BÁO CÁO KỸ THUẬT môi TRƯỜNG xử LÝ nước thải dệt nhuộm

MUC LỤCI. Mở đầu4I.1 Đặt vấn đề4I.2 Mục tiêu4I.3 Phương pháp thực hiện5II.Tổng quan tài liệu về đối tượng nghiên cứu5II.1 Đối tượng nghiên cứu51.Phân loại52.Thành phần của nước thải dệt nhuộm73.Đặc tính và ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm84.Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải dệt nhuộm9II.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm10II.2.1 Xử lý bậc 111II.2.1 Xử lý bậc 215III.2.3 Xử lý bậc 318III. Các nghiên cứu và ứng dụng25III.1. Các nghiên cứu.25III.1.1. Luận án của tiến sĩ Nguyễn Văn Dũng – viện môi trường và tài nguyên. Đại học quốc gia tp.HCM về nghiên cứu xử lý phần thuốc nhuộm azo trong môi trường nước bằng quá trình quang xúc tác TiO2 hoạt hóa.25III.1.2. Luận án của tiến sĩ kỹ thuật Tôn Thất Lãng – Viện môi trường và tài nguyên . Đại học quốc gia tp.HCM về Nghiên cứu mô hình thực nghiệm xử lý kị khí tốc độ cao để xử lý nước thải phát sinh từ công nghiệp dệt nhuộm .25III.1.3. Luận án tiến sĩ kỉ thuật của NCS Lê Tượng Mãn – Viện môi trường và tài nguyên – Đại học quốc gia tp.HCM về đề tài xử lý nước thải dệt nhuộm bằng azo với quá trình lọc dị thể .26III.2 Các nhà máy ứng dụng công nghệ này.27III.2.1 Quy trình xử lý nước thải dệt nhuộm ở Việt Nam.27III.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới.28III.2.2.1 Hà Lan.28III.2.2.2. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (Đức).29IV. ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN31IV.1 Đề xuất quy trình31IV.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý31IV.1.2 Đề xuất công nghệ xử lý31IV.2 Tính toán34IV.2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải34IV.2.3 Bể điều hòa35IV.2.4 Bể phản ứng keo tụ36IV.2.5 Bể lắng I38IV.2.6 Bể trung hòa và bể trộn dung dịch dinh dưỡng40IV.2.7 Bể lọc sinh học (Aerotank)41IV.2.8 Bể lắng 242V. Kết luận và đề nghị43V.1 Kết luận43V.2 Đề nghị43

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

******************

XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Thành phố Hồ Chí MinhTháng 10/2012

MUC LỤC

I Mở đầu

I.1 Đặt vấn đề

Ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang là mộtvấn đề toàn cầu Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu là do các nguồn nướcthải không được xử lý thải trực tiếp ra môi trường bao gồm từ: các hoạt động sản xuấtcông nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, vui chơi giải trí Trong đó, nước thải từ cáchoạt động công nghiệp dệt nhuộm có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường do tính đadạng và phức tạp Đã có nhiều vụ việc các công ty trong lĩnh vực dệt may thải trực tiếpnước thải sản xuất ra môi trường Có thể đưa ra đây vụ việc hàng chục cơ sở dệtnhuộm xả thẳng ra kênh Tham Lương ở quận 12 hay vụ việc dòng kênh Rạch Chiếc bịnhuộm đỏ bởi một số đơn vị như Công ty TNHH Saitex International Việt Nam (gọitắt là Saitex), Công ty CP Dệt Gia dụng Phong Phú (Dệt Phong Phú) và Công tyTNHH Sản xuất – thương mại Việt Thắng Jean (Việt Thắng Jean) và Công ty dệt mayPhước Long trong năm 2010

Trong nước thải dệt nhuộm, thành phần khó xử lý nhất là chất hữu cơ khó phânhủy sinh học Với bản chất khó phân hủy bởi vi sinh, tồn tại bền vững trong môitrường, chất hữu cơ khó phân hủy sinh học sẽ là mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe conngười và môi trường Chính vì thế nước thải của quá trình dệt nhuộm cần phải được xử

lí trước khi được thải ra môi trường

I.2 Mục tiêu

- Giới thiệu về nước thải dệt nhuộm và các đặc điểm cơ bản của nó

- Tìm hiểu những phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm

- Đưa ra quy trình xử lý nước thải dệt nhuộm đơn giản và dễ thực hiện

- Tính toán đơn giản dựa trên số liệu thực tế của cơ sở nhuộm Thành Phát

I.3 Phương pháp thực hiện

Trong quá trình tìm hiểu về đề tài này nhóm đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu khác nhau bao gồm sách, các bài báo và các hình ảnh trên internet, Luận văn tốtnghiệp của các khóa trước

