Là công đoạn cuối cùng tạo ra vải có chất lượng tốt và theo đúng yêu cầu như: chống mốc, chống cháy, mềm, chống nhàu,… hoặc trở về trạng thái tự nhiên sau quá trình căng kéo, co rút ở các khâu trước hay thẳng nếp ngay ngắn. Qui trình công nghệ ở giai đoạn này tùy thuộc vào sản phẩm vải nhuộm cụ thể bao gồm các bước khác nhau, nhưng nhìn chung bao gồm hai công đoạn sau:
- Xử lý cơ học : chứa sợi ngang, căng bóng, chỉnh khổ, ủi,…
- Xử lý hoá học: đưa vào vải một số hoá chất để tăng chất lượng vải hoàn tất. Nhìn chung công nghệ dệt nhuộm tương đối đa dạng và còn phụ thuộc vào nhiều loại vải sản phẩm, loại vải nguyên liệu, loại thuốc nhuộm,…
2.2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGAØNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM 2.2.1. Bản chất hay đặc tính nước thải ngành công nghiệp Dệt Nhuộm
Nước thải dệt nhuộm là hỗn hợp gồm nhiều chất thải (waste). Các chất thải có thể chia thành các loại sau:
- Những tạp chất thiên nhiên được tách ra và loại bỏ từ bông, len như bụi, muối, dầu, sáp, mở …
- Hoá chất các loại (bao gồm cả thuốc nhuộm) thải ra từ các quá trình công nghệ và giặt giũ.
- Xơ sợi tách ra bởi các tác động hóa học và cơ học trong các công đoạn xử lý.
Nước thải gia công xử lý mỗi loại xơ sợi có những đặc trưng khác biệt. Nước thải của các nhà máy cùng xử lý ướt một loại vật liệu dệt (same fibre) có đặc tính giống nhau nhưng lại có thể khác nhau đôi chút do áp dụng công nghệ sản xuất khác nhau.
Đặc tính của nước thải xử lý len lông cừu là BOD, COD, SS rất cao, và hàm lượng dầu mỡ cũng khá cao.
Nước thải xử lý ướt vải, sợi bông 100% không ô nhiễm nặng nề như giặt len, song cũng có BOD và COD cao (tuy thấp hơn nhiều so với nước thải giặt len), hàm lượng các chất rắn lơ lửng SS tương đối thấp so với so với giặt len, còn dầu mỡ rất thấp.
Nếu chỉ xử lý ướt vải, sợi bông 100% thì COD không cao, nhưng COD sẽ tăng lên theo tỉ lệ thuận với tỉ lệ xơ sợi tổng hợp (polieste) trong thành phần vải, sợi pha khi gia công xử lý ướt. Nguyên nhân chủ yếu là phải sử dụng nhiều PVA để hồ sợi dọc. Còn ở đâu làm xử lý giảm trọng (alkali weight reducing trewment) vải sợi polieste dễ khi sờ tay mềm mại giống lụa tơ tằm (silk-like) càng nhiều thì nước thải ô nhiễm nặng nề. Trước hết là có tính kiềm rất cao, pH từ 11-14. Và nghiêm trọng nhất là nồng độ BOD có thể lên tới 15.000 mg/l đến 30.000 mg/l, chủ yếu do đinatri terephtalat sản sinh do poliete bị thủy phân.
Ngoài ra trong các chu trình từ trồng trọt đến các quá trình gia công xử lý vật liệu dệt có sử dụng một số loại hoá chất “ không công nghệ ” và một số chất khác như thuốc trừ sâu, dầu mỡ, các chất xử lý nước công nghệ và nồi hơi….
Khi các chất trên đi vào dòng thải sẽ làm tăng cao tải lượng ô nhiễm dòng thải chung. Thêm nữa, ngay cả các hóa chất công nghệ cũng có thể đưa thẳng vào dòng thải do rò rỉ, loại bỏ, đổ đi hoặc vệ sinh thùng, bể chứa, máng thuốc thừa.
2.2.2. Đặc tính nước thải ngành công nghiệp Dệt Nhuộm ở Việt Nam
Cũng như nước thải dệt nhuộm nói chung, nước thải dệt nhuộm ở Việt Nam cũng có đủ các đặc tính như trên, nhưng cũng có những nét đặc thù riêng của nó.
