Thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhuộm bằng phương pháp hoá lý, công suất 120 m3ngày đêm

Nếu muốn nhuộm các loại vật liệu dệt a nớc ta dùng những loại thuốc nhuộm hòa tan trong nớc chúng khuyếch tán và gắn vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hóa lý, liên kết ion, hoặc liên kết đ

Nớc là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quan trọng đối với cuộc sống của con ngời trên trái đất Nhng do sự phát triển không ngừng của sản xuất công nghiệp và hoạt động của con ngời đã làm ô nhiễm nguồn nớc Trong đó, ngành công nghiệp dệt nhuộm cũng là một trong những ngành gây ô nhiễm nguồn nớc

đáng kể Nớc thải nhuộm có chứa các chất màu hữu cơ (khó phân huỷ) gây ảnh hởng xấu đến chất lợng nớc và môi trờng sinh thái (gây màu, mùi, làm giảm ánh sáng truyền qua, giảm lợng oxy hoà tan trong nớc, tăng các chỉ số COD, BOD5…) Ngoài ra, nớc thải nhuộm còn chứa các chất kìm hãm sự phát triển của sinh vật nh sunfit, kim loại nặng, các halogen hữu cơ

Việc nghiên cứu và tìm ra các biện pháp xử lý nớc thải nói chung và nớc thải dệt - nhuộm nói riêng đều có ý nghĩa rất lớn trong công cuộc bảo vệ môi trờng Chính vì vậy, trong bản khoá luận này tôi đã đề cập và giải quyết đợc vấn đề:

Thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý n

lý, công suất 120 m 3 /ngày đêm” với hy vọng từ kết quả của đề tài sẽ giúp các

nhà máy nhuộm xử lý tốt nớc thải sản xuất trớc khi thải vào môi trờng Qua đó góp một phần nhỏ bé vào công cuộc bảo vệ nguồn nớc khỏi bị ô nhiễm và giữ gìn chất lợng nớc phục vụ lâu dài và phát triển bền vững cho nhu cầu phát triển kinh

tế xã hội

Bản khoá luận này không thể tránh khỏi những thiếu xót, rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô giáo cùng các đồng nghiệp để bản khoá luận thêm hoàn thiện và rút kinh nghiệm cho thiết kế các công trình xử lý nớc thải tiếp theo

Phần 1: tổng quan1.1 Giới thiệu về công nghiệp dệt - nhuộm.

1.1.1 Tình hình sản xuất và phát triển của ngành công nghiệp dệt

Ngành dệt may Việt Nam là một ngành có truyền thống lâu đời và cũng là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, có vai trò quan trọng trong nền kinh tế nớc ta Theo số liệu thống kê (trong những năm gần đây) cho thấy nghành dệt may luôn là ngành sản xuất có mức tăng trởng cao, kim ngạch xuất khẩu không ngừng gia tăng, thị trờng luôn đợc mở rộng, đã tạo điều kiện cho phát triển kinh tế, góp phần giải quyết việc làm ổn định xã hội

Trong những năm qua, ngành dệt may Việt Nam mặc dù còn gặp rất nhiều khó khăn trong mọi lĩnh vực Nhng, ngành dệt may vẫn đạt mức tăng trởng cao

và ổn định trong thời gian dài, xuất khẩu hàng dệt may bình quân đạt 20%/năm, chiếm khoảng 13 ữ 16% tổng giá trị xuất khẩu cả nớc Năm 2003 toàn ngành đã xuất khẩu 3,67 tỷ USD và năm 2004 đã đạt 4,2 tỷ USD [7]

Bên cạnh những thành tựu đạt đợc, thì tình trạng ô nhiễm môi trờng sinh thái do ngành công nghiệp dệt may gây ra cũng đang là vấn đề bức xúc của xã hội Nghiêm trọng hơn cả là vấn đề ô nhiễm môi trờng nớc do các xí nghiệp nhuộm gây ra

