BÀI BÁO CÁO KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI:XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Trang 3 LỜI MỞ ĐẦU……….CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT THẢI...11.1 Tổng quan về ngành dệt nhuộm...11.2 Đặc tính của nước thải dệt nhuộm...21.3 Ảnh hưởng của chất thải d

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI BÁO CÁO

KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI:

XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Người hướng dẫn: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 7

1) Bùi Thị Phương Dung 11139002

Trong thời buổi CNH-HĐH đất nước, nhu cầu đời sống con người ngày càng được nângcao, không chỉ dừng ở ăn no mặc ấm mà con người phải được ăn ngon mặc đẹp Trước nhucầu đó sự phát triển của ngành dệt may là tất yếu Nhờ đó mà thị trường dệt nhuộm thu hútrất nhiều nguồn đầu tư trong và ngoài nước, các nhà máy mọc lên ở nhiều nơi Ngành côngnghiệp dệt nhuộm có mạng lưới sản xuất rộng lớn với nhiều măt hàng, nhiều chủng loại cótốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao Ngành dệt may hiện nay đã vươn lên trở thành ngànhkinh tế lớn của đất nước góp phần tích cực trong công cuộc hội nhập kinh tế quốc tế,chuyển dịch cơ cấu kinh tế, thúc đẩy quá trình đô thị hóa và tạo công ăn việc làm cho ngườilao động Tuy nhiên đây là ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng và nguyên liệu,thải ra rất nhiều phế thải như nước thải, tiếng ồn, chất thải rắn… Các nguồn ô nhiễm nướckhác nhau có chứa những hỗn hợp độc hại từ các chất ô nhiễm hữa cơ vô cơ, thêm vào đó làcác kim loại nặng có tác động xấu đến môi trường, đời sống thủy sinh và con người (theođiều tra có khoảng 25% dân số thế giới bị mắc một số bệnh có liên quan đến vấn đề ô nhiễmnguồn nước) Vì thế nó đang là một vấn đề nhức nhối cho xã hội và đòi hỏi phải có mộtphương pháp hiệu quả để loại bỏ những độc tính đó.

Trong đề tài này,nhóm thực hiện trình bày các vấn đề về nước thải dệt nhuộm, các biệnpháp xử lí và một số quy trình xử lí được áp dụng hiện nay

Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Lê Tấn Thanh Lâm đãhướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này Trong đề tài còn nhiều thiếu sót rất mong nhậnđược sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để nhóm hoàn thiện đề tài

Nhóm thực hiện.

LỜI MỞ ĐẦU……….

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT THẢI 1

1.1 Tổng quan về ngành dệt nhuộm 1

1.2 Đặc tính của nước thải dệt nhuộm 2

1.3 Ảnh hưởng của chất thải dệt nhuộm: 4

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 6

2.1 Khái quát về quy trình xử lý nước thải dệt nhuộm: 6

2.2 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 1: 6

2.3 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 2: 8

2.4 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 3: 17

2.5 Tìm hiểu về quá trình oxi hóa nâng cao Fenton 18

2.6 Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp lọc sinh học sử dụng than cacbon hóa 20

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM CỦA CÁC NHÀ MÁY Ở VIỆT NAM 22

3.1 Xử lý nước thải của công ty dệt nhuộm Lý Minh: 22

3.2 1.Xử lý nước thải của công ty dệt nhuộm Xuân Hương 25

3.3 Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm của công ty xử lí môi trường Ngọc Lân 29

3.4 Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp lọc sinh học sử dụng than cacbon hóa (phương pháp kết hợp) của KCN Dệt – may Phố Nối B 36

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC CHẤT THẢI

1.1 Sơ đồ công nghệ ngành dệt nhuộm

1.2 Các loại thuốc nhuộm thường dùng

Thuốc nhuộm hoạt tính

Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F-T-Xtrong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang màu, thường làcác hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin; T là gốcmang nhóm phản ứng; X là nhóm phản ứng Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môitrường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư

