Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng một số chất keo tụ tại công ty tnhh dệt nhuộm trường thịnh, làng nghề dệt nhuộm phùng xá mỹ đức hà nội

Mục tiêu nghiên cứu Khóa luận thực hiện với các mục tiêu sau: - Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá, Mỹ Đức, Hà Nội bằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Tên khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng một số chất keo tụ tại Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề dệt nhuộm Phùng Xá – Mỹ Đức – Hà Nội”

2 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp 52B Khoa học môi trường

3 Giáo viên hướng dẫn

Th.s Bùi Văn Năng

4 Mục tiêu nghiên cứu

Khóa luận thực hiện với các mục tiêu sau:

- Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá, Mỹ Đức, Hà Nội bằng một số chất keo tụ (PAC và FAC) trong điều kiện phòng thí nghiệm;

- Đề xuất mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty Trường Thịnh

5 Nội dung nghiên cứu

Khóa luận tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

1) Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất của Công ty TNHH dệt nhuộm

4) Đề xuất mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm phù hợp với điều kiện sản xuất của Công ty

• Nước thải phát sinh từ hoạt động dệt nhuộm nếu không được xử lý theo đúng quy định có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

• Hiện nay hầu hết các cơ sở sản xuất chưa có hệ thống xử lý nước thải, nước thải chứa nhiều chất gây ô nhiễm môi trường; Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh cũng chưa có hệ thống xử lý nước thải

• Qua quá trình nghiên cứu và khảo sát khả năng nghiên cứu nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ cho thấy xử lý bằng chất keo tụ FAC cho

hiệu quả cao, dễ sử dụng, hiệu suất xử lý cao hơn PAC

• Chất keo tụ FAC có giá thành rẻ (do Việt Nam sản xuất) vì thế nên áp dụng trong xử lý nước thải công nghiệp và nông nghiệp

• Từ kết quả nghiên cứu khóa luận đã đề xuất mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ FAC

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Đặc tính nước thải dệt nhuộm và một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 3

1.1.1 Đặc tính nước thải dệt nhuộm 3

1.1.2 Một số phương pháp cơ bản xử lý nước thải dệt nhuộm 4

1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ 8

1.2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ 8

1.2.2 Các cơ chế của quá trình keo tụ 10

1.2.3 Các giai đoạn của quá trình keo tụ 11

1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình keo tụ 11

1.2.5 Giới thiệu một số chất keo tụ 13

1.3 Hoạt động dệt nhuộm ở làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội và các vấn đề môi trường 15

1.3.1 Thực trạng hoạt động dệt nhuộm ở làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội 15

1.3.2 Tổng quan về môi trường làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội 16

Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 19

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 19

2.3 Nội dung nghiên cứu 19

2.4 Phương pháp nghiên cứu 20

2.4.1 Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu 20

2.4.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 20

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu và tạo mẫu nghiên cứu 20

2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm (Khảo sát hiệu quả xử lý của các chất keo tụ với một số thông số của nước thải dệt nhuộm) 22

2.4.5 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm 24

2.4.6 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu 29

Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 31

3.1 Điều kiện tự nhiên 31

3.1.1 Điều kiện về địa lý 31

3.1.2 Điều kiện về địa chất 31

3.1.3 Điều kiện về khí tượng, thủy văn 31

_Toc2933484233.1.4 Thảm thực vật 32

3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 33

3.2.1 Nông nghiệp 33

3.2.2 Công nghiệp, làng nghề truyền thống 34

3.2.3 Phát triển du lịch dịch vụ 34

3.2.4 Văn hóa - Xã hội 34

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36

4.1 Thực trạng sản xuất tại Công ty TNHH Trường Thịnh - Phùng Xá Mỹ Đức - Hà Nội 36

4.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty TNHH Trường Thịnh Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội 36

4.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất 37

4.2 Đánh giá đặc tính, chất lượng nước thải của Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề dệt nhuộm Phùng Xá - Mỹ Đức -Hà Nội 39

4.3 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ PAC và

FAC 44

4.3.1 Hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ PAC 45

4.3.2 Hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ FAC 47

4.3.3 So sánh hiệu suất xử lý một số thông số trong nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ PAC và FAC 50

4.4 Đề xuất mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH Trường Thịnh 59

4.4.1 Phân tích chi phí cho hóa chất xử lý 59

4.4.2 Đề xuất mô hình xử lý 60

Chương 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 63

5.1 Kết luận 63

5.2 Tồn tại 63

5.3 Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC I

PHỤ LỤC II

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD5 : Biochemical oxygen demand (Nhu cầu ôxy sinh hóa) BTNMT : Bộ Tài nguyên môi trường

COD : Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu ôxy hóa học)

DO : Dissolvent oxygen (Hàm lượng ôxy hòa tan)

FAC : Ferous Aluminum Sulphat Compounds

NXB : Nhà xuất bản

PAC : Polyaluminium chloride

QCCP : Quy chuẩn cho phép

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

SS : Suspended Solid (Hàm lượng chất rắn lơ lửng)

TDS : Toltal Suspended Solid (Hàm lượng chất rắn hòa tan) TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH : Trách nhiệm hữu hạn

UBND : Uỷ ban nhân dân

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Các mẫu nước thải nghiên cứu tại từng công đoạn 21

Bảng 4.1: Giá trị Cmax của các thông số ô nhiễm trong nước thải của Công ty TNHH Trường Thịnh 41

Bảng 4.2: Chất lượng nước thải tại công ty TNHH Trường Thịnh 42

Bảng 4.3: Hiệu suất xử lý mẫu nước thải bằng chất keo tụ PAC 46

Bảng 4.4: Hiệu suất xử lý mẫu nước thải bằng chất keo tụ FAC 48

Bảng 4.5: Sự thay đổi giá trị bùn cặn qua các công đoạn xử lý 56

Bảng 4.6: Sự thay đổi giá trị tốc độ lắng qua các công đoạn xử lý 58

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Các giai đoạn của quá trình keo tụ 11

Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tại làng nghề 16

Hình 4.1: Sơ đồ quy trình sản xuất của Công ty TNHH Trường Thịnh 37

Hình 4.2: Mẫu nước thải sau khi xử lý bằng chất keo tụ PAC 45

Hình 4.3: Mẫu nước thải sau khi xử lý bằng chất keo tụ FAC 45

Hình 4.4: Biểu đồ hiệu suất xử lý SS qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC, FAC 50

Hình 4.5: Biểu đồ hiệu suất xử lý BOD5 qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC, FAC 51

Hình 4.6: Biểu đồ hiệu suất xử lý COD qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC, FAC 52

Hình 4.7: Biểu đồ hiệu suất xử lý độ màu qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC, FAC 53

Hình 4.8: Phổ đồ hấp phụ màu của mẫu nước thải khi chưa xử lý 55

Hình 4.9: Phổ đồ hấp phụ màu của mẫu nước thải khi xử lý tại bậc B1 của chất keo tụ PAC 55

Hình 4.10: Phổ đồ hấp phụ màu của mẫu nước thải khi xử lý tại bậc B4 của chất keo tụ PAC 55

Hình 4.11: Phổ đồ hấp phụ màu của mẫu nước thải khi xử lý tại bậc B1 của chất keo tụ FAC 55

Hình 4.12: Phổ đồ hấp phụ màu của mẫu nước thải khi xử lý tại bậc B4 của chất keo tụ FAC 55

Hình 4.13: Biểu đồ thể hiện hàm lượng bùn cặn qua các công đoạn xử lý 57 Hình 4.14: Biểu đồ thể hiện tốc độ lắng của bùn cặn qua các công đoạn xử lý 58

