công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Thêm vào đó, nhu cầu ngày càng cao về màu sắc và độ bền của thuốc nhuộm đối với các sản phẩm dệt nhuộm càng làm tăng mức độ ô nhiễm môi trờng ngày càng trầm trọng hơn và càng khó khăn hơ

I Tổng quan.

Trong những năm gần đây sự phát triển của ngành công nghiệp dệt may đã góp phần đáng kể vào sự phát triển kinh tế chung của đất nớc Bên cạnh những lợi ích to

lớn về mặt kinh tế, ngành dệt may nói riêng và các ngành công nghiệp nói chung đã

gây ra những hậu quả nghiêm trọng về môi trờng Sự tiêu thụ một lợng lớn các loại

nguyên nhiên liệu trong quá trình sản xuất cùng với công nghệ sản xuất lạc hậu đã tạo

ra một lợng lớn các chất thải độc hại, làm ô nhiễm môi trờng nớc, không khí, đất và

ảnh hởng xấu tới sức khỏe con ngời Do vậy, việc tính toán thải lợng của các nhà máy dệt để tiến tới xây dựng các mô hình kiểm soát và xử lý chất thải là rất cần thiết

Trong vài năm gần đây, các doanh nghiệp công nghiệp đã có những thay

đổi đáng kể trong công nghệ sản xuất Hầu hết các doanh nghiệp mới đợc thành lập sau này đều có công nghệ sản xuất hiện đại, máy móc, thiết bị đợc nhập khẩu từ các nớc Tây âu có nền công nghiệp phát triển Nhiều cơ sở công nghiệp thành lập từ những năm 1960, 1970 đã và đang có những sự thay đổi lớn theo hớng tích cực, hiện đại hoá trong sản xuất nh đổi mới công nghệ, thay mới, nâng cấp máy móc, thiết bị, áp dụng sản xuất sạch hơn, tăng cờng sử dụng nguồn nguyên liệu có trong nớc

Tình trạng sử dụng công nghệ sản xuất lạc hậu, máy móc, thiết bị cũ kỹ gây ô nhiễm môi trờng khá phổ biến ở các cơ sở sản xuất thủ công nghiệp và các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh yếu kém và thua lỗ Một số nhà máy, xí nghiệp thuộc quản

lý Nhà nớc Trung ơng và Địa phơng vẫn còn sử dụng các máy móc, thiết bị sản xuất từ những năm 1960s, 1970s

1.1 Công nghệ sản xuất

Quy trình công nghệ đợc chỉ ra ở hình 1 và bảng 10 gồm các quá trình sau:

Hình 1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ dệt nhuộm tại công ty dệt Minh Khai

1.2.Chất thải nguy hại trong quá trình dệt nhuộm

Hồ sợi, giũ hồ Tinh bột, glucose, carboxy metyl xelulo, polyvinyl alcol, nhựa, chất béo và sáp BOD cao( 34 đến 50% tổng sản lợng BOD)

Nhuộm Trung hoà và giặt

Nấu tẩy nhuộm Bobin Hoàn tất sản phẩm

Nguyên liệu

Nấu tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, soda, silicat natri và xơ sợi vụn Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD) Tẩy trắng Hypoclorit, hợp chất chứa clo, NaOH, AOX, axit… Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD

Làm bóng NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp(dới 1% tổng BOD)

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic và các muối kim loại Độ màu rất cao, BOD khá cao(6% tổng số BOD), TS cao

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, muối kim loại, axit… Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ Hoàn thiện Vết tinh bột, mỡ động vật và muối Kiềm nhẹ, BOD thấp, lợng nhỏ

Hoá chất đợc dùng trong xuốt quá trình sản xuất đợc sử dụng rất nhiều, ví dụ nh công

ty dệt minh khai

Hóa chất và nguyên liệu chính đợc sử dụng tại công ty dệt Minh Khai thể hiên ở bảng 1

