chất lượng nước thải thuộc da và đề xuất mô hình xử lý nước thải thuộc da

trình bày về chất lượng nước thải thuộc da và đề xuất mô hình xử lý nước thải thuộc da

Trong những năm gần đây, cùng với xu thế hội nhập và phát triển kinh tế trong khu vực và trên thế giới, tốc độ công nghiệp hoá của Việt Nam ngày càng phát triển, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra đời, nhiều ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và nông nghiệp phát triển mạnh Vì thế, hàng ngày khối lượng nước thải không nhỏ được thải ra nguồn tiếp nhận mà chưa qua hệ thống xử lý Điều này làm môi trường ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng

Nước thải ngành thuộc da cũng không nằm ngoài sự ảnh hưởng tới môi trường và sức khoẻ cộng đồng Để có một tấm da thành phẩm, từ một tấm da sống nguyên liệu phải trải qua một quá trình biến đổi hoá lý phức tạp, sử dụng nhiều nước, hoá chất, chất tổng hợp, chất tự nhiên Hỗn hợp các hoá chất dư thừa, các sản phẩm chuyển hoá từ chúng và các cặn bã ở dạng hoà tan hay phân tán trong nước cùng tạo ra các chất thải lỏng, chất thải rắn và chất thải khí ở mỗi công đoạn khác nhau thì dòng thải đều có đặc trưng về thành phần chất ô nhiễm riêng: công đoạn hồi tươi, ngâm vôi, tẩy lông thì nước thải mang tính kiềm Trong công đoạn làm xốp, thuộc thì nước thải lại mang tính axit Đặc biệt, trong nước thải thuộc da có chứa một lượng lớn Cr3+ và S2- phát sinh từ các hoá chất sử dụng trong quá trình thuộc gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh thái

Xuất phát từ những vấn đề đó đề tài “Điều tra, khảo sát, đánh giá chất lượng nước thải thuộc da và đề xuất mô hình xử lý nước thải thuộc da tại phân xưởng thuộc da Viện Nghiên cứu Da- Giày” được lựa chọn trong đồ án

này Nội dung đề tài này tập trung vào các vấn đề chính sau:

- Tìm kiếm tài liệu, thu thập số liệu liên quan đến công nghệ thuộc da

- Tiến hành khảo sát thực địa tại phân xưởng: Địa điểm, tình hình phát triển của phân xưởng và hiện trạng nguồn thải tại phân xưởng

- Thí nghiệm đưa ra kết quả đánh giá nguồn nước thải của phân xưởng

- Đề xuất mô hình xử lý nước thải tại phân xưởng

Chương i: tổng quan

I.1 Giới thiệu ngành thuộc da

I.1.1 Tình hình thuộc da trong nước

Trước những năm 90 ngành công nghiệp thuộc da chủ yếu sử dụng công nghệ truyền thống, làm bằng thủ công, thiết bị thô sơ lạc hậu Hoá chất đa phần

tự pha chế từ nguyên liệu trong nước (chất thuộc Crôm, các loại dầu, tanin thực vật, hoá chất trau chuốt,…) các sản phẩm da thuộc chất lượng thấp chủ yếu phục

vụ cho quốc phòng và công nghiệp Hoạt động hợp tác quốc tế, quan hệ giao lưu với nước ngoài còn rất hạn chế

Từ những năm 90 trở lại đây, các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ sản lượng thấp, tập trung thành làng nghề (Phú Thọ Hoà - Tp HCM, Phố Nối - Hưng Yên…) những cơ sở khác nằm rải rác ở các vùng trong cả nước Theo thống kê thuộc da Việt Nam, mới chỉ sản xuất được17 triệu sqft/năm, trên tổng năng lực của các cơ sở thuộc da khoảng 30 triệu tấn/năm, bằng khoảng 25% nhu cầu 80 tiệu sqft da thuộc theo nhu cầu của thị trường trong nước bao gồm 3 loại là: da trâu, bò, lợn

và sử dụng da cá sấu, đà điểu

Có thể nói việc phát triển làng nghề đã làm cho bộ mặt nông thôn đổi mới, nhưng kèm theo đó là hiện tượng ô nhiễm môi trường ở nhiều nơi đã đến mức báo động Làng nghề ở nước ta phần lớn tổ chức theo hộ gia đình, truyền nghề theo kiểu kèm cặp, lao động thủ công là chính và không được trang bị kiến thức môi trường và an toàn lao động Nơi sản xuất chế biến thường cùng ở nơi gia

