1 .Kết luận
Bảng 1. 3 .Thành phần chính của nước thải dệt nhuộm
Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pH - 8,6 - 9,8 Nhiệt độ 0C 36 - 52 Độ màu Pt-Co 350 - 3710 SS mg/L 69 - 380 COD mgO2/L 360 - 2448 BOD5 mgO2/L 200 - 1450 Ntổng mg/L 22 - 43 Ptổng mg/L 0,9 - 37,2 Cr6+ mg/L 0,093 - 0,364 Pb mg/L KPH-0,007 Cd mg/L KPH-0,00025 Hg mg/L KPH As mg/L KPH-0,013
Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường:
Tính chất của nƣớc thải dệt nhuộm rất phức tạp và phụ thuộc vào các loại hình sản xuất khác nhau và các loại hóa chất khác nhau, tuy nhiên nƣớc thải dệt nhuộm gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng từ những yếu tố sau:
Nƣớc thải dệt nhuộm có độ kiềm cao làm tăng pH của nƣớc. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mịn các cơng trình thốt nƣớc và hệ thống xử lý nƣớc thải.
Muối trung tính làm tăng hàm lƣợng tổng chất rắn, lƣợng thải lớn gây độc hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi của tế bào.
Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nƣớc, gây tác động xấu đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxi hòa tan trong nguồn nƣớc.
Độ màu cao do lƣợng thuốc nhuộm còn thừa đi vào nƣớc thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hƣởng tới q trình quang hợp của các lồi thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới cảnh quan.
Hàm lƣợng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxi hòa tan trong nƣớc, ngăn cản sự khuếch tán của oxi vào môi trƣờng, gây nguy hại cho hoạt động của thuỷ sinh vật. Mặt khác, một số các hố chất chứa kim loại nhƣ Crơm, nhân thơm, các phần chứa độc tố khơng những có thể tiêu diệt thuỷ sinh vật mà còn gây hại trực tiếp đến dân cƣ ở khu vực lân cận, gây ra một số bệnh nguy hiểm nhƣ ung thƣ.
Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến sức khỏe con người:
Khoảng 40% chất màu đƣợc sử dụng trên toàn cầu chứa chlorine hữu cơ, một chất gây ung thƣ, các loại hóa chất sử dụng trong dệt nhuộm bốc hơi vào trong khơng khí làm suy giảm hơ hấp hoặc đƣợc hấp thụ qua da gây ra những bệnh ngoài da, xuất hiện nhƣ phản ứng dị ứng. Do tình trạng ơ nhiễm hóa học này, chức năng bình thƣờng của tế bào bị xáo trộn và điều này có thể làm thay đổi cơ chế sinh lý và sinh hóa của động vật dẫn đến suy giảm các chức năng quan trọng nhƣ hơ hấp, tích tụ, sinh sản và thậm chí tử vong. Nƣớc thải nhuộm có chứa hàm lƣợng cao các hố chất nhuộm và hơi mùi hóa chất khó chịu gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cán bộ nhân viên và cộng đồng dân cƣ xung quanh. Nƣớc thải nhuộm có chứa các ion kim loại nặng, kim loại độc ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời gây nên nhiều căn bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính
mạng. Nƣớc thải từ các q trình nhuộm, nếu khơng đƣợc xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đƣờng trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con ngƣời và gây các bệnh nghiêm trọng, nhƣ viêm loét da, viêm đƣờng hô hấp, eczima, ung thƣ,…
1.3. Tổng quan về các công nghệ xử lý nƣớc thải của ngành dệt nhuộm
Nƣớc thải của ngành dệt nhuộm phát sinh chủ yếu từ công đoạn nhuộm sợi, vải và cơng đoạn giặt để hồn thiện sản phẩm, do đó nƣớc thải của ngành dệt nhuộm có đặc điểm là tổng hàm lƣợng chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao, do đặc thù của công nghệ xử lý, việc lựa chọn các phƣơng pháp xử lí thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố nhƣ lƣu lƣợng nƣớc thải, đặc tính nƣớc thải, hàm lƣợng các chất ô nhiễm, tiêu chuẩn xả thải... Hiện nay trên thế giới có nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đã đƣợc áp dụng và đem lại hiệu quả xử lý rất cao, nƣớc thải đầu ra có các thơng số nằm trong giới hạn cho phép của các tiêu chuẩn xả thải ra môi trƣờng. Tuy nhiên, về cơ bản các công nghệ xử lý nƣớc thải đều xử lý bằng các phƣơng pháp xử lý sau: phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hóa học và phƣơng pháp sinh học. Việc lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm hợp lý là sự kết hợp hợp lý giữa các phƣơng pháp xử lý trên
Phương pháp cơ học: Phƣơng pháp cơ học là công đoạn đầu tiên giúp loại bỏ
các tạp chất vơ cơ, hữu cơ khơng tan có trong nƣớc thải, hình thức xử lý này chủ yếu sử dụng các loại song chắn rác, lƣới chắn rác và các loại bể lắng [5]
Phương pháp hóa học: Phƣơng pháp hóa học là phƣơng pháp bổ sung thêm
các loại hóa chất, chất hỗ trợ vào trong nƣớc thải giúp loại bỏ các hợp chất không mong muốn trong nƣớc thải. Phƣơng pháp hóa học xử lý nƣớc thải bao gồm nhiều công đoạn khác nhau nhƣ: keo tụ tạo bơng, hấp phụ, oxy hóa hoặc phƣơng pháp trung hòa [5].
