BÁO CÁO XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT MAY

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Xử lý nước thải ngành dệt may MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng vấn đề tồn cầu Nguồn gốc nhiễm mơi trường nước chủ yếu nguồn nước thải không xử lý thải trực tiếp môi trường bao gồm từ: hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, vui chơi giải trí Trong đó, nước thải từ hoạt động cơng nghiệp có ảnh hưởng nhiều đến mơi trường tính đa dạng phức tạp Trong nước thải cơng nghiệp, thành phần khó xử lý chất hữu khó phân hủy sinh học Với chất khó phân hủy vi sinh, tồn bền vững môi trường, chất hữu khó phân hủy sinh học mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe người môi trường Trong giới hạn luận văn này, chọn xử lý nước thải ngành dệt may, cụ thể nước thải dệt nhuộm chứa thuốc nhuộm hoạt tính, nguồn thải tương đối phổ biến Việt Nam có xu hướng tăng lên nhu cầu thị trường thuốc nhuộm hoạt tính chất hữu mang màu khó phân hủy sinh học, thải vào mơi trường, làm cản trở khả xuyên qua ánh sáng mặt trời, giảm nồng độ hoà tan oxy nước Nhiều chất màu chất độc lồi sinh vật, thực vật nước, dẫn đến nhiễm môi trường, cân sinh thái Hiện nay, Việt Nam chưa có phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm chứa thuốc nhuộm hoạt tính thực hiệu kinh tế Nhiều phương pháp xử lý nghiên cứu giới hấp phụ, keo tụ-tạo bơng kết hợp lọc, oxi hố hoá học, phương pháp điện hoá, phương pháp vi sinh, phương pháp oxi hoá tiên tiến Do chất màu đa dạng thành phần cấu tạo tương đối bền vững nên việc áp dụng phương pháp thông thường hấp phụ, keo tụ-tạo bông, xử lý vi sinh thường không đạt hiệu cao Trên sở tổng quan tài liệu phương pháp oxi hố tiên tiến, chúng tơi thấy phương pháp oxi hố pha lỏng có xúc tác phương pháp xử lý chất màu hữu có nhiều tiềm ứng dụng nhờ có tốc độ khử màu cao, hoạt động ổn định Phương pháp có ưu khả xử lý chất hữu cơ, chất màu bền vi sinh có nồng độ cao tác nhân oxi hóa O2 khơng khí, chuyển chúng thành chất dễ phân hủy sinh học CO2 mà không tạo sản phẩm ô nhiễm thứ cấp Xúc tác oxi hóa kim loại quý (như Pd, Pt, Rd) biết đến từ lâu hoạt tính cao nó, song loại xúc tác dễ nhiễm độc đắt cho xử lý mơi trường Nhóm xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp ý đến nhiều khía cạnh Tuy nhiên, hạn chế cho việc áp dụng công nghệ sử dụng xúc tác Việc nhập xúc tác tốn nhiều tiền, nguồn xúc tác sản xuất nước chưa có Xúc tác sử dụng trình chủ yếu oxit kim loại nặng oxit Mn, Fe, Mg, Cu, Ce, Pt, Ni, Ag … Việt Nam quốc gia giàu khoáng sản Các quặng thường bao gồm vài oxit kim loại quý oxit kim loại chuyển tiếp Do vậy, loại quặng có hoạt tính xúc tác cho phản ứng oxi hoác ưu tiên hấp phụ lên bề mặt khơng phân cực Hấp phụ biểu diễn dạng cân bằng: Chất bị hấp phụ + bề mặt ↔ chất bị hấp phụ liên kết với bề mặt 16 Để biểu diễn lượng chất bị hấp phụ đơn vị chất hấp phụ (khối lượng, bề mặt) người ta dùng đại lượng hấp phụ ký hiệu a (Г α) Đại lượng hấp phụ hàm nhiệt độ, nồng độ áp suất: a = a(T,C) a = a(T, P), cố định nhiệt độ phương trình ta đường hấp phụ đẳng nhiệt Để mô tả hấp phụ trạng thái cân người ta thường dùng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ, đó, đại lượng hấp phụ cân phụ thuộc vào nồng độ chất bị hấp phụ (pha lỏng) hay