đình sinh hoạt Trong nước có hai làng nghề thuộc da nổi tiếng đó là làng nghề thuộc da ở Hưng Yên và làng nghề thuộc da Phú Thọ Hoà thành phố Hồ Chí Minh nơi có tới 60% công việc là sản xuất thủ công, chỉ có 37% là trang bị nửa cơ khí song hầu hết sản xuất tại gia đình, mỗi năm sản xuất, chế biến hàng trăm tấn da nguyên liệu, từ đó đổ ra hàng chục tấn phế thải rắn, hàng nghìn m3 nước không được xử lí làm ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí Nguyên nhân chính là do sử dụng một số lượng lớn hoá chất trong quá trình thuộc và trau chuốt da Trong số các hoá chất đó Crôm được coi là chất gây ô nhiễm và tồn tại lâu nhất trong sản phẩm da, trong điều kiện thích hợp Cr3+ có thể chuyển sang

dạng Cr6+ gây nguy hiểm cho sức khoẻ cộng đồng Các chất khác như sulphua natri, phẩm Azo độc tính và các dung môi hữu cơ… cũng gây ô nhiễm và ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người lao động và người dân Dưới đây là bảng phân tích nước thải từ công nghệ thuộc da để sản xuất 1 tấn da nguyên liệu:

Bảng 1 Kết quả phân tích nước thải từ công nghệ thuộc da

mg/l

COD mg/l

mg/l

SS mg/l

Cr 3+ mg/l

Kết quả phân tích 6-10 600- 800 400- 600 400- 550 2 - 4 TCVN 5945 – 2005

(Nguồn: chương trình môi trường US - AEP và HHDG Tp.HN)

Bảng số liệu trên cho thấy các thông số ô nhiễm nước thải của các nhà máy thuộc da nước ta rất cao Các chỉ tiêu đều vượt quá tiêu chuẩn nước loại B (TCVN 5945 – 2005) cụ thể:

+ COD vượt quá: 7,5 – 10 lần

+ BOD5 vượt quá: 8 – 12 lần

+ SS vượt quá: 4 – 5 lần

I.1.2 Tình hình thuộc da ngoài nước

Ngày nay, công nghệ vật liệu trên thế giới đang phát triển hết sức mạnh

mẽ, ngày càng xuất hiện những vật liệu mới với những đặc trưng khá tốt Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có vật liệu nào có thể thay thế được da thuộc, do thiếu những đặc tính tự nhiên quý báu như: mềm mại, thấm mồ hôi, hợp vệ sinh, bền chắc, bề mặt đẹp

Từ những ưu điểm trên mà nhu cầu thuộc da trên thế giới rất lớn, năm

1998 nhu cầu thị trường thế giới là 16 tỷ sqft, năm 2005 là 17 tỷ sqft, năm 2010

dự tính đạt 20 tỷ sqft Một số nước đang dẫn đầu về da thuộc: ý, ấn Độ, Trung Quốc những nước này đều có công nghệ tiên tiến mang lại năng suất cao, các dòng thải lại thân thiện với môi trường hơn Để thúc đẩy sự phát triển của ngành thuộc da, các tổ chức quốc tế đã có nhiều chương trình hỗ trợ các nước đang phát triển trong việc sản xuất da theo hướng bảo vệ môi trường Đơn cử là chương

trình sản xuất da sạch hơn ở Châu á do UNIDO tài trợ Chương trình này triển khai nhằm trợ giúp một số nước Châu á như: Inđônêxia, Nêpan, Bangladesh, Srilanka trong việc sản xuất da thuộc đòng thời bảo vệ môi trường

I.2 Công nghệ thuộc da

I.2.1 Nguyên liệu chính [4]

Đặc thù của ngành thuộc vẫn tập trung vào sản phẩm da của một số loài như: trâu, bò, cừu, lợn, cá sấu và một số loài khác Thuộc da có nghĩa làm thay

đổi da động vật sao cho bền nhiệt, không cứng giòn khi lạnh, không bị nhăn và thối rữa khi ẩm và nóng

Da động vật gồm 4 lớp: Lớp ngoài cùng là lớp lông, lớp kế tiếp là biểu bì (epidermis), tiếp đó là lớp bì cật (corium) có cấu tạo các protein dạng sợi collagen, elastin và lớp cuối cùng là lớp bạc nhạc, mỡ Trong 4 lớp trên chỉ có lớp thứ 3 là lớp cật được sử dụng cho thuộc da Các lớp khác được tách khỏi lớp cật bằng quá trình cơ học, hoá học Lớp da cật được thuộc bằng chất thuộc tannin, Crom để chuyển hoá da sống thành da thành phẩm có độ bền, không bị phân huỷ trông điều kiện bình thường

Hình 1 Cấu trúc da động vật

I.2.2 Công nghệ thuộc da [11]

Dây chuyền sản xuất thuộc da có thể chia làm 3 dây chuyền nhỏ tương ứng với 3 loại sản phẩm: thuộc da mềm, thuộc da cứng và thuộc da lông( trong

đó thuộc da lông chiếm rất ít chỉ đáp ứng với một lượng nhỏ phục vụ cho việc làm thú nhồi bông cho nên chủ yếu tập trung vào thuộc da mềm và thuộc da cứng) Do lượng nguyên liệu và sản phẩm của từng giai đoạn là khác nhau nên

