Mục tiêu
Qua khảo sát thực tế về sản xuất và mức độ xả thải của công ty dệt nhuộm ALLIANCE ONE, cùng với việc phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải, nhận thấy rằng lắp đặt hệ thống xử lý nước thải là cần thiết.
Bài luận văn này sẽ tiến hành thiết kế hệ thống xử lí nước thải cuối đường ống cho công ty dệt nhuộm ALLIANCE ONE.
Phương pháp thực hiện
Trong quá trình thực hiện đề tài có sử dụng các phương pháp sau :
Phương pháp tổng hợp tài liệu
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải
Phương pháp thống kê xử lí số liệu
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT
Qui trình công nghệ của nhà máy dệt nhuộm có một số công đoạn sử dụng hoá chất và tạo ra nước thải, như sau:
Hình 1.1: Quy trình công nghệ dệt nhuộm tổng quát
Kéo sợi, chải, ghép Đánh bóng
Nước thải chứa hồ tinh bột, hoá chất
Nước thải chứa hồ tinh bột bị thuỷ phân NaOH
H 2 SO 4 , H 2 O 2 , Chất tẩy giặt Chất tẩy giặt
CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM
Nguyên liệu cho các nhà máy dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi Cotton, sợi tổng hợp (sợi Polyester), và sợi pha, trong đó:
Sợi cotton (Co) được sản xuất từ bông vải, nổi bật với khả năng hút ẩm cao, xốp và bền trong môi trường kiềm, nhưng lại phân hủy trong môi trường axit Vải dệt từ sợi cotton rất phù hợp cho khí hậu nóng của mùa hè Tuy nhiên, loại sợi này thường chứa nhiều tạp chất như sáp và lông, đồng thời cũng dễ bị nhăn.
Sợi tổng hợp PE là loại sợi hóa học cao phân tử, được hình thành từ quá trình tổng hợp các chất hữu cơ Với đặc tính hút ẩm kém, sợi này cứng và bền ngay cả khi ở trạng thái ướt.
Sợi pha, được tạo thành từ sự kết hợp giữa sợi Polyester và sợi cotton, giúp khắc phục những nhược điểm của cả sợi tổng hợp và sợi tự nhiên.
CÁC CÔNG ĐOẠN ĐIỂN HÌNH
Nguyên liệu dưới dạng bông thô, các sợi bông có kích thước khác nhau chứa nhiều tạp chất tự nhiên như bụi, đất
Nguyên liệu thô được làm sạch và trộn đều để tạo thành các tấm bông phẳng Sau đó, sợi thô được kéo để giảm kích thước và tăng độ bền, cuối cùng quấn sợi vào các ống sợi.
Hồ sợi bằng hồ tinh bột, tinh bột biến tính để tăng độ bền trơn và độ bóng của sợi
Sau khi quá trình dệt vải hoàn tất, sản phẩm thường còn chứa bụi, dầu mỡ và một lượng hồ đáng kể Để loại bỏ lớp hồ này, có thể sử dụng muối, axit loãng, enzym amylaza, bazơ loãng, chất oxy hóa, chất thấm và chất điện ly.
Công đoạn làm sạch xơ loại bỏ tạp chất như mỡ, sáp, và pectin, cũng như một phần cellulose, giúp vải trở nên xốp và mềm mại Nhờ đó, vải dễ dàng hấp thụ dung dịch thuốc nhuộm và hồ in ở các công đoạn tiếp theo Các hóa chất sử dụng trong quá trình này bao gồm xút và chất thẩm thấu như dầu đơ, Invadin, JEC, và Solovapin.
Sau khi nấu là giai đoạn tẩy trắng dưới nhiệt độ cao Kết quả là vải sẽ trở lên trắng hơn
Nồng độ thuốc tẩy có thể thay đổi tùy thuộc vào độ dày hoặc mỏng của vải, trong đó H2O2 là lựa chọn lý tưởng cho quá trình tẩy vải liên tục nhờ vào tác dụng nhanh chóng, ít độc hại và dễ dàng phân hủy trong quá trình giặt.
Thuốc nhuộm là hợp chất hữu cơ có màu sắc đa dạng, bao gồm cả gốc thiên nhiên và tổng hợp, có khả năng nhuộm màu cho nhiều loại vật liệu khác nhau.
Thuốc nhuộm được phân loại dựa trên cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng, chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ thiên nhiên như bông, len, tơ tằm, cũng như sợi nhân tạo và tổng hợp Ngoài ra, chúng còn được ứng dụng trong việc nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng, chế tạo mực in và các vật liệu khác Đối với các vật liệu dệt ưa nước, thuốc nhuộm hòa tan trong nước được sử dụng, nhờ vào các lực liên kết hóa lý, liên kết ion hoặc liên kết đồng hóa trị để gắn màu vào sợi Ngược lại, để nhuộm các vật liệu ghét nước và nhiệt dẻo, thuốc nhuộm không tan trong nước, thường ở dạng bột mịn gọi là thuốc nhuộm phân tán, sẽ được sử dụng, bắt màu vào sợi theo cơ chế hòa tan hoặc phân bố sâu trong mao quản của sợi.
1.3.4.2.1 Phân loại bằng chỉ số màu:
Việc phân loại màu sắc bằng chỉ số màu lần đầu tiên được thực hiện bởi Hiệp hội những người sản xuất thuốc nhuộm và màu vào năm 1921, với hơn 1.200 loại thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp và một số thuốc nhuộm thiên nhiên cùng pigment Đến phiên bản thứ ba của chỉ số màu, xuất bản năm 1971, đã ghi nhận 7.900 tên xuất xứ và 36.000 tên màu thương mại.
1.3.4.2.2 Phân loại thuốc nhuộm theo cấu tạo hoá học:
Thuốc nhuộm Azo: Trong phân tử có một hay nhiều nhóm Azo
Monoazo Ar-N = N-Ar ’ Điazo Ar – N = N – Ar ’ –N =N – Ar ’
Tri và polyazô Ar – N = N – Ar ’ - N = N-Ar ’ – N = N – Ar ’’
Ar, Ar ’ , Ar ’’ là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị vòng
Thuốc nhuộm Azo là thuốc nhuộm quan trọng nhất
Thuốc nhuộm antraquinon: Trong phân tử có một hay nhiều nhân Antraquinon hay các dẫn xuất của nó Antraquinon đứng vị trí thứ hai sau Azo
Thuốc nhuộm thiazon: Đặc tính của chất mang màu của thuốc nhuộm này là vòng thiazon, thông thường được tạo thành từ hai nhóm phenylbenzo thiazon
Thuốc nhuộm Arylmetan: Chúng là những dẫn xuất của metan mà trong đó nguyên tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên hợp của hệ mang màu
Thuốc nhuộm Nitro: Có cấu tạo đơn giản và có ý nghĩa không lớn Loại này chỉ bao gồm một số thuốc nhuộm phân tán
Thuốc nhuộm Nitrozo: Trong phân tử có nhóm nitrozo (NO)
Ar – ( CH=CH)n – CH = Ar ’ Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử có nhiều nguyên tử lưu huỳnh
Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng
Thuốc nhuộm Azometyn: Ar – CH = N –A / r
Thuốc nhuộm phtaloxianin: Chúng là một lớp thuốc nhuộm tương đối mới, hệ thống mang màu trong phân tử của chúng là một hệ liên hợp khép kín
1.3.4.2.3 Phân loại thuốc nhuộm theo phân lớp kỹ thuật:
Thuốc nhuộm được liên kết với vật liệu bằng liên kết ion, liên kết hydro, liên kết đồng hoá trị và liên kết Van der Waals
Trong nguyên tử của thuốc nhuộm hoạt tính, các nhóm nguyên tử có khả năng tạo liên kết hoá trị với vật liệu, đặc biệt là xơ dệt, giúp tăng cường độ bền màu trong quá trình xử lý ướt, ma sát, nhiệt và ánh sáng mặt trời Thuốc nhuộm này có đủ gam màu tươi sáng và thuần sắc, cùng với công nghệ nhuộm đa dạng và dễ thực hiện, nên được sử dụng rộng rãi cho các loại vật liệu như xenlulo, tơ tằm, len và xơ polyamit.