II.Tổng quan tài liệu về đối tượng nghiên cứu

II.1 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người đã làm thayđổi tính chất ban đầu của chúng

Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồsợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất trong quá trình dệt nhuộm

1 Phân loại

Nước thải nhuộm bao gồm các loại chính:

- Nước thải dệt nhuộm hoạt tính:là nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính: là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với xơ sợitạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi Trong cấu tạo của thuốc nhuộm hoạt tính

có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác nhau, quan trọng nhất là các nhóm:vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin

Dạng tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính: S – R – T – Y, trong đó:

-S: nhóm cho thuốc nhuộm độ hòa tan cần thiết (-SO3Na, -COONa,-SO2CH3)

-R: nhóm mang màu của thuốc nhuộm

-Y: nhóm nguyên tử phản ứng, trong điều kiện nhuộm nó tách khỏi phân tửthuốc nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm phản ứng với xơ (-Cl, -SO2,-SO3H, -CH=CH2, )

-T: nhóm mang nguyên tử hay nhóm nguyên tử phản ứng, thực hiện liên kếtgiữa thuốc nhuộm và xơ

Là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bềnmàu giặt và độ bền màu ướt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong nhữngthuốc nhuộm được phát triển mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đồng thời là lớp thuốcnhuộm quan trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phần bông trong vải sợi pha.

Tuy nhiên, thuốc nhuộm hoạt tính có nhược điểm là: trong điều kiện nhuộm,khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ sợi), thuốc nhuộm hoạt tính không chỉ tham giavào phản ứng với vật liệu mà còn bị thủy phân

Ví dụ:

Thuốc nhuộm sunfatoetylsunfon Thuốc nhuộm Vinylsunfon

(dạng hoạt hóa của thuốc nhuộm gốc)

Thuốc nhuộm Vinylsunfon Xơ được nhuộm (X là O-Xenlullo)

Thuốc nhuộm thủy phân (X là OH)

Do tham gia vào phản ứng thủy phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợikhông đạt hiệu suất 100% Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộmđược giặt hoàn toàn để loại bỏ phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân

Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10÷50%, lớn nhất trong cácloại thuốc nhuộm Hơn nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống màu thuốc nhuộm gốcnên nó gây ra vấn đề màu nước thải và ô nhiễm nước thải

- Nước thải phẩm nhuộm sunfua: loại nước thải chứa phẩm nhuộm sunfu

Phẩm nhuộm sunfua (PNS) là hỗn hợp phức tạp gồm nhiều chất mà phân tử có chứa

các phần dị vòng, vòng thơm và vòng quinoit; các phần này được liên kết với nhau

bằng các nhóm đisunfua, sunfoxit hoặc các nhóm cầu nối khác PNS không tan trongnước, nhưng nếu khử bằng dung dịch Na2S trong nước thì phẩm nhuộm chuyển thànhdạng lơco tan được (chủ yếu là do khử các nhóm cầu nối SS thành nhóm SNa) và bámchắc vào vải bông Sau khi bị oxi hoá bởi không khí trên thớ sợi, phẩm nhuộm lạichuyển thành dạng không tan Màu PNS không tươi nhưng bền với ánh sáng (trừ màuvàng, màu da cam) và độ ẩm, không bền với vò xát và tác dụng của clo PNS khôngbền khi bảo quản, phương pháp nhuộm phức tạp; thang màu thiếu màu đỏ Điều chếbằng cách cho hợp chất hữu cơ (vd aminophenol, nitrophenol, các amin và điaminthơm, các inđophenol, các azin, các dẫn xuất của điphenylamin) tác dụng với lưuhuỳnh (S) hoặc dung dịch nước Na2Sx (x ≥ 2)

- Nước thải tẩy rửa: là nước thải ra từ các quá trình hồ sợi, giũ hồ, nấu tẩy,tẩy trắng, làm

bong, nhuộm, in, hoàn thiện

2 Thành phần của nước thải dệt nhuộm

Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ, cácchất màu và các chất độc hại cho môi trường Các chất gây ô nhiễm môi trường chính

có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm:

- Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, cácchất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi)

- Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H2O2, soda, sunfit… Các loại

th u ố c n h u ộm cá c ch ấ t p h ụ t r ợ, ch ấ t m à u , ch ấ t cầ m m à u , h óa ch ấ t tẩ y

gi ặ t Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau

và phần dư thừa đi vào nước thải tương ứng

- Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiềutạp chất (250-600 kg/tấn) được chia thành:

+ 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu)

+ 10-15% đất và cát

3 Đặc tính và ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm

Các đặc tính của nước thải và những chất gây ô nhiễm khác trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm đánh giá theo tiêu chuẩn môi trường như sau:

+ Lượng ôxi sinh học (BOD5): sự cấu thành nước thải hữu cơ trong ngành công

nghiệp dệt nhuộm rất cao, bao gồm cùng một lúc các chất hòa tan sinh học dễ dàng (ví

dụ bột hồ vải) và sinh vật học với độ phân giải cao (thuốc nhuộm, PVA, các tạp chất từsợi tự nhiên và chất tẩy trắng quang học)

+ Nhu cầu ôxi hóa học (COD): trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có nhiều chất hữu cơ bền sinh học Mức ô nhiễm hữu cơ trong trường hợp này được tính thông qua các chỉ số COD Trong những năm gần đây, do nhu cầu sử dụng sợi tổng hợp (ví

dụ vải nhân tạo) trong ngành công nghiệp dệt nhuộm tăng nên khối lượng các chất nhuộm và các chất sinh học khó hoặc không thể phân giải dùng để nhuộm và in cũng tăng lên Do vậy nước thải công nghiệp dệt nhuộm COD thường cao

Lượng BOD,COD cao trong nước gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước

+ Giá trị nồng độ pH: sự sử dụng hoá chất công nghiệp NaOH trong các quy trình như

nước thải của các công ty dệt nhuộm dao động từ 8.5 tới 12 Nồng độ pH như vậy không được phép thải trực tiếp vào môi trường ( theo TCVN mức độ B) pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử

lý nước thải

+ Màu sắc: Nước thải của các công ty dệt nhuộm có màu khá đen Lý do bởi thuốc nhuộm không sử dụng đủ và không thêm màu để chiết sợi cũng như những tạp chất khác từ sợi tự nhiên Thậm chí nồng độ thuốc nhuộm thấp (khoảng 0.5 mg/1) cũng có thể được nhìn thấy bằng mắt thường nước thải có màu đen gây ra những tác động tiêucực tới hệ thống sinh học và những nguồn tiếp nhận Nó gây cản trở việc hấp thụ, phângiải ôxi trong nước

+ Trị số kim loại: một lượng nhỏ các kim loại nặng như đồng, crom, kền, coban, kẽm, chì, thủy ngân được bổ sung vào sự nhuộm hoạt tính, nhuộm trực tiếp và một vài hỗ trợ chất hóa học thậm chí, chỉ với một lượng nhỏ các kim loại trong nước thải, nhưng nếu không được xử lý sẽ gây ra những nguy hại tới sinh vật và nhân loại

+ Chất độc: Nước thải bao gồm các chất hoạt tính bề mặt, các hợp chất amin, các chất

cơ bản của các hợp chất ankylphenol etoxylat, và gasoline được sử dụng trong thuốc nhuộm

+ Các hợp chất hữu cơ halogen độc hại: sinh ra từ các thuốc nhuộm hoạt tính, một vài thuốc nhuộm phân tán và chất màu

+ Muối trung tính (Na2SO4 hoặc NaCl): thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải với nồng độ cao từ 0.9 tới 2.8g, gây độc hại cho cá

+ Nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể chứa xyanua (CN), đây là chất độc hại nhấtvới nước nếu không được xử lý

Tóm lại, nước thải của các công ty dệt nhuộm thường có mức độ ô nhiễm vượt quá giới hạn chất thải cho tiêu chuẩn môi trường B (QCVN 13:2008) Cộng đồng không chấp nhận nước thải với độ độc hại và ô nhiễm cao

4 Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải dệt nhuộm

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ( QCVN 13 :

2008/BTNMT):

II.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm

Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải,tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ Về nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phương pháp sau:

nước thải luơn đột biến Hệ thống xử lý nước thải thông thường được chiathành 3 công đoạn: xử lý bậc một, bậc hai và bậc ba

