STT Thơng số Phƣơng pháp phân tích
1 Nhiệt độ TCVN 4557 : 1988
2 pH TCVN 6492 : 2011
3 COD TCVN 6491 : 1999
4 TSS TCVN 6625 : 2000
Phƣơng pháp đo nhiệt độ (theo TCVN 4557 : 1988)
Cách tiến hành: Nƣớc lấy vào chai lấy mẫu, lắc đều, nhúng bầu thủy ngân của nhiệt kế vào nƣớc và giữ yên ở đó 5 phút. Sau đó, đọc kết quả.
Phƣơng pháp đo COD (theo TCVN 6491 : 1999)
- Nguyên tắc:
Trong môi trƣờng axit sunfuric đặc với sự có mặt của xúc tác Ag2SO4, khi đun nóng K2Cr2O7 oxi hóa các hợp chất hữu cơ. Chuẩn độ lƣợng K2Cr2O7 dƣ bằng dung dịch muối Morh với chỉ thị Feroin. Cuối điểm chuẩn, độ màu dung dịch sẽ chuyển từ màu xanh lục sang màu nâu đỏ.
- Hóa chất:
Ag2SO4/H2SO4đ: cho 10g Ag2SO4 vào 35ml nƣớc, sau đó cho từ từ 965ml H2SO4đ vào.
K2Cr2O7/HgSO4: cho 80g HgSO4 vào 800ml nƣớc, sau đó cho 100ml H2SO4đ, lắc đều và để nguội. Hòa tan 11,768g K2Cr2O7 vào dung dịch và định mức tới 1000ml.
Sắt (II) amoni sunfat: hòa tan 47 g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nƣớc vào nƣớc. Thêm 20ml H2SO4đ. Làm lạnh và định mức bằng nƣớc thành 1000ml.
Feroin: hòa tan 1g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nƣớc vào nƣớc. Thêm 1,5g C12H8N2.H2O và lắc đều cho đến khi tan hết. Pha loãng bằng nƣớc thành 100ml.
- Tiến hành:
Hút 2ml mẫu vào ống nghiệm. Thêm 1ml K2Cr2O7/HgSO4 và 3ml Ag2SO4/H2SO4đ vào. Đậy nắp ống nghiệm và lắc đều.
Phá mẫu trong lò COD trong 2 giờ ở nhiệt độ 150ºC. Để nguội, sau đó chuyển mẫu vào bình tam giác 100ml. Tráng ống nghiệm và thêm nƣớc cất đến khoảng 30ml.
Thêm 2†3 giọt chỉ thị Feroin. Lắc đều, dung dịch có màu xanh lục. Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu nâu đỏ. Ghi thể tích muối Morh V1 tiêu tốn.
Làm mẫu trắng tƣơng tự nhƣ mẫu mơi trƣờng. Ghi thể tích muối Morh V0 tiêu tốn.
- Tính tốn kết quả:
COD = [(Vo – V1) x N x 8000] : V Trong đó:
V: thể tích mẫu trƣớc khi pha loãng (ml)
V0: thể tích muối Morh tiêu tốn để chuẩn độ mẫu trắng (ml)
V1: thể tích muối Morh tiêu tốn để chuẩn độ mẫu môi trƣờng (ml) N: nồng độ đƣơng lƣợng của muối sắt (II) amoni sunfat (mol/l) Phƣơng pháp đo TSS (theo TCVN 6625 : 2000)
- Nguyên lý:
Mẫu đƣợc trộn đều trƣớc khi đƣợc lọc qua giấy lọc (giấy lọc đã biết khối lƣợng), cặn bị giữ lại trên giấy lọc đƣợc sấy đến khối lƣợng không đổi ở nhiệt độ 103†105ºC. Khối lƣợng tăng lên của giấy lọc chính là khối lƣợng tổng chất rắn lơ lửng.
- Cách tiến hành
Chuẩn bị giấy lọc:
Lắp thiết bị chân không và giấy lọc. Bật máy hút chân không và rửa giấy lọc 3 lần, mỗi lần 20ml nƣớc cất. Sau đó, tiếp tục hút để loại hết vết nƣớc rồi thải phần nƣớc rửa. Chuyển giấy lọc sang đĩa nhôm rồi sấy ở 103†105ºC trong thời gian 1 giờ, làm nguội trong bình hút ẩm về nhiệt độ phịng rồi cân. Lặp lại quá trình sấy, làm nguội, cân đến khi khối lƣợng không đổi hoặc thay đổi nhỏ hơn 4% (0,5mg).