Phương pháp trung hòa:
Theo Trần Văn Nhân và cộng sự (2009), [7]; Phƣơng pháp trung hòa là sử dụng các loại hợp chất có tính axit hoặc tính bazo để trung hịa nƣớc thải có chứa axit hoặc bazo, đối với nƣớc thải có tính axit thƣờng dùng các loại hóa chất có tính kiềm để trung hịa nhƣ: vơi sữa 5 – 8%, NaOH, Na2CO3, NH4OH, Mg(OH)2); đối với nƣớc thải có tính kiềm thì thƣờng dùng các loại hóa chất có tính axit nhƣ H2SO4, HCl
Phương pháp keo tụ, tạo bông:
Theo nghiên cứu của Đào Minh Trung và nhóm nghiên cứu, (2015), [20]; Phƣơng pháp hóa lý đƣợc ứng dụng xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ và vơ cơ trong đó sử dụng chất keo tụ phèn PAC (Poly Alumino Clorua) kết hợp với chất trợ keo tụ Polymer đã đƣợc ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên Thế Giới. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm với một số thông số ô nhiễm ban đầu nhƣ: pH= 9; COD= 800(mgO2/l); độ màu = 750 Pt-Co. Nghiên cứu đƣợc thực hiện với chất keo tụ là PAC, chất trợ keo hóa học Polymer anion và chất trợ keo sinh học là Gum muồng Hoàng Yến. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý hóa lý của chất trợ keo tụ hóa học Polymer anion cho kết quả xử lý COD đạt 60,3%, độ màu đạt 87,3% và SS đạt 93,2%. Với chất trợ keo tụ sinh học cho hiệu quả xử lý COD 59,7%, độ màu 87,1% và SS đạt 92,8%.
Phương pháp oxy hóa khử: Đây là phƣơng pháp sử dụng các loại hóa chất có
tính oxy hóa mạnh để phá vỡ liên kết của các hợp chất có trong nƣớc thải, các loại chất sử dụng trong phƣơng pháp này thƣờng có tính oxy hóa hoặc tính khử mạnh nhƣ Fenton, Ozon, Peroxon,..
Xử lý màu nƣớc thải bằng Ozơn: Theo nghiên cứu của Vũ Thị Bích Ngọc và nhóm nghiên cứu, (2016), [22]; Phƣơng pháp Peroxon cho hiệu quả xử lý màu cao hơn, với thời gian xử lý ngắn hơn. Tuy nhiên, với mục đích ứng dụng xử lý màu nƣớc thải dệt nhuộm trong thực tế, cần thiết phải lựa chọn phƣơng pháp phù hợp (dễ vận hành, không cầu kỳ về thiết bị và các bƣớc tiến hành), bài báo lựa chọn phƣơng pháp Ozon hóa để tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý màu nƣớc thải nhuộm thực tế tại làng nghề Vạn Phúc. Q trình Ozon hóa và Peroxon đều có khả năng oxy hóa, phá vỡ cấu trúc của các hợp chất mang màu để xử lý màu của dung dịch phẩm Direct red 23 với hiệu quả cao. Tác giả đã so sánh và xác định đƣợc quá trình Peroxon cho hiệu quả xử lý màu cao hơn, sau thời gian xử lý 80 phút, quá trình Peroxon cho hiệu suất xử lý màu đạt 99.48 %, q trình Ozon hóa cho hiệu suất xử lý màu đạt 97.62 %. Lựa chọn cấp Ozon vào dung dịch qua hệ Injector - ống dòng thay cho sục Ozon trực tiếp vào dung dịch nƣớc thải phẩm nhuộm đã tận dụng và hạn chế lƣợng khí Ozon dƣ thốt ra ngồi, đồng thời, làm giảm thời gian phản ứng, nâng cao hiệu quả của quá trình Ozon hóa (thời gian phản ứng giảm từ 10 giờ xuống 8 giờ, mà hiệu quả xử lý
màu tăng từ 95.03 % lên đến 98.05 %). Độ màu của dung dịch sau xử lý đạt 104 Pt - Co, phù hợp tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 13:2009/BTNMT (cột B, 150 Pt - Co).