Thuốc nhuộm trực tiếp

Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trunggian, 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 dẫnxuất của dioxazin Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắtmàu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu

Thuốc nhuộm hoàn nguyên

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

Thuốc nhuộm phân tán

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

Thuốc nhuộm lưu huỳnh

Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầunối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose

Thuốc nhuộm axit

Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là R-SO3Nakhi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu Các thuốc nhuộm nàythuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl metan…

Thuốc in, nhuộm pigmen

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

2.1 Thành phần và tính chất trong nước thải dệt nhuộm:

Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gồm có các chất ô nhiễm chính: các tạp chấttách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vàosợi; các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4,CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2,Na2CO3, Na2SO3… các loại thuốc nhuộm, các chấttrợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loạivải, màu và chủ yếu đi vào nước thải của các công đoạn sản xuất

Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành nhuộm ở từng công đoạn

dệt-Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước

Nấu tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ,

tro, soda, silicat natri và xơ sợi

vụn

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

Tẩy trắng Hypoclorit, hợp chất chứa

clo, NaOH, AXO, axit …

Độ kiềm cao, chiếm 5%

BOD

(dưới 1% tổng BOD)

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit

axetic và các muối của kim loại Độ màu rất cao, BOD khácao, TS cao

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất

sét, muối, kim loại nặng, axit …

Độ màu cao, BOD cao,dầu, mỡ

Hoàn Thiện Vết tinh bột, mỡ động vật,

(Nguồn Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ,2002, Thoát nước tập II- Xử lý nước thải,

+ Nước thải chứa hỗn hợp các hóa chất dư thừa (phẩm nhuộm, chất hoạt động

bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, men ,chất oxi hóa) dưới dạng cácion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi

+ Nước thải dệt nhuộm thường không ổn định và đa dạng (hiệu quả hấp thụthuốc nhuộm của vải chỉ đạt 60-70%, 30-40% các phẩm nhuộm thừa ở dạng nguyênthủy hoặc bị phân hủy ở một dạng khác, do đó nước co độ màu rất cao đôi khi lên đến

50.000 Pt-Co, COD thay đổi từ 80 đến 18.000 mg/l Các sản phẩm nhuộm sau hoạttính, hoàn nguyên lượng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng các chất hữu cơ, độmàu.

+ Nước thải tẩy giặt có pH dao động từ 9 đến 12, BOD từ 90 đến 220 hàmlượng chất hữu cơ cao (COD có thể lên tới 1000 – 3000 mg/l) Độ màu của nước thảikhá lớn ở những giai đoạn lấy ban đầu và có thể lên tới 10.000 Pt-Co, hàm lượng cặn

2.2 Các thông số đánh giá chất lượng nước thải dệt nhuộm :

Độ kiềm cao làm tăng pH của nước Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy sinh,gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải

Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn Lượng thải lớn gây tác hại đối vớiđời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổicủa tế bào.

Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đờisống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước

Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếpnhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tớicảnh quan

Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước ảnhhưởng tới sự sống của các loài thủy sinh

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Dệt nhuộm là ngành công nghiệp đa dạng về nguyên liệu, sản phẩm và thuốcnhuộm nên thành phần nước thải rất đa dạng và phức tạp Thành phần chủ yếu là hóachất độc hại như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường, chất điện

ly, tinh bột, chất oxy hóa, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phươngpháp xử lý thích hợp phải kết hợp nhiều phương pháp xử lý, nước thải dệt nhuộm cóthể áp dụng các phương pháp sau:

 Xử lý bậc 1: Phương pháp cơ học

 Xử lý bậc 2: Phương pháp hóa – lý, phương pháp hóa học và phươngpháp sinh học

 Xử lý bậc 3: Phương pháp khử trùng

5 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 1:

Mục đích xử lý: Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa

tan, các chất vô cơ, cặn cát và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải nhằmđảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo

Thường dùng là thiết bị chắn rác và bể điều hòa, bể lắng

Nước thải từ ống dẫn nước thải chảy qua thiết bị chắn rác để đến bể điều hòa

Khái quát về thiết bị: Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác,

là các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… Songchắn rác thường đặt đứng, vuông góc hoặc nghiêng (45 – 60o)

Mục đích xử dụng: Có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô, có kích thước tương

đối lớn (mảnh vải vụn, xơ sợi, nilon…) nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, và thiết bị

xử lý nước thải hoạt động ổn định

Song và lưới chắn rác là tùy theo kích cỡ đặc thù của cơ sở dệt nhộm mà ta có cácmắt lưới dày hay thưa : thô (30 – 200 mm) và trung bình (5 – 25 mm).

Hình 1: Ảnh song chắn rác.

Đầu vào bể: Nước thải từ hệ thống ống thu nước thải chảy về để điều hòa sau khi

đã chảy qua song chắn rác

Thành phần dòng vào: Nước bao gồm tất cả các hóa chất độc hại chứa trong nước

thải đã nêu chỉ trừ đi các mảnh rác lớn, thô như vải vụn, xơ sợi, nilon đã được giữ lại ởsong chắn rác

Mục đích sử dụng: Do đặc điểm sản xuất nên lưu lượng và nồng độ nước thải

thường không đều theo các giờ các ngày Sự dao động này sẽ ảnh hưởng đến nhữnggiai đoạn xử lý phía sau Bể điều hòa để khắc phục những ảnh hưởng này và nâng caohiệu suất của các quá trình xử lý sau

Vậy bể điều hòa là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động vềlưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảmbảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.

Cấu tạo và nguyên lý của bể: Bể điều hòa là một bể rộng, có đường ống dẫn nước

vào, có ống dẫn nước ra, dưới đáy bể được gắn hệ thống khí nén để hòa trộn nước thải.Khi các nước thải trộn lẫn với nhau, nước thải từ khâu nấu tẩy (do chứa thành phần

là các chất tẩy) có thể làm giảm bớt màu của nước thải

Thời gian xử lý: Được xác định theo biểu đồ thay đổi lưu lượng và nồng độ chất

bẩn có trong nước thải

Bể điều hòa cũng có thể là bể trung hòa để điều chỉnh pH đến giá trị phù hợp chobước xử lý tiếp theo.(Ví dụ: Nếu bước xử lý tiếp là keo tụ tạo bông thì nên điều chỉnh

pH về giá trị lớn hơn 7)

Nước thải đã qua xử lý sơ bộ của bể điều hòa sẽ có độ màu giảm xuống một ít,sau

đó được bơm đến bể tiếp theo để xử lý với lưu lượng và nồng độ chất bẩn ổn định vàliên tục

Bể lắng:

Vị trí xử lý: Đặt bể lắng bông cặn sau khi xử lý keo tụ (Bể lắng 1) và bể lắng bùn

sau khi xử lý sinh học (Bể lắng 2)

Mục đích: Là quá trình tách cặn lơ lửng, bông cặn hình thành trong giai đoạn keo

tụ tạo bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học

Bể nén bùn:

Vị trí xử lý: Đặt bể nén bùn được đặt sau bể lắng bông cặn, lượng bùn còn ở đáy

bể lắng bông cặn được chuyển qua bể nén bùn

Mục đích: Nhằm lấy lượng nước còn tích trữ trong lượng bùn thải ra từ bể lắngbông cặn Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuốngđược lấy ra từ đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại khu

xử lý

6 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 2:

6.1 Thiết bị sử dụng trong phương pháp hóa lý:

Là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩntrong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặcdạng hòa tan không độc hại

Các phương pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là quá trình keo tụ, hấp

phụ, trích ly, tuyển nổi

Bể keo tụ tạo bông:

Nguồn vào: Nước thải từ bể điều hòa được chảy vào bể keo tụ với lưu lượng ổn

định và liên tục

Mục đích: Quá trình keo tụ thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ

lửng và vi sinh vật , kim loại nặng, COD, silicat, hydratcacbon, dầu béo, mỡ

Hóa chất sử dụng: Đa số chất keo tụ ở dạng sunfat sắt (Fe(III)), sunfat nhôm

(Al(III)); Al2(SO4)3.14H2O, clorua sắt ( FeCl3 ) hoặc Polime nhôm (PAC)