II.2.1 Xử lý bậc 1

Xử lý bậc 1 nhằm tách các chất rắn lơ lững, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải Rác cặn cĩ kích thước lớn được loại bỏ bằng song chắn rác Cặn vơ cơ (cát, sạn,mảnh kim loại ) được tách ra khi qua bể lắng cát Xử lý bậc 1 là xử lý ban đầu cho xử lý sinh học Trong giai đoạn này thường cĩ các cơng trình đơn vị như sau:

 Song chắn rác: gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình trịn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục Song chắn rác gồm hai loại: di động và cố định Nĩ được đặt nghiêng một gĩc 60 - 90º theo hướng dịng chảy

 Lưới chắn rác: khử các chất lơ lững cĩ kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm cĩ giá trị, thường sử dụng lưới lọc cĩ kích thước lỗ từ 0.5 - 1mm

 Bể lắng cát: loại bỏ cặn thơ, nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kimloại, nhăf bảo vệ các thiết bị cơ khí và tiện cho quá trình xử lý về sau

− Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể cĩ thiết diện hình trịn, nước thảiđược dẫn vào bể cheo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tậptrung rồi dẫn ra ngồi

− Bể lắng cát làm thống: Để tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát vàtăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thơng thường một dànthiết bị phun khí Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành mộtdịng xoắn ốc quét đáy bể v ới một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắngcác chất hữu cơ, chỉ cĩ cát và các phân tử nặng cĩ thể lắng.

 Lắng: là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lử ng hoặc bơng cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bơng ho ặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học

Trong cơng nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng :

• Lắng cát, sạn, mảnh kim loạ i, thuỷ tinh, xương, hạt sét,… ở bể lắng cát

• Loại bỏ chấ t lơ lửng khơng hịa tan ở bể lắng đợt 1 Bể lắng đợt 1 được đặt trước cơng trình xử lý sinh học

• Lắng bùn hoạt tính hoặ c màng vi sinh vật ở bể l ắng đợt 2 Nĩ được đặt sau cơng trình xử lý sinh học

 Tháp giải nhiệt: Tháp giải nhiệt là một thiết bị được sử dụng để giảm nhiệt độ của dịng nước bằng cách trích nhiệ t từ nước và thải ra khí quyển Tháp giải nhiệt tận dụng sự bay hơ i nhờ đĩ nước được bay hơi vào khơng khí và thải ra khí quyển Kết quả là, phần nước cịn lại được làm mát đáng kể Tháp giải nhiệt

cĩ thể làm giảm nhiệt độ của nước thấp hơn so với các thiết bị chỉ sử dụng khơng khí để loại bỏ nhiệt, và do đĩ sử dụng tháp giải nhiệt mang lại hiệu quả cao hơn về mặt năng lượng và chi phí

 Bể điều hòa: với nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Khi lưu lượng và hàm lượng chất bẩn thay đổi nhiều theo giờ, bể này cần thiết phải xây dựng để điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải Sự dao động về lưu lượng và nồng độ sẽ ảnh hưởng lớn đến chế độ làm việc của các công trình xử lý, gây khó khăn trong việc vận hành Đồng thời nếu không có bể điều hòa thì thể tích công trình phải lớn do việc tính toán công trình phải

dựa vào tải lượng lớn nhất Lúc này chi phí đầu tư cho công trình sẽ rất tốn kém Nếu nồng độ chất bẩn chảy vào công trình xử lýsinh học đột ngột tăng lên, nhất là các chất độc hại đối với vi sinh vật thì có thể làm cho công trình hoàn toàn mất tác dụng Ngoài ra, công trình xử lý hóa học cũng sẽ kém hiệu quả khi nồng độ và lưu lượng thay đổi liên tục Điều này đặc biệt khó khăn khi muốn tự động hóa các quá trình xử lý.

Ngoài ra, do các quá trình tẩy, nhuộm, giặt thường được thực hiệntrong các hồ chứa và hoạt đông theo mẻ nên nước thải được thải ratừng mẻ (xả gián đoạn) Và tùy từng công đoạn mà thành phầncác loại nước thải có nồng độ và tính chất tương đối khác nhau.Chính những nguyên nhân này cho thấy việc điều hòa nồng độnước thải là vô cùng cần thiết và đôi khi đóng vai trò quyết địnhtrong quá trình xử lý nước thải