để thuận tiện ở các phần tiếp theo, lượng hoá chất, nước và các nguyên liệu khác

sử dụng trong các công đoạn của dây chuyền sản xuất được tính theo tỷ lệ phần trăm(%) so với lượng da nguyên liệu Sơ đồ công nghệ thuộc da được thể hiện như hình 2

Quá trình sản xuất da thuộc gồm các bước sau:

Bảo quản da nguyên liệu

Da nguyên liệu được thu mua từ các tỉnh và trong địa bàn thành phố, thường biến động theo mùa trong năm Để bảo đảm nguồn nguyên liệu ổn định cho sản xuất, da cần được dự trữ, thời gian lưu kho thường là một tháng Vì thế

da cần được bảo quản để không bị côn trùng, vi khuẩn xâm nhập làm giảm chất lượng nguyên liệu Da sống được bảo quản bằng phương pháp muối da, thực hiện tại xưởng hoặc ở các điểm thu mua Trước khi muối, cần loại hết phần thịt còn lại sau khi lột, cần rửa cho đỡ bẩn Muối để bảo quản da là muối ăn, tỉ lệ sử dụng

là 300kg/tấn da sống Tỷ lệ này chỉ áp dụng khi muối trên da Tổng lượng muối

sử dụng phụ thuộc vào thời gian bảo quản( 1 tuần thay muối 1 lần)

Khi bảo quản lâu, cần định kỳ đảo trộn da Khi thời tiết nóng ẩm, có thể

sử dụng chất diệt sâu bọ như Na2SiF6 với liều lượng rất nhỏ

Rửa

Da nguyên liệu được rửa trong các thiết bị như thùng quay hay thùng bán nguyệt để loại muối và những tạp chất như đất, cát, huyết, phân, rác bám vào da Lượng nước sử dụng là 200- 250% tính theo da nguyên liệu Rửa trong 30 phút

Nguyên liệu để chế biến:

Nước: 200- 250% (Tính theo % trọng lượng da nguyên liêu)

Một số hoá chất cần thiết: NaHCO3( 0,2- 2g/lit); NaCl 1 g/l Tác nhân hồi tươi: 1 g/l (Chất nhũ hoá hoặc chất hoạt động bề mặt)

Tẩy lông, rửa

Là quá trình hoá học thực hiện trong cùng thiết bị hồi tươi, sử dụng sulfua Natri (Na2S) để làm lỏng chân lông, hoặc hoà tan chúng thành dạng nhão Một tác dụng nữa là mở cấu trúc sợi của da Thời gian tẩy lông: 18 giờ

Nguyên liệu hoá chất để tẩy: Nước 200% ( công nghệ mới sử dụng lại

nước trong công đoạn hồi tươi)

Nguyên liệu: Nước 250%, vôi CaO 1%

Xẻ

Thực hiện trên máy xẻ, chia tấm da thành hai phần theo chiều dày, gồm phần cật và váng Tỉ lệ khối lượng giữa hai phần như sau:

- Đối với da thuộc mềm: Cật 55- 60% và váng 40- 45%

- Đối với da thuộc cứng: Cật 70- 65% và váng 30- 35%

Tuy nhiên, tỷ lệ trên còn hoàn toàn phụ thuộc vào từng loại da thành phẩm

Tẩy vôi

Thực hiện trong thiết bị phản ứng dạng thùng quay( không cùng với thiết

bị thực hiện những khâu trước), hay trong bể có sục khí để đảo trộn, với mục

đích loại bỏ vôi ra khỏi da Sau khi kết thúc phản ứng, tiến hành rửa bằng nước

Nước và hoá chất sử dụng để tẩy ( tính theo % khối lượng da):

- Nước rửa: 150- 200%

- Nước để tẩy vôi: 100- 150%

- Muối (NH4)2SO4 hoặc NH4Cl: 2,5%: NaHSO3 0,5%

Làm mềm

Giai đoạn này nhằm để phân huỷ protein dạng sợi elastin, tác động đến cấu trúc da bằng xúc tác men để tạo độ mềm mại, độ chun trên mặt cật cho sản phẩm Thời gian thực hiện 30- 40 phút trong cùng thiết bị tẩy vôi( loại thùng quay)

Nguyên liệu: Tính theo da vôi

Hoá chất: Nước 100%, NaCl 8%, H2SO4 1%, HCOOH 0,8%

Cũng nhiều chất thuộc khác có thể thay thế cho các chất thuộc trên nhưng

ít sử dụng vì độc như muối zircon, formalđehyde Glutaraldehyde Khi quá trình thuộc kết thúc, thì rửa da: 150% nước

Trung hoà, thuộc lại, nhuộm, ăn dầu

Trong quá trình hoá lý thực hiện tuần tự trong cùng chất lỏng chứa trong thùng quay để tạo thành màu sắc, cảm quan và những đặc tính của da thuộc Thực hiện trong 6- 8 tiếng Nước sử dụng 150- 200%( mỗi mẻ)

Hoá chất trong từng quá trình:

- Trung hoà: kiềm nhẹ 1%- 1,5%, syntan trung hoà 1,5- 2,5%; Khi được thì rửa: 2 lần( 150% nước/ lần)

