quy trình và tác đông của ngành thuộc da tới môi trường xung quanh

trình bày về quy trình và tác đông của ngành thuộc da tới môi trường xung quanh

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay trên thế giới vần đề bảo vệ môi trường là một vần đề màtất cả các nước đều quan tâm trong đó không trừ nước ta Với vị trí là một nướcđang phát triển, nước ta đã không ngừng hoàn thiện, nâng cao để phát triển kinh tếbên cạnh đó ta cũng không ngừng cải thiện và bảo vệ môi trường Như chúng tađã biết môi trường nước ta đang đến mức báo động trong đó có nhiều nguyên nhânvà một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường có thể kể đến đó là sựthải các chất thải của các ngành công nghiệp mà không qua xử lý xuống sông,kênh… gây ô nhiễm nghiêm trọng Đặc biệt là các ngành công nghiệp lâu đời ítđược đầu tư và vì thế thiếu phương tiện kỹ thuật tiên tiến Trong đó tiêu biểu làngành thuộc da, một ngành đem lại hiệu quả không nhỏ về kinh tế và cũng để lạinhững hậu quả rất đáng kể về môi trường Qua bài bào cáo này sẽ giúp chúng taphần nào hiểu về qui trình cũng như những tác động của ngành thuộc da tác độngđến môi trường xung quanh Từ đó có thể đề ra các giảp pháp có lợi xử lý ônhiễm và quản lý môi trường tốt hơn

Phần 1 : Tình hình phát triển ngành thuộc da

1.1 Sự phát triển sản xuất :

Các xí nghiệp, cơ sở thuộc da ở thành phố hồ chí minh nằm rải ráctrong các quận huyện, trong đó phải kể đến các nhà máy lớn như : Công ty da SàiGòn, Nhà máy thuộc da Bình Lợi, Cộng ty liên doanh thuộc da Tamico, khu tiểuthủ công nghiệp ngành thuộc da nằn trên đường Aâu Cơ

Có hai dạng quy mô sản xuất trong ngành thuộc da tại TP.HCM : + Các xí nhgiệp trung bình, lớn có công suất từ 2 – 4 tấn da/ ngày + Các cơ sở tiểu thủ công nhgiệp do tư nhân nhân quản lý phần lớnvốn đầu tư nhỏ, máy móc thiết bị lạc hậu, diện tích mặt bằng hẹp công suấtkhoảng 50 – 300 kg da/ ngày và dạng quy mô nhỏ này chiếm đa số

1.2 Thị trường, nguyên liệu, sản phẩm :

1.2 1 Thị trường và sản phẩm ngành thuộc da :

Từ da thuộc ta có thể sử dụng da để tạo ra rất nhiều sảnphẩm khác nhau như : giày da, cặp táp da, dây nịch da, quần áo da … các sản phẩmnày rất được yêu thích vì nó thời trang và không kém phần sang trọng và từ đóđem lại nguồn kinh tế cho nước ta Trong tương lai ngành công nghiệp thuộc dađang rất có tiềm năng phát triển Điển hình ngành công nghiệp da giày một ngànhcông nghiệp chiếm vị trí quan trọng đóng góp vào nguồn thu xuất khẩu chủ yếucủa Việt Nam Trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội VN đến năm 2010 vàtầm nhìn 2020 để đạt mục tiêu phất triển của ngành công nghiệp giày dép, đạt kimngạch xuất khẩu 3,9 tỷ USD, chiến lược phát triển của ngành từ nay đến năm 2010là : trong vòng 5 – 7 năm trước mắt vẫn phải coi trọng việc gia công và xuất khẩu

qua trung gian để nâng cao trình độ công nghệ và tranh thủ mọi cơ hội tiếp xúc vớithị trường nước ngoài nâng dần tỷ trọng phần sản xuất theo phương thức muanguyên liệu, bán thành phẩm để tỷ trọng hàng xuất khẩu trực tiếp với hàm lượngchế biến cao hơn , để đạt được chỉ tiêu như thế thì ngành thuộc da cũng phảikhông ngừng phát triển trong tương lai

1.2.2 Nguyên liệu ngành thuộc da :

Thuộc da là một ngành sản xuất lâu đời trên thế giới và luôngắn bó với ngành chăn nuôi gia súc và chế biến thịt Nguyên liệu chính sử dụngcho cộng nghiệp thuộc da là da động vật như da bò, da thỏ, da cừu, da lợn, v.v…Với khái niệm thuộc da, có nghĩa làm thay đổi da động vật sao cho bền nhiệt,khôngcứng giòn khi lạnh, không bị nhănvà thối rữa khi ẩm vànóng Tùy theo mụcđích sử dụng mà da được thuộc ở các điều kiện môi trường, công nghệ và hoáchất, chất thuộc khác nhau