Các chất này có độ hòa tan rất thấp trong nước, vì vậy cần sử dụng chúng dưới dạng huyền phù hoặc phân tán với kích thước hạt từ 0,2 đến 2 micromet Chúng thường được áp dụng cho các loại sợi như polyamit, polyester, polyacrylonitril, polyvinyl và các sợi tổng hợp khác.
Thuốc nhuộm này có khả năng tự bám màu vào các vật liệu như xơ xenlulô, giấy, tơ tằm và da một cách trực tiếp, nhờ vào các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.
Chúng bắt màu vào xơ trong môi trường axit
Hầu hết chúng là các muối clorua, ôxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ
Là những hợp chất hữu cơ không hoà tan trong nước, một số dung môi hữu cơ chứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát là R-C=O
Là những hợp chất màu không tan trong nước, một số dung môi hữu cơ nhưng tan trong dung dịch kiềm
Không tan trong nước, có độ bền màu cao với ánh sáng và nhiệt độ cao, màu thuần sắc, tươi
Bảng 1.2: Một số loại thuốc nhuộm thường gặp
Tên gọi loại thuốc nhuộm
Tên gọi thông phẩm thường gặp
Direct Acid Basic Reactive Sulphur Disperse Pitment Vat dyes Indigosol
Eriosin, irganol, carbolan, … Malachite, auramine, rhodamine,…
Nguồn: Giáo trình “Mực màu hoá chất – kỹ thuật in lưới” Nguyễn Văn Mai, Nguyễn Ngọc Hải
1.3.4.3 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể tồn tại dưới dạng hòa tan hoặc phân tán, và mỗi loại thuốc nhuộm phù hợp với từng loại vải khác nhau Đối với vải từ nguyên liệu ưa nước, thuốc nhuộm hòa tan trong nước được sử dụng, giúp khuếch tán và gắn kết vào sợi nhờ các lực liên kết hóa lý, ion, và đồng hóa trị Ngược lại, để nhuộm vải từ nguyên liệu kị nước như sợi tổng hợp, thuốc nhuộm không tan trong nước (thuốc nhuộm phân tán) thường được áp dụng Bảng 1.3 thể hiện phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm cho các loại sợi khác nhau.
Bảng 1.3: Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt nhuộm
Vải dệt từ sợi pha có thể được nhuộm theo hai phương pháp: nhuộm từng thành phần một cách riêng biệt hoặc nhuộm đồng thời cả hai thành phần trong một lần.
1.3.4.4 Mức độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm:
Khi nhuộm vải thì quá trình nhuộm vải xảy ra theo bốn bước:
Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi
Gắn màu vào bề mặt sợi
Khuếch tán màu vào trong sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn so với quá trình trên
Cố định màu vào sợi
Độ gắn màu của thuốc nhuộm vào sợi có sự khác biệt rõ rệt, với tỷ lệ gắn màu dao động từ 50% đến 98% Phần màu còn lại sẽ bị thải ra trong nước thải, và tỷ lệ này được tóm tắt trong bảng 1.4.
Bảng 1.4: Tỉ lệ màu không gắn vào sợi
Thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi (%)
Để nâng cao hiệu quả của quá trình nhuộm, các hóa chất hỗ trợ như axit H2SO4, CH3COOH, muối Natri sulfat, muối Amôni, cùng với các chất cầm màu như Syntephix và Tinofix được sử dụng.
In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu bằng hồ in
Hồ in là hỗn hợp thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hoặc pigment dung môi, bao gồm các loại như pigment, hoạt tính, hoàn nuyên, azo không tan và indigozol Các loại hồ in phổ biến bao gồm hồ tinh bột, dextrin, hồ liganit natri, hồ nhũ tương và hồ nhũ hóa tổng hợp.
Hồ tinh bột: Tinh bột : 199 g
Hồ dextrin được dùng để in thuốc nhuộm hoàn nguyên và in phá gắn màu
Hồ nhũ tương: Chất nhũ tương dispersal PR 8 – 15 g
Khuấy đều để nguội, trong lúc khuấy tốc độ cao cho thêm vào xăng công nghệ hay dầu khác 800g tiếp tục khuấy cho đến khi hồ đồng nhất
1.3.6 Công đoạn sau in hoa:
1.3.6.1 Cạo ôn: sau khi in, vải được cao ôn để cầm màu:
Thuốc hoạt tính: 150 o C trong 5 phút
KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
1.4.1 Phân tích khả năng gây ô nhiễm:
Nước thải trong công nghệ dệt nhuộm phát sinh từ các công đoạn như hồ sợi, rũ hồ, nấu tẩy, nhuộm và hoàn tất Tuy nhiên, do đặc thù của ngành dệt nhuộm với nhiều công đoạn sản xuất và sự biến đổi theo từng mặt hàng, việc xác định thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải trở nên khó khăn.
Sự phân phối nước trong nhà máy dệt nhuộm như sau:
Nước làm sạch thiết bị 6,4%
Nước làm mát và xử lí bụi trong thiết bị dệt nhuộm 7,8%
Nước cho các quá trình chính trong xí nghiệp dệt nhuộm 72,3%
Nước cho việc PCCC và các vấn đề khác 0,6%
Lượng nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm rất lớn và khác nhau tùy theo từng công đoạn trong quá trình sản xuất Mỗi giai đoạn sẽ có lưu lượng nước thải và nồng độ ô nhiễm riêng biệt, như được thể hiện trong bảng 1.5 và các số liệu liên quan Đặc biệt, lượng nước thải tính cho một đơn vị sản phẩm của một số mặt hàng cũng rất đáng chú ý.
Hàng len, nhuộm dệt thoi 100 – 250 m 3 /1 tấn vải
Hàng vải bông nhuộm, dệt thoi 80 – 240 m 3 / tấn vải, bao gồm:
Nấu, rũ hồ, tẩy 30 – 120 m 3 / 1 tấn
Hàng vải bông, nhuộm, dệt kim 70 – 180 m 3 / 1 tấn vải
Hàng vải bông in hoa dệt thoi 65 – 280 m 3 / 1 tấn vải, bao gồm:
Nấu, rũ hồ, tẩy 30 – 120 m 3 / 1 tấn
Chăn len màu từ sợi polyacrylonitrit 40 – 140 m 3 / 1 tấn, bao gồm:
Vải trắng từ polyacrylonitrit 20 – 60 m 3 / 1 tấn
Bảng 1.5: Các chất ô nhiễm và đặc tính của nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặt tính của nước thải
Hồ sợi là một hỗn hợp chứa tinh bột, glucose, polyvinyl và có chỉ số BOD cao (từ 34 đến 50), bao gồm tổng lượng alcohol và nhựa Quá trình nấu tẩy sử dụng NaOH, chất sáp, soda, silicat và sợi vải vụn, dẫn đến độ kiềm cao và màu tối, cùng với chỉ số BOD cao.
Tẩy trắng Hypoclorit, các hợp chất chứa
Clo, axit, NaOH… Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD Tổng
Làm bóng NaOH, tạp chất… Độ kiềm cao , BOD thấp
(dưới 1% BOD tổng) Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic, các muối kim loại,… Độ màu rất cao BOD khá cao (6% BOD tổng), SS cao
In Chất màu, tinh boat , dầu muối, kim loại, axit… Độ màu cao, BOD cao
Hoàn tất Vết tinh boat, mỡ động vật, muối,… Kiềm nhẹ, BOD thấp…
Việc thải các hóa chất này ra môi trường, đặc biệt là vào sông, ngòi, ao hồ, sẽ gây độc hại cho các loài thủy sinh Các hóa chất có thể được phân chia thành ba nhóm chính.