 Bể trung hòa: có tác dụng trung hòa nước thải tẩy nhuộm có độ kiềm hoặc acid cao nhằm tạo một môi trường thuận lợi cho vi sinh vật (pH=6,5-8,5) Quá trình trung hòa có thể diễn ra liên tục hoặc gián đoạn theo mẻ

Cơ sơ của phương pháp:

H + +OH - →H 2 O

Trung hịa nước thải cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

• Trộn lẫn nước thải acid với nước thải kiềm

• Bổ sung tác nhân hĩa học

• Lọc nước acid qua vật liệu cĩ tác dụng trung hịa

• Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước acidViệc lựa chọn phương pháp trung hịa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ nướcthải, khả năng sẳn cĩ và giá thành của các tác nhân hĩa học Trong quá trìnhtrung hịa, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào

nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sửdụng cho quá trình.

Ví dụ: sử dụng khói lò để trung hòa nước thải:

CO 2 +H 2 O+2NaOH→Na 2 CO 3 +2H 2 O (pH~11)

Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O→2NaHCO 3 (pH~8)

 Tuyển nổi,vớt dầu mỡ:

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chấ t (ở dạ ng hạtrắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏ ng Trong một sốtrường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chấthoạt động bề mặt

Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khửcác chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (th ường làkhông khí) vào trong pha lỏ ng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lự c nổitập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạ t cùng nổi lên bể mặt,sau đó chúng tậ p hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạtcao hơn trong chất lỏng ban đầu

 Lọc: Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ (d>10-4 mm) khỏi nước thải, mà các bể lắng không thể loại được chúng Người

ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chấ t lỏng đi qua và giữ các tạp chất lạ i Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ Việclựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương

Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lự c, lọc chậ m, lọc nhanh, lọc chảyngược, lọc chảy xuôi…

II.2.1 Xử lý bậc 2

Là quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải cũng như các chất vô

cơ như H2S, NH4 , dựa trên hoạt động của các vi sinh vật, nói cách khác là quá trình xử lý sinh học, bao gồm:

 Phương pháp sinh học hiếu khí

Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chấthữu cơ có trong nước thải có đầy đủ oxi hòa tan ở nhiệt độ, pH …thích hợp.quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ:Hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí bao gồm các quá trình dinh dưỡng: vi sinhvật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng kimloại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản Quá trình phân hủy: vi sinhvật oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thànhH2O và CO2 hoặc các chất khí khác

Cơ chế của quá trình:

Thực chất của quá trình phân hủy chất bẩn hữu cơ bằng phương pháp hiếu khí làquá trình lên men bằng vi sinh vật để cho sản phẩm là CO2, H2O,NO3- ,SO42- Trong quá trình này các chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, chất béo… sẽ bịphân hủy bởi các men ngoại bào cho ra các chất đơn giản như các acid amin, cácacid béo, các acid hữu cơ, đường đơn… Các chất đơn gian này sẽ thấm qua màng

tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các vật liệu xây dựng tế bàomới bởi quá trình hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

 Bể bùn hoạt tính: chất hữu cơ được oxi hóa bởi các vi sinh vật trong bể

aerotank Bùn trong bể là hệ vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn,

vi nấm, động vật nguyên sinh, vi tảo, cứ 1g bùn có chứa từ 108 - 1014 tế bào vi sinh Một số vi sinh vật có trong bùn như: Alaligenes Achromobacter,

Quá trình phân hủy có thể được mô tả bằng sơ đồ tổng quát

 Bể kị khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược – bể UASB

Bể được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép,có nắp kín bằng nhựa,kimloại, gỗ hoặc bê tông.

3-5 năm/lần nếu nước thải đưa vào đã qua bể lắng 1, hoặc 3-6 tháng/lần nếunước thải đưa vào xử lý trực tiếp bể được sử dụng để xử lý nước thải có hàmlượng chất hữu cơ cao

 Lọc kị khí bám dính cố định – AFR

Hệ thống lọc kị khí bám dính cố định sử dụng các vi sinh vật bám dính trên vậtliệu lọc đặt trong bể có dòng nước thải chảy từ dưới lên hoặc từ trên xuống vàmàng vi sinh vật này không bị rửa trôi trong quá trình xử lý