Hình 4.15: Mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH Trường Thịnh 61

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là một nước đang phát triển, công nghiệp hóa - hiện đại hóa được xem như chìa khóa để phát triển đất nước Hiện nay, với hơn 800.000 cơ

sở sản xuất công nghiệp và gần 70 khu chế xuất - khu công nghiệp tập trung

đã đóng góp một phần rất lớn vào GDP của đất nước Tuy nhiên, vấn đề bảo

vệ môi trường chưa được quan tâm đúng mức Thực tế khoảng 90% cơ sở công nghiệp và các khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý nước thải [9]

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành công nghiệp dệt nhuộm ngày càng mở rộng và đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng trong thời đại mới nhờ những ưu điểm: bền đẹp, tiện dụng, hợp túi tiền,… Tuy nhiên tại khâu nhuộm - hoàn tất vải đã thải ra môi trường một lượng nước thải có tải lượng ô nhiễm nặng Nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm có hàm lượng các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học lớn với độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều chất độc hại đối với các loài thủy sinh Hầu hết các nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm ở nước ta đều chưa có hệ thống xử lý nước thải mà đang xả trực tiếp ra sông suối, ao hồ

Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội là một làng nghề dệt nhuộm có truyền thống lâu đời Dệt nhuộm đóng vai trò là nguồn thu nhập chính, cải thiện cuộc sống của người dân nơi đây Hiện nay, làng nghề còn mở thêm các Công ty dệt nhuộm đưa vào sản xuất bằng máy móc, thiết bị công nghiệp nhằm tăng sản lượng cũng như chất lượng của sản phẩm Với quy mô ở mức vừa, Công

ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh đã và đang đóng góp lớn vào sự phát triển kinh tế của khu vực Cùng với sự phát triển đó thì ngành công nghiệp dệt nhuộm nơi đây cũng thải ra môi trường một lượng lớn nước thải

Vấn đề xử lý nước thải dệt nhuộm là vấn đề rất cấp thiết hiện nay Tuy nhiên, do tính chất rất phức tạp của nước thải dệt nhuộm dẫn đến vấn đề xử lý nước thải dệt nhuộm cũng rất khó khăn Việc đưa ra một phương pháp xử lý chung cho tất cả các cơ sở sản xuất là rất khó Đặc biệt, đối với nước thải từ

các cơ sở dệt nhuộm có quy mô sản xuất vừa và nhỏ như Công ty TNHH dệt

nhuộm Trường Thịnh tính chất cũng như thành phần nước thải dệt nhuộm rất

phức tạp và luôn biến đổi ngay trong ngày, trong từng mẻ nhuộm Do vậy,

việc nghiên cứu xử lý nước thải tại các cơ sở dệt nhuộm là vấn đề rất cấp bách

cần được quan tâm hiện nay

Chính từ những lý do trên nên việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý

nước thải dệt nhuộm bằng một số chất keo tụ tại Công ty TNHH dệt nhuộm

Trường Thịnh, làng nghề dệt nhuộm Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội” là rất

cần thiết

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất

xây dựng mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm có hiệu quả và phù hợp nhất với

điều kiện sản xuất của Công ty và khu vực nghiên cứu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc tính nước thải dệt nhuộm và một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm

1.1.1 Đặc tính nước thải dệt nhuộm

Nước thải công nghiệp tẩy nhuộm là một trong những loại nước thải mang tính ô nhiễm mạnh và tác động sâu sắc đến môi trường Đặc tính của nước thải phụ thuộc chủ yếu vào các nguyên liệu đầu vào, loại hóa chất sử dụng Chất thải ngành công nghiệp tẩy nhuộm chứa các gốc hữu cơ độc hại nằm dưới dạng ion và một số kim loại nặng Nước thải công nghiệp tẩy nhuộm rất đa dạng, phức tạp và thành phần không ổn định Hai nguồn nước thải gây ô nhiễm chủ yếu là:

- Nước thải từ công đoạn nấu và tẩy trắng: Trong công đoạn này nước thải có độ pH khá cao, từ 9 – 12; Hàm lượng COD dao động trong khoảng 1.000 - 3.000 mg/l Ở giai đoạn tẩy ban đầu độ màu của nước thải lên tới 1.000 Pt – Co Hàm lượng các chất rắn lơ lửng 2.000 mg/l; chất hoạt động bề mặt 10 – 12 mg/l Ngoài ra còn chứa thuốc nhuộm thừa, các chất oxy hóa, xenlulo, sáp, xút và các chất điện ly…

- Nước thải trong công đoạn nhuộm: Thành phần của loại nước thải này

đa dạng và không ổn định Trong nước thải còn khoảng từ 30% đến 40 % thuốc nhuộm tồn tại ở nhiều dạng khác nhau làm cho độ màu lên đến 10000

Pt - Co Hàm lượng COD thay đổi trong khoảng 80 – 1800 mg/l, pH từ 2 - 14

Xử lý nước thải tẩy nhuộm có nhiều phương pháp khác nhau đã được

áp dụng ở Việt Nam và các nước trên thế giới Mỗi phương pháp chỉ đạt được một hiệu quả nhất định đối với một vài chất ô nhiễm tương ứng, do vậy phải kết hợp cùng một lúc nhiều phương pháp khác nhau Công nghệ xử lý nước thải ngành tẩy nhuộm thường ứng dụng các quá trình xử lý cơ học, hóa học và

sinh học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm như: Chất rắn lơ lửng (SS), Các chất hữu cơ (COD, BOD5), độ màu, dầu mỡ, kim loại nặng, [10]

1.1.2 Một số phương pháp cơ bản xử lý nước thải dệt nhuộm

Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm có thành phần thường không ổn định, tính chất nước thải phụ thuộc vào thiết bị, sản phẩm, công nghệ nhuộm Đặc biệt, nước thải dệt nhuộm chứa một lượng hóa chất lớn với các loại hóa chất đa dạng đủ màu sắc chủ yếu là các phẩm màu, chất trơ Như vậy việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp để có thể loại bỏ hiệu quả các loại thuốc nhuộm, chất trơ ra khỏi dòng thải và xử lý hiệu quả được các thành phần chất hữu cơ, các chất ô nhiễm khó phân hủy phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ

Thông thường quá trình xử lý nước thải được dựa trên cơ sở của các phản ứng xảy ra trong quá trình xử lý sau:

Quá trình xử lý ban đầu (xử lý bậc 1): Bao gồm các quá trình sàng lọc loại bỏ các tạp chất thô, xử lý hóa chất, loại bỏ cát thô và làm lắng sơ bộ Đầu tiên dòng thải được xử lý bằng ba lưới tự làm sạch, các lưới này loại bỏ các vật có đường kính khá nhỏ Sau khi sàng lọc, đưa FeCl3 và FeCl2 vào dòng chảy để loại bỏ phôtpho Chất trợ được loại bỏ trong hai bể lắng có thể tích tương đối lớn Sau khi loại bỏ cát, bổ sung các polyme vào dòng chảy để tăng tốc độ lắng của các chất hữu cơ [10]

Quá trình xử lý thứ cấp (xử lý bậc 2): Quá trình này gồm sục khí và lắng thứ cấp Dòng thải ban đầu và bùn hoạt tính sinh học được trộn với nhau

và chảy qua một vài bể sục khí Sau khi được sục khí trong vài giờ, dòng chảy được đưa vào bể lắng cuối cùng, tại đây các chất rắn hữu cơ được lấy đi

