sợi pha; đáp ứng gần 20% nguyên liệu cho ngành dệt, còn lại là nhập khẩu 80% Tuy nhiên, chất lượng vải phục

vụ cho ngành may xuất khẩu còn thấp và không ổn định Do vậy nguyên liệu chính cũng như nguyên phụ liệu sử dụng cho may xuất khẩu chủ yếu nhập từ nước ngoài

Một số xơ sợi được sử dụng phổ biến là:

- Xơ, sợi bông: thành phần chử yếu là xenlulo (C6H10O5) chiếm 95%, còn lại là keo, mỡ, nitơ, sáp và tro Sợi bông mềm, độ bền cơ học cao trong môi trường không khí, thấp trong môi trường nước, đọ ổn định hóa học tương đối tốt, hút

ẩm cao, thoát nhanh mồ hôi, dễ bị co, dễ bị nhàu, khó giữ nếp

- Xơ, sợi len: lấy từ lớp lông phủ của động vật, thành phần chính là chất keerratin

chiếm 90% Xơ, sợi len xốp và nhẹ, có khả năng giữ nhiệt cao, nhưng chịu nhiệt không cao so với bông và tơ tằm xơ, sợi len có độ kéo dãn và đàn hồi rất cao nên không bị nhàu, dễ hút ảm nên dễ bị sinh vật và sâu bọ phá hủy

- Tơ tằm: có tơ tằm dâu , tơ tằm thầu dầu và tằm sắn thành phần gồn 2 chất chính

là: phibroin chiếm 72-78% và chất xerixin 20-28% Tơ tằm nhẹ, xốp, đọ bền cơ

học cao hơn bong và len, độ kéo dãn và đàn hồi kém, hút ẩm và nhả ẩm rất tốt,

chịu nhiệt kém, đẹp, bong, dễ ăn màu thuốc nhuộm và có giá trị sử dụng cao

- Xơ, sợi visco: là xơ sọi nhân tạo, chế biến từ gỗ,dễ hút ẩm,bền hơn xơ bông, độ

co dãn và đàn hồi cao hơn xơ bông, dễ trương trong nước, chịu nhiệt kém, bị

biến tính dưới ánh sang mặt trời

- Xơ, sợi axetat: độ bền cơ học cao, không bị co khi giặt, khó nhuộm màu hơn

visco, khả năng hút ẩm thấp hơn visco

- Xơ, sợi poliamit: là xơ sợi tổng hợp, độ co dãn đàn hồi tương đối lớn, bền vững

khi mài mòn, nhuộm màu tốt, độ hút ẩm thấp, khó thoát hơi thoát khí, khả năng nhiễm tĩnh điện cao, chị nhiệt kém

- Xơ, sợi polieste: chiếm ví trí hang đầu trong các xơ, sợi tổng hợp, độ bền cơ học

cao, chịu nhiệt tương đối tốt,không bị giảm bền trong môi trường nước, bền

chắc

- Xơ, sợi pha: có thể tổng hợp những ưu điểm của sợi thiên nhiên và sợi hóa học,

đồng thời khắc phục các nhược điểm của 2 loại Xơ, sợi pha đẹp, độ bền cao, dễ nhuộm màu, khó bắt bụi, ít nhàu nát, mặc thoáng mát, giặt chóng sạch, mau khô, ít phải là

2.1.1.2 Nguyên li ệu nhuộm và in hoa

- Thu ốc nhuộm hoạt tính

Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là

S-F-T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu, thường

là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin; T là gốc mang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư

Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (môn, di and poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu

- Thu ốc nhuộm hoàn nguyên

Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo Công thức tổng quát là R=CO; trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người

- Thu ốc nhuộm phân tán

Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước

- Thu ốc nhuộm lưu huỳnh

Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có

cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose

- Thu ốc nhuộm axit

Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là

R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl metan…

- Thu ốc in, nhuộm pigen

Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của antraquinon…

2.2.2 Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm

Thông thường công nghệ dệt - nhuộm gồm ba 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:

- Làm s ạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện bông

thô chứa các sợi bong có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên

như bụi, đất, hạt, cỏ rác… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và

trộn đều Sau quá trình là, sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều

- Ch ải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô

- Kéo s ợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích

thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải

Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải

Tiếp tục mắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi

- H ồ sợi dọc: hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao

quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcol PVA, polyacrylat,…

- D ệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc

- Giũ hồ: tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym

(1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0.5%)

Vải sau khi giũ hồ được giặc bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang

nấu tẩy

- N ấu 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 v ải: 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

- T ẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho

vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng Các chất tẩy thường dùng là natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hoặc hyrdo peroxyte H2O2 cùng với các

chất phụ trợ Trong đó đối với vải bông có thể dùng các loại chất tẩy H2O2, NaOCl hay NaClO2

- Nhu ộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải Thường sử

dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự

gắn màu 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…

Thuốc 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 là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginat natri,

hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp

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 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 chống màu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axit axetic, formaldehit

2.2.3 Nhu cầu nước dùng và nước thải tại các xí nghiệp dệt nhuộm

Công nghệ dệt nhuộm sử dụng lượng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho 1 mét vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nước

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông & các nguồn nước thải

Bảng 2.1: Phân bố lượng nước dùng trong một số nhà máy dệt nhuộm

Bảng 2.2: Lượng nước thải tương ứng với từng loại sản phẩm

(m3)

Tổng (m3/tấn vải)

2.3 KH Ả NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM

2.3.1 Nước thải

Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu

cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trường Các chất gây ô nhiễm môi trường chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm:

- Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi)

- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, soda, sunfit… Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hóa chất tẩy giặt Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào nước thải tương ứng

- Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp chất (250-600 kg/tấn) được chia thành:

 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu)

Mỗi công đoạn của công nghệ có các dạng nước thải và đặc tính của chúng

Bảng 2.3: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt - nhuộm Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải

Hồ sợi,

giũ hồ

Tinh bột, glucozo, carboxy metyl xelulozo, polyvinyl alcol, nhựa, chất béo và sáp

BOD cao (34-50% tổng sản lượng BOD)

soda, silicat natri và xo sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD)

Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa clo,

NaOH, AOX, axit…

Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD

tổng BOD)

axitaxetic và các muối kim loại

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

muối kim loại,axit…

Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ

Hoàn thiện Vệt tinh bột, mỡ động vật,

muối

Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ

(Nguồn: PGS.TS Lương Đức Phẩm (2001), “Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học”, NXB Giáo dục, Trang 251)

Bảng 2.4: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp Dệt nhuộm ở Việt Nam

Đặc tính sản

phẩm Đơn vị

Hàng bông dệt thoi

Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi

Bảng 2.5: Nồng độ của một số chất ô nhiễm trong nước thải Dệt nhuộm

Đông

Nam Á 3200

10.6 9.2

Trước xử lý Sau keo tụ

Hải Liên 18

7.8 6.8

(Nguồn: Trung tâm Centima (phiếu khảo sát tháng 1/2003, phục vụ đề tài nghiên cứu khoa học “Giảm thiểu ô nhiễm ngành Dệt Nhuộm Việt Nam”)

2.3.2 Khí thải

Mặc dù công nghiệp dệt là nguồn gây ô nhiễm không khí thứ yếu khi so sánh với các ngành công nghiệp khác, nhưng khí thải đã được xem như là vấn đề ô nhiễm lớn thứ hai (sau nước thải) từ ngành công nghiệp này Vì ngành này sử dụng rất nhiều loại hàng hoá và hoá chất trong sản xuất nên việc xác định tính đặc thù và quản lý ô nhiễm khí thải là một nhiệm vụ đầy thách thức

Phát thải khí bao gồm cả các nguồn điểm cố định và nguồn phân tán di động Các nguồn thải cố định bao gồm quá trình phủ bề mặt ở nhiệt độ cao, sấy khô và xử lý nhiệt độ cao trong đó thải ra các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs); các lò hơi thải ra các hạt lơ lửng, các oxit nitơ và dioxit lưu huỳnh; và các thùng chứa hàng hoá và hoá chất chuyên dụng Nguồn khí thải phân tán di động có nguồn gốc từ rò rỉ thiết bị, làm sạch bằng dung môi, hoạt động của trạm xử lý nước thải và các kho chứa vải thành phẩm

Bảng 2.7 đưa ra danh sách các nguồn phát sinh khí thải cùng các chất ô nhiễm đáng quan tâm của ngành dệt