Bảng 1 Hoá chất và nguyên liệu chính sử dụng tại công ty dệt Minh Khai

TT Loại nguyên liệu Mục đích sử dụng Lợng (T/năm)

15 Securon 540 ổn định dung dịch tẩy 3

Bảng 2 Nguyên liệu, hóa chất cho một số công đoạn dệt nhuộm

Nguyên liệu, hóa chất Công đoạn

Bông, xơ Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống

H2O, tinh bột, phụ gia, hơi nớc Hồ sợi

NaOH, hóa chất, hơi nớc Nấu

H2SO4, H2O, chất tẩy giặt Xử lý axit, giặt

H2O2, NaOCl, hóa chất Tẩy trắng

H2SO4, H2O, chất tẩy giặt Giặt

Hơi nớc, hồ, hóa chất Hoàn tất, văng khố

II Xử lý nớc thải

Nớc thải ngành dệt nhuộm thờng có tính chất phức tạp với các chỉ số COD, độ màu, TSS…cao, đặc biệt trong nớc thải nhuộm có chứa nhiều chất hữu cơ khó phân huỷ Chính vì vậy việc xử lý triệt để nớc thải dệt nhuộm là vấn đề không đơn giản Thêm vào đó, nhu cầu ngày càng cao về màu sắc và độ bền của thuốc nhuộm đối với các sản phẩm dệt nhuộm càng làm tăng mức độ ô nhiễm môi trờng ngày càng trầm trọng hơn và càng khó khăn hơn cho công tác nghiên cứu công nghệ xử lý nớc thải

Mặc dù các biện pháp xử lý nớc thải đợc thực hiện dới nhiều hình thức khác nhau tuy nhiên quy trình phân tích đánh giá hiệu quả các hệ thống xử lý nớc thải đều

đợc thực hiện trên cùng một nguyên tắc Cụ thể, các tiêu chí để đánh giá nh sau:

 Tiêu chí tiên quyết khi đánh giá hiệu quả công nghệ xử lý là xác định các thông số ô nhiễm đặc trng của nớc thải sau xử lý nh COD, độ màu, SS, pH, kim loại nặng Kiểm tra xem các thông số này có đạt tiêu chuẩn xả thải hay không (so sánh với TCVN 5945 - 1995)

 Tiêu chí tiếp theo là chi phí vận hành của hệ thống xử lý ở đây, chúng ta xét

đến các khía cạnh cụ thể sau:

- Giá thành của các hoá chất sử dụng, các hoá chất này có đợc bán phổ biến trên thị trờng hay không

- Hiệu quả của từng giai đoạn xử lý: Các giai đoạn xử lý đó đạt hiệu quả loại

bỏ chất ô nhiễm bao nhiêu % Phân tích kỹ cơ chế của từng giai đoạn để lựa chọn các điều kiện tối u nhằm đạt hiệu quả cao nhất

- Xem xét xem quá trình xử lý có tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn hay không Nếu có thì đã có giải pháp khắc phục cha, các giải pháp khắc phục đó có ảnh hởng tới chi phí xử lý chung không

 Tiêu chí cuối cùng là thời gian sử dụng thiết bị nh thế nào: Thiết bị sử dụng bao nhiêu lâu thì phải bảo dỡng, nếu hỏng thì có phụ tùng thay thế không

Nh vậy, một công nghệ xử lý phù hợp là một công nghệ đáp ứng đợc các tiêu chí sau

đây:

 Các thông số ô nhiễm sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn cho phép

 Hóa chất sử dụng rẻ và dễ mua, hiệu quả của các giai đoạn cao, triệt để

 Thiết bị sử dụng lâu dài, không quá tốn kém cho việc bảo dỡng, sửa chữa

 Giá thành xử lý chung (đã tính toán đến khấu hao thiết bị) của công nghệ phải phù hợp với doanh thu, lợi nhuận của cơ sở sản xuất, thì mới có khả năng áp dụng thực tế

2.1 Đặc tính nớc thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở việt Nam.