Quá trình xử lý bậc 3: Quá trình này được thực hiện tại hai tháp hấp thụ

nitơrat hóa, khử trùng bằng clo Các tháp nitơrat hóa để loại bỏ amoniac đã sử dụng thành công các điều kiện thải cho phép của nhà máy mà không cần lọc hoặc kết tủa cuối cùng Clo được đưa vào dòng chảy trong tháp để khử trùng Natri bisunphit được bổ sung vào dòng nước cuối cùng để loại bỏ bất kỳ Clo còn lại trong khi xả nước đã xử lý vào sông [10]

Dưới đây là một số phương pháp xử lý hóa học, lý học và sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm

- Phương pháp ôxy hóa:

Qúa trình này được sử dụng phổ biến để khử màu nước thải bằng hóa chất do nó đơn giản dễ áp dụng Chất ôxy hóa chính là hydro peoxit và ozon Quá trình ôxy hóa hóa học loại bỏ thuốc nhuộm ra khỏi dòng thải chứa thuốc nhuộm bằng sự ôxy hóa, dẫn đến việc phân chia vòng thơm của các phân tử thuốc nhuộm Việc phân chia hóa học sử dụng phản ứng hấp phụ hoặc liên kết

để loại bỏ các thuốc nhuộm hòa tan ra khỏi nước thải và đã được chỉ ra là hữu hiệu trong việc khử màu cả thuốc nhuộm hòa tan Một trong những nhược điểm chính của phương pháp này là tạo bùn thông qua việc tạo bông giữa chất phản ứng và các phân tử thuốc nhuộm, đồng thời chi phí hóa chất dùng để xử

lý lớn [15]

- Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH:

Giá trị pH của các dòng thải từ công đoạn nhuộm, tẩy, làm bóng có thể dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử lý hóa lý và sinh học đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt hiệu quả xử lý tối ưu Do đó trước khi đưa sang xử lý, dòng thải cần điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp Trung hòa

có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hóa chất như: H2SO4, HCl, NaOH, CO2 Điều chỉnh pH thường kết hợp ở bể điều hòa hay bể chứa nước thải [15]

- Phương pháp đông keo tụ:

Đây là phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm Trong phương pháp này người ta dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt hay hỗn hợp của cả hai loại phèn này cùng với sữa vôi, với mục đích khử màu và một phần COD Các chất màu và các chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào bông cặn và lắng xuống tạo bùn của quá trình đông keo tụ Phương pháp này có thể được ứng dụng để khử màu của nước thải và hiệu suất khử màu cao đối với thuốc nhuộm phân tán [15]

- Phương pháp hấp phụ:

Phương pháp này có khả năng dùng để xử lý các chất không hoặc có khả năng phân hủy sinh học Nó dùng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính Cơ sở của quá trình là thu giữ chất tan trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, than nâu, đất sét, cacbonat, trong đó than hoạt tính là chất hấp phụ

có bề mặt riêng lớn 400 – 1500 m2/g Nhu cầu lượng than hoạt tính để xử lý nước thải có màu rất khác nhau, cần phải kiểm tra lượng sử dụng cao nhất sao cho kinh tế nhất trong đó cần phải tính đến sự tổn thất do quá trình hoạt hóa nhiệt cho than từ 5% – 10% [15]

- Phương pháp màng:

Phương pháp này được ứng dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm với mục đích thu hồi hóa chất để tái sử dụng lại như: thu hồi tinh bột, thuốc nhuộm bằng siêu lọc hoặc đồng thời thu hồi muối và thuốc nhuộm bằng kết hợp giữa thẩm thấu ngược và màng bán thấm Động lực của quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng Sự chênh lệch áp suất đối với các phương pháp màng rất khác nhau và kết cấu màng trong của các màng là khác nhau Phương pháp này có ưu điểm tách được các chất có độ

tinh khiết cao, tuy nhiên do giá thành thiết bị, chi phí vận hành cao nên phạm

vi ứng dụng chưa được ứng dụng rộng rãi [15]

- Phương pháp sinh học:

Các chất có trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là các chất có khả năng phân hủy sinh học Trong một số trường hợp chứa các chất có tính độc đối với vi sinh vật như: các chất khử vô cơ, fomaldehyt, kim loại nặng,…và một số chất khó phân hủy sinh học như: chất tẩy, giặt hồ, các loại dầu khoáng…Do đó trước khi đưa vào xử lý sinh học nước thải cần được khử các chất gây độc và giảm tỷ lệ các chất khó phân hủy sinh học bằng phương pháp

xử lý cục bộ Các phương pháp sinh học thường được sử dụng cho xử lý nước thải công nghệ dệt là phương pháp bùn hoạt tính, lọc sinh học hoặc kết hợp xử

lý sinh học nhiều bậc Quá trình xử lý sinh học với bùn hoạt tính hiếu khí và

kỵ khí cũng có thể được sử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm với hiệu quả cao, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là thời gian xử lý dài và hiệu quả xử lý các chất màu là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy thấp [15]

Hiện nay nước thải dệt nhuộm thường được xử lý bằng cách kết hợp hợp giữa quá trình xử lý sinh học và quá trình keo tụ - tủa bông Quá trình xử

lý sinh học giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

và xử lý một phần các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học dưới tác dụng của quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, giúp giảm bớt tải lượng hoạt động của quá trình xử lý hóa lý keo tụ - tủa bông Quy trình công nghệ này đã được áp dụng ở một số công ty dệt nhuộm như: Công ty dệt nhuộm Sài Gòn Joubo, Công ty dệt nhuộm Tân Tiến và Công ty dệt len Bình Lợi trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh và tỉnh Khánh Hòa [17]

Do mỗi loại nước thải có thành phần và tính chất đặc trưng riêng nên công nghệ xử lý tương ứng cũng khác nhau Trước tiên, ta phải tách riêng và

xử lý sơ bộ loại trừ các tác nhân gây hại đối với vi sinh vật rồi nhập chung xử

lý bằng sinh học Nước thải nhuộm vải có nồng độ chất hữu cơ cao, thành phần phức tạp và chứa nhiều hợp chất vòng khó phân hủy sinh học đồng thời các hóa chất phụ trợ trong quá trình nhuộm có khả năng gây ức chế vi sinh vật Hơn nữa nhiệt độ nước thải rất cao, không thích hợp đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học Vì vậy, ta phải tiến hành xử lý hóa lý trước khi đưa vào các công trình sinh học nhằm loại trừ các yếu tố gây hại và tăng khả năng xử

lý của vi sinh

Nước thải dệt nhuộm có thành phần và tính chất thay đổi liên tục trong ngày Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo qui 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, độ pH, hàm lượng cặn đều không ổn định

Công ty TNHH Trường Thịnh là một trong những Công ty chuyên tẩy nhuộm hoạt động trên địa bàn xã Phùng Xá – Mỹ Đức – Hà Nội Mặc dù với quy mô nhỏ nhưng hoạt động chủ yếu là tẩy và nhuộm, sản xuất theo quy trình gián đoạn nên lượng nước ô nhiễm thải ra môi trường rất lớn

Do dòng thải có tính chất phức tạp, hoạt động sản xuất theo quy trình gián đoạn, quy mô nhỏ, thiết bị sản xuất còn hạn chế, nên việc lựa chọn phương pháp xử lý là rất khó Thông qua một số phương pháp xử lý trên, cùng với điều kiện thực tế của Công ty, khóa luận lựa chọn phương pháp xử

lý hóa lý để nghiên cứu xử lý nước thải của Công ty bằng một số chất keo tụ

để từ đó có thể đưa ra phương pháp tốt nhất, phù hợp nhất với hoạt động sản xuất của Công ty