Nhóm 1: Các chất độc hại đối với vi sinh và cá:
Xút (NaOH) và Natri Cacbonat (Na2CO3) được dùng với số lượng lớn để nấu vải sợi bông và xử lý vải sợi pha (chủ yếu là Polyeste, bông)
Axít vô cơ (H2SO4) dùng để giặt, trung hòa xút, hiện màu thuốc nhuộm hoàn nguyên tan (Indigosol)
Clo hoạt động (nước tẩy Javen) dùng để tẩy trắng vải sợi bong
Fomatđêhyt có trong phần chất cầm màu và các chất dùng xử lý hoàn tất
Dầu hỏa dùng để chế tạo hồ in pigment
Một hàm lượng kim loại nặng đi vào nước thải
Trong một tấn xút công nghiệp nếu sản xuất bằng điện cực thủy ngân sẽ có 4g thủy ngân (Hg)
Tạp chất kim loại nặng có trong thuốc nhuộm sử dụng
Một lượng halogen hữu cơ độc hại đưa vào nước thải từ một số thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tán, hoạt tính, pigment…
Nhóm 2: Các chất khó phân giải vi sinh:
Các chất giặt vòng thơm, mạch etylenoxit dài hoặc có cấu trúc mạch nhánh Alkyl
Các Polyme tổng hợp bao gồm các chất hồ hoàn tất, các chất hố sợi dọc như polyvinylalcol, polyacrylat…
Phần lớn các chất làm mềm vải, các chất tạo phức trong xử lý hoàn tất
Nhiều thuốc nhuộm và chất tăng trắng quang học đang sử dụng… Nhóm 3: Các chất ít độc và có thể phân giải vi sinh:
Sơ sợi và các tạp chất thiên nhiên có trong sơ sợi bị loại bỏ trong các công đoạn xử lý trước
Các chất dùng để hồ sợi dọc
Axit axetic (CH3COOH), axít fomic (HCOOH), để điều chỉnh pH…
Tải lượng ô nhiễm trong ngành dệt nhuộm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại sợi tự nhiên hoặc tổng hợp, công nghệ nhuộm (liên tục hoặc gián đoạn), công nghệ in hoa và độ hòa tan của hóa chất sử dụng Khi hòa trộn nước thải từ các công đoạn sản xuất, thành phần nước thải có thể được khái quát với pH dao động từ 4 đến 12, trong đó pH là 4,5 cho công nghệ nhuộm sợi PE và pH là 11 cho công nghệ nhuộm sợi Co.
Nhiệt độ của nước thải dao động theo thời gian, với mức thấp nhất ghi nhận là 40 oC So với nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật là 37 oC, nhiệt độ cao này gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả của quá trình xử lý sinh học.
COD : 250 – 1500 mg 02/l (50 -150 kg/tấn vải)
BOD5 : 80 – 500 mg 02/l Độ màu : 500 – 2000 Pt–Co
Chất rắn lơ lửng : 30 – 400 mg/l, đôi khi cao đến 1000mg/l (trường hợp nhuộm sợi cotton)
Chất hoạt tính bề mặt : 10 – 50 mg/l
Nước thải từ ngành dệt nhuộm chứa nhiều chất độc hại, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái nước Đặc biệt, độ kiềm cao trong nước thải làm tăng pH, và khi pH vượt quá 9, sẽ gây ra tác động độc hại cho các loài thủy sinh.
Muối trung tính có khả năng làm tăng tổng hàm lượng chất rắn trong nước Khi lượng nước thải lớn, điều này có thể gây độc hại cho các loài thủy sinh do áp suất thẩm thấu tăng lên, ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình trao đổi chất của tế bào.
Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD và COD của nguồn nước, gây hại cho đời sống thủy sinh do giảm oxy hòa tan Độ màu cao từ dư lượng thuốc nhuộm trong nước thải ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của các loài thủy sinh và làm xấu cảnh quan Ngoài ra, các chất độc nặng như sunfit kim loại nặng và hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật, dẫn đến bệnh mãn tính cho con người và động vật trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái nguồn nước.
Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh
1.4.2 Nồng độ ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm ở nước ta và trên thế giới:
Hàm lượng ô nhiễm trong nước thải khác nhau giữa các công nghệ và sản phẩm, đồng thời thay đổi giữa các cơ sở sản xuất và theo thời gian trong ngày Bảng tổng kết về nồng độ ô nhiễm và lưu lượng nước thải minh chứng rõ ràng cho sự biến đổi này.
Bảng 1.6: Thành phần, tính chất nước thải dệt nhuộm ở nước ngoài
Công đoạn Thành phần ô nhiễm ( mg/l)
BOD COD TSS C – G Phenol Cr Sulphite
4 Hoàn tất vải dệt thoi
5 Hoàn tất vải dệt kim
7.Hoàn tất nguyên liệu gốc và sợi dệt
Nguồn: The Textile Industry And The Environment, Technical Report N 0 16, UNEP, 1993
Khảo sát một số xí nghiệp dệt nhuộm hàng bông ở Ấn Độ cho thấy các kết quả về lượng nước thải và đặc tính nước thải khác nhau
Bảng 1.7:Thành phần, tính chất nước thải dệt nhuộm mặt hàng bông ở Ấn Độ
Các thông số Đơn vị 1 2 3
Nước thải m 3 / tấn vải 240 210 135 pH 6,8 7,2 9,1 Độ kiềm mg/l 796 500 975
Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải –Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật
Trong khi đó, thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải ngành dệt nhuộm nước ta như sau:
Bảng 1.8: Thành phần và tính chất nước thải công ty dệt Thành Công
Công đoạn COD SS pH Pt - Co SO 4 2- PO 4 3-
Nguồn: Kết quả khảo sát của ENCO tại công ty dệt Thành Công Bảng 1.9: Lưu lượng và tính chất nước thải các nhà máy dệt nhuộm ở TpHCM
Tên công ty Q pH Độ màu BOD COD SS SO4 2- PO4 3- m 3 /ngày Pt-Co mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Nguồn: Phòng Quản Lý Môi Trường – Sở Khoa Học Công Nghệ Môi Trường TpHCM 1.4.3 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tham khảo:
1.4.3.1 Công ty dệt Đông Nam:
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty dệt Đông Nam công suất 200 m 3 /ngày
1.4.3.2 Xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc:
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc
SÀNG LỌC BỂ ĐIỀU HOÀ KEO TỤ
HỒ SINH HỌC LỌC NGUỒN TIẾP NHẬN
1.4.3.3 Công ty Schiessen Sachera (Đức):
Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty Schiessen Sachera (Đức)
Bột than nâu axitaxetic Bể sinh học có khuấy trộn
Hấp thụ tầng sôi có khuấy trộn Bùn
Bể chứa nước để sử dụng lại
CÁC BIỆN PHÁP NGĂN NGỪA, GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NUỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM
Để duy trì hiệu quả trong hệ thống cấp nước, cần thường xuyên kiểm tra và khắc phục rò rỉ nước Việc sử dụng module tẩy và nhuộm giặt một cách hợp lý cũng rất quan trọng Hơn nữa, nên tuần hoàn và tái sử dụng các dòng nước giặt ít ô nhiễm cùng với nước làm nguội để giảm thiểu lãng phí và bảo vệ môi trường.
Hạn chế sử dụng hóa chất độc hại và thuốc nhuộm khó phân hủy sinh học Nên ưu tiên các hóa chất và thuốc nhuộm thân thiện với môi trường, đảm bảo rằng các thành phần trong thuốc nhuộm nằm trong giới hạn cho phép và không gây độc hại cho môi trường.