BOD5 từ 80 – 500 mg/l

COD từ 250 – 2000 mg/l

SS từ 30 – 60 mg/l có khi tới 1000 mg/l – trong trờng hợp với bông

PH từ 4 – 12 nhng thờng là kiềm ( PH = 4.5 cho dệt len và tơ tằm, PH = 11 cho sợi bông)

Sơ đồ công nghệ( hình 1)

Nớc thải dệt nhuộm có các đặc điểm : Tổng hàm lợng chất rắn ( TS), Lơ lửng ( SS), độ mầu, COD, BOD cao, nớc thải từ dịch nhuộm , nớc giặt đầu của mỗi công

đoạn là loại ô nhiễm nặng, nớc giặt ở những giai đoạn trung gian - ô nhiễm vừa, nớc giặt lần cuối hay nớc làm nguội, mát máy ô nhiễm ít

Do vậy ngời ta có thể xử lí theo từng nguồn thải hoặc xử lí tập trung Xử lí tập trung gon hơn và tiết kiệm hơn, nhng phức tạp hơn

Xử lí hoá

lí bùn

Xử lí sinh học

Khử mầu kết thúc

Loại bỏ làm đặc

n ớc của bùn

Loại

bỏ dầu

Song chắn

Trung hoà

2.2. Một số công nghệ sử lí nớc thải dệt nhuộm

2.2.1 công ty dệt minh khai

Hiện tại Công ty Dệt may Minh Khai có hệ thống bể lắng với dung tích 266m3, gồm 3 ngăn bằng nhau với kích thớc 3,7x6,0x4,0 m Nớc thải đợc tập trung toàn bộ về

bể này trớc khi thải ra sông Phơng pháp xử lí chỉ là cho lắng tự nhiên rồi chảy tràn ra cống thải thành phố Trên thực tế, công ty đã phối hợp thực hiện nghiên cứu về công nghệ xử lý nớc thải dệt nhuộm (qui mô 0,5m3/ngày) Hệ thống đợc lắp đặt cạnh phân xởng nhuộm, với diện tích mặt bằng khoảng 10-15m3 (xem hình 2)

Hình 2 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm xử lý nớc thải nhuộm bằng keo tụ kết hợp ozon

Các thông số thiết kế :

 Hệ thống keo tụ: 0,7m3/ngày (0,14m3/mẻ)

 Hệ thống ozon hóa: 0,5 m3/ngày (0,1m3/mẻ)

 Tính chất nớc thải: nớc chứa hàm lợng lớn các chất hữu cơ, độ màu cao (A=300-400 Pt-Co), (CODTB = 2.000 mg/l)

Hệ thống vận hành theo nguyên tắc bán liên tục Qua khảo sát thực tế đã đa ra quy trình vận hành của hệ thống pilot nh sau:

 Giai đoạn keo tụ

Nớc thải công đoạn nhuộm đợc tách riêng và đi vào các bể điều hoà (1) dung tích 1-1,5 m3, sau đó bơm vào bể keo tụ lần 1 (2) Tiến hành điều chỉnh pH đến 8-9 bằng 270 ml H2SO4 đặc trong 100 l mẫu, sử dụng dòng khí nén để khuấy trộn dung

Keo

tụ lần

1 (2)

Keo

tụ lần

1 (2)

Bể lắng (4)

H2O

2

Bể điều hoà (1) Máy sinh O3:

0,4g/h (5)

A

2 0

Keo

tụ lần

2 (3)

Van lấy mẫu (N

ớc đã xử lý)

Khí d

Dung dịch KI hấp thụ

O3 d

N ớc thải

vào

dịch (tốc độ 10 l/phút) Tiếp theo, thêm vào bể phản ứng 70 g FeSO4 (đã đợc pha sẵn)

và sục khí thêm khoảng 5 phút, để lắng trong khoảng 1-2h

Nớc sau bể keo tụ lần 1 (2) đợc đa sang bể keo tụ lần 2 (3) với qui trình vận hành tơng tự, tuy nhiên có bổ sung chất trợ keo tụ PA 1g/m3 cùng với lợng FeSO4 cho vào Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ của giai đoạn này đạt khoảng 30-60% tùy thuộc vào hỗn hợp màu của nớc thải trộn