Cơ chế phản ứng: Khi cho phèn nhôm vào nước chúng sẽ tác dụng với ion

bicacbonat có trong nước và tạo thành hydroxit dưới dạng keo Bông hydroxit tạothành sẽ hấp thụ và kết dính các chất huyền phù, keo trong nước thải Khi có chất điện

ly các chất keo có trong nước thải sẽ hấp thụ ion trên bề mặt và tích điện Các chất bẩnchủ yếu tích điện âm, chất keo tụ có hạt tích điện dương Chúng gắn kết lại với nhautheo lực hút bề mặt và lực tĩnh điện.Cho đến khi nào hạt đủ lớn sẽ tự lắng xuống theotrọng lực Đa số các phân tử mang màu trong thuốc nhuộm không tan và thuốc nhuộmphân tán cũng tích điện và lắng xuống theo quy chế này Và một số thuốc nhuộm(thuốc nhuộm bazo tích điện dương, thuốc nhuộm acid tích điện âm ) cũng được lắng.Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

Khi hòa tan FeCl3 trong nước xảy ra quá trình thủy phân

FeCl3 + H2O   Fe(OH)3 + HCl

Fe(OH)3 tổ hợp với nhau tạo nên cấu trúc rắn, bền gọi là nhân Do điện tích bề mặtlớn nên chúng hấp phụ những ion có trong thành phần của tổ hợp hoặc ion gần giốngion có trong tổ hợp về tính chất và kích thước tạo thành nhân mixen Ion được hấp phụgọi là ion quyết định thế hiệu Thế nên bề mặt nhân gọi là thế nhiệt động, bằng điệntích của tất cả ion lớp ion bề mặt nhân ( ion QĐTH)

[mFe(OH)3] + nFe3+ [mFe(OH)3] nFe 3+

Cả hai lớp ion dương Fe3+ và ion âm Cl- tạo thành lớp điện tích kép trên bề mặt hạtkeo

Al2(SO4)3 +3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Nếu không đủ kiềm thì tăng độ kiềm bằng cách thêm vôi vào:

Al2(SO4)3 +3Ca(OH)3 2Al(OH)3 + 3CaSO4

Polime nhôm (PAC): khi hòa tan PAC tạo các hạt polime Al13 (thực chất làAl13O4(OH)247+) có điện tích vượt trội (7+) và kích thước lớn gây keo tụ mạnh, bôngcặn lớn và thủy phân chậm nên tăng tác dụng của chúng lên các hạt keo cần xử lý

 Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông

Phản ứng 1: Phân tử polymer kết dính với hạt keo(tích điện trái dấu)

Phản ứng 2: Phần còn lại của polymer ở trên liên kết với những vị trí hoạttính trên bề mặt các hạt keo khác

Hàm lượng chất keo tụ cho vào: được xác định bằng thực nghiệm nước thải của

nhà máy, xí nghiệp Hàm lượng chất keo tụ phụ thuộc vào dạng và nồng độ chất bẩn,loại chất keo tụ và phương pháp trộn chất keo tụ với nước thải

Thời gian: Nước thải sau khi trộn với chất keo tụ trong một thời gian nhất định

(khoảng 1-5 phút tùy thuộc vào nước thải)

Trong thực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn phèn nhôm do có ưu điểmnhiều hơn Ngoài ra người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ như sét, silicat hoạt tính vàpolymer để làm tăng quá trình kẹo tụ và tăng độ rắn chắc cho cặn bông.