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp điện phân: Điện phân trong xử lý nƣớc thải là phƣơng pháp sử dụng các dịng điện tích để tác rời các hạt mang điện tích có trong nƣớc thải.
Theo Đặng Hồng Yến và nhóm nghiên cứu (2016), [21]; Phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng cơng nghệ Fenton điện hóa với điện cực than chì có hiệu quả cao đối với việc xử lý COD. Trong nghiên cứu này 3 thông số ảnh hƣởng lớn đến quá trình này là pH, hàm lƣợng Fe2+, hiệu điện thế đƣợc khảo sát, nƣớc thải đƣợc lấy trực tiếp từ công ty CP dệt may Thành Cơng có COD trong khoảng 400-500 mg/l. Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm đƣợc sử dụng với phần mềm Modde 5.0, kết quả thu đƣợc cho thấy ở giá trị pH = 3,27, nồng độ Fe2+ = 1,87mMol, hiệu điện thế U = 15V, COD đầu ra giảm còn 71mg/l trong thời gian 30 phút, đạt QCVN 13:2015/BTNMT. Nghiên cứu này cho thấy rằng chỉ trong một khoảng thời gian ngắn, COD có hiệu suất xử lý cao, đây đƣợc xem là một công nghệ triển vọng để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
Phương pháp hấp phụ: Phƣơng pháp hấp phụ thƣờng đƣợc dùng để xử lý các
chất khơng có khả năng phân hủy sinh học, trong thuốc nhuộm có rất nhiều chất mà vi sinh vật không thể phân hủy ngay đƣợc, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ có cấu tạo mạch vịng. Vì vậy, để khử màu cho thuốc nhuộm, tốt nhất vẫn là dùng chất hấp phụ. Các chất hấp phụ thƣờng dùng nhƣ Than hoạt tính, Bentonit (đất sét biến tính), Than nâu...Trong đó, Than hoạt tính là chất hấp phụ đƣợc sử dụng rộng rãi và có hiệu quả, nó có bề mặt riêng lớn (400 – 1500m2/g). Tuy nhiên, thời gian và tốc độ hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, bản chất, cấu trúc của chất tan, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, loại chất hấp phụ và chất cần hấp phụ [7].
Theo Nguyễn Thị Hà và nhóm nghiên cứu, (2008), [23] đã đƣa ra nghiên cứu hấp phụ màu/xử lý COD trong nƣớc thải nhuộm bằng cacbon hoạt hóa chế tạo từ bụi bơng, vì xử lý màu trong nƣớc bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trƣờng đƣợc chế tạo từ các chất thải, vật liệu có trong tự nhiên. Trong nghiên cứu này tác giả đã tận dụng bụi bông để chế tạo vật liệu hấp phụ ứng dụng trong xử lý màu (COD) của nƣớc thải nhuộm. Các kết quả cho thấy xử lý hoạt hố bụi bơng bằng
phƣơng pháp đốt với axit sunfuric đậm đặc là phù hợp và cho hiệu suất khá cao 70% (so với khối lƣợng của vật liệu thải thơ), kích thƣớc hạt phù hợp là 0,25mm. Hiệu quả xử lý màu tính theo giá trị mật độ quang (D) và COD của cacbon hoạt hố từ bụi bơng đạt tƣơng ứng 75 và 97% ở pH tối ƣu 7-8, tỉ lệ chất hữu cơ/vật liệu là 15mg/g, thời gian hấp phụ 15 phút ở hệ tĩnh và tốc độ dòng 0,6l/h ở hệ động. Đối với mẫu nƣớc thải thực tế hiệu suất xử lý COD đạt 68% với điều kiện hấp phụ tối ƣu nghiên cứu và tỉ lệ vật liệu hấp phụ/COD là 1g/40mg (COD giảm từ 800 xƣống còn 256mg/l). Tăng thời gian tiếp xúc (hấp phụ) và giảm tỉ lệ COD/vật liệu hấp phụ có thể xem xét để tăng hiệu quả quá trình xử lý.