- Thuộc lại: syntan 4%- 8%, (Tamin thực vật), muối Cr 42 độ kiềm( 4%)

- Nhuộm: thuốc nhuộm, axit formic 1%- 2%

- Ăn dầu: Dầu thực vật, động vật, dầu tổng hợp đã được sulfua hoá hay sulfat hoá với liều lượng 3- 20%, pH kết thúc: 3,8

Sấy và hoàn thành

Da được đưa vào máy ép để vắt nước, đưa sang máy ty để khử các nếp gấp căng lên khung đưa sấy trong hầm sấy thổi không khí nóng hay sấy chân không Trong công đoạn hoàn thành tiếp tục gia công theo trình tự sau:

- Hồi ẩm và vò bằng máy vò hay quay đập trong thùng quay

- Xử lý bề mặt bằng cơ học như mài, chải bụi, là

- Trau chuốt da: phủ mặt cật, phun sơn, chất bóng, in là tạo mặt cật bóng

đẹp, có hình thức cần thiết theo yêu cầu của sản phẩm

Nguyên liệu trau chuốt đa dạng, trong đó các chất dạng nhũ tương được tạo thành từ các chất tạo màng như polime (Polyuretan, polystyron, polyacrylic, butadien styron…) hoà tan trong dung môi và trộn thêm với nước

Dưới đây là sơ đồ công nghệ ngành thuộc da:

I.3 ảnh hưởng của nước thải thuộc da tới môi trường

Nước thải thuộc da nếu không được xử lý sẽ gây tác động lớn tới nguồn

tiếp nhận Nước chứa hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm lượng ôxy hoà tan

trong nước, gián tiếp ảnh hưởng tới đời sống các loài thuỷ sinh sống trong nước

Nước thải chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng dạng vô cơ và hữu cao gồm các thành

phần vôi, lông, thịt làm dòng tiếp nhận bị vẩn đục và sa lắng ảnh hưởng đến 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 độ cứng của

nước Mầu tối của nước thải làm nguồn tiếp nhận có mầu, làm giảm quá trình

quang hợp của các loại rong tảo

Bảng 2 Thông số ô nhiễm khi thuộc một tấn da nguyên liệu

(Nguồn: Tài liệu nghiên cứu công nghệ thuộc da nước ngoài)

ảnh hưởng của nước thải chứa sunfua :

Được tạo ra do sự phân huỷ Protein trong da sống và từ lượng Na2S sử

dụng trong chế biến Nguồn thải này sẽ gây những ảnh hưởng có hại:

+ Giảm lượng oxy trong nước do xẩy ra quá trình oxy hóa sulfua trong nước

+ Khí sulfua hydro và các hợp chất hữu cơ như mercaptan sulfua gây mùi trong không khí khi phát tán

+ Muối kết tủa làm nước có màu sẫm

+ Các công trình bằng thép, bể chứa, vật liệu bị ăn mòn vì axit sulfủic loãng tạo ra từ sulfua bị oxy hoá do hoạt động của sinh vật

ảnh hưởng của nước thải chứa Crom:

Trong quá trình thuộc có chứa hàm lượng Crom dư ở dạng Cr+3 gây dị ứng cho da, gây cảm ứng với một số chức năng cơ thể như trong ảnh hưởng của

insulin gây sơ cứng động mạch, nếu có lượng lớn thì có thể gây bệnh ung thư

+ Sự có mặt của Crom làm giảm khả năng làm sạch nước của VSV

+ Nếu nước thải thuộc da ngấm vào đất sẽ làm đất cằn cỗi do chứa hàm lượng NaCl cao, ảnh hưởng tới chất lượng nước ngầm

I.3 Một số thông số quan trọng khi đánh giá chất lượng nước

I.3.1 Chỉ số pH

Chỉ số pH là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra với chất lượng nước cấp và nước thải Giá trị pH cho phép điều chỉnh được lượng hoá chất sử dụng trong quá trình xử lý nước bằng các phương pháp như đông tụ hoá học, khử trùng hoặc trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Sự thay đổi giá trị pH trong nước có thể dẫn tới sự thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hoà tan hoặc kết tủa Mặt khác, nó cũng thúc

đẩy hay ngăn chặn những phản ứng hoá học, sinh học xảy ra trong nước

I.3.3 Màu sắc

Màu sắc của nước là do các chất bẩn trong nước gây nên Màu sắc của nước ảnh hưởng nhiều tới quá trình sử dụng nước, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm

I.3.4 Độ đục

Độ đục của nước là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc

do các động thực vật sống trong nước gây nên Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp dưới nước, gây mất cảm quan khi sử dụng nước, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Các vi khuẩn gây bệnh có thể xâm nhập vào các hạt rắn, nếu không được khử trùng có thể sẽ trở thành vi khuẩn gây bệnh trong nước

I.3.5 Hàm lượng chất rắn

Chất rắn tồn tại trong nước dưới hai dạng:

Các chất vô cơ ở dạng tan (các muối hoà tan), hoặc không tan (đất, đá ở dạng huyền phù)

Các chất hữu cơ - vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh và các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt…

Chất rắn ảnh hưởng tới chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, cho sản xuất, cản trở hoặc tiêu tốn nhiều hoá chất trong quá trình xử lý

1.3.6 Hàm lượng oxi hoà tan (DO)

Hàm lượng oxi hoà tan trong nước: là lượng oxi từ không khí có thể hoà tan vào nước trong điều kiện nhiệt độ, áp suất xác định

Oxi hoà tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trào đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các vi sinh vật sống dưới nước

Hàm lượng oxi hoà tan trong nước giúp ta đánh giá được chất lượng nước

Về mặt hoá học, oxi không tham gia phản ứng với nước và độ hoà tan của oxi trong nước phụ thuộc nhiệt độ và áp xuất

Mức oxi hoà tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của thế giới thuỷ sinh, các hoạt động hoá sinh,

hoá học và vật lý của nước Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng cho các quá trình hoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng

Phân tích chỉ số oxi hoà tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng

đánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp

I.3.7 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxi hoá sinh hoá - Biological Oxigen Demand), [2]

Nhu cầu oxi hoá sinh hoá hay là nhu cầu oxi sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng oxi cần thiết để oxi các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí Quá trình này được gọi là quá trình oxi hoá sinh học

Hợp chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + Sinh khối

Chỉ số BOD là một trong những thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước do các chất hữu cơ có thể bị vi sinh vật phân huỷ

BOD biểu thị một cách gián tiếp lượng chất hữu cơ có trong nước có thể bị phân huỷ bằng vi sinh vật BOD được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật môi trường nhằm xác định gần đúng lượng oxi cần thiết để phân huỷ các chất hữu cơ bằng biện pháp sinh học có trong nước thải

1.3.8 Chỉ số COD (Nhu cần oxi hoá học – Chemical oxigen Demand), [2], [4]

COD được định nghĩa là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hoá hoá học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O

COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxi hoá bằng con đường hoá học Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxi hoá bằng vi sinh vật

Chỉ số này được dùng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên

1.3.9 các chỉ tiêu vi sinh

nước là một phương tiện lan truyền các nguồn bệnh và trong thực tế các bệnh lây lan qua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra bệnh tật, nhất là

vsv

tại các nước đang phát triển Chất lượng về mặt vi sinh vật của nước thường được biểu hiện bằng nồng độ của vi sinh chỉ thị, đó là những vi sinh khuẩn không gây bệnh, về nguyên tắc thì đó là nhóm trực khuẩn Thông số biểu thị được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số E-coli

Các vi khuẩn dạng trực khuẩn đặc trưng gồm escherichice coli và

fecalstrep tococci chung sống Trong khảo sát chất lượng nước điều cần thiết là

phải xác định số vi khuẩn coliform để xem có đạt tiêu chuẩn hay không

Các loài rong tảo làm nước có màu xanh, khi thối rữa lại làm tăng lượng chất hữu cơ trong nước Các chất hữu cơ này phân huỷ sẽ tiêu thụ oxi hoà tan, gây hiện tượng thiếu oxi trong nước và làm ô nhiễm nguồn nước

I.4 Các phương pháp xử lý nước thải

Nước thải được phân thành 2 loại chủ yếu là nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Tuy nhiên vì tính chất đặc thù của mỗi loại nước thải dẫn đến những tác động khác nhau đến môi trường, cần đòi hỏi cách xử lý riêng Có những phương pháp xử lý nước thải nói chung như sau:

I.4.2 Phương pháp xử lý hoá lý

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải đặc biệt

là xử lý nước thải công nghiệp

I.4.2.1 Phương pháp keo tụ [4]

Quá trình lắng cơ học chỉ có thể tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước ≥ 1 - 2 mm, các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được Để tách các hạt đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán, liên kết thành tập hợp các hạt nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng Muốn như vậy đầu tiên phải trung hoà điện tích của các hạt keo sau đó mới liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích được gọi là quá trình đông tụ, quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ nhờ các chất keo tụ

Đây là phương pháp xử lý hiệu quả với nước thải công nghiệp với giá thành xử lý phù hợp nên được xử dụng rộng rãi hiện nay

I.4.2.2.Phương pháp tuyển nổi

Thường được sử dụng để tách các tạp chất phân tán không tan, tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi trên bề mặt nước

I.4.2.3 Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion thực chất là quá trình trao đổi ion được thực hiện bởi các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước Các chất trao đổi ion có thể có nguồn gốc vô cơ, hữu cơ, tự nhiên, hay tổng hợp

Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và mức độ là sạch cao Tuy nhiên phương pháp này có giá thành cao nên ít được sử dụng

I.4.2.4 Phương pháp trung hoà [2], [4]