 Ưu điểm:

Sử dụng được trong nước thải có độ màu cao, cặn lơ lửng cao

Sử dụng được trong nước thải chứa thuốc nhuộm phân tán và thuốc nhuộm khôngtan

Đây là phương pháp lợi về mặt kinh tế

 Khuyết điểm:

Không xử lý được tất cả các loại thuốc nhuộm: thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộmtrực tiếp; thuốc nhuộm hoàn nguyên keo tụ tốt nhưng không kết lắng dễ dàng, bôngcặn chất lượng thấp; thuốc nhuộm hoạt tính rất khó xử lý bằng các tác nhân keo

Tạo ra một lượng bùn thải lớn và không làm giảm tổng chất rắn hòa tan nên gâykhó khăn cho tuần hoàn nước

Phương pháp tuyển nổi

Đây là một quá trình hóa lí phức tạp trong đó các phần tử có bề mặt kị nước sẽ cókhả năng kết dính vào các bọt khí Khi các bọt khí bám vào các phân tử phân tán vậnđộng trong nước thì chúng tập trung lại nổi lên trên mặt nước

Trong công nghiệp, tuyển nổi được áp dụng để xử lý chất khoáng, tái sinh nguyênliệu từ nước rửa, làm sạch nước thải, xử lý bùn và thu hồi khoáng sản quí Trong xử lýnước cấp, quá trình tuyển nổi được kết hợp với quá trình keo tụ tạo bông, đặc biệt làđối với chất mùn và tảo sau quá trình keo tụ tạo bông được tách ra khỏi nước bằngtuyển nổi

Có hai loại hấp phụ:

* Hấp phụ vật lý: Hấp phụ vật lý xảy ra khi các phân tử của chất bị hấp phụ và chất

hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) màchỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kếtphân tử yếu và liên kết hidro Sự hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch

* Hấp phụ hóa học: Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất

hóa học với các phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha Lực hấpphụ khi đó là lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết công hóa trị, phốitrí…), sự hấp phụ hóa học luôn bất thuận nghịch Các chất hấp phụ thường dùng là:Cacbon hoạt tính, Bentonite, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thảisản xuất như: xỉ, mạt sắt,…

6.2 Thiết bị sử dụng trong phương pháp hóa học:

Là phương pháp dùng hóa chất để khử các chất hòa tan trong các hệ thống nướckhép kín

Mục đích: phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học

hoặc sau khi xử lý sinh học như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thảivào nguồn

Ưu, khuyết điểm:

Ưu điểm: Khắc phục, loại bỏ những hóa chất,vi sinh vật mà các phương pháp khác

không làm được

Khuyết điểm: Các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn kinh phí

nhiều

Bể trung hòa:

Vị trí xử lý: Sau khi đưa nước thải vào hệ thống xử lý sinh học

Nguồn vào: Nước thải sau khi đã xử lý cơ học và hóa lý.

Thành phần nước thải đầu vào: Nước sau khi đã loại bỏ các chất cơ học lớn, thô

(cơ học), sau khi khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật, kim loại nặng,COD, silicat, hydratcacbon, dầu béo, mỡ ( phương pháp keo tụ), sau khi loại bỏphenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại (phương pháp trích ly) Dòng vào chứa môitrường acid hay bazo không phù hợp với môi trường sinh sống của vi sinh vật

Mục đích: Trung hòa môi trường nước thải trước trước khi vào hệ thống xử lý sinh

học để đảm bảo môi trường cho vi sinh vật phát triển

Hóa chất sử dụng: Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau.

Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm Nếu môi trường acid thì thêm xút vào, còn môitrường kiềm thì thêm acid vào

Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụthuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sửdụng cho quá trình

6.3 Thiết bị sử dụng trong phương pháp sinh học:

Vị trí xử lý: Thường xử lý dòng nước thải sau khi đã qua xử lý cơ học, hóa

lý và hóa học Cũng có thể là bước xử lý thứ 2 sau khi đã xử lý cơ học và trước khi

xử lý hóa lý, hóa học

Mục đích: Phương pháp này được ứng dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu

cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải và một số chất vô cơ như sunfit,amoniac,