2.2.2.1. Ô nhiễm hữu cơ
Mức độ ô nhiễm do các hợp chất hữu cơ và các chất vô cơ sử dụng oxy hóa được thể hiện bằng các chỉ tiêu đặc trưng, nhất là COD và BOD5 như sau:
Nhu cầu oxi sinh hóa BOD5 : trong nước thải của các công ty dệt có đủ cả những chất dễ phân giải sinh học (như bột sắn dùng hồ sinh học) và những chất khó phân giải sinh học (PVA, thuốc nhuộm và chất tẩy trắng quang học). Có nghĩa là nước thải xử lý ướt của các công ty chứa nhiều tạp chất hữu cơ cần nhiều oxy để các loài vi sinh vật phân giải, nên thể hiện ở thông số BOD5 không nhỏ.
Nhu cầu oxi hoá học: trong nước thải của các công ty có những chất khó phân giải sinh học mà chỉ loại bỏ được một phần nhờ hấp phụ lên bùn hoạt tính (activated sludge) hoặc chỉ có thể oxy hóa bằng hóa học, ở những nơi nào càng có nhiều xơ sợi tổng hợp (polieste) thì giá trị COD càng cao vì phải dùng PVA để hồ sợi dọc cùng nhiều thuốc nhuộm hoặc chất trợ khó hay không phân giải vi sinh để nhuộm và in hoa.
Tỉ lệ COD/BOD của nước thải dệt nhuộm của các công ty dệt nhuộm ở nước ta trong khoảng giới hạn 2 :1 đến 3 :1, tức là còn có thể phân huỷ vi sinh. Song với xu hướng tăng sử dụng xơ sợi tổng hợp thì nước thải ngày càng khó phân hủy vi sinh.
Tổng chất răn lơ lửng (SS) (total suspended solids).
Góp phần chủ yếu là xơ sợi (short fibres) bị tách ra, thuốc nhuộm không tan như thuốc phân tán và một số hóa chất trơ.
Nói chung hàm lượng SS trong nước thải dệt nhuộm cao hơn tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B (TCVN1995).
2.2.2.2. Tính độc
Nước thải dệt nhuộm có tính độc nhất định với vi sinh vật và cá do những yếu tố sau:
- Trước hết nước thải dệt nhuộm phải nói đến nhiệt độ, nước thải trực tiếp ra cống thành phố, hay mương cống rãnh không qua xử lý.
- Nước thải có nhiệt độ cao không được phép thải trực tiếp ra môi trường, giới hạn theo tiêu chuẩn xả thải loại B (TCVN1995) là 40o C. Còn nhiệt độ tối ưu cho các vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ chỉ trong phạm vi rất hẹp, nhiệt độ cao nhất là 35o C, trên nhiệt độ này ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải của vi sinh vật vì vi sinh vật bị ức chế.
- Độ pH: nước thải dệt nhuộm ở nước ta hiện nay mà sản phẩm chủ yếu là sợi bông (100% cotton) và sợi pha polieste/bông, polieste/vixcô có tính kiềm cao. Độ pH đo được là từ 9 – 12. Nước thải kiềm tính cao như thế nếu như không được trung hoà sẽ làm tổn hại hệ thống vi sinh. Cá cũng không thể sống trong môi trường nói trên.
- Các chất độc khác:
+ Kim loại nặng: Có một hàm lượng nhất định như đồng, crom, niken, coban, kẽm, chì, thủy ngân trong nước thải của công ty do sử dụng các loại thuốc nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, trực tiếp và một số hóa chất, chất trợ. Cho dù chỉ có một lượng nhỏ các kim loại nói trên phân tích được trong nước thải nhuộm, nhưng nếu không được xử lý cũng đã độc với vi sinh, dẫn đến mất khả năng phân giải của vi sinh hoặc có khả năng bị tiêu diệt hoàn toàn.
+ Các halogen hữu cơ: AOX độc hại phát sinh từ tẩy trắng vải sợi bông sử dụng natri hipoclorit và natri clorit, từ thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tán và pigment sử dụng.
+ Có Clo dư, sunfua (S2-), hydrosunfit (Na2S2O4) là chất độc với vi sinh vật.
2.2.2.3. Màu nước thải
Nước thải từ các công ty dệt nhuộm có màu rất đậm do nước thải không được tận dụng hết và không gắn màu vào xơ sợi gây ra. Ngày nay thuốc nhuộm hoạt tính được sử dụng càng nhiều thì nước thải màu càng đậm. Nước thải màu đậm trước hết cộng đồng xã hội không chấp nhận. Nhưng điều đáng kể nhất là màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và bức xạ mặt trời, không có lợi cho sự hô hấp và sinh trưởng của quần thể vi sinh và các sinh vật thủy sinh trong nước khác. Như vậy ảnh hưởng xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các hợp chất hữu cơ có trong nước thải.