Lắp thiết bị lọc mẫu. Lấy 200ml mẫu, trộn đều rồi chuyển sang phễu lọc. Sau khi lọc xong, rửa giấy lọc 3 lần, mỗi lần dùng 10ml nƣớc tinh khiết. chuyển giấy lọc sang đĩa nhôm đã biết khối lƣợng. Sấy ở nhiệt độ 103†105ºC 1 giờ, làm nguội trong bình hút ẩm về nhiệt độ phòng rồi cân. Lặp lại quá trình sấy, làm nguội, cân đến khi khối lƣợng không đổi hoặc thay đổi nhỏ hơn 4% (0,5mg).
Tính tốn kết quả:
TSS = (A - B)x1000/V Trong đó:
A: khối lƣợng mẫu + giấy lọc sau khi sấy (mg) B: khối lƣợng giấy lọc (mg)
V: thể tích mẫu (ml)
Phƣơng pháp đo đợ màu (theo TCVN 4558 : 2008)
- Nguyên tắc:
Thực tế, nƣớc thƣờng có màu sắc gần với màu của dung dịch hỗn hợp K2Cr2O7 và CoSO4 nên thƣờng dùng dãy dung dịch của hỗn hợp đó làm dãy chuẩn để so sánh xác định màu của nƣớc.
- Hóa chất:
Dung dịch 1: hòa tan 0,0876g K2Cr2O7 cùng với 2g CoSO4 và 1ml H2SO4đ vào nƣớc cất. Định mức 1lit bằng nƣớc cất.
Dung dịch 2: pha dung dịch H2SO4đ vào nƣớc cất với tỷ lệ 1:1000. - Cách tiến hành thí nghiệm:
Lập đƣờng chuẩn: chuẩn bị 10 ống đo Nessler, dùng pipet lấy lần lƣợt vào mỗi ống: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14ml dung dịch 1 và thêm dung dịch 2 đến thể tích 100ml. Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn trên máy so màu, sử dụng cuvet dày 1†10mm.
Để xác định màu của mẫu nƣớc, cho nƣớc đã lọc vào cuvet và tiến hành đo nhƣ mẫu chuẩn.
2.2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm các giải pháp công nghệ cho hệ thống xử lý nƣớc thải hệ thống xử lý nƣớc thải
Giải pháp 1: Keo tụ 3 bậc
Tiến hành 2 thí nghiệm: thí nghiệm 1 thực hiện keo tụ 3 bậc khơng cải tiến sử dụng hóa chất mới ở keo tụ 1 bậc, thí nghiệm 2 thực hiện keo tụ 3 bậc có sự cải tiến sử dụng hóa chất mới là PAC và PAA ở keo tụ 1 bậc. Lƣợng PAC sử dụng đƣợc tính theo lƣợng SS trong nƣớc thải. Với SS = 345 mg/l, lƣợng phèn nhôm thƣờng sử dụng là khoảng 40†60 mg/l. Lƣợng PAC thƣờng bằng 1/3†1/4 lƣợng phèn nhôm hoặc nhiều hơn nếu muốn xử lý màu [4,7,9]. Vì vậy, lƣợng PAC đƣợc khảo sát có giá trị trong khoảng 10†35 mg/l. Cũng theo các tài liệu này, lƣợng PAA sử dụng nằm trong khoảng 1†5 mg/l.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành cụ thể nhƣ sau:
Thí nghiệm 1: keo tụ 3 bậc khơng cải tiến sử dụng chất keo tụ mới - Các bƣớc tiến hành thí nghiệm nhƣ sau:
+ Keo tụ 1 bậc (tiến hành ở hệ thống xử lý nƣớc thải của công ty). Nƣớc thải ở bể điều hòa (mẫu KT0) đƣợc dẫn sang bể keo tụ và đƣợc keo tụ với 2 chất keo tụ là; 1,05 g Ferric Chloride/lit nƣớc và 1 mg PAA/lit nƣớc. Sau keo tụ, nƣớc đƣợc dẫn sang bể lắng.
+ Keo tụ 2 bậc
Nƣớc thải từ bể sau lắng keo tụ ở nhà máy (mẫu KT1) đƣợc keo tụ với 2 chất keo tụ là: 10 mg PAC/lit nƣớc và 1 mg PAA/lít nƣớc.