Cơ chế : Phương pháp xử lý này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất

hữu cơ có trong nước thải của các vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ vàmột số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Hay cácchất thải, các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ được hấp phụ hoặc keo tụ sinh họclên trên bề mặt sinh khối của vi sinh vật Sau đó sinh khối của tế bào vi sinh vật sẽđược loại bỏ ra khỏi nước thải bằng cách lắng

Quá trình sinh học gồm các bước:

 Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tanthành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh

 Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chấtkeo vô cơ trong nước thải

 Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

Phương pháp xử lý sinh học gồm hai loại:

 Phương pháp kỵ khí: Sử dụng nhóm sinh vật kỵ khí, hoạt động trong

điều kiện không có oxy Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải

để phát triển tạo sinh khối

Phương trình: chất hữu cơ  CH4+NH3+H2S+CO2 + tế bào mới

Trong nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như:Carbonhydrate, cellulose, tinh bột, dầu, xáp, chất hoạt động bề mặt, acid béo…tronggiai đoạn thủy phân sẽ cắt mạch tạo thành các phân tử đơn giản hơn, dễ thủy phânhơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa cacbonhydrate thành đường đơn và chấtbéo thành acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại tiếp tụcđược chuyển hóa thành acid acetic, H2 và CO2 Sau đó, vi khuẩn methane phân hủymột số chất như: CO2 + H2, acetate, methanol,…

Hình 2: Các quá trình phân hủy sinh học kỵ khí

Một số vi sinh vật sử dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phươngpháp kỵ khí:

spp.

Hình 5: Vi khuẩn staphylococcus

Cơ chế hoạt động: Đây là bể sinh học kỵ khí hoạt động theo nguyên tắcnước thải được đưa trực tiếp vào từ đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau đóchảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở

đó

Vị trí xử lý : Nước thải sau khi điều chỉnh pH ở bể trung hòa được phânphối đều từ dưới bể lên, khi nước thải tiếp xúc với các hạt cặn lơ lửng trong bể sẽxảy ra những phản ứng sinh hóa và phần lớn chất hữu cơ chuyển thành khí Khíthoát lên trên và cặn lắng xuống Nước trong được chuyển lên trên và tập trung vàománg chuyển ra ngoài

Hình 6: Cấu tạo bể UASB

 Phương pháp hiếu khí:

Cơ chế: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí,hoạt động trong điều kiện cung

cấp oxy liên tục Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các

nguyên tố vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản.Sau

đó vi sinh vật oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏthành H2O và CO2 hoặc các chất khí khác Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạtđộng trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 03 giai đoạn sau:

 Ôxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOz + O2 Enzyme CO2 + H2O + H

o Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz + O2 + NH3 Enzyme Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2) + CO2 + H2O –

∆H

 Phân hủy nội bào:

C5H7O2 + O2 Enzyme 5CO2 + 2H2O + NH3  H

Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khảnăng phân hủy sinh học (tinh bột, cellulose, dầu, xáp và một số chất hữu cơ khác).Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh dưỡng Khi xử lý hiếu khí cầncân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1

Bể bùn hoạt tính: Chất hữu cơ được oxi hóa bởi các vi sinh vật trong bểaerotank Bùn trong bể là hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, vinấm, động vật nguyên sinh, vi tảo, cứ 1g bùn có chứa từ 108 - 1014 tế bào vi sinh.Một số vi sinh vật có trong bùn như: Alaligenes Achromobacter, Pseulomonas,Corynebacterium

Bể lọc sinh học: Giá thể có thể là đá sỏi hoặc chất dẻo, hiệu suất của quátrình xử lý khoảng 50 - 65%

cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóacác chất hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) vàchất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để sinh trưởng, tăng sinh khối và kết thành bôngbùn Khi cung cấp thêm hàm lượng dinh dưỡng này cần chú ý tỉ lệ giữa các thànhphần BOD:N:P = 100:5:1 Thường thì ta sử dụng Ure và H3PO4 để bổ sung vào bểtrong quá trình xử lý.

Hình 7: Bể Aerotank

Hình 8: Một số vi sinh vật hiếu khí dùng trong bể Aerotank.