Dòng nước thải vào và dòng tuần hoàn ra được phân bố từ bên này sang bên kiacủa bể phản ứng sinh học,cắt ngang và tạo ra dòng chảy ngược đi qua màngsinh học quá trình xử lý xảy ra là kết quả của sự lơ lửng và hòa trộn sinh khốibởi màng lọc Dòng chảy ra ở phần trên của màng, là tập hợp của các tác nhân

nạp nước được đồng nhất trong bể phản ứng, bấc chấp dòng chảy vào thay đổi,

vì vậy có thể duy trì điều kiện thủy động lực học đồng nhất trong bể phản ứng.việc thiết kế bể phản ứng sinh hóa dựa vào thời gian lưu nước và thể tích chấthữu cơ đầu ra Thời gian lưu nước trung bình khoảng 0.5-4 ngày tương ứng vớithể tích chất hữu cơ đầu ra từ 5 – 15 kg COD/m3.ngày sinh khối phải thườngxuyên được kiểm tra, và nếu có sự dư thừa sinh khối thì chúng sẽ được làmsạch khỏi hệ thống và thải ra ngoài trong dòng chảy ra

III.2.3 Xử lý bậc 3

Xử lý nước thải trong công nghiệp tẩy nhuộm thường ứng dụng bậc cao để khử mầu,

độ đục, một số độc tố kim loại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy sinh học Trongcông đoạn này thường ứng dụng các quy trình hóa lý như keo tụ, tạo bông, lắng; lọchấp thụ than hoạt tính, oxy hóa, phương pháp màng lọc

 Phương pháp keo tụ - tạo bông:

Phương pháp keo tụ để xử lý chất màu dệt nhuộm là phương pháp tách loại chấtmàu gây ô nhiễm ra khỏi nước dựa trên hiện tượng keo tụ

Về nguyên tắc, keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạothành những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống dotrọng lực trong độ phân tán lớn, diện tích bề mặt riêng lớn nên các hạt keo có xuhướng hút nhau nhờ các lực bề mặt Song, do các hạt keo cùng loại tích điện cùng dấuđặc trưng bằng thế zeta (ξ) nên các hạt keo luôn đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện, ngănchúng hút nhau tạo hạt lớn hơn và lắng xuống Như vậy thế ξ càng lớn hệ keo càngbền (khó kết tủa), thế ξ càng nhỏ hạt keo càng dễ bị keo tụ, trong trường hợp lý tưởngkhi ξ bằng 0 thì hạt không tích điện và dễ dàng hút nhau bởi lực bề mặt tạo hạt lớn hơn

có thể lắng được Đó là cơ sở của phương pháp keo tụ

HẠT KEO

lớp hấp thụ lớp điện tích trái dấu

lớp khuếch tán

Hình 1.1: Cấu tạo hạt keo

Để thực hiện keo tụ hệ keo, có thể sử dụng các cách:

- Phá tính bền của hệ keo do lực đẩy tĩnh điện bằng cách thu hẹp lớp điện kép tới thế ξ=

0, điều này được thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hòađiện tích hạt keo Điện tích trái dấu này thường là các ion kim loại đa hóa trị trong cácmuối vô cơ (chất keo tụ)

- Tạo điều kiện để cho hạt keo va chạm với các bông kết tủa của chính chất keo tụ nhờ

hiện tượng hấp phụ- bám dính (hiệu ứng quét)

- Dùng những chất cao phân tử - chất trợ keo tụ - để “khâu” (hấp phụ) các hạt keo nhỏlại với nhau tạo hạt có kích thước lớn (bông cặn) dễ lắng

 Các chất keo tụ thường dùng:

- Phèn nhôm Al2(SO4)3.nH2O (n=14÷18), muối sắt Fe2(SO4)3.nH2O hoặc FeCl3.nH2O(n=1÷6) được coi là những chất keo tụ cổ điển, trong đó phèn nhôm là chất keo tụ phổbiến nhất tại Việt Nam, trong khi đó muối sắt lại là chất keo tụ phổ biến ở các nướccông nghiệp phát triển do khoảng pH keo tụ tối ưu rộng hơn (5 ÷ 9), bông cặn nặng,bền hơn và dư lượng sắt trong nước thấp hơn so với dùng phèn nhôm (pH keo tụ 5,5 ÷7) Dùng phèn nhôm hoặc muối sắt làm chất keo tụ sẽ xảy ra phản ứng thủy phân tạobông cặn hydroxit tham gia hiệu ứng quét và phá tính bền hệ keo:

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 6H+ + 3SO4

2-Tuy nhiên do thời gian tạo hydroxit kim loại rất ngắn (cỡ micro giây) nên cácion kim loại Al3+ và Fe3+ chưa kịp thực hiện chức năng chính là trung hòa điện tích hạtkeo.

