CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM SƠ ĐỒ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG NHÀ MÁY NHUỘM QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÁC HÓA CHẤT TRONG NƯỚC THẢI PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC THẢI

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM:

I MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường

là chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới

Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim,

xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam

Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nó chỉ mới hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới mở cửa ở Việt Nam đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh và

100% vốn đầu tư nước ngoài cùng các tổ hợp đang hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước đang phát triển không có nền công nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ở ta đều chưa có hệ thống xử lý nước thải

mà đang có xu hướng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ… loại nước thải này có độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại đối với loài thủy sinh

1.2 MỤC TIÊU XỬ LÝ

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 1.500m3/ngày.đêm công ty… xác định các nguồn gây ô nhiễm và mức độ ô nhiễm của công ty Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu tác hại đến môi

trường Yêu cầu là khi nước thải ra theo tiêu chuẩn QUY CHUẨN

QCVN 13:2008/BTNMT

1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

a Điều tra khảo sát thu thập số liệu tài liệu liên quan, quan sát trực tiếp, lấy mẫu đo đạc và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải trước và sau xử lý, đánh giá tác động môi trường của nguồn thải

b Phương pháp kế thừa, tham khảo kết quả xử lý của các công ty trên thực tế

c Tham khảo kết quả của mô hình xử lý trong phòng thí nghiệm

d Tính toán thiết kế theo những chuẩn mực đã quy định

Từ những số liệu đo đạc tính chất nước và yêu cầu đầu ra của nguồn thải, ta có phương pháp xử lý gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Xử lý bằng phương pháp cơ học và hóa học – keo tụ, tạo bông, lắng cặn

- Giai đoạn 2: Xử lý bằng phương pháp sinh học MBBR

- Giai đoạn 3: Xử lý tăng cường, cho nước thải qua bồn lọc áp lực, khử màu để xử lý triệt để độ màu của nước, đảm bảo tiêu chuẩn dầu ra và khử trùng nước thải trước khi thải vào hệ thống thoát nước

II TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XLNT DỆT NHUỘM

2.1 ĐẶC ĐIỂM VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng

có nhiều thay đổi, bên cạnh những nhà máy xí nghiệp quốc doanh, ngày càng có nhiều xí nghiệp mới ra đời Kết quả khảo sát cho thấy hầu hết các nhà máy đều nhập thiết bị, hoá chất từ nhiều nước khác nhau :

- Thiết bị : Mỹ, Đức, Nhật, Ba Lan, Ấn Độ, Đài Loan, …

- Thuốc nhuộm : Nhật, Đức, Thụy Sĩ, Anh, …

- Hóa chất cơ bản : Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Việt Nam, …

Với khối lượng lớn hóa chất sử dụng, nước thải ngành dệt nhuộm có mức ô nhiễm cao Tuy nhiên, trong những năm gần đây khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với công nghệ hiện đại ít gây ô nhiễm môi trường

2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT – CÔNG NGHỆ XLNT DỆT

NHUỘM

A CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM:

Nguyên liệu cho các ngành dệt nhuộm chủ yếu là các loại sợi tự nhiên (sợi Cotton), sợi tổng hợp (sợi Poly Ester) và sợi pha, trong đó:

- Sợi Cotton (Co): được kéo từ sợi bông vải có đặc tính hút ẩm cao, xốp, bền trong môi trường kiềm, phân hủy trong môi trường axít Vải dệt

từ loại sợi này thích hợp cho khí hậu nóng mùa hè Tuy nhiên sợi còn lẫn nhiều sợi tạp chất như sáp, mày lông và dễ nhăn

- Sợi tổng hợp (PE): là sợi hóa học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình tổng hợp chất hữu cơ Nó có đặc tính là hút ẩm kém, cứng, bền

ở trạng thái ướt

- Sợi pha (sợi Poly ester kết hợp với sợi cotton): sợi pha này khi tạo

thành sẽ khắc phục được những nhược điểm của sợi tổng hợp và sợi tự nhiên

B QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XLNT DỆT NHUỘM TỔNG

QUÁT:

Chuẩn bị nguyên liệu:

· Làm sạch nguyên liệu:

Nguyên liệu thường được đóng dưới dạng các kiện bông thô, chứa các sợi bông có các kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên

như: bụi, đất,… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều Sau quá trình làm sạch bông tồn tại dưới dạng các tấm bông phẳng đều

· Chải:

Các bông sợi được chải song song tạo thành sợi thô

· Kéo sợi thành ống, mắc sợi:

Kéo sợi thô để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải Mắc sợi là dồn các quả ống để

chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi

· Hồ sợi:

Hồ sợi bằng hồ tinh bột và hồ biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải

Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như: polyvinlalol (PVA),

polyacrylat,…

Chuẩn bị nhuộm :- công nghệ XLNT dệt nhuộm

Đây là công đoạn tiền xử lý và quyết định các quá trình nhuộm về sau Vải mộc được tiền xử lý tốt mới đảm bảo được độ trắng cần thiết, đảm bảo cho thuốc nhuộm bám đều lên mặt vải và giữ được độ bền trên đó Các công đoạn chuẩn bị nhuộm bao gồm: đốt lông, giũ hồ, mấu tẩy,…

· Rũ hồ:

Các loại vải mộc xuất ra khỏi phân xưởng dệt mang nhiều tạp chất thiên nhiên của sợi bông, vải còn mang nhiều bụi, dầu mỡ, lượng hồ đáng kể trong quá trình dệt Do đó, mục đích của rũ hồ là dùng một số hóa chất hủy bỏ lớp hồ này Người ta thường dùng axit loãng như: axit sunfuric 0.5, bazo loãng, men vi sinh vật, muối, các chất ngấm Vải sau khi rũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy

· Nấu vải:

Mục đích của nấu vải là loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như: dầu, mỡ sáp,…Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ hóa chất-thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt

ở áp suất cao (2-3 at) và nhiệt độ cao (120-1300C)

· Tẩy trắng:

Công đoạn này dùng để tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các chất bẩn,

làm cho vải có độ trắng theo yêu cầu Các hóa chất thường sử dụng: Natriclorit (NaClO2), natri hypoclric (NaClO),… và các chất phụ trợ như: Na2SiO¬3, Slovapon N

Công đoạn nhuộm: công nghệ XLNT dệt nhuộm

Mục đích là tạo ra những màu sắc khác nhau của vải Để nhuộm vải được người ta sử dụng chủ yếu các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải Phần thuốc nhuộm như không gắn vào vải mà theo dòng nước thải đi ra, phần thuốc thải này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ, loại vải, độ màu yêu cầu,…

· Pigment:

Là một số thuốc nhuộm hữu cơ không hòa tan và một số chất vô cơ có màu như các bôxit và muối kim loại Thông thường pigment được dùng trong in hoa

· Thuốc nhuộm Azo:

Loại thuốc nhuộm này hiện nay đang được sản xuất rất nhiều, chiếm trên 50% lượng thuốc nhuộm

Đây là loại thuốc nhuộm có chứa một hay nhiều nhóm Azo: -N= N-, nó

có các loại sau:

- Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu, không tan trong nước nên thường nhuộm cho loại sợi tổng hợp ghét nước

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp chất màu hữu cơ không tan trong nước,có dạng R=C=O Khi bị khử sẽ tan mạnh trong kiềm và hấp thụ mạnh vào sợi, loại thuốc này cũng dễ bị thủy phân và oxy hóa về dạng không tan ban đầu

- Thuốc nhuộm bazơ: là những hợp chất mày có cấu tạo khác nhau, hầu hết là các muối clorua, oxalate hoặc muối kép của các bazơ hữu cơ Khi axit hòa tan, chúng phân ly thành các cation mang màu và anion không mang màu

- Thuốc nhuộm axit: khi hòa tan trong nước, bắt màu vào xơ trong môi trường axit Thuốc này thường dùng để nhuộm len và nhuộm trực tiếp (là những hợp chất màu hòa tan trong nước, có khả năng tự bắt mày vào

xơ xenlulôz nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc

kiềm)

- Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện các mối liên kết hóa trị với

- Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện các mối liên kết hoá trị với xơ

· Thuốc nhuộm lưu huỳnh:

Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số dung môi hữu

cơ nhưng tan trong môi trường kiềm Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ xenlulo, không nhuộm được len và

tơ tằm vì dung dịch nhuộm có tính kiềm mạnh

· Chất tẩy trắng quang học:

Là những hợp chất hữu cơ trung tính, không màu hoặc có màu vàng nhạt, có ái lực với xơ Đặc điểm của chúng là khi nằm trên xơ sợi, chúng

có khả năng hấp thụ một số tia trong miền tử ngoại của quang phổ và phản xạ tia xanh lam và tia tím