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể của lượngnước thải nước thải không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụnglại một phần bùn đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2 bằng cách tuần hoàn bùn về bểAerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa

về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý

7 Thiết bị trong xử lý nước thải bậc 3:

Vị trí xử lý :Thường là khâu xử lý cuối cùng để xả nước ra môi trường.

Nguồn vào: Nước thải sau khi đã xử lý hầu hết tất cả các hóa chất ô nhiễm (cơ học,

hóa lý, hóa học, sinh học) Chỉ còn lại một số chất hữu cơ, vô cơ khó phân hủy và visinh vật

Mục đích: oxy hóa các chất hữu cơ,v ô cơ khó phân hủy sinh học.

Hóa chất sử dụng: Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở

dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat

Cơ chế: Dùng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất khó phân hủy Trong quá

trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn

và tách ra khỏi nước thải

Lưu ý : Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy

hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trongnước thải không thể tách bằng những phương pháp khác

Oxy hóa bằng Clo: Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông

dụng nhất Là chất oxy hóa mạnh ở bất kì dạng nào dù là nguyên chất hay hợp chất khitác dụng với nước đều tạo ra phân tử acid hypoclorid có tác dụng khử trùng nước mặtNgười ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit,phenol, xyanua ra khỏi nước thải Tuy nhiên nếu trong nước thải có chứa nhiều chấthữu cơ chúng sẽ kết hợp với clo tạo các sản phẩm độc hại… dễ gây hại cho nguồnnước đặc biệt là nguồn nước cấp cho mục đích sinh hoạt

Phương pháp Ozon hóa: Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu

cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Sauquá trình ozon hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, Ozon còn oxy hóa cáchợp chất Nito, Photpho

Sử dụng tia UV: tia uv có khả năng tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật Trong kĩ thuật,

khi lưu lượng nước cần khử trùng nhỏ, tia tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước Hiệuquả của phương pháp này chỉ đạt được hoàn toàn khi trong nước không có chất hữu cơ

và cặn lơ lửng Phương pháp khử trùng này có ưu điểm là không thay đổi tính chất lýhóa của nước không gây nên các hậu quả phụ Nhưng hiệu suất xử lý thấp Chỉ ápdụng với quy mô nhỏ

Hiện nay, để xử lý nguồn nước thải từ các quá trình dệt nhuộm, người ta thường sửdụng các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxydation Processes – AOPs) Cácquá trình này dựa trên cơ sở oxy hóa các hợp chất hữu cơ (thuốc nhuộm) thành CO2 và

H2O với tác nhân oxy hóa là các gốc tự do hoạt động hydroxyl OH được tạo ra ngaytrong quá trình hoạt động từ tác nhân ban đầu an toàn, ít độc tính chứ không phải làquá trình sử dụng trực tiếp sử dụng các chất oxy hóa mạnh như Cl2, O3…

Gốc hydroxyl là tác nhân oxy hóa rất mạnh với thế oxy hóa là 2,80 V (chỉ đứng sau

F2), có khả năng phân hủy oxy hóa không chọn lựa mọi hợp chất hữu cơ dù là loại khóphân hủy nhất, biến chúng thành những hợp chất vô cơ (còn gọi là khoáng hóa) khôngđộc hại như CO2, H2O, axit vô cơ…

Ngoài ra, người ta cũng nhận thấy khả năng oxi hóa của quá trình Fenton có

thể được tăng mạnh khi có sự chiếu sáng bằng tia UV Khi có mặt của bức xạ thìgốc •OH có thể được hình thành theo các phản ứng dưới đây:

H2O2 Trong suốt quá trình xử lý bằng photo-Fenton chúng ta chỉ có thể quan sát được

sự biến đổi màu chứ không nhìn thấy sự phân hủy sinh học Chúng ta có thể kết hợpgiữa phương pháp oxy hóa bằng Fenton với xử lý sinh học để khử triệt để màu vàCOD trong nước thải công nghiệp dệt