Để giảm lượng chất gây ô nhiễm nước thải trong quá trình tẩy, cần lưu ý rằng hầu hết các chất tẩy trừ H2O2 đều chứa Clo, như NaOCl và NaOCl2, gây ra sự hình thành các hợp chất hữu cơ chứa Clo trong nước thải Một giải pháp hiệu quả là thực hiện tẩy hai cấp: cấp 1 sử dụng NaOCl kết hợp với NaOH, sau đó sau 10 đến 15 phút bổ sung H2O2 và đun nóng để thực hiện tẩy cấp 2, giúp giảm đến 80% lượng Halogen hữu cơ Ngoài ra, có thể thay thế NaOCl và NaOCl2 bằng peraxitaxêtic (CH3OOHCO) để giảm thiểu ô nhiễm.
Giảm ô nhiễm trong nước thải từ công đoạn làm bóng
Việc thu hồi và tái sử dụng dung dịch hồ từ quá trình hồ sợi và rủ hồ là rất quan trọng, vì các loại hồ như tinh bột, carboxymetyl cellulose (CMC), polyvinylalcol (PVA) và polyacrylat galactomannan thường làm tăng chỉ số COD trong nước thải Đặc biệt, CMC, PVA và polyacrylat là những chất khó phân hủy sinh học, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Sử dụng các phương pháp cơ học, hóa lý, sinh học, và phương pháp màng để giảm thiểu các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY DỆT NHUỘM ALLIANCE ONE – BẾN TRE
VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Dự án "Nhà máy Dệt Alliance One Textile" được triển khai tại trụ sở chính của công ty, tọa lạc tại lô đất C1–C2–C3–C4–C5, thuộc Khu công nghiệp Giao Long, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre.
KCN Giao Long tọa lạc tại xã An Phước, huyện Châu Thành, nằm bên đường tỉnh 883, cách cảng sông Giao Long hơn 3km, cách thị xã Bến Tre 10 km
Tổng diện tích đất sử dụng: 6,09 ha
- Phía Bắc giáp nhà máy may mặc Alliance One Apparel
- Phía Nam giáp KCN Giao Long giai đoạn 2
- Phía Đông giáp nhà máy dệt khăn lông Dân Duy
- Phía Tây giáp đường gom phía Tây KCN
2.1.2 Khoảng cách ly khu dân cư và cơ sở công nghiệp khác:
Nhà máy sản xuất trong khu công nghiệp phải tuân thủ các quy định về kiểm soát ô nhiễm môi trường, nhằm giảm thiểu tối đa ảnh hưởng đến khu vực dân cư xung quanh.
HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY
Tổng vốn đầu tư : 14.458.000 USD
2.2.2 Sản phẩm và thị trường tiêu thụ:
Sản phẩm của dự án: vải dệt nhuộm
Thị trường tiêu thụ: sản phẩm sẽ được xuất sang nước ngoài và tiêu thụ trong nước
2.2.3 Danh mục máy móc thiết bị:
Quy trình sản xuất trong nhà máy sử dụng một số loại máy móc thiết bị được liệt kê trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Danh mục máy móc thiết bị dùng cho quá trình dệt nhuộm
2.2.4 Nhu cầu về nguyên vật liệu, nhiên liệu:
Vải: 50.000 yard/ngày = 10.000 kg/ngày
Hóa chất dùng trong công đoạn nhuộm ước lượng khoảng 100 tấn/năm
Nước cung cấp cho quá trình hoạt động của nhà máy khoảng 1000 m 3 /ngày
Bảng 2.2: Nhu cầu nguyên liệu
STT Nhu cầu nguyên liệu Số lượng
Máy phân loại vải 1 50.000 Các nước liên hiệp Anh
Máy cắt vải 1 62.000 Các nước liên hiệp Anh
Máy cán vải 2 120.000 Đài Loan
Máy định hình khổ 1 670.000 Đức
Máy kiểm tra đóng gói 5 280.000 Các nước liên hiệp Anh
Phòng thí nghiệm 1 200.000 Nhiều nguồn cung cấp
Dựa trên hoạt động sản xuất của nhà máy tại chi nhánh Thái Lan, khối lượng hóa chất nhuộm được sử dụng trong quy trình sản xuất được xác định theo công suất tương ứng.
- Tổng khối lượng hóa chất sử dụng: 100 tấn/năm
- % khối lượng thuốc nhuộm còn lại sau quá trình sản xuất: 3%
- Tương ứng: 3% x 100 tấn/năm = 3 tấn/năm
- Khối lượng thuốc nhuộm còn lại sau quá trình xử lý của nhà máy (hiệu suất xử lý 90%): 10% x 3 tấn/năm = 300 kg/năm = < 1 kg/ngày
Trong quy trình sản xuất, các loại hóa chất được sử dụng có thành phần và tính chất đa dạng, được thể hiện trong bảng dưới đây Thuốc nhuộm chủ yếu là sản phẩm nhuộm phân tán, không tan trong nước nhưng tồn tại ở dạng phân tán và huyền phù trong dung dịch Các loại thuốc nhuộm này có thể thuộc nhiều họ khác nhau như anthraquinon và nitroanilin Một ví dụ tiêu biểu là thuốc nhuộm Terasil.
Bảng 2.3: Loại thuốc nhuộm Terasil
Tên thương mại Tên hóa học Dạng
Terasil Đỏ WW - BFS Benzodifuranone
Terasil Đỏ W - 4BS Thuốc nhuộm Azo
Terasil Xanh W - BLS Thuốc nhuộm Azo
Terasil Đỏ WW - 3BS Thuốc nhuộm Azo
Terasil Xanh nước biển W - RS Thuốc nhuộm Azo
Terasil Đỏ R Thuốc nhuộm Azo b Loại thuốc nhuộm Dianix:
Bảng 2.4: Loại thuốc nhuộm Dianix
Tên thương mại Tên hóa học Dạng
Dianix Đen SR Thuốc nhuộm Azo
Dianix Đen XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh ACE Thuốc nhuộm Anthraquinone
Dianix Xanh BB Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh S - 2G Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh S - BG Thuốc nhuộm Anthraquinone
Dianix Xanh S - 2R Thuốc nhuộm Azo
Terasil Xanh nước biển GRL - C
Terasil Nâu 3R 150 % Thuốc nhuộm Azo
Terasil Vàng W - EL Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo
Terasil Đỏ W - EL Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo và idole
Terasil Xanh W - EL Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo
Terasil Xanh lam W - EL Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo và idole
Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo và anthraquinone
Terasil Đỏ 4GN Thuốc nhuộm Azo
Terasil Vàng 4G Thuốc nhuộm Azo
Teratop Vàng HL - G Thuốc nhuộm Anthraquinone
Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo và anthraquinone
Teratop Cam HL Thuốc nhuộm Azo
Teratop Xanh HL - B Thuốc nhuộm Anthraquinone
Teratop Xanh BGE Hỗn hợp thuốc nhuộm anthraquinone
Dianix Xanh SE - 2R Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh UN - SE Hỗn hợp thuốc nhuộm Azo và anthraquinone Dianix Xanh XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh R Thuốc nhuộm Anthraquinone
Dianix Cam 4R Thuốc nhuộm Azo
Dianix Cam G Thuốc nhuộm Aminoketone
Dianix Đỏ tươi SF Benzodifuranone
Dianix Tím R Thuốc nhuộm Anthraquinone
Dianix Đỏ thẩm SF Benzodifuranone
Dianix Đen PLUS Thuốc nhuộm Azo
Dianix Đỏ xẩm SF Thuốc nhuộm Azo
Dianix Vàng XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix Hồng sáng 5B Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh nước biển CC Hỗn hợp thuốc nhuộm azo
Dianix Xanh nước biển XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix Cam PLUS Thuốc nhuộm Azo
Dianix Cam S - G 200 % Thuốc nhuộm Azo
Dianix Cam UN - SE Thuốc nhuộm Azo
Dianix Đỏ ACE Thuốc nhuộm Anthraquinone
Dianix Đỏ CBN - SF Benzodifuranone
Dianix Đỏ CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix Đỏ PLUS Thuốc nhuộm Azo
Dianix Đỏ S - 2B Thuốc nhuộm Azo
Dianix Red UN - SE Thuốc nhuộm Azo
Dianix Xanh lam sẫm CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix đỏ ngọc CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix đỏ ngọc PLUS Hỗn hôp thuốc nhuộm azo
Dianix đỏ ngọc UN - SE Thuốc nhuộm Azo
Dianix đỏ ngọc XFN Hỗn hôp thuốc nhuộm azo
Dianix đỏ tươi CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix đỏ tươi XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix đỏ SF Hỗn hợp anthraquinone and benzodifuranone
Dianix ngọc lam CC Hỗn hôp of azo and anthraquinone
Dianix ngọc lam S - BG Anthraquinone
Dianix ngọc lam XF Hỗn hôp anthraquinone and methine
Dianix tím CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix tím S - 4R Thuốc nhuộm Azo
Dianix Vàng ACE Hỗn hợp quinoline and azo
Dianix vàng nâu CC Hỗn hợp thuốc nhuộm azo
Dianix vàng nâu XF Thuốc nhuộm Azo
Dianix vàng CC Thuốc nhuộm Azo
Dianix vàng PLUS Hỗn hợp quinoline and azo
Dianix vàng S - 4G Thuốc nhuộm Azo
Dianix vàng UN - SE Hỗn hợp quinoline and azo
Quá trình sản xuất của nhà máy cần ba loại nhiên liệu chính: điện năng, nước và nhiên liệu phục vụ cho quá trình đốt cháy, nhằm tạo ra hơi nước để sấy khô vải.
