TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài: Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 1000m3/ngày I Thông số lựa chọn thiết kế *Dựa vào số liệu thu nước thài nhà máy dệt nhuộm Thắng Lợi: HÀ NỘI – 03/2021 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Quy trình công nghệ dệt nhuộm và ng̀n phát thải [1] Hình Sơ đồ quy trình dệt nhuộm 2.Chi tiết các loại hóa chất sử dụng sản xuất dệt nhuộm [5] 2.1 Các loại thuốc nhuộm sử dụng sản xuất dệt nhuộm -Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay goi thuốc nhuộm tự bắt màu hợp chất hòa tan nước, có khả bắt màu vào số vật liệu sợi xenlulo, giấy, tơ tằm sợi polyamit cách trực tiếp nhờ lực hấp phụ mơi trường trung tính kiềm Hầu hết loại thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo, số dẫn xuất dioazin flatoxianim, tất sản xuất dạng muối natri axit sunforic cacbonyl hữu cơ, vài trường hợp sản xuất dạng muối amoni kali Thuốc nhuộm trực tiếp có hiệu suất bắt màu cao 90% nhuộm màu nhạt nồng độ thấp, màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải tương đối lớn -Thuốc nhuộm hoạt tính: Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu thường gốc azo, antraquinon, axit chứa kim loại ftaloxianin chứa vài ngun tử hoạt tính có độ hịa tan nước cao khả chịu ẩm tốt Mức độ khơng gắn màu thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao khoảng 30% có chứa gốc Halogen hữu nên làm tăng lương độc hại (AOX) nước thải Mặt khác trình nhuộm phải sử dụng chất điện li lớn (NaCl, Na2SO4) chúng bị thải hồn tồn sau nhuộm giặt Vì vậy, nước thải có hàm lượng muối cao có hại cho thủy sinh cản trở xử lý nước phương pháp vi sinh -Thuốc nhuộm hoàn nguyên: Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm nhóm chính: nhóm indigoit (có chứa nhân indigo dẫn xuất nó) nhóm hồn ngun đa vịng (có chứa nhân Antraguinon dẫn xuất) Tất loại thuốc nhuộm hồn ngun khơng tan nước kiềm Để nhuộm in hoa, người ta khử mơi trường kiềm chất khử mạnh NaHSO3, H2O2, hay dùng dung dịch Na2SO4 + NaOH nhiệt độ 50 – 600C Tùy thuộc vào công nghệ nhuộm khác mà tỷ lệ bắt màu thuốc nhuộm hoàn nguyên khác nhau, dao động khoảng 70 – 80% Phần không bắt màu vào nước thải, có cấu trúc bền vững vấn đề đáng quan tâm xử lý nước thải dệt nhuộm -Thuốc nhuộm phân tán: Là chất màu không tan nước, sản xuất dạng hạt phân tán cao thể keo nên phân bố nước kiểu dung dịch huyền phù, đồng thời có khả chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ gốc azo antraquinon, có chứa nhóm amin tự bị thế nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán nước Mức độ gắn màu thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao 90 – 95%, nên mức độ thải ngồi mơi trường khơng cao -Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có chứa disunfua nhiều nguyên tử lưu huỳnh Là hợp chất không màu tan nước số dung môi hữu Môi trường nhuộm mang tính kiềm độ hấp thụ loại thuốc nhuộm khoảng 60 – 70%, phần lại vào nước thải làm cho nước thải có chứa hợp chất lưu huỳnh chất điện li Ngồi cịn có số loại thuốc nhuộm khác thuốc nhuộm pigment, thuốc nhuộm phân tán… 2.2 Các loại hóa chất khác sử dụng sản xuất dệt nhuộm Trong sản xuất dệt nhuộm loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta sử dụng loại hóa chất sau: - NaOH Na2CO3 dùng nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn - H2SO4 dùng để giặt trung hòa màu thuốc nhuộm - H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu - Các chất khử vô như: Na2S2O3 dùng nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để khử thuốc nhuộm lưu huỳnh Các chất cầm màu thường nhựa cao phân tử syntephix, tinofic - Những chất khó tan nước lại dễ tan dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan cation chất cầm màu anion thuốc nhuộm Nó sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vải nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên… - Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất màu, chất chống bọt, chất chông nhăn…), xà phòng chất tẩy giặt tổng hợp sử dụng tất công đoạn nhóm anion, cation Các chất làm giảm sức căng bề mặt nước thải ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh, đơi