áp suất riêng phần chất bị hấp phụ (pha khí) cân Có nhiều phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thiết lập cho hấp phụ trường hợp khác (đơn lớp, đa lớp, hấp phụ vật lý, hóa học, hấp phụ bề mặt phân cách pha rắn- lỏng, lỏng- khí…), hấp phụ bề mặt phân cách pha rắn- lỏng quan trọng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich: Phương trình Langmuir: Phương trình Freundlich: a = kC1/n ,(n>1) Trong đó: a: đại lượng hấp phụ cân (g chất bị hấp phụ/g chất hấp phụ) amax: đại lượng hấp phụ cực đại (g chất bị hấp phụ che phủ toàn bề mặt chất hấp phụ) C: nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch (g/L, mol/L) k: số cân bằng: hấp phụ ↔ giải hấp Các chất hấp phụ sử dụng xử lý nước thải dệt nhuộm: - Cacbon hoạt tính: chất hấp phụ phổ biến xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm, đặc biệt để hấp phụ thuốc nhuộm giai đoạn xử lý triệt để sau keo tụ Nó khơng dùng đơn lẻ giá thành cao hiệu suất thấp loại bỏ phân tử 17 màu lớn đòi hỏi thời gian tiếp xúc Khi hấp phụ bão hòa, than hoạt tính tái sinh, lượng tổn thất cỡ 10 ÷ 15% - Các chất hấp phụ vô khác: đất sét, than bùn, silic oxit, số khoáng… dùng làm chất hấp phụ thuốc nhuộm hiệu với giá thành rẻ than hoạt tính - Các chất hấp phụ số cơng ty tổ chức chế tạo có khả hấp phụ tốt thuốc nhuộm tan, kể thuốc nhuộm hoạt tính Điển chất hấp phụ Acrasorb D, Macrosorb, Cucurbiturial - Sinh khối: sử dụng để khử màu nước thải dệt nhuộm chế hấp phụ trao đổi ion Tuy nhiên không xử lý hóa học khả hấp phụ thuốc nhuộm anion sinh khối thấp Chitin (polisacarit cấu tạo giống xenllulo) chitosan (chitin loại axetyl) biết đến nhiều khả hấp phụ nhiều loại thuốc nhuộm như: thuốc nhuộm phân tán, trực tiếp, axit, hồn ngun, lưu hóa thuốc nhuộm hoạt tính Ngồi người ta dùng xenlulo biến tính lignoxenlulo để hấp phụ thuốc nhuộm axit thuốc nhuộm cation Các vật liệu thiên nhiên lõi ngô, mạt cưa, thân mía, trấu, … thử nghiệm khả hấp phụ thuốc nhuộm Hấp phụ phương pháp nghĩ đến nhiều xử lý thuốc nhuộm hoạt tính, nhiên nhược điểm phương pháp nằm chất chuyển chất màu từ pha sang pha khác đòi hỏi thời gian tiếp xúc, tạo lượng thải sau hấp phụ, không xử lý triệt để chất ô nhiễm 1.2.1.3 Phương pháp lọc Các kỹ thuật lọc thông thường trình tách chất rắn khỏi nước cho nước qua vật liệu lọc giữ cặn cho nước qua Các kỹ thuật lọc thông thường không xử lý tạp chất tan nói chung thuốc nhuộm nói riêng Các kỹ thuật lọc màng, tách thuốc nhuộm tan khỏi nước thải dệt nhuộm gồm có vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược điện thẩm tích Điểm khác 18 biệt ba kỹ thuật kích thước hạt mà chúng lọc Q trình vi lc cú ng kớnh l mng t 0,1ữ10 àm, siờu lọc có kích thước lỗ màng khoảng ÷ 100nm, thẩm thấu ngược lỗ màng có kích thức từ 0,5 ÷ 2nm Siêu lọc lọc phần tử kích cỡ nano, với hiệu ứng hấp phụ, tạo màng thứ cấp, siêu lọc cho phép lọc phân tử Trong phương pháp thẩm thấu ngược, màng cho phép nước qua muối, axit phân tử hữu không qua đặt vào dung dịch nước thải cần xử lý áp suất lớn áp suất thẩm thấu dung dịch Trong kỹ thuật màng kỹ thuật siêu lọc loại bỏ chất tan với khối lượng phân tử lớn cỡ 1000÷100.000 g/mol Tuy nhiên khơng lọc loại thuốc nhuộm tan có phân tử lượng thấp Việc loại bỏ loại thuốc nhuộm thực phương pháp lọc nano thẩm thấu ngược Lọc nano chứng minh tách thuốc nhuộm hoạt tính có khối lượng phân tử khoảng 400g/mol khỏi nước thải.