- Tiến hành thí nghiệm lần lƣợt theo các bƣớc sau:
Bƣớc 1: Lấy 1 lit nƣớc thải từ bể sau lắng keo tụ vào bình keo tụ Bƣớc 2: Thêm 5,5µl dung dịch H2SO498% vào để pH ~ 7
Bƣớc 3: Thêm 10 mg PAC vào, khuấy đều 2 phút với tốc độ 120 vòng/phút Bƣớc 4: Thêm 1 mg PAA vào, khuấy đều 20 phút với tốc độ 60 vòng/phút Bƣớc 5: Lắng 20 phút, gạn lấy dung dịch nƣớc trong ở trên
Bƣớc 6: Lọc qua ống lọc (với tỷ lệ lớp vật liệu lọc: dƣới là 3cm sỏi, trên là 5cm cát vàng). Mẫu sau keo tụ 2 bậc kí hiệu là KT2.
+ Keo tụ 3 bậc:
Nƣớc thải sau keo tụ 2 bậc (mẫu KT2) đƣợc tiếp tục keo tụ 3 bậc với 2 chất keo tụ là: 5 mg PAC/lit nƣớc và 1 mg PAA/ lít nƣớc. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ keo tụ 2 bậc. Mẫu sau keo tụ 3 bậc đƣợc kí hiệu là KT3.
Thí nghiệm 2: Keo tụ 3 bậc, có cải tiến sử dụng chất keo tụ mới là PAC và PAA.
Trƣớc khi tiến hành keo tụ, khảo sát lƣợng PAC và PAA thích hợp. Khảo sát lƣợng PAA: nƣớc thải từ bể gom đƣợc chia làm 5 mẫu KT11, KT12, KT13, KT14, KT15 với thể tích nhƣ nhau là 1lít. Cho vào 5 mẫu cùng 1 lƣợng PAC là 25 mg/L và lƣợng PAA lần lƣợt là: 1; 2; 3; 4; 5 mg/L nƣớc thải. Tiến hành keo tụ 5 mẫu tƣơng tự nhƣ cách keo tụ 2 bậc ở thí nghiệm 1.
Khảo sát lƣợng PAC: nƣớc thải từ bể gom đƣợc chia làm mẫu KT‟11, KT‟12, KT‟13, KT‟14, KT‟15. Cho vào 5 mẫu cùng 1 lƣợng PAA là 2 mg/L và lƣợng PAC lần lƣợt là: 10; 20; 25; 30; 35 mg/L nƣớc thải. Tiến hành keo tụ 5 mẫu với cách làm tƣơng tự nhƣ cách keo tụ 2 bậc ở thí nghiệm 1.
Nƣớc thải đƣợc lấy ở bể điều hịa của Cơng ty đƣợc keo tụ 3 bậc với 2 hóa chất keo tụ đƣợc bổ sung vào là PAC và PAA.
- Thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau: + Keo tụ 1 bậc:
Lấy 1 lít mẫu nƣớc thải từ bể điều hòa đem keo tụ với 2 chất keo tụ bổ sung là: 30 mg PAC và 2 mg PAA. Cách tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ keo tụ 2 bậc ở thí nghiệm 1. Mẫu sau keo tụ 1 bậc chính là mẫu KT‟1.
+ Keo tụ 2 bậc:
Lấy 1 lít mẫu nƣớc sau keo tụ 1 bậc đem keo tụ với 2 chất keo tụ bổ sung là: 10 mg PAC và 1 mg PAA. Cách tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ keo tụ 2 bậc ở thí nghiệm 1. Mẫu sau keo tụ 2 bậc kí hiệu là KT‟2.
Lấy 1 lít mẫu nƣớc thải sau keo tụ 2 bậc đem keo tụ với 2 chất keo tụ bổ sung là: 5 mg PAC và 1 mg PAA. Cách tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ keo tụ 2 bậc ở thí nghiệm 1. Mẫu sau keo tụ 3 bậc kí hiệu là KT‟3.
Giải pháp 2: Bổ sung vào vật liệu lọc 1 lớp than hoạt tính
Lớp vật liệu lọc gồm 3 lớp: sỏi, cát vàng và than hoạt tính. Các lớp vật liệu này có tỷ lệ khối lƣợng là: 5g sỏi, 5g cát vàng và 100 mg than hoạt tính. Than hoạt tính sử dụng có dạng hạt, kích thƣớc 2x4mm.