có sản phẩm khó phân giải vi sinh - Các polymer tổng hợp dùng hồ sợi hồ vải PAC, polycrylat Khi vào nước thải chất khó phân hủy sinh học - Các chất làm mềm vải dùng khâu hoàn tất phần lớn hợp chất cao phân tử có gốc silion như: polisiloxan, silicon biến tính Các chất có khả tạo thành lớp màng mỏng vải làm cho vải mềm mịn 2.3 Hiện trạng ô nhiễm chất ô nhiễm Sự gia tăng đáng kể ngành dệt may nhờ đóng góp lớn ngành dệt nhuộm Chất lượng vải, màu sắc kiểu dáng ưa chuộng yếu tố thiếu lĩnh vực thời trang Tuy nhiên, với nhu cầu ngày cao màu sắc độ bền thuốc nhuộm, góc độ mơi trường đa dạng màu sắc độ bền màu ngày tăng cao thuốc nhuộm lại ô nhiễm môi trường mức độ ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng khó khăn nghiên cứu chế cơng nghệ xử lý nước thải Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may sử dụng hàng nghìn loại hóa chất nhuộm Hiệu suất sử dụng loại thuốc nhuộm nằm khoảng từ 70 – 80% tối đa đạt 95% Như vậy, lượng lớn hóa chất, thuốc nhuộm bị thải môi trường Theo số liệu thống kê, ngành dệt may thải môi trường khoảng 20-30 triệu m3 nước thải/ năm Trong có khoảng 10% tổng lượng nước thải qua xử lý, số lại thải trực tiếp môi trường tiếp nhận Công nghệ nhuộm cần sử dụng 20 – 100 m3 nước/tấn sản phẩm, tương ứng với lượng nước thải từ vài trăm đến 1000m3 /ngày Theo nghiên cứu D.Orhon, F.Germirii Babuna nnk (2001) cho thấy nồng độ chất ô nhiễm từ công đoạn nhuộm khác nhau: độ pH trình chênh lệch, phụ thuộc vào đặc tính riêng cơng đoạn Nhưng phần lớn nước thải cơng đoạn chủ ́u có tính kiềm Giá trị COD cao công đoạn làm sáng huỳnh quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm công đoạn tẩy trắng, lớn 2000 mg/l Đặc biệt công đoạn nhuộm thải lượng nước thải lớn chứa hàm lượng chất hữu khó phân hủy cao, cịn cơng đoạn khác hầu hết chất hữu dễ phân hủy Cơng đoạn nhuộm có độ màu cao nhất, lên đến 25.000 theo thang độ màu Pt – Co Cịn thơng số TDS tổng Photpho nước thải dệt nhuộm không cao Hàm lượng chất rắn lơ lửng công đoạn nhuộm, công đoạn chuội vải cao Như vậy, chất thải nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm chia thành hai loại: - Chất thải loại hóa chất phụ gia nước thải sử dụng dư thừa, chủ yếu chất vô chất hữu dễ phân hủy - Chất thải từ thuốc nhuôm dư thừa, chất hữu khó phân hủy Do tính chất khác hai loại nước thải này, cần lưu ý tách dòng riêng đưa vào xử lý nhà máy II III CÁC THƠNG SỐ CỦA BÀI TỐN Bảng Các thông số nước thải dệt nhuộm sử dụng tính tốn Thơng số Giá trị QCVN 13-MT 2015-BTNMT (cột B) Lưu lượng m3/ngd 1000 pH 5,6 5,5-9 Độ màu Pt-Co 1250 150 BOD mg/l 350 50 COD mg/l 630 200 SS SO42- PO43- 95 150 76 - 1,31 - Bảng Các thông số nước thải đầu [9]  Yêu cầu xử lý theo quy chuẩn: Dưới giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT: Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Trong khn khổ tiểu luận, nhóm lựa chọn giá trị nước thải đầu đạt theo cột B QCVN 13-MT 2015-BTNMT IV LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ Sơ đờ cơng nghệ Nguồn thải Song chắn rác thô Rác thải Hố gom Rác thải Song chắn rác mịn Sục khí nước sau rửa lọc Điều chỉnh pH Bể điều hịa Sục khí Bể tuyển Bể lắng Thiết bị lọc bùn TB XLSH HK Tác nhân oxh Bể cô đặc Bể Metan Thiết bị AOPs Máy ép bùn Tháp hấp phụ NT đạt cột B QCVN 13/2015 BTNMT Bãi chôn lấp Sơ đồ công nghệ NGUỒN THẢI Rác thải Song chắn rác thô Ngăn tách rác mịn – Rác thải Hố gom Sục khí Bể điều hịa Hóa chất Bể keo tụ/ tạo Bể lắng bùn Sục khí Aerotank bùn Bể trộn bùn Bể đặc Bể lắng khí thải Chất róc nước Clo Bể khử trùng NT đạt cột B QCVN 13/2015 BTNMT 10 Bể Metan Máy ép bùn Bãi chôn lấp ... đồ công nghệ 2: Ưu điểm: Hiệu xử lý cao, loại bỏ chất độc có nước thải dệt nhuộm; Đảm bảo nước đầu đạt tiêu chuẩn, thân thiện với môi trường tiết kiệm so công nghệ Nhược điểm: Thời gian xử lý. .. thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nước không dùng... Photpho nước thải dệt nhuộm không cao Hàm lượng chất rắn lơ lửng công đoạn nhuộm, công đoạn chuội vải cao Như vậy, chất thải nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm chia thành hai loại: - Chất thải loại