 Giai đoạn oxy hoá bằng O3

Nớc thải sau khi keo tụ ở 2 giai đoạn đợc đa sang bể lắng Tại bể này thêm lợng nhỏ H2O2, môi trờng đạt pH từ 8-9 (đạt điều kiện tối u cho ozon hoá) Dung dịch sau

đó đợc bơm vào 4 tháp phản ứng A, B, C, D có dung tích 30l: A, B, C, D (mỗi tháp chứa khoảng 20 lít mẫu)

Dòng O3 đợc cung cấp trực tiếp vào tháp A với tốc độ 1 lít/phút đợc phân chia

nh sau: một phần khí sẽ đợc phản ứng với các chất hữu cơ, một phần nhỏ khuyếch tán

và hoà tan trong nớc, còn phần khí d sẽ theo ống nối sang tháp B, C, và D để tham gia các phản ứng tiếp theo Nguyên lý hoạt động của các tháp B, C, D tơng tự nhau tuy nhiên lợng O3 đầu vào các tháp sẽ giảm dần từ A-B-C-D, có nghĩa là hiệu quả phản ứng oxi hóa ở các tháp cũng giảm dần

Để đánh giá hiệu quả xử lý, các mẫu nớc đầu ra từ các tháp A, B, C và D đợc lấy theo thời gian sục ozon

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, nớc thải của cột C và D đợc quay trở lại tháp

A để tiếp tục xử lý vì thực tế lợng ozon sục vào tháp C và D là rất nhỏ cha đủ để xử lý COD đạt đến tiêu chuẩn xả thải

Hiệu quả xử lý nớc thải sau giai đoạn xử lý ozon đợc thể hiện ở bảng 1

Bảng 3 Kết quả các thông số ô nhiễm của nớc thải sau xử lý ozon

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

TCVN (5945-1995)

Nh vậy, có thể kết luận rằng các thông số ô nhiễm sau xử lý đã đạt TCCP

Bên cạnh việc xử lý khá hiệu quả nớc thải nhuộm, mô hình pilot còn có những bất cập sau:

 Chỉ xử lý nớc thải ở công đoạn nhuộm nên xây dựng thành hệ thống xử lý

n-ớc thải dệt nhuộm hoàn chỉnh cần kết hợp với các nghiên cứu vể xử lý nn-ớc thải ở các công đoạn khác;

 Chi phí ban đầu để xây dựng hệ thống là rất tốn kém, nếu không có dự án đầu

t thì công ty không đủ khả năng xây dựng;

 Cần diện tích mặt bằng, đặc biệt khi xây dựng hệ thống xử lý với quy mô cụm/khu công nghiệp

Mặc dù vậy, trên cơ sở các kết quả khảo sát có thể đa ra quy trình hệ thống xử lý nớc thải công ty Dệt Minh Khai nh sau (hình 2)

Hình 2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ dệt nhuộm tại công ty dệt Minh Khai

Nguyên lý vận hành

 Nớc thải cần xử lý sau khi phân luồng đợc tách thành 2 dòng thải:

- Dòng 1: nớc thải từ các công đoạn nhuộm nấu, giặt sau nhuộm chứa các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học, độ màu cao, các chất xơ sợi xenlulô, pH cao

- Dòng 2: nớc thải từ các công đoạn hồ vải chứa hồ tinh bột là chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học, nớc thải tẩy, giặt sau tẩy, giặt sau nấu và nớc thải sinh hoạt của công ty