Tóm lại nước thải của các công ty dệt nhuộm tại nước ta có nhiều chỉ tiêu ô nhiễm vượt quá các giới hạn cho phép thải ra môi trường, có màu đậm khó chấp nhận được và có tính độc nhất định với vi sinh và cá. Vì vậy nhất thiết phải tiến hành xử lý nước thải dệt nhuộm trước khi thải ra ngoài môi trường.
2.3. KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA NƯỚC THẢI NGAØNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM.
2.3.1. Khả năng gây ô nhiễm môi trường ở công đoạn nhuộm.
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp. Theo tính toán từ các loại hóa chất sử dụng như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường tinh bột, men, chất oxy hoá,… đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng khác nhau, nhiều loại hóa chất này hòa tan dưới dạng ion và các chất kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại không những tức thời trước mắt mà còn về lâu dài sau này đến môi trường sống.
Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng rất lớn nước phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng lớn nước thải tương ứng, bình quân khoảng 12-300m3/tấn vải. Trong số đó hai nguồn ô nhiễm chính cần giải quyết là từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
Nước thải tẩy dệt : có pH dao động khá lớn từ 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao (COD = 1000 – 3000 mg/l) do thành phần các chất tẩy gây nên. Độ màu của nước thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể lên đến 10.000 Pt-Co, hàm lượng cặn lơ lửng SS có thể đạt đến 200mg/l, nồng độ này giảm dần ở cuối chu kỳ xả và giặt.. Thành phần chủ yếu của nước thải bao gồm: thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, các chất oxy hóa, cellulose, xáp, xút, chất điện ly,…
Nước thải nhuộm : nước thải không ổn định và đa dạng, thay đổi ngay trong từng nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau, thậm chí ngay cả khi cùng một loại vải với loại thuốc nhuộm khác nhau, môi trường nhuộm có thể là axit hoặc kiềm, hoặc trung tính. Cho đến nay hiệu quả hấp thụ thuốc nhuộm của vải chỉ đạt từ 60 - 70%, 30 - 40% các phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hoặc đa số đã bị phân hủy ở dạng khác, ngoài ra một số các chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường,… cũng thường tồn tại trong thành phần nước thải nhuộm, đó là nguyên nhân gây ra độ màu rất cao của nước thải nhuộm.
Nhìn chung, thành phần tính chất nước thải nhuộm thường chứa các gốc như: R-SO3Na, R-SO3,N-OH, R-NH2, R-Cl,… pH nước thải thay đổi từ 2-14, độ màu rất cao đôi khi lên đến 50.00 Pt-Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80-18000 mg/l. Tuy theo từng loại phẩm nhuộm (phân tán hay trực tiếp, hoạt tính,…) mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải, riêng trường hợp sử dụng phẩm nhuộm phân tán, đối với một mẫu nhất định, nước thải sau khi thử nghiệm có hàm lượng cặn lơ lửng thấp, nước trong suốt, độ màu không đáng kể, đa số cặn không tan lắng được.
Trong số các loại hóa chất sử dụng cho giai đoạn nhuộm, các phẩm nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, trực tiếp thường thải ra môi trường với lượng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng hàm lượng chất hữu cơ và độ màu.
Theo khảo sát thành phần nước thải chứa các nhóm hòa tan như: acid axetic, formic, chất oxy hóa (NaClO, H2O2). Phẩm nhuộm trực tiếp, Crom, hoạt tính, acid, bazơ, chất tẩy giặt, chất khử, … và các nhóm không tan là: nhuộm ajo, aniline black. Naphtine, phẩm nhuộm phân tán, tinh bột, …
Mặt khác, thành phần và tính chất nước thải thay đổi liên tục trong ngày. Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo quy trình gián đoạn, các công đoạn như giặt, nấu tẩy, nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy, do vậy theo từng giai đoạn nước thải cũng biến đổi, dẫn đến độ màu, hàm lượng chất hữu cơ, pH, hàm lượng cặn không ổn định. Ngoài ra nước thải từ phân xưởng nhuộm còn được pha loãng một phần với nước thải sinh hoạt hoặc từ nước thải từ các công đoạn khác như dệt, lò hơi.