Phương pháp lọc màng: Phƣơng pháp lọc màng sử dụng trong xử lý nƣớc thải
dệt nhuộm với mục đích thu hồi hợp chất để tái sử dụng nhƣ thu hồi tinh bột PVA, thuốc nhuộm Indigo bằng siêu lọc hoặc đông thời thu hồi muối và thuốc nhuộn bằng kết hợp thẩm thấu ngƣợc và màng bán thấn, động lực quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng lọc [7]
Theo M. Sarioglu Cebeci và nhóm nghiên cứu, (2017), [34]: Độ màu cao là vấn đề đặc biệt quan tâm trong xử lý nƣớc thải dệt nhuộm, do đó nghiên cứu đã đƣa ra quy trình xử lý độ màu trong nƣớc thải bằng màng lọc nano (Nanofiltration), trong nghiên cứu này nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc thu nhận từ q trình nhuộm màu bằng hóa chất Xanh Methylen và một số chất phụ gia khác. Việc xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng khả năng thẩm thấu qua màng đƣợc áp dụng với loại màng lọc tấm phẳng nano loại polymer (NF) ở áp suất làm việc liên tục, đƣợc sử dụng để loại bỏ COD, độ màu, độ đục, độ dẫn điện trong nƣớc thải. Kết qủa nghiên cứu cho thấy khẳ năng loại bỏ COD là 98%, độ màu là 98%, độ đục là 100% và độ dẫn điên đạt 95%, do đó nghiên cứu này cho thấy có thể áp dụng rộng rãi phƣơng pháp này cho việc xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
Xử lý bằng phương pháp sinh học: Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở hoạt động
phân hủy chất hữu cơ có trong nƣớc thải của các vi sinh vật, các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng và tạo sinh khối. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản, phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để xử lý hồn tồn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nƣớc thải. Công đoạn xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp
sinh học thƣờng đƣợc diễn ra sau khi nƣớc thải đã đƣợc xử lý sơ bộ bằng các biện pháp cơ học, hóa lý [5]
Theo nghiên cứu của K.Balaji và nhóm nghiên cứu (2012), [25]: Q trình sản xuất dệt nhuộm có sử dụng nhiều hóa chất nguy hại nhƣ thuốc nhuộm, tinh bột, acid, chất kiềm, chất hoạt động bề mặt và các hơp chất hữu cơ,.. do đó nƣớc thải chứa nhiều các thành phần nhƣ: độ màu, COD, BOD, TDS, SS,.. biện pháp xử lý loại nƣớc thải này thƣờng đƣợc sử dụng là phƣơng pháp sinh học sau khi đã đƣợc xử lý hóa lý. Phƣơng pháp xử lý bằng sinh học thiếu khí và sinh học hiếu khí có hiệu quả xử lý cao đối với những chất q trình hóa lý chƣa xử lý đƣợc, các nghiên cứu của ông đã chỉ ra rằng qua trình xử lý sinh học đem lại hiệu quả cao với hiệu xuất xử lý COD là 83,3%, BOD 89%.
Một số hệ thống xử lý nước thải sản xuất ngành dệt nhuộm trên thế giới:
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm, tuy nhiên về cơ bản hầu hết các công nghệ xử lý đang đƣợc áp dụng đều sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phƣơng pháp sau: phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hóa học và phƣơng pháp sinh học. Tùy thuộc vào hình thức sản xuất, nguyên liệu đầu vào và các loại hóa chất sử dụng mà có thể lựa chọn các cơng nghệ xử lý khác nhau
Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tại KCN Giang Tô - Trung Quốc:
Theo nghiên cứu của Zongping Wang và nhóm nghiên cứu (2011), [39]: Công nghệ xử lý nƣớc thải nhuộm tại trung quốc thƣờng áp dụng kết hợp giữa phƣơng pháp hóa lý và phƣơng pháp sinh học. Nghiên cứu đƣợc đƣa ra để xử lý nƣớc thải tại một khu công nghiệp dệt may tại Giang Tô - Trung Quốc có lƣu lƣợng xả thải khoảng 60.000m3/ngày, với tính chất nƣớc thải có hàm lƣợng cao các chất hữu cơ nhƣ COD (1800-2000 mg/l), BOD (400-500mg/l) và độ màu (500times), pH (9-13) và TSS (250 -350 mg/l), công nghệ xử lý nƣớc thải tại đây đƣợc áp tại đây gồm những công nghệ xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý kết hợp sinh học hiếu khí và khử trùng bằng Ozon đƣợc thể hiện tại Hình 1.11
Chú thích: 1. Bể điều hịa 2. Bể keo tụ 3. Bể lắng 1