Bảng 2.7: Ô nhiễm không khí trong ngành dệt nhuộm

Công đoạn Các nguồn phát thải Các chất ô nhiễm

Sản xuất năng lượng Phát thải từ lò hơi

Các hạt lơ lửng, oxit nitơ (NOx), dioxit lưu huỳnh

(SO2) Phủ bề mặt, sấy và xử lý

nhiệt độ cao

Phát thải từ các lò nhiệt

độ cao

Các thành phần hữu cơ bay hơi (VOCs)

Lưu giữ hóa chất

Phát thải từ các thùng chứa hàng hoá và hoá

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ XÍ NGHIỆP NHUỘM LONG AN 3.1 GI ỚI THIỆU VỀ XÍ NGHIỆP

Xí nghiệp nhuộm Long An là 1 trong 7 công ty thành viên trực thuộc công ty cổ

Lức, tỉnh Long An Xí nghiệp nhuộm Long An nằm trên địa bàn có chiến lược về kinh

gần Quốc lộ 1A và sông Vàm Cỏ Đông

Công ty Dệt Long An được thành lập vào năm 1977 , toạ lạc tại địa chỉ Quốc Lộ

1 - Cầu Voi- Nhị Thành- Thủ Thừa- Long An với tổng giá trị đầu tư đến năm 2002 là khoảng 418 tỉ VNĐ(30 triệu USD), chuyển sang cổ phần hoá vào năm 2007

Nhà máy dệt Long An là một trong những nhà máy có lịch sử lâu đời và họat động năng động trong vùng kinh tế trọng điểm khu vực phía Nam trong ngành dệt

đại, sử dụng công nghệ nhuộm Jet nhiều ưu điểm với các thuốc nhuộm chủ yếu là phân phát và họat tính…

Trên hơn 30 năm hoạt động, với đội ngũ CB-CNV chuyên nghiệp, kinh nghiệm

và giàu nhiệt huyết đã cho ra những dòng sản phẩm chủ lực như gấm, vải phi, vải kate

sơ mi, vải quần tây, vải khaki cotton Với công nghệ, thiết bị tiên tiến của Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc kết hợp với công nghệ sản xuất riêng của Dệt Long An đã cho

ra qui trình sản xuất tối ưu nhất về giá thành và chất lượng

3.2 QUY TRÌNH S ẢN XUẤT CỦA XÍ NGHIỆP

3.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất

3.2.1.1 Các dòng s ản phẩm chủ lực của công ty dệt Long An

Các dòng sản phẩm chủ lực của công ty dệt Long An là:

- Vải gấm

- Vải satine

- Vải kate silk

- Vải quần tây, veston

- Vải thun

- Vải khaki cotton các loại

3.2.1.2 Công ngh ệ sản xuất

Xí nghiệp nhuộm Long An đảm nhiệm khâu tẩy, nhuộm, in hoa và hoàn tất

Hình 3.1: Công nghệ sản xuất tại xí nghiệp nhuộm Long An (nguồn: Báo cáo giám sát chất lượng môi trường xí nghiệp nhuộm Long An, năm 2009)

3.2.2 Nguyên nhiên vật liệu, năng lượng và thiết bị sản xuất

3.2.2.1 Nguyên li ệu

Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất bao gồm: chất kết dính, các loại thuốc nhuộm, chất cản màu, chất làm nền…

Các lo ại hóa chất chính dùng trong xử lý sơ bộ

- Chất ngấm/chất giặt: Được sử dụng để thúc đẩy sự thẩm thấu nhanh chất lỏng

và vượt qua sức cản tự nhiên đối với sự thấm ướt bằng dung dịch kiềm và sự nhũ hoá các tạp chất dầu mỡ Chất giặt phải có khả năng nhũ hoá và khả năng thấm ướt cao Loại chất giặt này có hiệu quả hơn xà phòng trong việc loại bỏ các tạp chất Thậm chí, các chất này còn có thể được sử dụng trong môi trường axít mà không làm mất đi tác dụng và không tạo váng

- Kiềm (Natri hydrôxít): Được sử dụng để xà phòng hoá dầu/mỡ

- Chất càng hoá: Các hoá chất như axít axetic ethylene diamine tetra (EDTA)