Nước thải nói chung và nước thải công nghiệp nói riêng thường có giá trị

pH khác nhau Để ổn định giá trị pH phù hợp với công đoạn xử lý tiếp theo như (xử lý keo tụ, hoặc xử lý sinh học) thì pH phải được điều chỉnh về dải pH phù hợp với quá trình xử lý đó

Các hoá chất thường dùng để trung hoà là các dung dịch axit , muối axit , dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà dung dịch nước thải

I.4.2.5 Phương pháp hấp phụ

Xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ là quá trình tách các chất ô nhiễm hoà tan khỏi nước thải dựa trên sự chuyển pha giữa pha rắn và pha lỏng

Phương pháp hóa học dựa trên cơ sở là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra giữa chất ô nhiễm với các chất hóa chất bổ sung vào Các phản ứng xảy ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy

Tuỳ thuộc vào loại nước thải và vi sinh vật sử dụng để xử lý nước thải ( vi sinh vật hiếu khí hay kị khí ) mà sử dụng phương pháp xử lý sinh học hiếu khí hay phương pháp xử lý sinh học yếm khí

Phương trình trao đổi chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí

§iÒu kiÖn hiÕu khÝ:

§iÒu kiÖn kþ khÝ:

(CHO)nNS - O2

CO2 + H2O + TÕ bµo vi sinh vËt + C¸c s¶n phÈm dù tr÷ 40%

+ NH4- + N¨ng l−îng + NO3- + SO4-

+ O2 (CHO)nNS

Chương II: đối tượng nội dung vμ phương pháp

nghiên cứu

II.1 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải của thuộc da của phân xưởng thuộc da – Viện Nghiên cứu Da- Giầy với các đặc trưng về thành phần ô nhiễm

II.2 Mục đích nghiên cứu

- Đề xuất mô hình dây chuyền công nghệ xử lý nước thải thuộc da phù hợp với đặc tính nước thải thuộc da tại phân xưởng Viện Nghiên cứu Da - Giầy

và điều kiện áp dụng thực tế ở Việt Nam

- Chất lượng nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945 – 2005, loại B

II.3 Phương pháp nghiên cứu

II.3.1 Phương pháp thu thập tổng hợp và xử lý số liệu

Tài liệu phục vụ đồ án tốt nghiệp này được thu thập từ nguồn thứ cấp và sơ cấp Tài liệu sau khi thu thập được phân tích tổng hợp lại phục vụ cho đồ án

Tài liệu từ nguồn thứ cấp gồm:

- Số liệu thuộc da chung của Việt Nam và thế giới

- Tài liệu về phương pháp xử lý nước thải

- Tài liệu về hoá chất và nguyên liệu thuộc da

- Tài liệu sổ tay thuộc da

- Từ các website về ngành thuộc da tại Việt Nam và trên thế giới

Tài liệu sơ cấp được thu thập thông qua khảo sát, điều tra

II.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát

Quá trình điều tra khảo sát thực địa nhằm khẳng định lại tính chính xác của những tài liệu thứ cấp cũng như các số liệu, thông tin thu thập được Đồng thời, phương pháp này còn đem lại cho người thực hiện đề tài có một cái nhìn toàn diện và thực tế hơn về vấn đề mình đang nghiên cứu Những ý tưởng mới, những vấn đề mới bổ sung cho khoá luận cũng thường được nảy sinh từ công

đoạn này

Quá trình làm đồ án đã điều tra khảo sát các vấn đề sau:

- Tìm hiểu chung về phân xưởng: địa diểm, diện tích và cán bộ công nhân viên

- Lưu lượng nước thải

- Hiện trạng nguồn thải

- Công tác môi trường tại phân xưởng

II.3.3 Phương pháp phân tích phòng thí ngiệm

Các thông số phân tích:

Nhu cầu oxy hoá hoá học của nước – COD [2]

Nhu cầu oxy hoá hoá học ( COD – chemical ôxygen Demand) là lượng

oxy cần thiết để oxy hoá hoá học các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể oxy hoá hoá học được ở điều kiện tiêu chuẩn

Thông số này có ý nghĩa trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải cũng như độ sạch của nước đã qua xử lý

Phương pháp phân tích: phương pháp hồi lưu đóng

Nguyên tắc phân tích: sử dụng chất oxy hoá mạnh ( dung dịch K2r2O7trong môi trường acid mạnh) để oxy hoá toàn bộ các hợp chất có trong nước thải, sau đó xác định lượng chất oxy há mạnh còn dư đẻ suy ra nhu cầu oxy hoá học

Các hoá chất sử dụng:

+ Dung dịch chuẩnKali Bicromat K2r2O7 0,25N

+ Dung dịch H2SO4 : Hoà tan 5,5g Ag2SO4 tinh khiết vào 1kg acid H2SO4

đậm đặc

+ Tinh thể hoặc bột muối HgSO4 (loại tinh khiết phân tích)

+ Dung dịch chuẩn muối amoni sắt sulfat (NH4)2Fe(SO4)2 0,025N (dung dịch FAS)