2.2.4.4 Nhu cầu cấp điện: Điện phục vụ cho nhu cầu sản xuất, thắp sáng cho nhà máy được cung cấp từ mạng lưới điện của khu công nghiệp
2.2.4.5 Nhu cầu sử dụng nước:
Nước cung cấp cho toàn bộ nhà máy được lấy từ mạng lưới cấp nước của Công ty Cấp nước tỉnh Bến Tre Trong mùa nước mặn, Công ty sẽ khai thác nguồn nước ngầm Nhà máy sẽ kết nối trực tiếp với hệ thống đường ống của Công ty Cấp nước Bến Tre ngay tại hàng rào của KCN.
- Lượng nước cấp cho công nhân:
Số công nhân khoảng 55 người/ca
Tiêu chuẩn dùng nước: 45 lít/người.ngày (TCXD – 33 -2006: Tiêu chuẩn dùng nước cho các công trình công cộng)
- Lượng nước cấp cho sản xuất khoảng 1000 m 3 /ngày
- Lượng nước cấp cho tưới cây:
Diện tích cây xanh (15% tổng diện tích) khoảng 9135 m 2
Tiêu chuẩn tưới: 4 – 6 lít/m 2 (TCXD – 33 – 2006: Tiêu chuẩn dùng nước cho các công trình công cộng)
2.2.4.6 Nhu cầu sử dụng dầu:
- Dầu D.O: dùng cho việc vận hành nồi hơi Ước lượng khoảng 10 tấn hơi/tháng
- Hoặc than: dùng cho việc vận hành nồi hơi Ước lượng khoảng 10 tấn hơi/tháng
2.2.5 Nhu cầu về nhân lực:
Số lượng công nhân trong nhà máy khoảng 55 công nhân/1 ca Làm việc 3 ca/ngày
2.2.6 Quy trình công nghệ sản xuất:
Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy được thể hiện trong hình
Hình 2.1: Quy trình công nghệ sản xuất nhà máy dệt Alliance One
Thuyết minh quy trình công nghệ:
Để tẩy nhuộm vải thô, nhà máy sẽ nhập nguyên liệu từ thị trường nội địa và chuyển đến công ty sản xuất Nguyên liệu vải sau đó sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng để loại bỏ các mảnh không đạt tiêu chuẩn như rách hoặc thủng Tiếp theo, vải sẽ được cắt mép theo từng khúc và đưa vào công đoạn giặt.
Trong công đoạn giặt, nước cấp được sử dụng để loại bỏ vết bẩn trên vải từ quá trình dệt trước đó Quá trình này diễn ra trên máy giặt chuyên dụng, dẫn đến việc phát sinh nước thải Nước thải sau đó sẽ được thu gom và chuyển đến hệ thống xử lý nước thải trước khi được thải vào hệ thống xử lý tập trung của khu công nghiệp.
Kiểm tra và cắt mép
Cắt khổ Kiểm tra/ đóng gói
Hóa chất nhuộm, hóa chất
Trước khi tiến hành nhuộm, vải sẽ được sấy khô bằng máy sấy sử dụng hơi từ nồi hơi có công suất khoảng 10 tấn hơi/năm Quá trình này giúp loại bỏ nước trong vải ướt sau khi giặt, chuẩn bị cho công đoạn nhuộm Đồng thời, trong quá trình sấy, lượng nhiệt tỏa ra rất lớn.
Trong công đoạn nhuộm, từng mẫu vải sẽ được xử lý bằng thuốc nhuộm để đạt được màu sắc theo yêu cầu Quá trình này tạo ra một lượng nước thải đáng kể, và nước thải sẽ được thu gom về hệ thống xử lý nước thải tập trung trước khi được xả ra môi trường.
Sau khi hoàn tất quá trình nhuộm, vải sẽ được đưa qua công đoạn cán ép để làm phẳng và loại bỏ nước thừa Tại đây, vải được xem như đã hoàn thành giai đoạn chính, sau đó sẽ được cắt khổ, kiểm tra chất lượng và đóng gói trước khi đưa vào kho để chuẩn bị cho việc phân phối ra thị trường.
CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM TRONG KHU VỰC HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY: 30 1 Ô nhiễm không khí
Khi dự án đi vào hoạt động, ô nhiễm không khí chủ yếu do các phương tiện giao thông gây ra, đặc biệt là từ việc lưu thông trên các con đường nội bộ gần nhà máy.
2.3.1.1 Ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông:
Ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông là một nguồn phát tán khó kiểm soát, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của công nhân và cư dân gần khu vực nhà máy Việc thiếu các giải pháp quản lý cụ thể sẽ làm tình hình trở nên trầm trọng hơn.
Các phương tiện vận chuyển chủ yếu ra vào công ty bao gồm ô tô và xe tải chở nguyên vật liệu sản xuất cùng với các phương tiện vận chuyển và xếp dỡ nội bộ Mặc dù có sự hiện diện của các phương tiện này, nhưng mức độ ô nhiễm phát sinh từ chúng là không đáng kể.
2.3.1.3 Ô nhiễm khí thải do hoạt động sản xuất: a Nguồn gây ô nhiễm không khí do đốt dầu phục vụ cho lò hơi: Để phục vụ cho quá trình sấy dự án sử dụng 2 lò hơi sử dụng nhiên liệu là than hoặc dầu
DO, với nhu cầu than sử dụng 1200kg/ngày/lò = 50 kg/giờ
Nguồn ô nhiễm không khí từ lò hơi chủ yếu phát sinh từ khí thải khi đốt nhiên liệu than, bao gồm các hợp chất như CO, NOx, SO2 và bụi Những khí này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người cũng như các loài động thực vật.
Bảng 2.5: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải đốt than
Các chất ô nhiễm Nồng độ ô nhiễm
So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn TCVN 5939 – 2005, cột B cho thấy nồng độ bụi và CO vượt mức cho phép Do đó, dự án sẽ áp dụng các biện pháp nghiêm ngặt để kiểm soát nguồn ô nhiễm này.