Cấu trúc của da động vật : Da động vật gồm 4 lớp : lớp ngoàicùng là lớp lông, lớp kế theo là biểu bì ( epidermis), tiếp đó là lớp bì cật ( corium )có cấu tạo từ các prôtein dạng sợi như sợi collagen, elastin và lớp cuối cùng là lớpbạc nhạc, mỡ Cấu trúc của da được mô tả trên hình 1

Hình 1 : Cấu trúc của da động vật

Trong 4 lớp trên chỉ có lớp thứ 3 là lớp cật được sử dụng chothuộc da Các lớp khác được tách ra khỏi lớp cật bằng các quá trìng cơ học, hóahọc, đó là giai đoạn tiền xử lý da

Lớp da cật được thuộc bằng các chất thuộc như tanin, crom đểchuyển hóa da sống thành da thành phẩm có độ bền, không bị phân hủy trong điềukiện bình thường

1.3 Qui trình tổng quát của công nghệ thuộc da :

Công nghệ thuộc da được thể hiện trên hình 2

Da động vật

Hình 2 : Sơ đồ công nghệ thuộc da

Công nghệ thuộc da gồm các bước sau :

+ Bảo quản bằng cách ướp muối hay sấy khô, thông thường dùng phươngpháp ướp

Bảo quản Rửa, hồi tươi

Tẩy lông, ngâm vôi vôi

Xén diềm, nạo thịt Xẻ da , xén tỉa Khử vôi, làm mềm Khử mở, tẩy nhờn

xốpxốpxốp

Ty

Sấy

Nén

Bào Thuộc lại, nhuộm ăn Ép , ty

Sấy Xén rửa , hoàn thiện Đánh bóng

+ Hồi tươi để lấy lại nước đã mất trong quá trình bảo quản, thường sau hồitươi lượng nước trong da chiếm từ 70 đến 80%

+ Ngâm vôi, tẩy lông dùng vôi và natrisunfit Na2S với mục đích thủy phâncác protien xung quanh chân lông làm cho chân lông lỏng ra, mềm đi và dễ tách rakhỏi da

+ Xén diềm, nạo thịt bằng phương pháp cơ học để tách phần lông còn lại,diềm và thịt bạc nhạc, sau đó xỉa da và xén tỉa

+ Khử vôi, làm mềm da với mục đích tách lượng vôi dư còn lại trong da đểtránh hiện tượng làm cứng da và cho da dễ xâm nhập hóa chất thuộc

+ Làm xốp là tạo môi trường pH thích hợp để các chất thuộc dễ khuếch tánvào da và liên kết với các phân tử collagen

thuộc là dùng hóa chất như tanin ( tanin nhân tạo hay tanin tự nhiên ) và hợp chấtcrom đưa vào da, cố định trong cấu trúc cảu collagen làm cho dakhông bị thối rữavà có những tính chất cần thiết phù hợp với mục tiêu sử dụng

+ Thuộc crom đòi hỏi quá trình ngâm vôi lâu hơn và quá trình làm mềm dangắn hơn là thuộc tanin Hóa chất thuộc là các muối crom III như Cr2(SO4)3 ,Cr(OH)SO4 , Cr(OH)Cl2 Nồng độ muối crom trong dung dịch thuộc thường là 8%,tưong ứng 25 – 26% Cr2O3

+ Môi trường thuộc có pH = 2.5 – 3 ; thời gian thuộc 4 đến 24h Thuộccrom thường để sản xuất da mềm Thuộc tanin thường để sản xuất da cứng Taninthảo mộc đựoc tách chiết từ các nguồn thực vật như thông, tùng, sồi, … Tanin nhântạo hay syntan là phức chấtcủa phenolsunphonicaxit formaldehit Thời gian thộctanin thừong kéo dài vài tuần ( 3 đến 6 tuần, có khi vài tháng ) tùy theo yêu cầuchất lượng da

+ Da sau khi thuộc được ủ để cố định chất thuộc vào da và ép để táchnước Sau đó được làm mềm bằng dầu thực vật hay dầu động vật, ty để làm mất

nếp nhăn, nén cho da phẳng và sấy cho da khô, tiếp theo da được đánh bóng vànhuộm bằng thuốc nhuộm để tạo màu theo yêu cầu sử dụng