được sử dụng để phức hoá các chất gây độ cứng cho nước và các ion kim loại nặng

Tẩy

Nguyên liệu

Không xén nhung Xén nhung

Nhuộm

In hoa

- Tác nhân phân tán: Các chất hoá học như polyacrylates và phosphoric được sử dụng để phân tán các sản phẩm phân huỷ không hoà tan, đất và xà phòng sữa

- Tác nhân khử: Các chất hoá học như dithiolite được sử dụng khử tạp chất

- Chất điều chỉnh pH/chất mang: gồm các hợp chất polyphosphate, hoạt động với

tác dụng điều chỉnh pH/vận chuyển chất bẩn là cũng là các chất tạo phức Các chất này góp phần làm tăng tải lượng phốtpho trong dòng thải

- Tác nhân tẩy trắng: Clo (Cl2), Natri hypochlorite (NaOCl) và CaOCl2 là 3 tác

nhân tẩy trắng truyền thống Ngày nay hydrogen peroxide đang được sử dụng rộng rãi

do tính thân thiện môi trường Natri hypochlorite là một trong các tác nhân tẩy trắng mạnh nhất hiện còn được sử dụng trong ngành dệt

- Chất ổn định tẩy trắng: Được sử dụng để hạn chế sự phân huỷ của các anion

perhydroxy hoạt hoá được hình thành trong quy trình tẩy trắng bằng peroxide và đảm bảo khả năng ôxy hoá cao trong toàn bộ thời gian tẩy trắng Các chất ổn định có chứa silicat như silicat natri và silicat của kim loại kiềm Các chất ổn định chứa silicat có nhược điểm là làm hình thành trên thiết bị tẩy trắng lớp cặn silicat khó tách bỏ và làm

hư hại bề mặt của vải Trong các thiết bị hấp vải hiện đại, người ta dùng quy trình tẩy phi silicat với sự có mặt của các chất ổn định hữu cơ bao gồm EDTA, DTPA (axit diethylene triaminapentacetic), axit gluconic và axit phosphoric

- Các chất hoạt động bề mặt: Hoạt chất bề mặt được sử dụng trong tẩy trắng phải

có tính nhũ tương hoá, tính phân tán và tính thấm ướt để thúc đẩy quá trình loại bỏ các tạp chất kỵ nước, đất và ngăn cản sự bám trở lại của các sản phẩm phản ứng hình thành trong quá trình tẩy trắng Để đáp ứng được các yêu cầu này, hoạt chất bề mặt thường là hỗn hợp các hợp chất anion như alkyl sulphate và alkyl sulphonate và các hợp chất không điện ly như alkylphenol ethoxylate hoặc chất béo có thể phân huỷ được theo phương pháp sinh học như alcohol ethhoxylate

- Các chất tăng trắng quang học: Nếu quá trình xử lý tẩy trắng kéo dài quá mức

hoặc tẩy trắng quá mức, thì chắc chắn vải sẽ bị ảnh hưởng mạnh và bị giảm chất lượng Để tránh tác động tiêu cực này, ngày nay người ta sử dụng ngày càng phổ biến phương pháp tẩy trắng vải mà không cần dùng đến các hoá chất tẩy trắng độc hại Hiện nay, người ta hoàn toàn có thể đạt được độ trắng mà phương pháp tẩy trắng thông

thường không thể đạt được bằng cách sử dụng tác nhân tăng trắng quang học (FWA)

Để đạt tới độ trắng bằng phương pháp thong thường thì sẽ phải thực hiện tới mức có thể gây hư hại vải Hiện tại có ít nhất 1000 loại FWA đang được bán trên thị trường bao gồm các loại có nguồn gốc từ coumarin, stibene, pyrazolin, napthimide và benzoazole Sử dụng FWA mang lại thuận lợi cho những nhà hoàn tất vải vì nó có ái lực với các xơ sợi khi ứng dụng trong các dung dịch FWA được đưa vào ngay từ quá trình sản xuất sợi

Ch ất trợ trong quá trình nhuộm

Ngoài thuốc nhuộm, quy trình nhuộm vải còn sử dụng rất nhiều các sản phẩm đặc biệt khác gọi chung là chất trợ Các chất này là một phần không thể thiếu trong việc hỗ trợ nhuộm đều màu, có tính bền màu cao hơn, v.v Dự tính lượng chất trợ nhuộm được sử dụng bằng 60-70% lượng thuốc nhuộm được sử dụng Các chất trợ trong nhuộm bao gồm các loại chính sau:

- Ch ất phân tán: Được sử dụng khi dùng các loại thuốc nhuộm phân tán và hoàn

nguyên Chất phân tán chia phần tử thuốc nhuộm lớn thành các hạt nhỏ hơn nhằm hỗ

trợ quá trình thấm và hấp thụ thuốc nhuộm vào sợi vải Độ hoà tan trong nước của thuốc nhuộm phân tán tăng mạnh khi nhiệt độ dịch nhuộm tăng Độ hoà tan này còn tăng thêm gấp nhiều lần khi có thêm chất phân tán Chất làm phân tán còn ngăn hiệu ứng lọc thuốc nhuộm đã kết tụ trong quá trình nhuộm cả cuộn và nhờ đó ngăn hiện tượng nhuộm không đều Thuốc nhuộm phân tán thường được cung cấp dưới dạng bột

và dạng lỏng Thuốc nhuộm dạng bột có chứa một tỉ lệ lớn các chất phân tán, trong khi

đó ở thuốc nhuộm dạng lỏng thì tỉ lệ này thấp hơn nhiều Mặc dù thuốc nhuộm phân tán đã chứa chất phân tán, nhưng người ta vẫn thường bổ sung thêm 0,52g/l chất phân tán trong dịch nhuộm nếu ứng suất cơ và nhiệt trên sợi vải trong quá trình nhuộm là

lớn Các sản phẩm chứa formaldehyde và các hợp chất tương tự, các hoạt chất bề mặt

và các hợp chất hoạt động bề mặt anion đều có thể được sử dụng làm chất phân tán Vì các hoạt chất bề mặt không điện ly thường có có tác dụng làm đều màu cũng như phân tán, nên chất trợ cho quy trình nhuộm vải polyester thường là hỗn hợp các hợp chất khác nhau của các chất phân tán và chất làm đều màu

- Ch ất làm đều màu: Việc sử dụng chất làm đều màu là bắt buộc đối với quy

trong sợi vải để cho vải được nhuộm đều về ánh màu và độ sâu màu sắc Khi nhuộm hàng polyester ở nhiệt độ sôi thì không cần dung chất làm đều màu vì quá trình diễn ra

chậm và đồng đều dưới điều kiện này Có 3 nhóm chất làm đều màu dùng cho các quy trình nhuộm ở nhiệt độ cao, đó là:

+ Ch ất xúc tác nhuộm (chất mang): Làm tăng tỉ lệ khuếch tán thuốc nhuộm, và

do đó, nâng cao khả năng di chuyển của thuốc nhuộm Chất này hỗ trợ sự

thẩm thấu của thuốc nhuộm vào sợi vải bằng cách làm trương sợi vải hoặc phân tán thuốc nhuộm thành các hạt nhỏ hơn Chất xúc tác nhuộm có thể tăng tỉ lệ tận trích tới mức độ có thể làm nhuộm không đều màu Do vậy,

chất xúc tác nhuộm nên được đưa vào ở nhiệt độ cao hơn Các chất này bao

gồm các sản phẩm halogen hoá của benzene và toluene, 2 phenyl phenol, ête diphenyl, salicylic esters, methylnaphthalene, v.v Tuy nhiên, các hợp chất này có một số nhược điểm là làm giảm độ bền màu với ánh sáng, gây ô nhiễm môi trường, làm trương sợi vải quá mức và có mùi nặng

+ Các s ản phẩm chứa ethoxylate: Các chất này có tác dụng làm chậm tác dụng

của thuốc nhuộm trong giai đoạn hấp thụ và do đó, chúng được sử dụng trong quy trình nhuộm nhanh hay nhuộm sẫm màu ở nhiệt độ cao Các chất chính trong nhóm này là axit stearic, dầu ethoxylated castor, esters của lưu

huỳnh và phốt pho, chất béo ethoxylated alcohol hay alkalphenol

+ Các ch ất làm đều màu đặc biệt: Các chất này tạo ra mức độ cân bằng về hấp

thụ hỗn hợp thuốc nhuộm trong quá trình gia nhiệt và tăng cường sự di chuyển của thuốc nhuộm ở giai đoạn nhiệt độ cao Các chất làm đều màu đặc

biệt bao gồm hỗn hợp alcohol, ester, hoặc xêton mạch trung bình

- Ch ất thấm ướt: Chất thấm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dịch

nhuộm, nhờ đó giúp dịch nhuộm lan ra và thấm sâu vào sợi vải một cách dễ dàng hơn