[17] Tuy với ưu điểm giá thành màng, thiết bị lọc cao suất thấp thuốc nhuộm lắng xuống làm bẩn màng 1.2.2 Phương pháp sinh học Cơ sở phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy hợp chất hữu nước thải Phương pháp sinh học đặt hiệu cao xử lý nước thải chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học với pH, nhiệt độ, chủng vi sinh thích hợp khơng chứa chất độc làm ức chế vi sinh Tuy nhiên nước thải xưởng nhuộm chứa thuốc nhuộm bền vi sinh không bị phân hủy sinh học Vì để xử lý nước thải dệt nhuộm cần qua hai bước: tiền xử lý chất hữu khó phân giải sinh học chuyển chúng thành chất phân hủy sinh học, dùng phương pháp vi sinh Xử lý sinh học xử lý vi sinh hiếu khí yếm khí tùy thuộc vào có mặt hay khơng có mặt oxy Q trình yếm khí xảy khử q trình hiếu khí xảy oxy hóa chất hữu Q trình yếm khí chạy với tải lượng hữu lớn, loại bỏ lượng lớn chất hữu đồng thời tạo khí sinh học, tiêu 19 tốn lượng Lượng bùn thải q trình yếm khí thấp Tuy nhiên, hiệu khử màu trình khơng cao (đối với thuốc nhuộm axit 80 – 90%, thuốc nhuộm trực tiếp 81%) Ngược lại, q trình hiếu khí có hiệu suất cao 85% lại tiêu tốn lượng cho sục khí tạo lượng bùn thải lớn.[17] Có thể sử dụng q trình vi sinh yếm khí để khử màu thuốc nhuộm azo thuốc nhuộm tan khác để tạo thành amin tương ứng Song amin tạo có tính độc lớn thuốc nhuộm ban đầu tức có mức độ nhiễm cao Người ta sử dụng kết hợp hai q trình trên: yếm khí làm giảm độ màu xử lý hữu nồng độ cao, hiếu khí để oxy hóa amin sinh q trình trước Ngồi người ta khử màu thuốc nhuộm việc sử dụng vi khuẩn, nấm, tảo nấm men Cơ chế trình thường từ hấp phụ thuốc nhuộm lên sinh khối tế bào phân giải chất màu hệ enzim 1.2.3 Phương pháp điện hóa Phương pháp ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm Phương pháp dựa sở q trình oxy hóa/ khử xảy điện cực Ở anot, nước ion clorua bị oxy hóa dẫn đến hình thành O2, O3, Cl2 gốc tác nhân oxy hóa chất hữu dung dịch Quá trình khử điện hóa hợp chất hữu thuốc nhuộm, catot, kết hợp với phản ứng oxy hóa điện hóa q trình tuyển nổi, keo tụ điện hóa dẫn đến hiệu suất xử lý màu khống hóa cao Phương pháp điện hóa với điện cực nhôm sắt công nghệ xử lý hiệu độ màu, COD, BOD, TOC, kim loại nặng, chất rắn lơ lửng Nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý loại nước thải từ xưởng nhuộm chứa nhiều loại thuốc nhuộm khác có khả đạt tới 90% Đây phương pháp chứng minh hiệu việc xử lý độ màu, COD, BOD, TOC, kim loại nặng, chất rắn lơ lửng nước thải dệt nhuộm Tuy nhiên phương pháp điện hóa có giá thành cao tiêu tốn lượng kim loại làm điện cực 20 ... người môi trường Trong giới hạn luận văn này, chọn xử lý nước thải ngành dệt may, cụ thể nước thải dệt nhuộm chứa thuốc nhuộm hoạt tính, nguồn thải tương đối phổ biến Việt Nam có xu hướng tăng... Các chất hấp phụ sử dụng xử lý nước thải dệt nhuộm: - Cacbon hoạt tính: chất hấp phụ phổ biến xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm, đặc biệt để hấp phụ thuốc nhuộm giai đoạn xử lý triệt để sau keo... học Vì để xử lý nước thải dệt nhuộm cần qua hai bước: tiền xử lý chất hữu khó phân giải sinh học chuyển chúng thành chất phân hủy sinh học, dùng phương pháp vi sinh Xử lý sinh học xử lý vi sinh