 Lới chắn rác: Nớc thải trớc khi vào hệ xử lý đợc chảy qua các hố ga có đặt lới chắn rác Tại đây các tạp chất thô có kích thớc lớn nh cát, đất, đá sẽ bị lắng xuống đáy hố ga dới tác dụng của lực trọng trờng và các thứ rác rởi, vật nổi lớn

sẽ bị giữ lại bởi lới chắn Sau khi qua hố ga nớc thải chảy vào bể điều hoà

 Bể điều hoà: bể điều hoà có tác dụng chứa và điều hoà lu lợng, pH, nồng độ chất thải Tại bể điều hoà, nớc thải đợc khuấy trộn bằng không khí đợc cấp từ một máy sục khí Dới tác dụng của khuấy trộn và sau một thời gian lu nớc thải thích hợp, nớc thải sẽ đợc điều hoà về pH, lu lợng và thành phần, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình làm việc ổn định của các công đoạn xử lý tiếp theo

 Bể keo tụ: Có tác dụng tạo bông keo tụ Từ bể chứa điều hoà, nớc thải đợc bơm lên bể keo tụ Tại đây nớc thải đợc khuấy trộn với chất keo tụ đa vào Trong môi trờng pH thích hợp, các bông keo tụ đợc hình thành pH của môi

Bể điều

Bể aeroten

Bể điều

hoà 2

Lắng 1

Bể bùn

Dòng 1

Dòng 2

Bùn hoạt tính

Chất keo tụ

Hóa chất

điều chỉnh pH

Chất dinh d ỡng N, P

Hóa chất

điều chỉnh pH

trờng đợc điều chỉnh bởi một bộ phận điều chỉnh pH tự động và các hoá chất

đợc định lợng tự động bằng các bơm định lợng hoá chất

 Bể lắng 1: Tách các tạp chất lơ lửng và khử một phần màu, COD của nớc thải Sau khi ra khỏi bể keo tụ, nớc thải chảy vào bể lắng Trong thời gian lu tại đây, các bông keo tụ đã hình thành trong bể keo tụ sẽ tăng dần kích thớc Các tạp chất lơ lửng có trong nớc thải sẽ liên kết với các bông keo tụ làm cho kích thớc của chúng ngày càng lớn và với tác dụng của trọng lực chúng sẽ bị lắng xuống

đáy Một phần lớn màu của nớc thải cũng bị hấp phụ trong bể lắng Nớc trong sau lắng của bể lắng tràn sang bể aroten Bùn từ đáy bể lắng đợc tháo vào bể bùn

 Bể aeroten: Nớc thải dòng 1 sau keo tụ và nớc thải dòng 2 đợc trộn với nhau

và chảy vào bể aeroten Bể này đợc sục khí liên tục nhằm cung cấp oxy để vi sinh vật có trong bùn hoạt tính hoạt động, oxi hoá các chất hữu cơ có khả năng xử lý sinh học Khí đợc cấp vào từ hệ máy sục khí qua hệ thống phân phối Do pH của dòng thải 1 sau keo tụ cũng nh dòng thải 2 đều cao, nên hoá chất điều chỉnh pH đợc bổ sung để tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động Hàm lợng N, P trong nớc thải thấp hơn lợng cần thiết cho nhu cầu của vi sinh vật, vì vậy cũng đợc bổ sung bằng bơm định lợng

 Bể lắng 2: Bể lắng bậc II có tác dụng lắng nhanh bùn hoạt tính Hỗn hợp nớc lẫn bùn hoạt tính từ bể aeroten chảy sang bể lắng 2, tại đây bùn đợc lắng xuống đáy bể và đợc bơm tuần hoàn một phần trở lại bể aroten Phần bùn d

đợc xả vào bể chứa bùn Nớc sau khi lắng đợc cho qua bể khử trùng

2.2 Khu Công nghiệp dệt may Phố Nối - Hng Yên

Sơ đồ hệ thống xử lý nớc thải dệt nhuộm đợc thiết kế, lắp đặt tại Khu Công nghiệp dệt may Phố Nối - Hng Yên