1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ

1.2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ [13]

Keo tụ là quá trình tập hợp các chất rắn gây đục dạng keo (cặn lơ lửng,

chất huyền phù) có kích thước nhỏ (cỡ µm) khó lắng thành các tập hợp có kích thước dễ lắng

Hạt keo là những phần tử nhỏ có kích cỡ từ 10-6

đến 10-3, không có khả năng lắng bởi trọng lực vì hạt keo có diện tích bề mặt lớn nên có xu hướng hấp phụ các chất như các phân tử nước và ion cho nên các hạt keo sẽ lớn dần hay có thể tích điện với môi trường nước xung quanh

Các chất keo trong nước là hệ thống không bền về mặt nhiệt động do chuyển động nhiệt Brown cân bằng với trọng lực nên chúng khó lắng Keo tụ gây ra hiện tượng co cụm chúng, tạo ra kích thước lớn ít chịu tác động của chuyển động nhiệt tạo điều kiện để dễ lắng

Các hạt chất rắn gây đục tích điện trong môi trường nước do nhiều nguyên nhân Dấu điện tích bề mặt của chúng phụ thuộc vào pH của môi trường: trên điểm đẳng điện bề mặt tích điện âm, dưới điểm đẳng điện tích dương Trong môi trường nước tự nhiên, khoảng pH thường gặp là từ 5 – 9, các chất gây đục có thành phần hóa học chủ yếu là vô cơ nên phần lớn chúng tích điện âm Trong khi chuyển động, các phần tử tích điện âm va chạm lẫn nhau, nếu động năng của chúng thắng được lực đẩy, chúng có thể tạo được tập hợp lớn hơn và lắng được Tuy nhiên phần lắng được do cơ chế trên chiếm tỉ lệ thấp Muốn để chúng lắng được trước hết cần khử điện tích bề mặt

để chúng không đẩy nhau và tạo điều kiện cho chúng tạo thành tập hợp lớn

Để khử điện tích bề mặt người ta dùng chất keo tụ, chủ yếu là muối nhôm, muối sắt và trong một số trường hợp có thể dùng polyme tích điện dương Sau khi khử điện tích (khử tính bền) chúng có thể co cụm lại nhờ chế độ thủy động (khuấy) hợp lý hoặc có thể đưa vào chất trợ keo tụ để làm tăng quá trình

co cụm

1.2.2 Các cơ chế của quá trình keo tụ [13]

- Hấp phụ và trung hòa điện tích:

Khi có được môi trường pH phù hợp cho quá trình hấp phụ của các cấu

tử nhôm trên bề mặt chất gây đục, hiện tượng keo tụ xảy ra Quá trình hấp phụ xảy ra trong một hệ có độ phân tán cao nên tốc độ hấp phụ rất lớn Nếu

hệ được khuấy trộn tốt, thời gian đạt tới cân bằng chỉ tính bằng phút

- Lôi cuốn, quét cùng với chất kết tủa:

Bản thân chất keo tụ muối nhôm tự nó đã có thể kết tủa và lắng Khi nồng độ huyền phù thấp các chất gây đục khó tạo thành tập hợp để lắng Nên

để kết tủa hết hệ đó cần thêm một lượng chất keo tụ Nồng độ chất keo tụ cao, đạt mức siêu bão hòa sẽ tự nó kết tủa và lắng, trong quá trình đó nó sẽ cuốn theo các hạt đục cùng lắng

- Cơ chế hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo, gồm 5 phản ứng:

• Phản ứng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polyme tối ưu

1.2.3 Các giai đoạn của quá trình keo tụ [12]

Khi cho chất keo tụ vào các phân tử phản ứng với nước tạo ra phản ứng thủy phân, để tăng hiệu quả ta sử dụng biện pháp khuấy trộn trong bể phản ứng

+ Giai đoạn Perikinetics (Chuyển khối do khuếch tán Brown): Là giai đoạn các phần tử chuyển động hỗn loạn và hình thành nên các bông nhỏ + Giai đoạn Orthokinetics (Giai đoạn keo tụ cưỡng bức): Là giai đoạn hình thành các bông lớn và diễn ra sự vận chuyển lôi cuốn các bông cặn lắng xuống

Sau khi hình thành các bông lớn, chúng chuyển động và lắng dần xuống bể lắng và kết thúc quá trình keo tụ Các giai đoạn của quá trình keo tụ

Làm mất tính ổn định đđinđđddddđđịnh Vận chuyển

Ảnh hưởng của pH đến tốc độ đông tụ của dung dịch keo: tốc độ đông

tụ của dung dịch keo và điện thế ξ của nó có quan hệ Trị số ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt keo càng yếu Vì vậy tốc độ đông tụ của nó càng nhanh Khi điện thế ξ bằng không, nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ đông tụ của nó lớn nhất

Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, trị số ξ của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH của nước

Do đó, để đạt được hiệu quả keo tụ là tốt nhất thì phải chọn trị số pH thích hợp cho từng loại nước thải riêng Trị số pH này gọi là pH tối ưu Đối với mỗi loại nước khác nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau và không có một phương pháp nào tính toán mà phải dựa vào thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest trên từng loại nước thải riêng

Liều lượng chất keo tụ: Quá trình keo tụ không phải là một phản ứng hóa học thông thường, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể dựa vào các tính toán để xác định Tùy vào loại nước khác nhau, tùy vào hàm lượng chất keo tụ mà phải tiến hành thực nghiệm để xác định trị số pH tối ưu tương ứng với trị số pH tối ưu của nó

Độ đục ban đầu: Một số loại nước cần keo tụ có độ đục thấp, nghĩa là hàm lượng các chất lơ lửng thấp, khả năng liên kết với các chất keo tụ thấp cho nên hiệu quả keo tụ không cao Lúc này phải tạo độ đục ban đầu bằng cách cho thêm các chất trợ keo tụ như vôi…

Chất hữu cơ: Các chất hữu cơ là mục tiêu keo tụ chính của quá trình keo tụ Một số chất hữu cơ hòa tan gây khó khăn cho quá trình keo tụ

Anion, cation trong nước: Sự có mặt của các ion này trong nước có khả năng làm giảm tính ổn định của hệ keo, tăng khả năng keo tụ của chúng

Hiệu ứng khuấy: Trong quá trình keo tụ, một trong những yếu tố quyết

định nữa là tốc độ khuấy trộn được cung cấp Quá trình keo tụ phải đựơc đảm bảo sự khuấy trộn thích hợp theo từng giai đoạn riêng biệt giúp cho chất keo

tụ tiếp xúc được với hạt keo và các bông keo tiếp xúc với nhau tạo thành các bông lớn hơn nhằm đạt đến hiệu quả tạo bông là tốt nhất cho quá trình keo tụ

Nhiệt độ keo tụ: Một số chất keo tụ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nước thải Ở nhiệt độ quá cao, do chuyển động nhiệt các bông keo tạo thành khó có khả năng lớn, hiệu quả lắng kém đi

1.2.5 Giới thiệu một số chất keo tụ

a Chất keo tụ PAC (Polyaluminium chloride) [12]

Công thức phân tử: [Aln(OH)mCl3n-m]

PAC là các polyme tan có chứa Al, O, H, Cl-, SO42- , sử dụng trực tiếp cho quá trình keo tụ Nó được coi là sản phẩm thủy phân ở bước sát cuối cùng nếu nguyên liệu sử dụng là muối nhôm và tốc độ tạo thành là rất chậm