Nhà máy sử dụng khoảng 36.000 lít dầu F.O mỗi tháng để vận hành lò hơi và cung cấp nhiệt Các sản phẩm cháy từ nhiên liệu này, chủ yếu là hydrocacbon, oxy, lưu huỳnh và nitơ, tạo ra ô nhiễm không khí Khi đốt, dầu phát sinh hơi nước, muội khói, và khí thải như CxHy, NOx, SOx, và Aldehyde, trong đó SO2 và NO2 là các chất ô nhiễm chính cần kiểm soát Những khí thải này có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe cộng đồng, cũng như ảnh hưởng đến công trình và động thực vật Mức độ tác động của chúng phụ thuộc vào nồng độ, tải lượng thải vào khí quyển và các điều kiện vi khí hậu như tốc độ gió, nhiệt độ và chế độ mưa Ô nhiễm không khí cũng đến từ bụi phát sinh trong quá trình bốc dỡ và vận chuyển sản phẩm, nguyên vật liệu.
Quá trình bốc dỡ nguyên vật liệu từ xe và kho chứa có thể gây ra bụi và khí thải, chủ yếu bao gồm COx, NOx, SOx, cacbuahydro và bụi Nguồn ô nhiễm này thường xuất hiện một cách rải rác.
Nguồn phát sinh nước thải khi dự án đi vào hoạt động gồm nước mưa, nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất
Nước mưa tự nó không gây ô nhiễm môi trường, nhưng các chất bẩn trên bề mặt khuôn viên nhà máy có thể bị cuốn vào nước mưa Do đó, việc quản lý vệ sinh định kỳ cho sân bãi trong khuôn viên nhà máy là rất cần thiết.
Khi nhà máy được xây dựng, mái nhà và sân bãi trải nhựa làm giảm khả năng thấm nước tự nhiên của đất Điều này dẫn đến việc nước mưa chảy tràn trong khu vực hoạt động của Công ty, cuốn theo cặn bã và đất cát xuống hệ thống thoát nước Nếu không có biện pháp tiêu thoát hiệu quả, tình trạng ứ đọng nước mưa sẽ xảy ra, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Tổng diện tích khu vực dự án là 60.900 m 2 Tính toán lượng nước mưa dựa trên cơ sở lượng mưa trung bình hàng năm lớn nhất là:
- Lượng mưa bình quân trong năm = 60.900 m 2 x 1.695 mm/năm = 103.225 m 3 /năm
- Lượng mưa bình quân trong ngày = (103.225 m 3 /năm)/(150 ngày/năm) = 688,16 m 3 /ngày
Bảng 2.6: Thành phần nước mưa chảy tràn
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ
1 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 10 – 20
Nguồn: Viện vệ sinh dịch tễ
Tổng số lao động trong nhà máy (năm sản xuất ổn định): 55 người Giả định rằng lượng nước thải sinh họat bằng 100% lượng nước cấp
Theo tiêu chuẩn của Bộ Xây dựng TCXDVN 33:2006 (Quyết định 06/2006/QĐ–BXD ngày 17/3/2006), tiêu chuẩn sử dụng nước sinh hoạt trong các phân xưởng sản xuất công nghiệp được quy định là 45 lít/người/ngày.
Q1 = 55 người x 45 lít /nguời = 4.500 lít/ngày = 2,5 m 3 /ngày
Bảng 2.7: Tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ
2 Chất rắn lơ lững (SS) mg/l 100 – 220
Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm hữu cơ, do đó cần được xử lý trước khi thải ra môi trường Đặc điểm nổi bật của loại nước thải này là chứa nhiều chất lơ lửng, dầu mỡ từ nhà bếp và có nồng độ chất hữu cơ cao.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ như carbonhydrate, protein và lipid, dễ dàng bị phân hủy bởi vi sinh vật Trong quá trình phân hủy, vi sinh vật cần oxy hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ thành các sản phẩm như CO2, N2, H2O và CH4.
Chỉ số BOD5 là thước đo lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật Nó thể hiện lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải Chỉ số BOD5 càng cao cho thấy lượng chất hữu cơ trong nước thải lớn, dẫn đến việc tiêu thụ oxy hòa tan ban đầu nhiều hơn, đồng thời mức độ ô nhiễm nước thải cũng cao hơn.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất rắn lơ lửng, có khả năng gây bồi lắng cho các nguồn sông, suối, làm giảm chất lượng nước Ngoài ra, các chất dinh dưỡng như Nitơ (N) và Photpho (P) trong nước thải sinh hoạt là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái nước.
Vì vậy công ty phải xây dựng bể tự hoại nhằm xử lý lượng nước thải này trước khi xả vào nguồn tiếp nhận
CÁC THÔNG SỐ NƯỚC THẢI
Bảng 2.10: Kết quả phân tích nước thải cuối đường ống công ty Alliance One
THÔNG SỐ ĐƠN VỊ KẾT QUẢ TRUNG BÌNH pH
SS mg/l mg/l Pt- Co mg/l mg/l mg/l
270 Lưu lượng nước thải trung bình: Q = 800 m 3 /ngày Nhà máy hoạt động 3 ca/ ngày, 24h/ngày.
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
ĐIỀU HOÀ LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI
Lưu lượng và thành phần nước thải dệt nhuộm biến đổi theo dây chuyền sản xuất và nguyên liệu, do đó cần thiết phải xây dựng bể điều hoà Việc trộn lẫn nước thải từ các quy trình khác nhau, đặc biệt là nước thải từ khâu nấu tẩy, có thể giúp giảm màu sắc của nước thải dệt nhuộm.
XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
3.2.1 Song chắn rác và lưới lọc rác:
Song chắn rác được làm từ sắt tròn hoặc vuông, được đặt nghiêng theo dòng chảy với góc 60 – 75 độ để giữ lại các vật thô Để tránh hiện tượng lắng cát, vận tốc dòng nước chảy qua thường được duy trì trong khoảng 0,8 – 1m/s.
Lưới lọc giữ lại các chất rắn nhỏ, mịn hơn đặt sau song chắn rác Phải thường xuyên cào rác trên mặt lọc để tránh tắc dòng chảy
Bể lắng cát là các cấu trúc như bể, hố, giếng, cho phép nước chảy vào theo nhiều hướng khác nhau, bao gồm tiếp tuyến, dòng ngang, từ trên xuống và tỏa ra xung quanh Dưới tác động của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy bể.
Việc lựa chọn bể lắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ chất lơ lửng, tính chất vật lý của chúng, kích thước hạt, động học quá trình nén cặn, độ ẩm của cặn sau lắng, và trọng lượng riêng của cặn khô.
Quá trình lắng trong xử lý nước thải chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố quan trọng như lưu lượng nước thải, thời gian lắng, khối lượng riêng và tải trọng chất rắn lơ lửng Ngoài ra, tải trọng thủy lực, sự keo tụ của các chất rắn, vận tốc và dòng chảy trong bể cũng đóng vai trò quan trọng Thêm vào đó, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải và kích thước bể lắng là những yếu tố cần xem xét để tối ưu hóa hiệu quả lắng.
Các dạng bể lắng: lắng ngang, lắng đứng, lắng ly tâm
Dùng để lọc những hạt phân tán nhỏ mà trước đó không lắng được Các loại phin lọc dùng vật liệu dạng tấm và hạt
Tấm lọc có thể được chế tạo từ tấm thép đục lỗ hoặc lưới bằng các vật liệu như thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau, cùng với các loại vải khác nhau như thủy tinh, amiăng, bông, len và sợi tổng hợp Để đạt hiệu quả lọc tối ưu, tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đồng thời phải đủ bền và dẻo cơ học để không bị hư hại trong quá trình lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt bao gồm cát, thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi và đá nghiền Đặc điểm quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng, ảnh hưởng đến hiệu quả lọc Quá trình lọc diễn ra dưới tác động của áp suất thủy tĩnh từ cột chất lỏng hoặc áp suất cao phía trước lớp vật liệu lọc.
