Các công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn để phục vụ cho các công đoạn sản xuất, đồng thời lượng nước thải sau khi sử dụng được xả ra bình quân từ 12 - 300 m3/tấn vải. Trong đó nguồn ô nhiễm chính là nước thải ở công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
Các chuyên gia đều biết rằng cần sử dụng vi sinh xử lý nước thải dệt nhuộm trong hệ thống để xử lý các thành phần ô nhiễm của nước thải sản xuất dệt nhuộm. Mức độ ô nhiễm của nước thải công nghiệp tẩy nhuộm nói chung phụ thuộc rất lớn vào loại, lượng hóa chất sử dụng, kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa), tỷ lệ sử dụng sợi tổng hợp, loại hình công nghệ sản xuất (gián đoạn, liên tục hay bán liên tục), đặc tính máy móc sử dụng. Các tác nhân bao gồm:
Nước thải chứa tinh bột xả từ khâu hồ sợi làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của các loài động thực vật thủy sinh. Ngoài ra, nước thải chứa tinh bột còn dễ xảy ra quá trình phân hủy yếm khí, phát sinh ra CH4, CO2, NH3, H2S gây mùi hôi thối ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ô nhiễm nguồn nước tự nhiên.
Các chất H2SO4, NaOCl, Na2SO4, NaCl, Na2S, Na2S2O4, chất tẩy rửa không ion, các hợp chất vòng thơm, tạo chất dầu,… xả ra từ khâu giặt sau nhuộm. Các chất formaldehyde, K2Cr2O7, tạp chất chứa kim loại nặng, NaCl, halogen hữu cơ, Na2SO4, thuốc nhuộm, Na2S2O4, hơi H2SO4, CH3COOH thải ra từ khâu nấu. Dầu hỏa, các chất hồ sợi dọc, chất nhũ hóa, chất làm mềm, chất tạo phức, NO2, thải ra từ khâu hoàn tất. Tất cả các chất ô nhiễm này gây ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân hủy của các vi sinh vật làm sạch nước. Ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh gây sự thiếu hụt oxy hòa tan trong nước. Gốc hữu cơ kết hợp với các ion kim loại tạo thành các phức chất bền, khó phân hủy, gây tác hại nghiệm trọng đến môi trường. Các ion kim loại còn tham gia vào chuỗi thức ăn, từ đó dây ảnh hưởng cho sức khỏe con người. Đặc biệt nguy hại hơn nữa là sự có mặt của chất Clo hoạt tính trong nước thải sẽ kết hợp với các chất hữu cơ vòng thơm tạo thành những chất gây tiền ung thư. Xơ sợi và các tạp chất thiên nhiên có trong xơ sợi bị loại bỏ trong các công đoạn xử lý nước, gây tắc nghẽn dòng chảy.
Ngoài ra, độ màu của nước thải rất cao đặc biệt ở các nhà máy vừa và nhỏ dao động từ 1.500 đến 3.700 Pt-Co, chứng tỏ lượng thuốc nhuộm được sử dụng cho các cơ sở này hoặc còn dư khá nhiều sau quá trình. Trong khi đó, tại các nhà máy lớn độ màu chỉ thay đổi trong khoảng 140 đến 300 Pt-Co, chứng tỏ thuốc nhuộm đã được sử dụng khá triệt để.
Như vậy, có thể thấy rằng hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải sản xuất của nhà máy là rất cao, cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Chính vì thế, các nhà máy phải tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung bằng công nghệ xử lý hoá lý hoặc công nghệ sinh học trong xử lý nước thải dệt nhuộmvà nước thải sau khi xử lý sẽ được thải ra hệ thống cống thoát nước dẫn ra môi trường bên ngoài.
Những tác hại của các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước
- Nhiệt độ: Ảnh hưởng đến chất lượng nước, oxy hòa tan trong nước (DO). Ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học và ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước.
- Các chất hữu cơ: Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước. Ảnh hưởng đến tài nguyên thủy sinh.