- Công dụng: Chất keo tụ dùng trong xử lý nước và nước thải

- Thành phần hóa học cơ bản: Polyaluminium chloride, có thêm chất khử trùng gốc clorin

- Đặc tính kỹ thuật: chất dạng bột mà vàng nâu; tỷ trọng 0,9 – 0,95 g/cm3; độ kiềm 58 ± 2%; Al2O3 là 30 ±1%; pH (dung dịch 10%) từ 4,2 – 4,4; các kim loại nặng trong tiêu chuẩn cho phép

b Chất keo tụ FAC (Ferous Aluminum Sulphat Compounds) [18]

Hóa chất FAC (Ferous Aluminum Sulphat Compounds) là hỗn hợp phèn nhôm sắt, hỗn hợp tỷ lệ 56% ở dạng khan dễ hòa tan và dễ sử dụng FAC có nhiều ưu điểm hơn so với PAC có xuất xứ Trung Quốc:

Hiệu quả lắng trong cao hơn 3 – 5 lần, thời gian keo tụ nhanh

t làm biến động pH của nước, không dùng hoặc dùng ít chất hỗ trợ

Dễ sử dụng: không cần thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn

Có khả năng loại bỏ các tạp chất hữu cơ tan và không tan cùng kim loại nặng (kể cả ion Al3+ tự do) tốt hơn phèn sulfat

Điều đáng quan tâm đó là sản phẩm FAC được nghiên cứu và sản xuất trong nước Do vậy nó có thể sẽ thích hợp và tiện sử dụng với việc xử lý nước

ở nước ta

FAC là sản phẩm keo tụ bao gồm hỗn hợp nhôm sắt lần đầu tiên sản xuất ở Việt Nam với số lượng lớn và một số ý kiến cho rằng chất lượng tốt hơn nhiều so với PAC ngoại nhập

Thành phần và đặc tính: FAC dạng rắn: Dạng bột màu vàng chanh, tan hoàn toàn trong nước; Al2O3 & Fe2O3 (%): 56 ± 1; Cl- (%) ≤ 23; kim loại nặng thấp hơn mức cho phép; độ kiềm (%): 56 ± 2; pH (dung dịch 10% ) 4,2 ~ 4,4;

tỷ trọng khối (kg/dm3) 0,90 ~ 0,95

Ưu điểm:

- Hạn chế việc điều chỉnh pH nước nguồn như các loại phèn hiện đang

sử dụng, do đó tiết kiệm liều lượng hóa chất (dùng để tăng độ kiềm) và các thiết bị đi kèm như thùng hóa chất và bơm định lượng

- Liều lượng sử dụng thấp, bông cặn to dễ lắng

- Giảm thể tích bùn

- Tăng độ trong của nước sau lắng, kéo dài chu kỳ lọc và tăng chất lượng nước sau lọc

- Không bị chảy nước hay vón cục sau khi mở bao bì

Với những ưu điểm trên, FAC có khả năng được ưu tiên sử dụng thay thế cho một số chất keo tụ hiện nay và nó sẽ được áp dụng rộng rãi ở nước ta

FAC ít làm giảm độ pH của nước, ít gây ăn mòn thiết bị, hoặc tăng công suất cấp nước ở các cơ sở sản xuất

1.3 Hoạt động dệt nhuộm ở làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội và các vấn đề môi trường

1.3.1 Thực trạng hoạt động dệt nhuộm ở làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức -

Hà Nội

Xã Phùng Xá là một trong những xã có Làng nghề truyền thống phát triển mạnh, nổi tiếng của huyện Với tổng số dân là 6.580 người và diện tích đất toàn xã là 427,99 ha Phùng Xá đã và đang có nhiều đóng góp trong phát triển kinh tế, xã hội, trong đó ngành công nghiệp dệt nhuộm khăn đóng góp lớn trong phát triển kinh tế nơi đây [8] Tính đến năm 2009 đã có 85% số hộ gia đình trong làng tham gia sản xuất kinh doanh khăn, hằng năm duy trì 3000 lao động, mức thu nhập bình quân 1,5 triệu đồng/người/tháng Các cơ sở kinh doanh mặt hàng khăn ở làng Phùng Xá ngày càng phát triển tạo ra 9.000 việc làm cho lao động không chỉ hai thôn trong làng (thôn Hạ và thôn Thượng) mà

cả cho lao động nơi khác [8]

• Quy trình công nghệ sản xuất chung của làng nghề được mô tả như hình 1.2

Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tại làng nghề

Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước rất lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất, đồng thời cũng xả ra môi trường một lượng lớn nước thải tương ứng Trong số đó hai nguồn ô nhiễm chính cần giải quyết là từ công đoạn dệt nhuộm và tẩy trắng Cả hai công đoạn này sử dụng lượng lớn nước

và hóa chất phức tạp, kéo theo đó là lượng nước thải lớn và thành phần phức

tạp, rất khó cho lựa chọn các phương pháp xử lý hiệu quả

1.3.2 Tổng quan về môi trường làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội

Làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội với nghề chủ đạo là dệt, tẩy

và nhuộm đã đem lại cho nơi đây thu nhập lớn Do quá trình sản xuất tạo ra

Hồ sợi

Dệt khăn

Tẩy trắng, giặt Nấu, giặt

Nhuộm, giặt

Nước thải có pH, BOD5, COD cao

Nước, than đá thải, bụi, xỉ than Nước thải, khí

Bụi bông, tiếng ồn

Nước, phụ gia

Nước thải Sợi

Hồ hoàn tất

Sấy khô

Nước, thuốc nhuộm, hóa chất Hóa chất, chất cầm màu

Nhiệt

Dịch nhuộm, nước thải

Nước thải bông

Nước, NaOH, H2O2, hoá chất

Thành phẩm

những sắc màu khác nhau cho sản phẩm, các cơ sở đều phải trải qua các giai đoạn như: tẩy, nhuộm, hấp… Song, do không quan tâm đến bảo vệ môi trường nên sản xuất càng phát triển thì lại nảy sinh vấn đề lớn hơn đó là làm nguy hại tới môi trường xung quanh Theo điều tra, nghiên cứu thực địa, hầu hết các cơ sở sản xuất tại đây có quy trình sản xuất không ổn định theo ngày, theo giờ, cho nên lượng nước thải cũng thay đổi mạnh Thêm nữa là các cơ sở đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng hệ thống xử lý nước thải thô sơ, hiệu quả không cao nên khi thải ra sông Đáy nước thải vẫn còn khá nhiều thành phần có thể ảnh hưởng xấu tới chất lượng môi trường, đặc biệt là môi trường nước mặt

Loại chất thải chủ yếu của làng nghề là nước thải dệt nhuộm có nhiều màu sắc, độ màu cao, hàm lượng các chất rắn lơ lửng lớn Dòng nước thải nhiệt độ cao từ các cơ sở sản xuất bốc khói với mùi nồng, hắc của thuốc giặt tẩy Theo quan sát, nước sông Đáy tại những khu vực nước tẩy nhuộm ở làng dệt Phùng Xá thải ra liên tục đổi màu, có nhiều bọt trắng nổi lên gây mất mỹ quan và làm ô nhiễm môi trường tại khu vực

Nước thải của làng nghề có thành phần và lưu lượng luôn luôn biến đổi Thành phần thay đổi do hai công đoạn chính là tẩy trắng và nhuộm thải

ra Không những vậy tính chất phức tạp của nước thải nơi đây còn được tạo ra bởi cách thức nhuộm và loại thuốc nhuộm được sử dụng Với ba loại thuốc nhuộm chủ yếu của làng nghề là: thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, và thuốc nhuộm hoàn nguyên Lưu lượng nước cho mỗi công đoạn, cho mỗi loại thuốc nhuộm lại khác nhau, dẫn đến lượng nước thải ra cũng biến đổi rất nhanh