+ Chất chỉ thị Ferolin: Hoà 0,7g FeSO4trong nước, thêm 1,10 – phanalthrolin, lắc cho đến tan hết, pha loãng thành 100ml

+ Dung dịch hỗn hợp: pha acid H2SO4 đã có Ag2SO4 và dung dịch K2Cr2O70,25N theo tỷ lệ 3:1

+ Dung dịch chuẩn KHP: hoà tan 0,4251g kali hiđro phtalat đã được sấy khô ở 1050C vào trong nước và định mức đến 100ml Dung dịch này có giá trị COD lý thuyết là 500mg/l

Dụng cụ:

+ Pipet 2ml, 5ml Bình định mức 50ml, 100ml

+ Thiết bị đun mẫu Tubetests Heater

+ ống đun mẫu chịu nhiệt 16 x 100mm

Xử lý kết quả:

COD Vo Vm N k ,mg/l

2

10008

)

=

Trong đó:

Vo: Thể tích FAS tiêu tốn khi phân tích mẫu trắng, ml

Vm: Thể tích FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu phân tích, ml N: Nồng độ dung dịch FAS, được chuẩn lại hàng ngày, N 8: Đương lượng gam của oxy, đlg

2: Mẫu thể tích đã lấy, ml k: Hệ số pha loãng

Nhu cầu oxy hoá sinh hoá của nước – BOD [2]

Nhu cầu oxy hoá sinh hoá ( BOD – Biochemical Oxygen Demand) là

lượn oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ và vô cơ có thể õy hoá sinh hoá

được ở điều kiện tiêu chuẩn

Phương pháp phân tích: phương pháp dùng bình oxytop

Nguyên tắc của phương pháp: quá trình oxy hoá sinh học của nước thải

tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2, sensor điện tử gắn trên bình oxytop Có chức năng xử lý tín hiệu giảm áp do khí CO2 bị hấp thụ bởi hạt kiềm mạnh để đa ra giá trị BOD của nước thải

Các loại hoá chất cần thiết:

Cách tiến hành: Lấy vào bình oxytop một lượng mẫu thích hợp, cho con

khuấy từ vào trong bình, đặt lẵng cao su và cho thêm hạt kiềm NaOH, rồi vặn nắp có chứ bộ vi xử lý Giữ mẫu oqr nhiệt độ 200C trong 5 ngày Sau 5 ngày đọc giá trị trên máy

Xử lý số liệu:

BOD = (BODm – BOD0) x f x k, mg/l Trong đó:

BODm: Giá trị BOD đọc được ứng với giá trị cần phân tích, mg/l

BOD0: Giá trị BOD đọc được ứng với mẫu trắng, mg/l

f: Hệ số pha loãng ( ứng với lượng mẫu cho vào bình chọn theo bảng) k: Hệ số pha loãng của mẫu (nếu không pha loãng thì k = 1)

Chất rắn lơ lửng SS:

Chất rắn lơ lửng là đại lượng biểu thị thành phần các hạt cặn tồn tại ở

dạng lơ lửng trong nước thải, nó không thể lắng được trong các bể lắng thông thường

Chất rắn lơ lửng là phần tổng phần chất rắn còn lại sau khi lọc với kích thước lỗ lọc nhất định và sấy khô đến khối lượng không đổi

Phương pháp xác định: Phương pháp khối lượng

Nguyên tắc của phương pháp: Lọc một thể tích nước thải nhất định trên

giấy lọc, sau đó xác định phần khối lượng giấy lọc tăng thêm do phần cặn lơ lửng bị giữ lại, từ đó suy ra giá trị cặn lơ lửng

Dụng cụ:

+ Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml + Giấy lọc

+ Tủ sấy + Cân phân tích + Phễu lọc whatman

Cách tiến hành:

Sấy giấy lọc ở 1500C đến khối lượng không đổi, cân giấy lọc để xác định giấy lọc ban đầu Lọc một thể tích nước thải qua giấy Sấy và cân giấy đã lọc đến khối lượng không đổi, cân giấy lọc để xác định khối lượng giấy lọc sau lọc

Xử lý số liệu:

mg l

V

m m

SS ( 1ư 0)ì1000, /

Trong đó:

m1: khối lượng giấy lọc sau khi lọc, mg

m0: khối lượng giấy lọc trước khi lọc, mg V: thể tích nước thải đã lọc ml

Ngoài 3 phương pháp phân tích chính trên trong quá trình nghiên cứu còn

sử dụng các phương tiện khác để tiến hành phân tích các chỉ số đo nhanh của nước thải Nhiệt độ và pH của nước thải được đo bằng máy đo pH riêng

+ axit clohiđric tinh khiết, dung dịch 1:1

+ Cadmi axetat dung dịch 10%

+ Natri thiosunfat, dung dịch 0,01N

Dựa trên kết quả phân tích sơ bộ, ta lấy một lượng nước có chứa từ 5 – 20

mg sulfua Thêm vào đấy một lượng đủ cadmi axetat Để yên cho tới khi kết tủa lắng xuống Lọc kết tủa và rửa tủa cẩn thận bằng nước nóng Kết tủa sau khi lọc rửa chuyển vào bình nón, dung tích 250ml Thêm vào đó 25 – 50ml dung dịch iot 0.01N và axit hoá dung dịch đó bằng 5ml axit clohiđric