- Chất rắn lơ lửng: Ảnh hưởng đến chất lượng nước, tài nguyên thủy sinh. - Các chất dinh dưỡng (N, P): Gây ra hiện tượng phú dưỡng, ảnh hưởng đến chất lượng nước, sự sống thủy sinh.
- Các vi khuẩn: Nước có lẫn vi khuẩn gây bệnh là nguyên nhân của các idchj bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, tả,… Coliform là nhóm vi khuẩn gây bệnh đường ruột, tiêu chảy…
- Độ màu: Ảnh hưởng đến vẻ mỹ quan của nước thải, cũng như khả năng xử lý nước thải.Ảnh hưởng đến môi trường sống của các loài thủy sản sống dưới nước.
Những phương pháp xử lý nước thải
Đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm là chứa tổng hàm lượng chất rắn chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao. Chọn phương án xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lưu lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý nước thải tập trung hay cục bộ.
a. Phương pháp trung hòa
Phương pháp trung hòa được thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hóa chất như H2SO4, HCl, NaOH, CO2. Điều chỉnh pH thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể thu gom.
b. Phương pháp keo tụ.
Đây là phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm. Trong phương pháp này người ta thường dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùng với sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hay hay hỗn hợp của 2 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, còn nếu dùng Sunfat nhôm thì pH = 5 – 6.
Hoặc sử dụng keo tụ PAC có ưu điểm vượt trội hơn phèn nhôm: Hóa chất PAC keo tụ
Nguyên lý: khi dùng phèn thì sẽ tạo thành các bông Hydroxyt. Các chất màu và các chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn. Để tăng quá trình keo tụ, tạo bông người ta thường bổ sung chất trợ keo tụ như Polymer hữu cơ.
Phương pháp này được dùng để xử lý màu nước thải và hiệu suất khử màu đối với thuốc nhuộm phân tán.
Bên cạnh phương pháp keo tụ hóa học, phương pháp keo tụ điện hóa đã được ứng dụng để khử màu ở quy mô công nghiệp. Nguyên lý của phương pháp này là trong thiết bị keo tụ có các điện cực, giấu các điện cực có dòng điện một chiều để làm tăng quá trình kết bám tạo bông cặn dễ lắng. Điều kiện làm việc tối ưu của hệ thống này là: cường độ dòng điện 1800mA, điện thế 8V, pH 5.5 – 6.5.
c. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ 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 chất rắn (chất hấp phụ). Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, than nâu, đất
sét, cacbon, magie, zeolite trong đó than hoạt tính là chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn 400 – 1500 m2/g.
d. Phương pháp oxy hóa
Do cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm nên trong khử màu nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa phải dùng chất oxy hóa mạnh. Chất oxy hóa được dùng phổ biến hiện nay là Ozon, Ozon có khả năng khử màu rất tốt đặc biệt cho nước thải chứa thuộc nhuộm hoạt tính.
Để khử màu 1g thuốc nhuộm hoạt tính cần 0.5g O3.
e. Phương pháp màng
Phương pháp màng được ứng dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm với mục đích thu hồi hóa chất để tái sử dụng như: tinh bột PVA, thuốc nhuộm indigo, muối, thuốc nhuộm. Động lực quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa 2 phía của màng.
f. Phương pháp xử lý nước thải sinh học
Phần lớn các chất có trong nước thải dệt nhuộm là những chất có khả năng phân hủy sinh học. Trong một số trường hợp nước thải dệt nhuộm có thể chứa các chất có tính độc đôi với vi sinh vật như các chất khử vô cơ, formandehit, kim loại nặng, clo…và các chất khó phân hủy sinh học như các chất tẩy rửa, hồ PVA, các loại dầu khoáng…do đó trước khi đưa vào xử lý sinh học, nước thải cần được khử các chất gây độc và giảm tỷ lệ các chất khó phân hủy sinh học bằng phương pháp xử lý cục bộ.
Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí cần kiểm tra tỷ lệ chất dinh dưỡng cho quá trình phân hủy tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1. Các phương pháp sinh học thông thường được sử dụng cho nước thải sinh hoạt là bùn hoạt tính, lọc sinh học, hồ oxy hóa hoặc kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc (Nguyễn Thế Đồng, 2011).