- Ch ất tạo phức: Chất lượng nước có vai trò rất quan trọng đối với sự thành công

của quy trình nhuộm Nếu trong nước có các chất như kiềm thổ và/hoặc muối kim loại

nặng thì có thể dẫn đến việc hình thành các phức chất bền vững với các phân tử thuốc

nhuộm; vì thế làm thay đổi ánh màu và kéo theo giảm độ sáng Chất lượng nước kém còn dẫn đến việc hình thành các hợp chất khó hoà tan có tính chất như muối dẫn đến các vấn đề về màu không đều, giảm độ bền khi chà xát và giặt

Các chất tạo phức được cho thêm vào bể nhuộm để kết hợp với các cation đa hoá trị, đặc biệt là canxi, magie, và các muối sắt đã đi theo vải vào dịch nhuộm EDTA và các chất tác nhân tạo phức liên quan DTPA, NTA (nitrilotriacetate) và dẫn xuất của axit phosphoric là những chất tạo phức rất mạnh Các loại chất tạo phức yếu hơn thường được dùng kết hợp với thuốc nhuộm phức hợp kim loại để kim loại không tách khỏi thuốc nhuộm Các chất tạo phức trung bình như polyphosphate và các loại axit poly-carboxylic có thể được sử dụng cho mục đích này

- Ch ất điều chỉnh độ pH: Quá trình nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán được thực

hiện ở pH 4.5, vì tại điều kiện pH này thuốc nhuộm phân tán ổn định nhất Các chất

tạo axít gồm có các muối của axit halocarboxylic – là loại muối bị phân giải ở nhiệt độ cao Muối phosphate cũng được sử dụng làm chất đệm Axit acetic thường được ưa dùng để điều chỉnh độ pH

- Ch ất xúc tác nhuộm: Các chất xúc tác nhuộm (chất mang) được sử dụng trong

nhuộm sợi tổng hợp theo quy trình tận trích nhằm tăng tỉ lệ hấp thụ thuốc nhuộm phân tán trên sợi vải, khuếch tán nhanh thuốc nhuộm vào trong sợi vải và tăng năng suất nhuộm Khi sử dụng chất xúc tác, các sợi vải polyester có khả năng được nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán với cường độ mạnh ngay cả ở 100oC Hoạt chất quan trọng nhất được sử dụng làm chất xúc tác là 1,2 dichlorobenzene, 1,2,4 trichloronbenzene, 2-phenyephenol diphenyl, diphenyl ete, methyl salicylate, diethyl phthalate, tetralin, methyl naphthalene, axit phathalic, N-butylimide và chlorophenoxyethanol

Thành phần của một chất xúc tác nhuộm luôn luôn là một sự dung hoà Tính dễ bay hơi và độc tính của chlorobenzene khiến cho chất này chỉ được sử dụng trong thiết

bị kín Trong khi đó, sự giảm độ bền màu với ánh sáng khi dùng dẫn xuất naphthalene, diphenyl in 2-phenylphenol đòi hỏi phải có bước cầm màu tiếp theo ở nhiệt độ trên

180oC

Các vấn đề môi trường của các chất xúc tác nhuộm bao gồm độc tính đối với con người, các loài cá, và bùn trong cống thải, khó phân huỷ sinh học và các vấn đề về

mùi Tuy nhiên, vì các chất này có ái lực với sợi vải nên 75 - 90% lượng dùng của các chất đã được hấp lên vải Chỉ còn các chất nhũ tương hoá không gây hại về mặt sinh học là còn lại trong dung dịch nhuộm và được thải vào hệ thống nước thải Các chất xúc tác còn lại trên sợi vải được thải ra trong công đoạn sấy hoặc cầm màu, và do đó, cần phải kiểm soát quá trình làm sạch khí thải