Chuẩn độ iot dư bằng natri thiosunfat 0,01N( ghi số ml)

Kết quả:

X = [(a – b) x 0,17 x 1000]/ V Trong đó:

a: dung lượng iot 0,01N, ml b: dung lượng dung dịch natri thiosunfat, ml V: thể tích nước lấy để phân tích, ml

0,17: số mg H2S tương đương với 1ml dung dịch iot 0,01N

Xử lý kết quả:

Hàm lượng Cr (X) tính bằng mg/l theo công thức:

X= (a x K x 1,73 x 1000)/V Trong đó:

a: Khối lượng dung dịch muối sắt II amonisunfat 0,1N tiêu phí khi chuẩn

độ, ml

K: hệ số hiệu chỉnh của nồng độ muối Fe2+ 0,1N

V: khối lượng nước lấy để chuẩn để phân tích, ml

1,73: số mg/l Cr tương ứng với 1ml dung dịch muối sắt amoni sunfat 0,1N

II.3.4 Khảo sát chất lượng nước đầu vào:

Chất lượng nước thải được khảo sát tại 2 điểm chính như sau:

+ Mẫu 1: Nước thải lấy ở khâu tẩy lông ngâm vôi cho đến trước khâu thuộc

+ Mẫu 2: Nước thải lấy ra từ công đoạn thuộc

Chương III: Kết quả điều tra, khảo sát, đánh giá

vμ đề xuất mô hình tại phân xưởng thuộc da

viện nghiên cứu da – giμy

III.1 Kết quả điều tra, khảo sát

III1.1 Thông tin chung về phân xưởng

Viện Nghiên cứu Da - Giầy là cơ quan nghiên cứu công nghệ, chuyên ngành Da – Giầy thuộc Bộ Công Thương Từ khi thành lập năm 1973 đến nay, Viện đã có nhiều đóng góp cho sự phát triển của ngành da giầy Việt Nam.Với những máy móc thiết bị được đầu tư năng lực nghiên cứu công nghệ thuộc da của Viện đã và đang được nâng cao, tạo ra những sản phẩm da thuộc có chất lượng cao từ nguồn nguyên liệu thấp cấp trong nước đáp ứng nhu cầu thị trường

Là nơi thử nghiệm các loại hoá chất mới của các hãng để khuyến cáo cho các doanh nghiệp được biết và lựa chọn cho phù hợp, đặc biệt là hoá chất an toàn không gây độc hại cho sản phẩm và ô nhiễm môi trường

Hiện nay, diện tích đất do Viện quản lý đang sử dụng 1.727,2 m2 tại 160 Hoàng Hoa Thám, Tây Hồ, Hà Nội

Phân xưởng thuộc da là xưởng thực nghiệm của Viện nghiên cứu Da – Giầy Phân xưởng được thành lập năm 1989, phân xưởng thuộc da nằm ngay tại diện tích đất của Viện Nghiên cứu Da Giầy Phân xưởng hiện chỉ có 21 công nhân viên nhưng hàng năm đã sản xuất được 25000 sqft da thành phẩm từ nhiều loại da nguyên liệu khác nhau: da bò, da đà điểu, da cá sấu

III.1.2 Tình hình sản xuất tại phân xưởng

Hiện nay, công nghệ thuộc da đang áp dụng tại phân xưởng là công nghệ truyền thống, nguyên liệu chủ yếu là da bò Dưới đây là quy trình công nghệ thuộc da bò của phân xưởng:

Muối, chất sát trùng,

Na2SiF6

Nước thải: chứa máu, chất hữu cơ, protein, chất béo

Chất thải rắn: bùn, đất, cát, phân

Nước, NaCl, NaHCO3, chất hoạt

động bề mặt

Nước thải chứa NaCl, máu, SS, DS, chất hữu cơ dễ phân huỷ

Bùn cặn chứa chất hữu cơ

Nước thải: kiềm chứa NaCl, vôi, lông, chất hữu cơ, Na 2 S

CTR: lông, bùn cặn chứa chất hữu cơ, vôi Khí thải: chứa H 2 S, SO 2

Bùn chứa crom, tanin thực vật

Nước thải chứa crôm, chất thuộc tanin, tính axit

Bụi da, dung môi hữu cơ, hơi ẩm

Nước, NH 4 Cl, NaHSO 3

Nước, HCOOH, NaCl, H 2 SO 4

Muối crom, Na 2 CO 3 , tamin, chất

diệt khuẩn

Nước, NaOH, Tanin, muối crôm,

thuốc nhuộm, axit focmic,

dầu động thực vật

Hơi nước, chất phủ bể mặt (oxit kim

loại), sơn, chất tạo màng

Hình 3 Các công đoạn thuộc da và dòng chất thải