Phần 2 : Tác động lên môi trường của ngành thuộc da

2.1 Nguồn phát nước thải, đặc tính nước thải của công nghệ thuộc da và hiện trạng ô nhiễm

Hầu hết các công đoạn trong công nghệ thuộc da là quá trình ướt, cónghĩa là có sử dụng nước Định mức tiêu thụ nước khoảng 30 đến 70 m3 cho 1 tấn

da nguyên liệu Lượng nước thải thường xấp xỉ lượng nước tiêu thụ Tải lượng,thành phần của các chất gây ô nhiễm nước phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụngvà lượng chất được tách ra rừ da

Định mức lượng hóa chất và tiêu thụ nước trong công nghệ thuộc da được tómtắt trong bảng sau :

Hóa chất Cho sản xuất da

hữu cơ

Bảng 1 : Định mức hoá chất sử dụng trong công nghệ thuộc da

Trong công đoạn bảo quản muối NaCl được sử dụng để ướp da sống,lượng muối sử dụng từ 100 đến 300 kg cho 1 tấn da sống Khi thời tiết nóng ẩm cóthể dùng muối Na2SiF6 để sát trùng Nước thải của công đoạn này là nước rửa datrước khi ướp muối ( nếu có ) , nước loại này chứa tạp chất bẩn, màu mỡ, phânđộng vật

Trước khi đưa vào các công đoạn tiền xử lý, da muối được rửa đểloại bỏ muối, các tạp chất bám vào da, sau đó ngâm trong nước từ 8 đến 12 h đểhồi tươi da Trong quá trình hồi tươi có thể bổ sung các chất tẩy NaOCl , Na2CO3

để lấy mỡ và duy trì pH = 7.5 – 8.0 cho môi trường ngâm da Nước thải của côngđoạn hồi tươi có màu vàng lục chứa các protein tan như albumin , các chất bẩnbám vào da và có hàm lượng muối NaCl cao Do có chứa lượng lớn các chất hữu

cơ ở dạng tan và lơ lửng, độ pH thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn nên nướcthải của công doạn này rất nhanh bị thối rữa

Hình 3 : Sơ đồ công nghệ và các dòng thải trong sản xuất thuộc da

Nước thải của công đoạn ngâm vôi và khử lông mang tính kiềm cao

do môi trường ngâm da trong vôi để khử lông có độ pH thích hợp từ 11 đến 12.5 Nếu pH < 11 lớp keratin trong biểu bì và collagen bị thuỷ phân, còn nếu pH > 13

da bị rộp, lông giòn sẽ có tách chân lông Nước thải của công đoạn này chứa muốiNaCl, vôi, chất rắn lơ lửng do lông vụn và vôi, chất hữu cơ, sunfua S2-

Công đoạn khử vôi và làm mềm da có sử dụng lượng nước lớn kếthợp với muối (NH4)2SO4 hay NH4Cl để tách lượng vôi còn bám trong da và làmmềm da bằng men tổng hợp hay men vi sinh Các men này ác động đến cấu trúc

da, tạo độ mềm mại của da Nước thải của công đoạn này mang tính kiềm, cóchứa hàm lượng các chất hữu cơ cao do protein của da tan vào nước và hàm lượngnitơ ở dạng amon hay amoniac

Trong công đoạn làm xốp, các hóa chất sử dụng là axit như axitaxetic, axit sunuric và axit formic Các axit này có tác dụng chấm dứt hoạt độngcủa enzym, tạo môi trường pH = 2.8 – 3.5 thích hợp cho quá trình khuếch tán chấtthuộc vào trong da Quá trình làm xốp thường gắn liền với công đoạn thuộc crom Nước thải của công đoạn này mang tính axit cao

Nước thải của công đoạn thuộc mang tính axit và có hàm lượng Cr3+

cao ( khoản 100 đến 200 mg/l ) nếu thuộc crom và BOD5 rất cao nếu như thuộctanin ( khoản 600 đến 2000 mg/l ) Nước thải thuộc crom có màu xanh còn nướcthải thuộc tanin có màu tối, mùi khó chịu

Nước thải của các công đoạnép nước, nhuộm, trung hòa, ăn dầu,hoàn thiện thường là nhỏ và gián đoạn Nước thải chứa các chất thuộc, thuốcnhuộm và lượng dầu mỡ dư