Hiện nay tại làng nghề chưa có hệ thống thu gom, và xử lý nước thải tập trung Nước thải dệt nhuộm vẫn được thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận là sông Đáy

Trước tình hình này, cần có những biện pháp nhằm xử lý triệt để hơn lượng nước thải trước khi thải ra sông, ngăn ngừa những ảnh hưởng tới môi trường

Do vấn đề môi trường tại làng nghề có nhiều bất cập nên trong những năm gần đây cũng đã có nhiều đề tài nghiên cứu về môi trường tại làng nghề của các cán bộ và sinh viên của các trường Đại học Các nghiên cứu đó cơ bản đã đánh giá được hiện trạng môi trường và công tác bảo vệ môi trường của làng nghề Xét về bản chất thì các nghiên cứu đó mới chỉ dừng lại ở lĩnh vực quản lý Việc triển khai nghiên cứu thực nghiệm để xử lý nước thải cho một công ty cụ thể của làng nghề chưa được tiến hành Đồng thời tại làng nghề cũng chưa có một hệ thống xử lý nước thải nào được áp dụng

Từ ý nghĩa khoa học và thực tiễn nêu trên, đề tài lựa chọn Công ty

TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh để tiến hành nghiên cứu khả năng xử lý

nước thải dệt nhuộm bằng một số chất keo tụ Từ đó tìm ra chất và lượng keo

tụ thích hợp, đưa ra mô hình xử lý nước thải hợp lý ứng dụng vào thực tế

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận là:

 Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của Công ty TNHH Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá – Mỹ Đức – Hà Nội bằng một số chất keo tụ (PAC và FAC) trong điều kiện phòng thí nghiệm;

 Đề xuất được mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề dệt nhuộm Phùng Xá - Mỹ Đức -

Hà Nội

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là:

 Nước thải dệt nhuộm của công ty TNHH Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá, huyện Mỹ Đức thành phố Hà Nội;

 Chất keo tụ sử dụng nghiên cứu xử lý là: PAC và FAC

2.3 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện những mục tiêu đã đề ra, khóa luận tiến hành nghiên cứu những nội dung sau:

+ Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất của Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội;

+ Nghiên cứu đặc tính, tính chất nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội; + Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm nhuộm tại Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, làng nghề Phùng Xá - Mỹ Đức - Hà Nội bằng chất keo tụ PAC và FAC;

+ Đề xuất mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm phù hợp với điều kiện sản xuất của Công ty

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được các nội dung trên, đề tài lựa chọn các phương pháp sau để nghiên cứu:

2.4.1 Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu

Phương pháp này tiến hành nhằm mục đích tìm hiểu các thông tin về hoạt động dệt nhuộm của Công ty TNHH dệt nhuộm Trường Thịnh, về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại khu vực nghiên cứu, công nghệ sản xuất, công suất, tính chất, thành phần nước thải, hiện trạng môi trường tại khu vực nghiên cứu Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm hiện nay Các thông tin này sẽ được tìm hiểu thông qua các tài liệu và các đề tài có liên quan

Điều kiên tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu được nhận

từ tài liệu của xã Phùng Xá, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội

Các phương pháp xử lý nước thải được tìm hiểu thông qua tài liệu, sách giáo trình, đề tài, dự án nghiên cứu, internet, báo chí…

2.4.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa

Tiến hành điều tra khảo sát tình hình sản xuất của Công ty, hiện trạng sản xuất, đặc điểm sản xuất Khảo sát tình hình ô nhiễm môi trường tại khu vực nghiên cứu và lân cận Tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải của Công ty (nếu có) Tiến hành khảo sát các vị trí tiếp nhận nguồn nước thải của Công ty

và làng nghề Đo lưu lượng nước thải của Công ty

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu và tạo mẫu nghiên cứu

Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước với mục tiêu chính là nhằm chuyển mẫu đến nơi phân tích phải đảm bảo sự biến đổi thành phần của mẫu là tối thiểu, chất phân tích sẽ không có sự thay đổi đáng kể về hàm lượng

Do nước thải dệt nhuộm có tính chất và lưu lượng không ổn định theo ngày và theo giờ Nên khi tiến hành lấy mẫu thì mỗi mẫu cần lấy sẽ lấy ở từng địa điểm tương ứng theo thời gian cách đều nhau (1 – 3 giờ/lần), mỗi lần lấy

một khối lượng nước thải ra tỷ lệ với lượng nước thải ra ở thời điểm đó đổ chung vào một bình lớn rồi chờ nước thải nguội và cho vào chai đựng mẫu a) Dụng cụ đựng mẫu: Khóa luận dùng các chai có thể tích 1,5 lít để lấy mẫu

b) Các loại nước thải được lấy để nghiên cứu: Dựa vào đặc điểm của các nguồn thải trong hoạt động dệt nhuộm, để phù hợp với nội dung nghiên cứu khóa luận lựa chọn phương pháp lấy mẫu đơn để lấy mẫu Đó là các mẫu riêng lẻ được lấy tại các công đoạn khác nhau của hoạt động dệt nhuộm Ngoài ra khóa luận tiến hành lấy một mẫu tổ hợp để tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý của hai chất keo tụ PAC và FAC

Các mẫu được lấy mô tả ở bảng 2.1:

Bảng 2.1: Các mẫu nước thải nghiên cứu tại từng công đoạn

STT Ký hiệu Đặc điểm mẫu Công đoạn phát sinh

Với mỗi loại mẫu nước nghiên cứu khóa luận tiến hành lấy 5 lít nước thải để mang về phòng thí nghiệm nghiên cứu

Như vậy có 5 mẫu nghiên cứu đánh giá chất lượng nước của Công ty trong đó có mẫu tổ hợp M5 là mẫu tổ hợp của ba mẫu nước thải M2, M3, M4 của Công ty được dùng để nghiên cứu khả năng xử lý nước thải bằng 2 chất keo tụ Vậy tổng thể mẫu nghiên cứu là 20 lít

c) Bảo quản và vận chuyển mẫu:

Mẫu nước sau khi lấy cho vào thùng bảo quản ở nhiệt độ 40C và vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm của trường Đại học Lâm nghiệp để nghiên cứu

d) Tạo mẫu nghiên cứu

Sau khi lấy mẫu về khóa luận tiến hành loại bỏ các hạt có kích thước lớn có trong nước thải để mẫu nước thải có thành phần đồng nhất và tiến hành thực nghiệm Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu để đánh giá khả năng xử lý của hai chất keo tụ PAC và FAC khóa luận tiến hành trộn các mẫu nước thải tại các công đoạn khác nhau để tạo thành một tổ hợp mẫu M5 Vậy M5 là tổ hợp của 3 mẫu M2, M3, M4

2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm (Khảo sát hiệu quả xử lý của các chất keo tụ với một số thông số của nước thải dệt nhuộm)

Để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của các chất keo tụ thì việc thiết kế mô hình thí nghiệm là khâu rất quan trọng Nó quyết định sự chính xác của kết quả nghiên cứu Đề tài này sẽ tiến hành thiết kế thí nghiệm Jartes:

- Thí nghiệm 1: Mô hình thí nghiệm Jartes – Nghiên cứu khả năng

xử lý mẫu M5 bằng chất keo tụ PAC;