Một số tên gọi tương ứng của các thuốc nhuộm đang dùng trong thực tế

ở nước ta và trên thế giới như bảng 2.2

· Phạm vi sử dụng thuốc – công nghệ XLNT dệt nhuộm:

Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng hòa tan hay phân tán, và mỗi loại thuốc nhuộm khác nhau sẽ thích hợp cho từng loại vải khác nhau Để nhuộm vải từ những nguyên liệu ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hòa tan trong nước Các loại thuốc nhuộm này sẽ khuếch tán và gắn màng vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hóa lý (thuốc nhuộm trực tiếp), liên kết ion (thuốc nhuộm axit, bazơ), liên kết đồng hóa trị (thuốc nhuộm hoạt tính) Còn để nhuộm vải từ những nguyên liệu sợi kỵ nước như sợi tổng hợp thì người ta thường dùng thuốc nhuộm không tan trong nước (thuốc nhuộm phân tán)

Đối với các loại vải dệt từ sợi pha thì có thể chia làm hai lần, mỗi lần nhuộm một thành phần hay nhuộm một lần cho cả hai thành phần

· Mức độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm

Khi nhuộm vải thì quá trình nhuộm vải xảy ra theo 4 bước:

- Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi;

- Gắn màu vào bề mặt sợi;

- Khuếch tán màu vào bề mặt sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn so với quá trình trên;

- Cố định màu vào sợi

Để tăng hiệu quả quá trình nhuộm, các hóa chất sử dụng để phụ trợ cho quá trình nhuộm như các loại axít H2SO4, CH3COOH, các muối Natri sulfat, muối Amôni, các chất cầm màu như Syntephix, Tinofix

Công đoạn in hoa: công nghệ XLNT dệt nhuộm

In hoa tạo ra các văn hoa có một hay nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu bằng hồ in

Hồ in là một loại hỗn hợp các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay

pigment dung môi Các loại thuốc nhuộm dùng cho in hoa như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ liganit natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp

· Hồ tinh bột:

- Tinh bột: 199 g

- Nước: 987 g

- HCl 28%: 1.5 g

- CH3COONa:1.5g

+ Hồ dextrin:

- British gum D: 500g

- Nước: 500g

Hồ dextrin được dùng để in thuốc nhuộm hoàn nguyên và in phá gắn màu

· Hồ nhũ tương:

- Chất nhũ tương dispersal PR 8 – 15g

- Nước: 185 – 192g

Khuấy đều để nguội, trong lúc khuấy tốc độ cao cho thêm vào xăng công nghệ hay dầu khác 800g, tiếp tục khuấy cho đến khi hồ đồng nhất

Công đoạn sau in hoa: công nghệ XLNT dệt nhuộm

· Cao ôn:

Sau khi in, vải được cao ôn để cầm màu:

- Thuốc hoạt tính:1500C trong 5 phút;

- Thuốc pigment: 1400C – 1500C trong 3 phút;

- Thuốc nhuộm phân tán: 2150C

· Giặt:

Sau khi nhuộm và in vải được giặt nóng và lạnh nhiều lần để loại bỏ tạp chất hay thuốc nhuộm, in dư trên vải

- Đối với thốc nhuộm hoạt tính: 4 lần

- Đối với thuốc nhuộm pigment: 2 lần

- Đối với thuốc nhuộm phân tán: 2 lần

Công đoạn văng khổ hoàn tất:

Văng khổ hay hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm và hóa chất như mêtylit, axít axetic, formaldehyt,…

Ngoài công nghệ xử lý cơ học , người ta còn kết hợp với việc xử lý hóa học

· Mặt hàng in bông 100% cotton:

- Finish KVS 40g/l: chống nhàu và nhăn vải

- Ceramine HCL 10g/l: làm mềm vải

- Slovapon N 0.1g/l: tăng khả năng thấm hóa chất

+ Mặt hàng in bông PE/Co:

- Polysol S5 1g/l: chống nhàu và nhăn vải

- Repellan 77 10g/l: làm mềm vải sợi PE

- Softener NN 5g/l: làm mềm vải sợi Co

- Slovapon N 0.1g/l: tăng khả năng thấm hóa chất

+ Mặt hàng nhuộm 100% cotton:

- Finish PU 20g/l

- Calalyst PU 1g/l

· Mặt hàng nhuộm PE/Co:

- Hồ mềm: giống như bông PE/Co

- Repellan HYN 40g/l: chất béo để tạo savon, làm mềm vải

- Al2(S04)3 2g/l: muối làm tác nhân savon hóa

· Mặt hàng in bông có diện tích ăn mòn nhỏ cần tăng độ trắng:

- Leucophor BRB 2g/l: chất hoạt quang

- Cibaoron BBlue 0.02g/l: màu hoạt tính

2.3 ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI – CÔNG NGHỆ XLNT DỆT

NHUỘM

A NGUỒN GỐC PHÁT SINH NƯỚC THẢI:

Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các tạp chất chứa Nitơ, các chất bụi bẩn dính vào sợi (chiếm 6% khối lượng xơ)

Hóa chất sử dụng: hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl,

H2O2, Na2CO3, Na2SO3,…các loại thuốc nhuộm, các chất trơ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt

Thành phần nước thải phụ thuộc vào: đặc tính của vật liệu nhuộm, bản chất của thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và các hóa chất khác được sử dụng Nguồn nước thải bao gồm từ các công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm và hoàn tất

Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải Các chất hồ vải với lượng BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây ra tính độc cho thuỷ sinh của nước thải dệt nhuộm

B THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI – CÔNG NGHỆ XLNT DỆT NHUỘM:

Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành

hệ thống xử lý và quản lý chất lượng môi trường Sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải quyết định tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị

Nước thải dệt nhuộm sẽ khác nhau khi sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau Chẳng hạn như len và cotton thô sẽ thải ra chất bẩn tự nhiên của sợi Nước thải này có độ màu, độ kiềm, BOD và chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp, nguồn gây ô nhiễm chính là hóa học do các loại hóa chất sử dụng trong giai đoạn tẩy và nhuộm

Công nghệ XLNT dệt nhuộm: nước thải nhìn chung rất phức tạp và đa dạng, đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo môi trường, tinh bột men, chất oxy hóa,…được đưa vào sử dụng Trong quá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm và nấu tẩy

Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng trong môi trường sống như độ màu,

pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép

xả vào nguồn tiếp nhận

Nước thải gây ô nhiễm cho nguồn xả chủ yếu do độ đục, độ màu, lượng chất hữu cơ và pH cao Nhiều công trình nghiên cứu trước đây cho thấy keo tụ bằng phèn nhôm có thể khử màu hiệu quả 50-90%, đặc biệt hiệu quả cao với loại thuốc nhuộm sulfur

2.4 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG – CÔNG NGHỆ XLNT DỆT

NHUỘM

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm là từ các công đoạn hồ sợi, rũ hồ, nấu tẩy, nhuộm và hoàn tất

Bảng 2: Các chất ô nhiễm và đặc tính của công nghệ XLNT dệt nhuộm Với các hóa chất sử dụng như trên thì khi thải ra nguồn tiếp nhận, nhất là

ra các sông ngòi, ao hồ sẽ gây độc cho các loài thủy sinh Có thể phân chia các nhóm hóa chất ra làm 3 nhóm chính:

Nhóm 1: Các chất độc hại đối với vi sinh và cá

- Xút (NaOH) và Natri Cacbonat (Na2CO3) được dùng với số lượng lớn

để nấu vải sợi bông và xử lý vải sợi pha (chủ yếu l Poslyeste, bông)

- Axít vô cơ (H2SO4) dùng để giặt, trung hòa xút, hiện màu thuốc

nhuộm hoàn nguyên tan (Indigisol)

- Clo hoạt động (nước tẩy Javen) dùng để tẩy trắng vải sợi bông

- Fomatđêhyt có trong chất cầm màu và các chất dùng xử lý hoàn tất

- Dầu hỏa dùng để chế tạo hồ in pigment

- Một hàm lượng kim loại nặng đi vào nước thải:

• Trong một tấn xút công nghiệp nếu sản xuất bằng điện cực thuỷ ngân

sẽ có 4g thuỷ ngân (Hg)

• Tạp chất kim loại nặng có trong thuốc nhuộm sử dụng

- Một lượng halogen hữu cơ độc hại đưa vào nước thải từ một số thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tán, hoạt tính, pigment …

Nhóm 2 : Các chất khó phân giải vi sinh

- Các chất giặt vòng thơm, mạch Etylenoxit dài hoặc có cấu trúc mạch nhánh Alkyl

- Các Polyme tổng hợp bao gồm các chất hồ hoàn tất, các chất hồ sợi dọc như polyvinylalcol, polyacrylat,…

- Phần lớn các chất làm mềm vải, các chất tạo phức trong xử lý hoàn tất