Nước thải của cơ sở thuộc da nói chung có độ màu, chứa hàm lượngrắn TS, chất rắn lơ lửng SS, hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ BOD cao Các

dòng thải mang tính kiềm là nước thải của công đoạn hồi tươi, ngâm vôi, khửlông Nước thải của các công đoạn làm xốp, thuộc mang tính axit Lượng nướcthải thường là 40 – 60 m3 / 1 tấn da sống Nguồn chất thải rắn nguy hại đáng kểtrong công nghệ thuộc da chính là cặn thải từ các công đoạn xử lý nước thải Cáccặn này chứa một lượng lớn các kim loại nặng Quá trình thuộc da cũng tạo ramột lượng rất đáng kể các vụn da mang tính phân hủy sinh học cao gây nên sự ônhiễm môi trường một cách trầm trọng Ngoài ra nước thải thuộc da còn chứasunfua, crom và dầu mỡ Đặc tính nước thải thuộc da của từng công đoạn và củadòng thải chung có thể tham khảo trong bảng sau :

Công

đoạn

Lượng nước thải m 3 / tấn

Khử vôi 7.0 - 8.0 3.0 - 9.0 1200 - 12000 200 - 1200 1000 - 2000 Thuộc

tanin

2.0 - 3.0 2.9 - 4.0 16000 - 45000 600 - 6000 600 - 2200

Lám xốp 2.0 - 3.0 2.9 - 4.0 2400 -12000 300 - 1000 800 - 1200 Thuộc

Ngoài ra trong dòng nước thải chung còn chứa sunfua, crom và dầumỡ với hàm lượng sunfua : 120 – 170 mg / l ; Cr3+ : 70 – 100 mg / l ; dầu mỡ : 100– 500 mg / l

So sánh đặc tính nước thải công nghệ thuộc da với nước thải đô thị vànước tự nhiên được chỉ ra trong bảng sau :

Các thông

số

Nước thải thuộc da

Nước thải đô thị

Hiệu quả xử lý cần thiết , %

Nước tự nhiên

Hiệu quả xử lý cần thiết , %

mg/l

100 - 500 50 – 100 50 - 80 5 - 20 96

Bảng 3 : So sánh đặc tính nước thải thuộc da với nước thải đô thị, nước tựnhiên và hiệu quả xử lý cần thiết

2.2 Chỉ tiêu ô nhiễm nước thải qua từng công đoạn

Rửa, ngâm ( hồi tươi ) Nước thải nhiễm BOD, COD, DS Đối

với nguyên liệu là da muối thì nước thải sẽnhiễm thêm chỉ tiêu Cl-

SS

SS

SS

2.3 Tác động của nước thải thuộc da tới môi trường

Nước thải thuộc da nếu không được xử lý sẽ gây tác động lớn tớinguồn tiếp nhận

Nước chứa hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm hàm lượng oxy hòa tan

trong nước, gián tiếp ảnh hưởng tới đời sống của các loài thuỷ sinh sống trongnước Nước thải chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng dạng vô cơ và hữu cơ cao gồm

các thành phần vôi, lông, thịt làm dòng tiếp nhận bị vẫn đục và sa lắng ảnh hưởngđến các loài động vật sống như cá, các loài phù du đang tồn tại ở dòng sông Các muối vô cơ tan làm tăng độ mặn của nước , tăng áp suất thẩm thấu và độcứng của nước Màu tối của nước thải làm cho nguồn tiếp nhận có màu, làm giảmquá trình quang hợp của các loài rong tảo

Nước thải chứa crom dư ở dạng Cr3+ thường ít độc so với Cr6+ ( độ độc củacrom Cr3+ bằng 1/100 độ độc của Cr6+ ) Ví dụ Skeffington ( 1987 ) cho rằng, Cr6+

làm ức chế sự phát triển của cả rễ và chồi của cây lúa mạch non nhiều hơn là Cr3+

mặc dù đã có ghi chú là việc hấp thụ ở dạng Cr3+ lớn hơn dạng Cr6+ ở rễ cây Cr3+

có thể gây dị ứng ngoài da, làm sơ cứng động mạch, hấp thụ qua dạ dày và ruột ,

Cr6+ thấm qua màng tế bào do đó dễ gây viêm loét da, viêm gan, viêm thận, thủngvách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi, ung thư họng v.v … Sự có mặt của cromtrong nước thải sẽ làm giảm hoạt động phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật Nước thải chứa sunfua gây mùi, vị khó chịu và ngộ độc cho cá

Nếu nước thải thuộc da ngấm vào đất sẽ làm đất trở nên cằn cỏi , kémmàu mỡ do trong nước chứa hàm lượng muối NaCl cao, mặt khác có ảnh hưởngxấu đến chất lượng nước ngầm

Phần 3 : Các phương pháp quản lý ô nhiễm và xử lý nước thải ngành thuộc da

3 1 Về công tác quản lý :