- Thí nghiệm 2: Mô hình thí nghiệm Jartes – Nghiên cứu khả năng xử lý mẫu M5 bằng chất keo tụ FAC;

Mẫu nước thải nghiên cứu sau khi được mang về phòng thí nghiệm, loại bỏ các vật thô và khuấy đều để tạo thành phần đồng nhất Sau đó được đem đi xác định các thông số pH, độ đục, SS, TDS, BOD5, COD, độ màu trước khi tiến hành mô hình thí nghiệm Jartes

 Mục đích của thí nghiệm Jartes:

- Xác định loại chất keo tụ phù hợp với mục đích xử lý;

- Xác định lượng keo tụ tối ưu cho loại nước thải cần xử lý;

 Mô hình thí nghiệm Jartes và hóa chất, dụng cụ sử dụng:

 Mô hình Jartes trong phòng thí nghiệm: Máy khuấy Jartes bao gồm 4 cánh khuấy có kích thước bằng nhau, tương ứng đó là 4 cốc thủy tinh giống nhau mỗi cốc có V = 500 ml Vận tốc của cánh khuấy được điều chỉnh bằng năng lượng cấp vào động cơ tương ứng Có thể điều chỉnh vận tốc và thời gian khuấy của cánh khuấy

 Hóa chất:

- Chất keo tụ PAC của Trung Quốc bán tại thị trường Hà Nội;

- Chất keo tụ FAC của Việt Nam được mua tại Công ty TNHH hóa chất môi trường Hoàng Thiên, địa chỉ: 58/25 Hà Huy Giáp, Phường Thạnh Lộc, Quận 12, thành phố Hồ Chí Minh

- H2SO4 10%;

- NaOH 10%;

 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm sử dụng đó là:

- Máy khuấy Jartes của Đức có 4 cánh khuấy;

- Cốc đựng mẫu nước thải nghiên cứu của Đức có V = 500 ml, cốc miệng rộng;

- Cân phân tích có sai số 0,1 mg

a Nghiên cứu khả năng xử lý của chất keo tụ PAC

 Bước 1: Mẫu nước thải M5 được chia làm nhiều phần như nhau có thể tích là 500 (ml) cho vào các cốc thủy tinh giống hệt nhau Sau đó điều chỉnh pH ở từng cốc bằng cách thêm vài giọt dung dịch H2SO4 10% hoặc dung dịch NaOH 10% về giá trị thích hợp (pH = 7);

 Bước 2: Cho chính xác lần lượt các lượng chất keo tụ PAC có khối lượng khác nhau: 0, 25, 50, 75, 100 mg vào 5 cốc có V = 100 ml, sau

đó thêm 10ml nước cất vào từng cốc và khuấy tan hết Cho các dung dịch keo tụ khác nhau đó vào các cốc 500 ml đựng nước thải ta ký hiệu tương ứng các cốc là B0, B1, B2, B3, B4, tương ứng với tỷ lệ chất keo

tụ trên 1 lít nước thải là 0, 50, 100, 150, 200 mg/l;

 Bước 3: Đặt vào các cốc thí nghiệm vào thiết bị Jartes và điều chỉnh tốc

độ khuấy ở tốc độ 140 vòng/phút trong 2 phút đầu Sau đó điều chỉnh tốc độ khuấy về tốc độ 40 vòng/phút trong 10 phút

 Bước 4: Để lắng trong khoảng thời gian 20 – 30 phút, quan sát tốc độ lắng của từng cốc và ghi lại thời gian lắng trong từng cốc

 Bước 5: Sau khi quá trình lắng kết thúc, lấy mẫu nước trong (phần ở bên trên bùn lắng) đem đi phân tích lại các thông số pH, độ đục, SS, TDS, BOD5, COD, độ màu và tính toán kết quả để xác định lượng chất keo tụ tối ưu (nếu có)

Tổng số lần phân tích mỗi thông số là 3 lần

b Nghiên cứu khả năng xử lý của chất keo tụ PAC chất keo tụ FAC

Tiến hành thí nghiệm giống hệt như đối với quá trình xử lý của chất keo tụ PAC, thay chất keo tụ PAC bằng FAC

Như vậy ta có 84 thông số môi trường cần tính toán và xác định ở các thí nghiệm Từ kết quả đó ta sẽ xác định được mối quan hệ giữa nồng độ các chất ô nhiễm và lượng chất keo tụ So sánh hiệu quả xử lý giữa chất keo tụ PAC và FAC, từ đó xác định được loại chất keo tụ và lượng chất keo tụ tối ưu phù hợp nhất cho loại nước thải cần xử lý

2.4.5 Phương pháp phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm [14]

Để xác định được mức độ ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm khóa luận lựa chọn các thông số môi trường sau: pH, độ đục, SS, TDS, BOD5, COD Việc phân tích các thông số trên được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Môi trường – Khoa QLTNR & MT- Trường ĐH Lâm nghiệp Các phương pháp phân tích thực hiện theo quy chuẩn được ban hành

 Phương pháp đo pH

pH được đo bằng giấy quỳ rồi so màu của giấy quỳ với bảng màu để xác định độ pH của nước

 Phương pháp đo độ đục bằng máy LOVIBOND

Xác định theo TCVN 6184:1996, ISO 7027:1990

Độ đục được xác định bằng cách đo trực tiếp sử dụng máy đo nhanh Lovibond của Đức Quy trình đo tuân thủ theo hướng dẫn của nhà sản xuất Trước khi tiến hành đo cần phải kiểm tra lại máy bằng cách điều chỉnh máy với các dung dịch chuẩn có giá trị bằng 1000; 10; 0,02 NTU Mỗi mẫu nước thải được cho vào đo 3 lần liến tiếp rồi lấy giá trị trung bình

 Độ màu

Xác định theo TCVN 4558:1988

Nguyên tắc xác định: dựa trên phương pháp so màu quang điện Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn Coban - plantin trên máy so màu, sửa dụng cuvet có chiều dày 10 mm Để xác định độ màu của mẫu nước thải tiến hành so sánh cường độ màu của dung dịch chuẩn từ đó xác định được độ màu của mẫu nước nghiên cứu

Ngoài ra khóa luận còn sử dụng máy so màu quang điện UV – VIS tại Trường Đại học Lâm nghiệp để đo giải phổ hấp phụ của các mẫu nghiên cứu Cường độ vạch phổ tỷ lệ thuận với độ màu của dung dịch nghiên cứu Do đó bằng cách so sánh cường độ màu (được vẽ tự động trên phổ đồ) để đánh giá

sự biến đổi màu sắc của các quá trình xử lý Trong nghiên cứu này tôi sử dụng thiết bị so màu UV – VIS của Mỹ để nghiên cứu

 Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD 5 )

Nhu cầu ôxy sinh hóa là lượng ôxy đã sử dụng trong quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí Khóa luận sử dụng phương pháp cấy và pha lấy mẫu theo TCVN 6001:1995, ISO 5815:1989 để xác định

Trình tự phân tích:

- Chuẩn bị dung dịch pha loãng: Nước dùng để pha loãng mẫu nước thải nghiên cứu được chuẩn bị ở 1 chai to rộng miệng bằng cách thổi không khí sạch vào nước cất và lắc nhiều lần cho đến khi bão hòa ôxy khoảng (8mg/l)

Sau đó cho thêm:

C trong 5 ngày Sau đó đo lại giá trị ôxy hòa tan (DO5) Lượng BOD5 được xác định theo công thức:

BOD5= (DO0  DO5)F Trong đó:

+ BOD5: Giá trị BOD sau 5 ngày ủ (mg/l)

+ DO0: Giá trị DO đo ở 200

C sau khi pha loãng (mg/l) + DO5: Giá trị DO đo ở 200C sau 5 ngày ủ (mg/l)

+ F: Hệ số pha loãng, được tính bằng tỉ số thể tích dung dịch mang

đi ủ (300 ml) trên thể tích dung dịch lấy mẫu phân tích

 Nhu cầu ôxy hóa học (COD)

Nhu cầu ôxy hóa học được xác định khi ôxy hóa các chất hữu cơ ở nhiệt độ cao bằng các chất ôxy hóa mạnh thường là K2Cr2O7 trong môi trường axit, với xúc tác Ag2SO4 đồng thời sử dụng Hg2SO4 để loại bỏ ảnh hưởng của -

Khi đó xảy ra phản ứng:

Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ Ag2SO4,t o,H2SO4

CO2 + H2O + 2Cr+3 + 2K+Lượng dư Cr2O72-

được chuẩn độ bằng dung dịch muối Fe2+ với chỉ thị feroin, màu chỉ thị chuyển từ xanh lá cây sang đỏ nâu

Trình tự phân tích như sau:

- Lấy 2 ml nước cho vào ống COD, thêm vào đó 1 ml dung dịch K2Cr2O7 0,025N có chứa Hg2SO4, sau đó thêm từ từ vào trong ống COD 3 ml H2SO4 có chứa Ag2SO4 rồi lắc đều hỗn hợp đó

- Đặt ống COD vào máy nung COD nung trong 2 giờ ở 150o C Để nguội rồi định mức bằng nước cất lên tới thể tích 40 ml

- Chuẩn lượng dicromat dư bằng muối Fe2+ với chỉ thị axit phenylanthranilic Lượng COD được tính theo công thức sau:

COD =

2

8000)

chuẩn độ mẫu phân tích (ml)

 N: Nồng độ đương lượng của dung dịch Fe2+

(đlg/l)

 Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan (TDS)

Xác định theo phụ lục A của TCVN 6053:1995, ISO 9696:1992, TCVN 4560:1988 TDS là đại lượng tổng chất rắn hòa tan có trong nước, hay còn gọi

0,1 mg Từ đó hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước được xác định bằng công thức sau :

SS = (mg/l) Trong đó:

+ m1: Khối lượng giấy lọc sấy ở 1050C trước khi lọc (mg)

+ m2: Khối lượng giấy lọc sấy ở 1050C sau khi lọc (mg)

+ V: Thể tích mẫu nước qua giấy lọc (l)

 Hàm lượng bùn cặn

Là những chất rắn có khối lượng nhỏ, nhờ quá trình keo tụ chúng tạo thành những bông keo có kích thước lớn hơn ban đầu, chìm xuống tạo thành lớp bùn dưới đáy Để xác định hàm lượng này tôi dùng phương pháp li tâm sử dụng máy li tâm Univesal 320 của Đức, phương pháp tiến hành như sau:

Bước 1: Nước thải sau khi đã qua xử lý bằng chất keo tụ, gạn hết phần nước trong ở trên, sau đó lấy 95 ml dung dịch bùn cặn ở đáy cốc thủy tinh rồi cho vào máy li tâm để tách nước trước khi tiến hành li tâm thì cần phải cân khối lượng nước thải chứa bùn cặn đó

Bước 2: Sau khi cho vào máy tiến hành li tâm trong 11 phút ở tốc độ

4000 vòng/ phút thì cho ra khỏi máy, tách nước ở phía trên rồi tiến hành cân

+ m: Khối lượng 95 ml dung dịch bùn lỏng mang li tâm (mg)

+ m: Khối lượng nước có trong 95 ml dung dịch bùn lỏng sau khi li tâm không có bùn cặn (mg)

+ V: Thể tích nước thải đem đi xử lý (l)

 Xác định tốc độ lắng

Là khoảng thời gian cần thiết để quá trình keo tụ xảy ra hoàn toàn Tốc

độ lắng có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp xử lý Trong nghiên cứu này dùng phương pháp ống đong có chứa các vạch đến cỡ mm để xác định Sau khi kết thúc quá trình khuấy chuyển tất cả mẫu nước thải vào ống đong có chia vạch rồi quan sát và tính toán kết quả

Tính toán kết quả:

Tốc độ lắng (X) tính bằng mm /phút, theo công thức:

T = (mm/phút) Trong đó:

+ l: Chiều cao ban đầu của dung dịch ở thời điểm bắt đầu lắng (mm)

+ l: Chiều cao của lớp bùn khi kết thúc quá trình lắng (mm)

+ t: Thời điểm kết thúc quá trình lắng

2.4.6 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu

Từ kết quả phân tích và các tài liệu thu thập có chọn lọc, đề tài tiến hành tổng hợp, phân tích, đánh giá

Khóa luận sử dụng phần mềm Excel thực hiện xử lý số liệu và vẽ biểu

đồ

Từ kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường trong nước thải đầu ra, so sánh với QCVN 13: 2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ở cột B

Theo QCVN 13: 2008/BTNMT khóa luận tính toán được giá trị tối đa cho phép các thông số ô nhiễm trong nước thải của Công ty Trường Thịnh

Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của Công ty Trường Thịnh khi thải vào nguồn nước tiếp nhận nước thải không vượt quá giá trị Cmax được tính toán như sau:

Cmax = C x Kq x Kf [1]

Không áp dụng công thức tính nồng độ tối đa cho phép trong nước thải của Công ty Trường Thịnh cho thông số pH, độ màu, độ đục, TDS

Trong đó:

 Cmax là nồng độ tối đa cho phép của thông số ô nhiễm (mg/l)

 C là giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép (cột B) (mg/l)

 Kq là hệ số lưu lượng/dung tích nguồn nước tiếp nhận nước thải

 Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên [8]

3.1.1 Điều kiện về địa lý

Công ty TNHH Trường Thịnh ở thôn Thượng - xã Phùng xá - huyện

Mỹ Đức - Hà Nội

Phùng Xá là một xã nằm ở phía Tây Nam của huyện Mỹ Đức - thành phố Hà Nội, cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 40 km về phía Tây Nam

Về địa lý xã Phùng xá nằm giáp với các xã sau:

Phía Bắc giáp với xã Đồng Tiến

Phía Nam giáp với Phù Lưu Tế

Phía Đông giáp với xã Hòa Xá

Phía Tây giáp với xã Xuy Xá

3.1.2 Điều kiện về địa chất

Xã Phùng Xá nằm trong vùng trũng Hà Nội: được hình thành trên cơ sở hoạt động của các đứt gãy sâu (sông Hồng, sông Chảy) Vùng trũng này được lấp đầy các trầm tích lục địa, đầm lầy, sông biển của các thành tạo Neogen,

Đệ tứ, Đới sông Hồng: phân bố thành dải từ Trung Hà đến Thạch Thất Đây là đới nâng cao, lộ móng kết tinh gồm các thành tạo biến chất phức hệ

3.1.3 Điều kiện về khí tượng, thủy văn

Khu vực nghiên cứu nằm trong xã Phùng Xá là nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều và có một mùa đông lạnh Tại đây khí hậu là khí hậu chung của đồng bằng sông Hồng

a Nhiệt độ, độ ẩm không khí

Nhiệt độ không khí trung bình năm 24,40

C (2000) Nhiệt độ không khí ngày cao nhất lên tới 400

C (6/5/2005) Nhiệt độ không khí ngày thấp nhất 6,20C (21/2/1998)