- Các chất khử: Các chất này được sử dụng trong giai đoạn xử lý sau để cải thiện

độ bền màu của vải đã nhuộm và in hoa bằng thuốc nhuộm phân tán bằng phản ứng phân hủy khử thuốc nhuộm dính trên bề mặt vải Có thể chia các chất khử thành 3 nhóm:

+ Các hợp chất chứa lưu huỳnh: được sinh ra từ axit dithionous (H2S2O4), axit sulphuric (H2SO4) và Natri dithioxite (Na2S2O4), v.v

+ Các hợp chất hữu cơ: bao gồm các hợp chất có cấu trúc hydroxyl carboxyl- glucose và hydroxyl acetone

Ch ất trợ trong quá trình in bằng thuốc nhuộm

- H ồ: Hồ là các hợp chất dạng bột hoặc hạt có đặc tính trương nở đặc biệt trong

nước và tạo cho dung dịch có độ sệt ổn định và có thể in được Hồ in thường chứa 40 - 70% chất hồ Tuỳ thuộc vào hàm lượng chất rắn mà người ta có thể sử dụng chất hồ từ 2,5 - 10% (tối đa là 16%) Hồ được phân loại theo các nguyên liệu tạo ra chúng Ngày nay, các chất hồ tự nhiên -cả loại biến tính và nguyên thuỷ - được sử dụng rộng khắp trong quá trình in bằng thuốc nhuộm và đang thay thế nhanh chóng các chất hồ nhũ

hoá từ xăng trắng Các loại tinh bột được ête hoá hoặc có chứa cacbon methylate thường được sử dụng khi in bằng thuốc nhuộm phân tán

- Các ch ất trợ gắn màu (ưa nước): các chất này làm tăng tính tan của thuốc

nhuộm trong quá trình gắn màu Trong một số trường hợp khác, chúng còn có tác dụng làm sợi trương nở Ure là chất có đặc tính rất ưa nước nên được sử dụng rộng rãi khi in

bằng thuốc nhuộm hoạt tính

- Ch ất phân tán: có tác dụng hoà tan thuốc nhuộm khi chuẩn bị hồ in Nhiều

dung môi hữu cơ phân cực được sử dụng vì mục đích này, ví dụ như ethanol, glycol etylen, diglycol etylen, butyl diglycol, glyxerin và thiodiglycol Các loại thuốc nhuộm phân tán thường đã có sẵn các chất phân tán trong thành phần và vì thế không cần thiết

phải đưa thêm vào hồ in

- Ch ất chống tạo bọt: Các chất này ngăn ngừa sự tạo bọt trong khi pha chế hồ in

và cả trong quá trình in Các chất có thể được sử dụng cho mục đích này bao gồm: dầu silicon, este hữu cơ và vô cơ, và các hydrocacbon béo

- Axit: Các axit như axit citric hay sunphat amoni được sử dụng để tạo ra môi trường axit nhẹ cho hồ in khi in bằng các thuốc nhuộm cation và thuốc nhuộm phân tán

- Các ch ất oxy hoá: Các chất này được bổ sung để ngăn các ảnh hưởng có hại

gây ra do phản ứng hoá học của thuốc nhuộm với các chất hồ tự nhiên, và với chính

vật liệu vải, qua đó thúc đẩy để quá trình in ổn định và không xảy ra sự cố Sunphat M-nitrobenzene natri được sử dụng kết hợp các chất hồ tự nhiên khi in trực tiếp bằng thuốc nhuộm phân tán trên các sợi vải polyester Clorat natri đôi khi được sử dụng để ngăn sự phân huỷ thuốc nhuộm bằng phản ứng khử khi in bằng thuốc nhuộm phân tán

- Ch ất kết dính trong in: Các chất này được sử dụng để gắn vải lên chăn in đảm

bảo cho vải không xô lệch trong suốt quá trình in Các chất kết dính tan trong nước được sử dụng phổ biến nhất, bao gồm các chất làm từ các sản phẩm tự nhiên như: tinh

bột đã phân huỷ, các dẫn xuất của tinh bột, các chất keo thực vật cũng như các chất có nguồn gốc tổng hợp như polyvinyl alcohol và polyvinyl caprolactum (C5H10CONH) Các chất kết dính không tan bao gồm các chất nhựa dẻo nóng, đây là các chất polyme

nền acrilat tan trong nước và có nhiệt độ hoá mềm là 50 - 80o

C