Đối với các cơ sở tư nhân nhà nước khó kiểm soát việc chấp hành vềbảo vệ môi trường vì thế các cơ quan quản lý môi trường cần phối hợp chặt chẽvới địa phương nơi cơ sở đó đang hoạt động để có thể liểm soát dễ dàng hơn việcbảo vệ môi trường và xử lý những hành vi phạm pháp luật về bảo vệ môi trường

Tạo điều kiện cho các cơ sở tư nhân nhỏ có thể đổi mới trang thiết bịmới hơn ít gây ô nhiễm môi trường

Định kỳ kiểm tra việc thải chất thải thuộc da với các chỉ tiêu chophép của các xí nghiệp lớn cũng như các cơ sở nhỏ ra nguồn tiếp nhận

Vì đây là một ngành gắn liền với ngành chế biến thịt vì thế các cơquan quản lý môi trường nên kiểm soát chặt chẽ việc giết mổ lấy da của các tưnhân vì đa số các cơ sở giết mổ đều không xử lý tốt phần mở và lông mà thải mộtcách bừa bãi

3 2 Về công tác kỹ thuật :

Nước thải ngành thuộc da đa số làm ô nhiêm nguồn nước vì thế tôi chỉ đềcập đến giảp xử lý ô nhiêm nước thải thuộc da

Đánh giá các loại nước thải :

Dung tích nước thải :

_ Từ 20 đến 120 m3 cho 1 tấn da nếu xử lý da bằng crom ( 2 – 3 kg

Cr3+ / 1 tấn da tươi )

_ Từ 20 đến 90 m3 / tấn nếu dùng tanin thực vật

_ Từ 200 đến 250 kg NOH / tấn và 75 – 150 kg chất lơ lửng ( SS ) / tấn datươi ( mỗi con bò khoảng 30 kg da tươi )

Nước thải của công nghiệp thuộc da là loại nước thải công nghiệpchứa nhiều chất ô nhiễm nguồn nước, đó là :

+ Các chất hữu cơ bao gồm protein tan, lông, thit, mỡ tách ra từ thànhphần cấu trúc của da

+ Các hóa chất sử dụng trong tiền xử lý da, thuộc da và hoàn thiện da

Do đó để xử lý ta có thể sử dung các phương pháp sau : xử lý cơ học,xử lý sinh học và hoá lý, xử lý bùn

Xử lý cơ học :

Dùng lưới chắn rác : Theo kinh nghiệm thực tế TomlinsonH.D ( 1969 ) cho rằng các loại lưới chắn rác cố định hay sàng rung có kích thước80m tương đương với đường kính mắt lưới d = 0.25mm có thể giữ lại hiệu quả lôngmỡ, thịt và các mảnh da vụn Tuy nhiên do mắt lưới nhỏ nên lưới dễ bị tắt nghẽncần thiết phải làm sạch thường xuyên hoặc liên tục bằng áp lực vòi phun nước Có thể dùng lưới lớn hơn để giữ lại cặn thô, khi đó nên có bể lắng đợt 1, các cặnmịn hơn sẽ lắng lại ở bể lắng

Xử lý sinh học

+ Xử lý hiếu khí : Xử lý nước thải thuộc da trên mô hình lọc sinhhọc và hồ sinh học hầu hết đạt hiệu quả cao Tuy nhiên lọc sinh học có khuynhhướng dễ bị tắt nghẽn do muối CaCO3 tạo thành ở công đoạn sơ chế Đối với hồsinh học lại đòi hỏi diện tích bề mặt rộng, không khả thi ở nhiều nhà máy thuộc da nghiên cứu xử lý sinhhcọ bằng bùn hoạt tính hiếu khí đạt nhiều kết quả khả quan

Cần xáo trộn hoàn toàn các bể trong phòng thí nghiệm cũngnhư trong công trình thực tế vì xáo trộn hoàn toàn sẽ tạo điều kiện ổn định hơn,hoạt động dễ dàng hơn và khi thay đổi tải trọng hệ thống sinh học không bị sốc Để quá trình xử lý sinh học đạt hiệu quả cao, cần phân luồng dòng thải chứa Cr3+

( dạng tan ) và sunfua S2- để tiến hành xử lý cục bộ những dòng thải này

Xử lý hóa lý

a) Khử sunfua S

2-Phương pháp khử sunfua S2- đơn giản nhất là phương phápoxy hóa Các chất oxy hoá thường được sử dụng là H2O2 , NaOCl v.v… Nhưngthông dụng nhất là dùng O2 của không khí và có muối mangan II làm xúc tác ( nhưMnSO4 ) Phản ứng xảy như sau :