(qui mô xử lý tập trung) đợc đa ra ở hình 3

Hình 3 Sơ đồ công nghệ xử lý nớc thải ở Khu Công nghiệp dệt may Phố Nối

Bể gom Bể

T.Hoà

Máy

ép bùn

xúc Bể làmthoáng

Bể lắng trong

Khử trùng bằng Clo

Hệ keo

Tháp hấp phụ

NaOH

H2SO4

Hệ keo tụ

Praestol 2540

Phèn nhôm

Colfloc

Bùn Bùn

N ớc

N ớc

N ớc

Bùn hoạt tính Praestol 644BC

M ơng thoát n ớc

Các công trình trong hệ thống:

 Bể gom: Bể có hệ thống lới quay để loại bỏ chất thải rắn Ngoài ra còn có 3 máy bơm, mỗi máy có công suất 5.000 m3/ngàyđêm

 Bể trung hoà: Dung tích bể là 7.000 m3 (H= 7m; d= 37m) Gồm một máy

điều chỉnh pH tự động, dới đáy bể có một máy khuấy

 Hệ keo tụ: Gồm 2 đờng ống hình ruột gà (để tăng hiệu quả tiếp xúc)

 Hệ bể tuyển nổi: Gồm 2 bể, mỗi bể chứa một thanh gạt, một máy sục khí

 Máy ép bùn ly tâm

 Bể tiếp xúc: Bể đợc chia làm nhiều ngăn để tạo dòng chảy zich zăc (để tăng thời gian tiếp xúc)

 Hệ bể làm thoáng: Gồm 2 bể, mỗi bể có dung tích 6.000m3, 2 máy khuấy để cung cấp oxi

 Bể lắng trong

 Tháp hấp phụ: gồm 5 tháp, vật liệu sử dụng là đá cuội và than hoạt tính

 Bể khử trùng bằng clo

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

 Bể gom: Nớc thải từ hệ thống đờng ống đợc đa vào bể gom, tại đây có hệ thống lới quay để loại bỏ chất thải rắn Chất thải rắn đợc cho vào thùng đựng

và đem đi chôn lấp

 Bể trung hoà: Nớc đợc bơm từ bể gom sang Nhiệm vụ của bể này là điều chỉnh pH của nớc thải đến giá trị phù hợp Nếu pH thấp thì NaOH đợc đa thêm vào, còn nếu pH cao thì đa thêm H2SO4 vào Các hoá chất đợc đa vào một cách tự động bằng hệ thống bơm định lợng

 Hệ keo tụ: Nớc đợc bơm từ bể trung hoà vào Các hoá chất đợc đa vào chủ yếu là dung dịch phèn nhôm Ngoài ra còn có thêm các chất trợ lắng nh Colfloc, Praestol2540 Tuỳ mức độ ô nhiễm của nớc thải mà lợng hoá chất sẽ

đợc đa vào cho phù hợp bằng hệ thống bơm định lợng

 Hệ bể tuyển nổi: Nớc đợc chảy từ hệ keo tụ sang, nhiệm vụ của bể này là tách bông keo tụ và nớc thải

 Máy ép bùn ly tâm: Bùn đợc bơm từ bể tuyển nổi vào và cho thêm hoá chất tăng

sự cô đặc Praestol644BC Nhiệm vụ của thiết bị này là tách bùn và nớc Bùn sau khi tách hết nớc sẽ đợc đa đi chôn lấp Còn phần nớc đợc đa vào bể tiếp xúc

 Bể tiếp xúc: Nớc chảy từ bể tuyển nổi sang, tại đây đợc cung cấp thêm chất dinh dỡng (KH2PO4), bùn hoạt tính

 Hệ bể làm thoáng: Nớc đợc bơm từ bể tiếp xúc sang với mục đích là cung cấp thêm ôxi nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển

 Bể lắng trong: Nớc từ bể làm thoáng đợc đa vào từ dới đáy Lợng bùn lắng ở

đây đợc tuần hoàn về bể tiếp xúc, còn nớc trong chảy tràn ra máng