Bên cạnh hai nguồn thải đặc trưng trên, nước thải ở các khâu hồ sợi, giặt xả cũng có hàm lượng chất hữu cơ cao, pH vượt tiêu chuẩn xả thải. Tuy nhiên công đoạn hồ sợi, lượng nước được sử dụng rất nhỏ, hầu như toàn bộ phẩm hồ được bám trên vải, nước thải chỉ xả ra khi làm vệ sinh thiết bị nên không đáng kể.
Nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm gây ra ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường sống, độ màu, pH, TS, COD, nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn. Hàm lượng chất hoạt động bề mặt đôi khi khá cao lên đến 10 -12 mg/l, khi thải vào nguồn nước như sông, kênh rạch, tạo màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán của oxy vào môi trường gây nguy hại cho hoạt động sống của thủy sinh vật, mặt khác một số hóa chất khác chứa kim loại nặng như Crom, nhân thơm benzen, các phần chứa độc tố không những có thể tiêu diệt thủy sinh vật mà còn gây hại trực tiếp đến dân cư ở khu vực lân cận. Một số bệnh nguy hiểm có thể gặp như ung thư.
Điều quan trọng nửa đó là độ màu của nước thải quá cao, việc xả liên tục vào nguồn nước đã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị vẩn
đục, chính các thuốc nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng, ngăn cản sử khuếch tán của ánh sáng vào trong nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Công nghệ dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường một phần do lượng thải lớn, bình quân các nhà máy thải từ 1000 -3000m3 vào cống thải, kênh rạch, tại đây với lưu lượng lớn, nước thải tích lũy, tồn đọng gia tăng mức độ ô nhiễm. Hơn nữa chất lượng nước thường không ổn định, pH thay đổi liên tục tạo điều kiện thuận lợi cho sự thích nghi, sinh trưởng của vi sinh vật…
Thêm vào đó, thành phần nước thải rất đa dạng, một số các kim loại nặng tồn tại dưới dạng phẩm nhuộm, các hóa chất phụ trợ cũng hết sức nguy hại, là độc tố tiêu diệt thủy sinh vật và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
2.3.2. Khả năng gây ra ô nhiễm nước thải tại công đoạn khác trong công nghệ sản xuất dệt nhuộm sản xuất dệt nhuộm
Vải được sản xuất ra còn giữ nhiều đặc tính của nguyên liệu thô. Công nghệ sản xuất dệt không tính đến những thay đổi hóa học chủ yếu đối với nguyên liệu. Hơn nữa, tiến trình sản xuất ra vải tấm (đan kết lại). Trong trường hợp với nguyên liệu ngắn và chuyển chúng qua thoi dệt vào những ống chỉ. Sau đó những ống chỉ này được xử lý, đôi khi bằng hóa học, và chuẩn bị để dệt chúng ra thành vải nguyên liệu. Công nghệ dệt bao gồm: tẩy trắng, nhuộm, và xử lý (như: nén thường xuyên, chống thấm), để sản xuất ra vải thành phẩm cho công nghệ may hay những ngành khác sử dụng vải.
Các bước cơ bản của quá trình chuyển hóa từ sợi --> chỉ --> vải là như nhau, nhưng tiến trình thực hiện ở mỗi bước thì khác nhau vì đặc tính cơ và hóa học của mỗi loại sợi vải là khác nhau. Vì vậy nhu cầu dùng nước cũng khác nhau và điều tất yếu là nguồn nước thải sẽ khác nhau đối với mỗi quá trình.
BOD,SS Cotton nguyên liệu Làm sạch và làm mềm Chải len và Quay tơ Xe chỉ cotton Cắt Tạo mẫu Xúc rửa Tẩy Wash Giặt Tẩy trắng và súc rửa
Ngâm kiềm (kiềm co):Cho bóng sợi Xúc rửa Giặt Nhuộm Xúc rửa Hoàn tất Vải Cotton thành phẩm Trộn với polyester Các chỉ số ô nhiễm nước COD SS pH BOD,SS,pH Độ màu, BOD,pH
Len nguyên liệu Tẩy gọt Trung hoà Súc rửa Nhuộm Trộn Tẩy dầu Làm đầy Giặt Carbonat hoá Xúc rửa Trung hoà Tẩy trắng Vải len thành phẩm Các chỉ số ô nhiễm nước