- Tiến hành thí nghiệm nhƣ sau:
Chuẩn bị 6 ống lọc với lớp vật liệu lọc nhƣ trên. Dùng nƣớc cất rửa sạch vật liệu lọc. Mẫu nƣớc thải sau lắng keo tụ 1 bậc (bổ sung 2 hóa chất keo tụ là: 30 mg PAC/lit nƣớc và 2 mg PAA/lit nƣớc) đƣợc chia ra 6 lọ mẫu với thể tích nhƣ nhau. Ba mẫu này đƣợc lọc song song qua 6 ống lọc nƣớc với tốc độ lọc là 90giọt/phút cho tới khi nƣớc sau lọc bắt đầu xuất hiện màu thì dừng lại. Thể tích nƣớc sau lọc của 6 mẫu đều là 500 ml. Mẫu 1 giữ nguyên thể tích lọc 500 ml và kí hiệu là HP1, 5 mẫu tiếp theo lần lƣợt bổ sung thêm 20; 40; 60; 80; 100 ml nƣớc cất và kí hiệu các mẫu là: HP2, HP3, HP4, HP5, HP6.
Giải pháp 3: Bổ sung bƣớc oxi hóa bằng tác nhân Fenton sau lắng keo tụ
Mẫu nƣớc thải sau lắng keo tụ 1 bậc (bổ sung 2 hóa chất keo tụ là: 30mg PAC/lit nƣớc và 2 mg PAA/lit nƣớc) đƣợc chia ra 3 bình 1 lít (F1, F2, F3). Sau đó, tiến hành oxi hóa với cùng 1 lƣợng ddH2O230% là 0,11 ml và FeSO4.7H20 lần lƣợt 67,02; 146,45; 223,39 mg.
Lƣợng dung dịch H2O230% và FeSO4.7H20 cho vào tính tốn nhƣ sau: Lƣợng dung dịch H2O2 sử dụng tối ƣu nhất đƣợc tính dựa theo tỷ lệ khối lƣợng H2O2 : COD = 1:2 [25,27]. Theo kết quả quan trắc, COD tại bể lắng sau keo tụ có giá trị là 90 mg/l nên lƣợng H2O2 cho vào 1lít nƣớc thải là 45 mg/l ứng với 0,11ml dung dịch H2O230%.
Lƣợng FeSO4.7H20 sử dụng tối ƣu nhất đƣợc tính dựa theo tỷ lệ Fe2+ : H2O2 = 0,3†1 [25,27]. Vì vậy, lƣợng FeSO4 cho vào là 67,02†223,39 mg/l.
Quy trình oxy hóa nƣớc thải bằng tác nhân Fenton đƣợc trình bày ở Hình 2.3.
Hình 2.3: Quy trình oxy hóa nước thải bằng tác nhân hệ Fenton
2.2.6. Phƣơng pháp phân tích, đánh giá, tính tốn và xử lý số liệu
Phƣơng pháp tính tốn cân bằng vật chất là phƣơng pháp tính tốn chủ yếu đƣợc sử dụng. Nội dung của phƣơng pháp này là xác định lƣợng đầu vào của nguyên liệu, hóa chất, nƣớc và lƣợng đầu ra của khối lƣợng sản phẩm chính, phụ, nƣớc thải, chất thải. Từ đó, xác định công đoạn nào tổn thất nƣớc, nguyên liệu, gia tăng chất thải.
Gạn lấy nƣớc trong, lọc PAA H2O2 30%, FeSO4.7H2O NaOH H2SO4 98% 1 lít nƣớc thải Chỉnh pH=3 Phản ứng, khuấy 120 vòng/phút, 40 phút Chỉnh pH ~ 7 Khuấy đều 60 vòng/phút, 5 phút Để lắng 20 phút
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả điều tra về hiện trạng sản xuất của Công ty Dệt may Trung Thu
Quy trình cơng nghệ nhuộm với vải dệt thoi, vải dệt kim và tổng quan công nghệ nhuộm của cơng ty lần lƣợt đƣợc trình bày ở hình 3.1, 3.2, 3.3.
Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ với vải dệt thoi [14]
Vải dệt thoi
Nhuộm Fa 2 trên máy
Vải mộc
Nấu tẩy nhuộm trên máy BK
Nấu tẩy nhuộm Fa 1/cao áp
Hồ trên + sấy lô
Sấy văng
Kiểm cuộn hoặc kiểm lá
Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ với vải dệt kim [14] Cán hơi Cán dầu Hồ trên máy Vắt ly tâm Sấy ống Biến chế thành mẻ
Nấu tẩy nhuộm trên máy Jet
Nấu tẩy trên máy Winch, soft
Vải mộc
Vải dệt kim
Bao gói nhập kho Cán hơi
Hồ trên máy
Vắt ly tâm
Sấy ống Biên chế thành mẻ
Nấu tẩy nhuộm trên máy Jet
Nấu tẩy nhuộm trên máy Winch, soft
Vải mộc
Kho hóa chất Tổ may mộc Kho thành phẩm (Thành phẩm dệt kim và dệt thoi) Cuộn Máy văng Sấy lô Hồ vải Cuộn Cán Sấy Vắt Hồ vải Máy Z (Jet) Máy Wing Mộc dệt thoi Mộc dệt kim Hóa chất dệt thoi Hóa chất dệt kim Kho mộc Máy hạ áp nhuộm cotton Máy cao áp nhuộm Pe/Pc
Hình 3.3: Sơ đồ quy trình cơng nghệ nhuộm của Công ty Dệt may Trung Thu [14]
Bảng 3.1: Mơ tả chi tiết quy trình cơng nghệ nḥm của Cơng ty Dệt may Trung Thu [14] TT Các bƣớc công nghệ Các nguyên liệu đầu vào Các sản phẩm đầu ra Các chất thải 1 Bƣớc 1 và 2 - Vải mộc các loại - Chỉ khâu Vải mộc biên chế và may nối đầu - Đầu tấm vải - Bao bì
- Ống giấy và giấy
2 Bƣớc 3 - Vải mộc - Các hóa chất tẩy, oxy hóa, khử, xút, hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm - Nƣớc, hơi - Vải đƣợc nấu tẩy hoặc có màu nhuộm ở dạng ƣớt
- Nƣớc thải có chứa xút, axit, chất oxi hóa, H2O2, chất khử thiosunfit, chất hoạt động bề mặt - Thuốc nhuộm các loại - Nƣớc ngƣng cho quá trình hạ nhiệt - Tiếng ồn, ô nhiễm nhiệt cục bộ 3 Bƣớc 4 - Nƣớc - Hóa chất hồ cứng acrylate và hồ mềm silicon, axit béo - Vải đƣợc hồ mềm và ráo nƣớc - Nƣớc có chứa hóa chất hồ hoàn tất, có thành phần silicon, axit béo, muối acrylate - Nƣớc bốc hơi - Nhiệt độ tỏa ra môi trƣờng
TT Các bƣớc công nghệ Các nguyên liệu đầu vào Các sản phẩm đầu ra Các chất thải 4 Bƣớc 5 - Vải đƣợc hồ hoàn tất và ráo nƣớc - Vải khô (dệt thoi) - Vải ráo nƣớc lần 2 (dệt kim) - Nƣớc chứa hóa chất - Tiếng ồn 5 Bƣớc 6, 7, 8 - Vải khô (dệt thoi) - Vải ráo nƣớc lần 2 (dệt kim) - Vải khô dệt kim và đƣợc bao gói - Vải đƣợc kiềm và cuộn hoặc đóng kiện và bao gói theo tiêu chuẩn quy định - Nhiệt tỏa ra - Vải vụn - Phế liệu bao bì 6 Lị hơi - Nƣớc sạch - Than cục xỉ - Hơi nƣớc bão hòa cung cấp cho máy nhuộm
- Xỉ than: Bán theo hợp đồng để san lấp hoặc sản xuất vật liệu xây dựng
- Xyclo (tách bụi) - Ô nhiễm nhiệt cục bộ: tăng cƣờng bảo ơn lị và đƣờng ống
3.2. Kết quả xác định nguyên liệu, hóa chất, năng lƣợng, nƣớc đầu vào của quy trình sản xuất của quy trình sản xuất
3.2.1. Nguyên liệu, hóa chất
- Ngun liệu sản xuất của cơng ty là vải mộc
- Hóa chất sử dụng để tẩy, nhuộm. Ngoài ra, nhà máy còn sử dụng một số loại hóa chất sử dụng cho hệ thống xử lý nƣớc thải.
Các loại hóa chất đƣợc sử dụng trong quá trình sản xuất đƣợc chỉ ra ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất (cơng suất tính 50 tấn/tháng) [15]
TT Tên hóa chất và thuốc nḥm
Số lƣợng
Mục đích sử dụng Tấn/tháng Tấn/năm
1 Xút – NaOH 1,4 15 Trợ tẩy nhuộm
2 Khử Na2S2O4 0,2 2,2 Trợ tẩy nhuộm