- Polime nhôm (PAC): khi hòa tan PAC tạo các hạt polime Al13 (thực chất làAl13O4(OH)247+) có điện tích vượt trội (7+) và kích thước lớn gây keo tụ mạnh, bôngcặn lớn và thủy phân chậm nên tăng tác dụng của chúng lên các hạt keo cần xử lý

 Các chất trợ keo tụ (hay chất tạo bông) gồm: chất hiệu chỉnh pH, dung dịch

axit silixic hoạt tính, bột đất sét và polime (PAA- polyacrylamit) Các chất hiệu chỉnh

pH có tác dụng ổn định pH tăng hiệu quả keo tụ Axit silixic hoạt tính, bột đất sét vàpolime có chung đặc điểm là mang điện tích và hút các hạt keo nhỏ mang điện tích tráidấu với nó để tạo bông cặn lớn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ gồm có: pH, các yếu tố hữu cơ (tạophức, hấp phụ) làm bền hạt keo, khuấy trộn …

Phương pháp keo tụ được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải dệt nhuộm cócác thuốc nhuộm phân tán và không tan Đây là phương pháp khả thi về mặt kinh thếtuy nhiên nó không xử lý được tất cả các loại thuốc nhuộm: thuốc nhuộm axit, thuốcnhuộm trực tiếp; thuốc nhuộm hoàn nguyên keo tụ tốt nhưng không kết lắng dễ dàng,bông cặn chất lượng thấp; thuốc nhuộm hoạt tính rất khó xử lý bằng các tác nhân keo

tụ thông thường và còn ít được nghiên cứu Bên cạnh đó phương pháp keo tụ cũng tạo

ra một lượng bùn thải lớn và không làm giảm tổng chất rắn hòa tan nên gây khó khăncho tuần hoàn nước

cơ chế quá trình keo tụ tạo bông

- Phản ứng 1: phân tử polymer kết dính với hạt keo

(tích điện trái dấu)

-Phản ứng 2: phần còn lại của polymer ở trên liênkết với những vị trí hoạt tính trên bềmặt các hạt keo khác

-Phản ứng 3: hiện tượng tái bền hạt keo

-Phản ứng 4: nếu quá thừa polymer

-Phản ứng 5: nếu khuấy trộn quá mạnh hoặc quá lâu, lk giữa hạt keo và polymer

sẽ bị phá vỡ

-Phản ứng 6: tái bền hạt keo

 Xử lý hóa học:

Các quá trình oxi hóa dựa trên sự tạo thành các gốc tự do hoạt động như OH•(thế oxi hóa 2.8V-là tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong tất cả các tác nhân oxi hóa đượcbiết từ trước đến nay) gốc tự do này đóng vai trò một tác nhân oxi hóa không chọnlọc Trong các quá trình này, sự khoáng hóa hoàn toàn thu được ở điều kiện nhiệt độ

áp suất bình thường

• Ozon hóa

Ozon hóa được xem là một trong những quá trình oxi hóa tiên tiến ở pH kiềm

do các chất hữu cơ bị oxi hóa bởi gốc tự do hoạt động được tạo ra trong quá trình phânhủy ozon Thực ra trong mỗi quá trình ozon hóa, chất hữu cơ bị oxi hóa một phần dophản ứng của các gốc tự do, một phần là sự ozon hóa trực tiếp chất hữu cơ Bởi lẽ,ozon là chất oxi hóa mạnh hơn oxy, và về mặt lý thuyết , không có hợp chất hữu cơnào không bị oxi hóa bởi ozon Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là khókhăn trong việc thu được ozon và sự nhạy cảm pH của quá trình [Ullmann, 1995].Hiện nay, ozon hóa được sử dụng ở công đoạn làm trắng trong sản xuất giấy

Các quá trình ozon hóa gồm có:

- Quá trình UV/O3: quá trình ozon hóa được hỗ trợ bằng việc chiếu ánh sáng tử ngoại để

tăng hiệu quả tạo OH• hay tạo 2OH• với nồng độ cao hơn

H2O+O3 2OH• + O2

- Quá trình H2O2/O3: phản ứng giữa O3 và H2O2 tăng sự tạo thành gốc OH• Trongtrường hợp này, ngoài gốc OH• còn có gốc HO2• (tạo ra tử H2O2) Vì vậy phản ứng oxihóa chất hữu cơ đạt hiệu quả cao hơn