Có nhiều loại thiết bị lọc khác nhau, bao gồm lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín và lọc hở Ngoài ra, còn có lọc ép khung bản, lọc quay chân không và các máy vi lọc hiện đại.
PHƯƠNG PHÁP HOÁ LÝ
Hệ thống xử lý nước thải này được thiết kế để loại bỏ các chất lơ lửng, chất độc hại và độ màu cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo Các ưu điểm của phương pháp này bao gồm khả năng cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Có thể áp dụng khi nước nguồn dao động
Hiệu quả cao hơn lắng sơ bộ
Thiết bị gọn, ít diện tích
Hiệu quả xử lý thấp hơn xử lý bằng sinh học
Chi phí hoá chất cao
Keo kị nước không tương tác với nước để hình thành vỏ bọc hydrat, do đó các hạt keo mang điện tích lớn Khi điện tích này bị trung hòa, độ bền của hạt keo sẽ bị giảm sút.
Keo háo nước tạo thành vỏ bọc hydrat khi kết hợp với các phân tử nước, giúp các hạt keo riêng biệt giữ điện tích nhỏ và không bị keo tụ dưới tác động của các chất điện phân.
3.3.1.2 Quá trình keo tụ xảy ra theo hai giai đoạn:
Chất keo tụ thủy phân khi cho vào nước, hình thành dung dịch keo và ngưng tụ
Trung hoà, hấp phụ, lọc, các tạp chất trong nước
Kết quả là hình thành các hạt lớn và lắng xuống
3.3.1.3 Các loại hoá chất keo tụ: a Phèn nhôm Al 2 ( SO 4 ) 3 :
Cần có độ kiềm trong nước để tạo bông hydroride
Al2(SO4)3 14H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 +3CaSO4 + 14H2O + 6CO2
Al 3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H + pH tối ưu từ 4,5 đến 8 Một số thí nghiệm cho thấy từ 5,5 6,5
Nồng độ kiềm trong nước thải cần đủ cao để trung hòa H+ sinh ra; nếu quá thấp, cần sử dụng các chất như NaOH, KOH, Na2CO3 hoặc Ca(OH)2 Bên cạnh đó, phèn sắt (Fe2(SO4)3) cũng là một giải pháp hiệu quả trong quá trình xử lý nước thải.
Để phản ứng O2 với 2Fe(OH)3, 2CaSO4 và 13H2O xảy ra, pH cần tăng lên khoảng 9,5 và cần có lượng vôi dư để ổn định Đối với phèn sắt (Ferric chloride - FeCl3), phản ứng với 2FeCl3 và 3Ca(HCO3)2 tạo ra 2Fe(OH)3, 3CaSO4 và 6CO2, với pH tối ưu từ 4 đến 12, cho bông cặn dày và ổn định nhanh.
3.3.1.4 Hoá chất trợ keo tụ:
Sản phẩm này được thiết kế để tạo ra bông cặn lớn và ổn định nhanh chóng, đảm bảo hiệu quả cao trong quá trình keo tụ Trợ keo tụ có tác dụng liên kết các bông cặn hình thành trong quá trình này.
3.3.1.5 Các phương pháp keo tụ: a Làm giảm thế năng Zeta của hạt:
Khi nồng độ của ion đối tăng lên càng nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép và chiều dày của lớp khuếch tán giảm
Keo tụ hệ keo có thể thực hiện bằng cách đưa vào dung dịch một hệ keo mới có điện tích ngược dấu với hệ keo cần keo tụ Khi đó, trong dung dịch sẽ xảy ra sự trung hòa giữa các hạt keo có điện tích trái dấu Để áp dụng phương pháp này, cần đảm bảo sự cân bằng chính xác giữa tổng điện tích của hệ keo mới và tổng điện tích của hệ keo muốn keo tụ Ngoài ra, keo tụ cũng có thể xảy ra do chuyển động nhiệt.
Các hạt keo mất độ bền và khả năng dính kết khi tham gia vào các chuyển động nhiệt, dẫn đến việc chúng va chạm và tạo thành bông cặn Quá trình keo tụ này xảy ra do sự khuấy trộn.
Cường độ khuấy trộn đóng vai trò quyết định trong quá trình keo tụ, khi hạt keo được hình thành từ chuyển động nhiệt và va chạm do khuấy trộn Hạt bụng lớn hay nhỏ phụ thuộc vào mức độ khuấy trộn này.
Keo tụ bằng phèn có tính đến tác dụng phá hoại bông cặn khi khuấy trộn
Các hạt cặn làm bẩn nước và các hạt keo tạo ra do thủy phân phèn tham gia vào quá trình keo tụ
Tốc độ tạo bông cặn là hàm số của tốc độ phản ứng hoá học và cường độ khuấy trộn
Kích thước bông cặn tạo thành lớn hơn hàng nghìn lần so với các hạt cặn tự nhiên
Bông cặn tạo ra do quá trình keo tụ có tính chất vật lý và kích thước hình học khác xa bông cặn lý tưởng d Keo tụ tiếp xúc:
Sử dụng khả năng dính kết của các hạt cặn lên bề mặt các hạt của vật liệu lọc
Chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn
Chất hấp phụ được sử dụng để loại bỏ nhiều loại chất ô nhiễm, bao gồm chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, hợp chất chlorinated, dẫn xuất phenol hoặc hydroxyl, cũng như các hợp chất sinh mùi và vị, kim loại nặng và các chất ô nhiễm vi lượng.
Hấp phụ lý học: Một phân tử qua bề mặt chất hấp phụ đi vào khe rỗng và dính lên bề mặt bằng các lực lý học
Hấp phụ hoá học: Lực hoá học gây nên sự dính bám do các phản ứng hoá học giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
Axit, bazơ và nước thải có độ pH cao hoặc thấp không nên được xả vào hệ thống thoát nước và nguồn nước Trong các nhà máy dệt nhuộm, độ pH của nước thải thường dao động từ 4 đến 12, vì vậy việc trung hòa nước thải là cần thiết để đạt được pH tối ưu cho quá trình keo tụ.
Hoá chất dùng để trung hoà nước thải chứa axit là xút hoặc vôi
Trong nhà máy dệt nhuộm để trung hoà nước thải chứa axit và kiềm người ta thường trộn lẫn các loại nước thải này với nhau.
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp sinh học sử dụng khả năng sống của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, đặc biệt là ở dạng hòa tan hoặc phân tán nhỏ Phương pháp này được áp dụng sau khi đã loại bỏ các tạp chất thô, giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.
Phương pháp sinh học chia làm hai nhóm:
Trong điều kiện tự nhiên
Trong điều kiện nhân tạo
Phần này chỉ chú ý đến xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo Ưu điểm:
Diện tích công trình nhỏ, gọn, kín
Có thể kiểm soát được lượng khí thải sinh ra
Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn ổn định
3.5.1 Các phương pháp hiếu khí xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo:
Bể phản ứng sinh học hiếu khí (Aerotank) là hệ thống xử lý nước thải dựa vào hoạt động của nhiều loài vi sinh vật Khi nước ô nhiễm được đưa vào bể, các vi sinh vật tồn tại ở dạng huyền phù sẽ tham gia vào quá trình chuyển hoá chất ô nhiễm Để đảm bảo hiệu quả xử lý, việc khuấy trộn dung dịch trong Aerotank là rất cần thiết, vì các vi sinh vật có xu hướng lắng đọng xuống đáy bể.
3.5.1.1 Tác động của hệ thống cấp khí:
Không khí được cung cấp nhờ một moteur nén khí dùng cho:
Cung cấp oxy cho tế bào vi sinh vật
Làm xáo trộn dung dịch, tăng khả năng tiếp xúc giữa tế bào vi sinh vật và vật chất
Tăng nhanh quá trình sinh sản của vi khuẩn
Tăng nhanh sự thoát khỏi dung dịch của các chất khí được tạo thành trong quá trình lên men
Để tăng cường sự thoát nhiệt và cung cấp oxy cho aerotank, có thể sử dụng các phương pháp như thổi khí, nén khí, làm thoáng cơ học, và kết hợp thổi, nén khí với hệ thống cơ học.
Khi cung cấp khí vào aerotank cần lưu ý mấy điểm sau:
Không khí phải được cung cấp đầy đủ và đều khắp aerotak để tăng hiệu quả xử lý
Các lỗ phân phối khí thải được phân phối đều trong các ống dẫn khí ra
Tác động của cách khuấy:
Làm tăng mức độ hoà tan của oxy
Làm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất hữu cơ có trong Aerotank
Làm tăng khả năng tách hai tế bào trong quá trình sinh sản của vi khuẩn do tác động cơ học của dòng chảy
3.5.1.2 Một số bể aerotank tiêu biểu:
Aerotank tải trọng cao bậc một
Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn
Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh
Aerotank với hệ thống nhỏ giọt (bể sinh học)
3.5.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng:
Lượng oxy tiêu thụ: Phải làm sao cho hàm lượng oxy hoà tan không nhỏ hơn 2mg/l Nồng độ chất hữu cơ
Chất dinh dưỡng: Cần thiết phải đảm bảo các nguyên tố dinh dưỡng BOD:N:P 100:5:1 Độc tố: phenol, kim loại nặng, muối vô cơ và NH3
3.5.2 Các phương pháp kị khí:
Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải
Sản phẩm của quá trình là CH4, CO2, N2 , H2S, NH3 trong đó CH4 chiếm nhiều nhất Phân hủy kị khí có thể chia làm 6 quá trình:
Lên men các đường và aminoacid
Phân hủy kị khí các axit béo mạch dài và rượu
Phân hủy kị khí các axit béo dễ bay hơi (ngoại trừ acidacetic)
Hình thành khí metan và acidacetic
Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2
Các quá trình này có thể hợp thành 4 giai đoạn xảy ra đồng thời:
Thủy phân là quá trình chuyển hóa các phức chất và chất không tan thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan, như amino acid và acid béo, dưới tác dụng của enzym do vi khuẩn tiết ra Quá trình này diễn ra chậm và tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất.
Acid hoá là quá trình mà các vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành các hợp chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và tạo ra sinh khối mới.
Acetic hoá: Vi khuẩn acetic chuyển hoá các sản phẩm của giai đoạn acid hoá thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới
Methanol hoá: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kị khí acid acetic, H2,
CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới Trong công nghệ xử lý kị khí cần lưu ý những yếu tố quan trọng:
Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt
Tạo tiếp xúc đủ giữa sinh khối vi khuẩn với nước thải
Khi hai yếu tố trên đáp ứng công trình xử lý kị khí có thể áp dụng tải trọng rất cao
3.5.2.1 Các công nghệ xử lý kị khí a Quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn:
Bể xáo trộn liên tục không có tuần hoàn bùn là giải pháp lý tưởng cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy cao hoặc xử lý bùn hữu cơ Phương pháp khuấy hoặc tuần hoàn khí biogas được sử dụng để xáo trộn Thời gian lưu sinh khối tương ứng với thời gian lưu nước, trong khi thời gian lưu bùn trong quá trình phân hủy kị khí thường từ 12 đến 30 ngày, do đó, thể tích bể xáo trộn cần thiết lớn hơn nhiều so với các công nghệ xử lý khác Loại bể này có khả năng chịu đựng tốt trong các trường hợp có độc tố hoặc khi tải trọng tăng đột ngột.
Quá trình này bao gồm hai giai đoạn chính: đầu tiên là phân hủy kị khí hoàn toàn, sau đó là lắng hoặc tách riêng phần cặn sinh học Sau khi tách, bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kị khí để tối ưu hóa hiệu quả xử lý.
Hệ thống tiếp xúc kị khí hoạt động hiệu quả với tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến 10 kg COD/m³/ngày và thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngày Phương pháp lọc kị khí sử dụng giá thể cố định và dòng chảy ngược dòng để tối ưu hóa quá trình xử lý.
Bể lọc kị khí là một hệ thống chứa vật liệu rắn trơ, tạo điều kiện cho vi sinh kị khí bám dính và phát triển Các loại giá thể như đá, sỏi, than, và vòng nhựa tổng hợp giúp phân bố dòng nước thải đều đặn từ dưới lên, tối ưu hóa sự tiếp xúc với màng vi sinh Sự bám dính tốt của vi sinh dẫn đến tăng sinh khối và kéo dài thời gian lưu bùn trong bể Để nâng cao hiệu quả xử lý, bể cần có hệ thống xáo trộn bằng khí Biogas, được cung cấp qua hệ thống phân phối khí dưới lớp vật liệu.
Nước thải được dẫn vào từ trên xuống qua lớp giá thể Modul, tạo ra các dòng chảy nhỏ và thẳng theo hướng từ trên xuống, giúp xử lý hiệu quả nước thải có hàm lượng.
SS cao e Quá trình kị khí tăng giá thể lơ lửng:
Nước thải được bơm lên qua lớp vật liệu hạt, tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào Vật liệu này có đường kính nhỏ, giúp tăng tỉ lệ diện tích bề mặt so với thể tích, từ đó tạo ra sinh khối lớn Hàm lượng sinh khối trong bể có thể đạt từ 10.000 đến 40.000 mg/l.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN CẶN
Bùn cặn từ bể lắng một và hai có thể được sử dụng hiệu quả làm phân bón cho đất trồng và san lấp mặt bằng Tuy nhiên, khi sử dụng bùn cặn làm phân bón, cần phải xử lý kim loại nặng để đảm bảo an toàn và đạt mức cho phép.
Xử lý ổn định bùn cặn là quá trình thiết kế hồ thành hai ngăn, mỗi ngăn có khả năng chứa bùn cặn từ 6 tháng đến 3 năm Quá trình này diễn ra với sự phân hủy yếm khí cho đến khi vật chất đạt trạng thái ổn định.
Phương pháp xử lý hiếu khí bùn cặn bao gồm việc thu gom bùn từ bể lắng một và bể lắng hai để phân hủy hiếu khí Quá trình này sử dụng khí thổi hoặc khuấy trộn trong các bể, và sau khi bùn đã ổn định, nó sẽ được chuyển đến sân phơi bùn.
Phương pháp cô đặc bùn cặn bằng trọng lực hay tuyển nổi:
Phương pháp trọng lực là quá trình mà dung dịch bùn được đưa vào trung tâm bể, nơi cặn lắng xuống dưới tác động của trọng lực Cặn được thu gom từ đáy bể, trong khi nước trong bể được dẫn ra ngoài qua máng xung quanh và chuyển đến khu xử lý.
Phương pháp tuyển nổi là quá trình thổi khí vào hỗn hợp bùn cặn ở áp suất cao, sau đó giảm áp suất về mức bình thường Khi đó, khí sẽ hình thành những bọng nhỏ li ti bám vào các hạt bông cặn, làm giảm tỷ trọng của chúng và khiến chúng nổi lên mặt nước.
Phương pháp làm ổn định bùn cặn:
Mục đích: giảm tác động gây bệnh, giảm mùi hôi, làm giảm hoặc loại trừ khả năng thối rữa, dễ làm khô bùn cặn
Dùng clo, vôi hoặc hiếu khí để ổn định bùn
Phương pháp làm khô bùn cặn:
+ Làm giảm khối lượng vận chuyển
+ Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hoặc đem đi sử dụng
+ Giảm lượng nước ô nhiiễm có thể gây ô nhiễm nước ngầm.