1.1.2 Các công đoạn chính của công nghiệp dệt:

- Hồ sợi dọc: Tạo mảng hồ bao quanh các sợi, có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, để sợi không bị đứt khi dệt

- Dệt: Kết hợp sợi ngang và sợi dọc để hình thành tấm vải mộc

- Nấu: Dùng nhiệt và các chất nấu nh Na2CO3, NaOH, các chất phụ trợ để tách các tạp chất thiên nhiên có trong sợi đồng thời làm tăng độ mao dẫn và độ ngấm cho vải

- Tẩy: Dùng các chất oxy hoá để khử các chất màu thiên nhiên và các chất màu khác bám trên sợi, làm tăng độ trắng cho vật liệu

- Giặt: Đợc tiến hành sau các quá trình nấu, tẩy, trung hoà nhằm tách loại các hoá chất, chất bẩn bám vào vải sợi.

- Trung hoà: Dùng H2SO4 để trung hoà phần NaOH bám vào vải sợi trong công đoạn nấu

- Nhuộm: Dùng các loại thuốc nhuộm và các chất phụ trợ để nhuộm sợi, tạo màu sắc mong muốn cho vải

- In hoa: Tạo cho vải có mẫu mã và màu sắc phong phú Vải đợc chuyền qua các máy in trục lăn hay in lới để mực in có thể thấm vào vải

- Hồ hoàn tất: Tạo cho vải sợi có các tính chất mong muốn nh: Sản phẩm không co, không nhàu…

1.1.3 Thuốc nhuộm trong công đoạn nhuộm

Quá trình nhuộm sử dụng rất nhiều loại hóa chất khác nhau Trong đó thuốc nhuộm là hoá chất quan trọng nhất

1.1.3.1 Khái niệm thuốc nhộm

Trong cuộc sống muôn màu của con ngời, thuốc nhuộm đợc sử dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau nh: Nhuộm lông thú, da, cao su, chất dẻo, giấy, gỗ, chiếu cói, trong công nghiệp sơn, thực phẩm, dợc phẩm, mỹ phẩm [1]

Thuốc nhuộm là tên chỉ chung cho những hợp chất vô cơ và hữu cơ có màu (có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp), rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu [1]

Thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt nhuộm đợc dùng để nhuộm các vật liệu dệt từ xơ thiên nhiên (bông, lanh, gai, len, tơ tằm), xơ nhân tạo (vixco, axetat, polyno) và xơ tổng hợp (polyamit, polyeste, polyacrylonitrin, ) [1]…

1.1.3.2 Phân loại thuốc nhuộm

Hiện nay, số lợng thuốc nhuộm mà các hãng sản xuất ra đã lên đến con số hàng nghìn màu và tên thơng phẩm khác nhau Để phân loại thuốc nhuộm ngoài phân loại theo cấu tạo hoá học, ngời ta còn dùng phơng pháp phân loại theo phân lớp kỹ thuật

* Phân loại theo cấu tạo hóa học:

Phân loại theo cấu tạo hoá học chia thuốc nhuộm thành các loại nh sau: Thuốc nhuộm azo, Antraquinon, Inđigoit, Arylmetan, Nitro, Nitrozo, Polymetyn,

Lu huỳnh, Arylmin, Azometyn, Hoàn nguyên đa vòng, Phtaloxianin [1]

* Phân loại theo phân lớp kỹ thuật:

- Các loại thuốc nhuộm bazơ - cation: Đợc sử dụng trực tiếp cho nhuộm len, dạ, lụa còn vải bông thì chúng chỉ đợc sử dụng làm chất tẩm thực Việc tẩm thực

đợc thực hiện bằng cách gia công sơ bộ sản phẩm bằng axit thuộc da và muối Kali Antimoan Citrat cùng dẫn xuất SunfuaPhenol sau đó chúng đợc gia công bằng các muối khoáng trong môi trờng axit

- Các loại thuốc nhuộm axit: Sử dụng trực tiếp cho nhuộm len, dạ, lụa với sự

có mặt của axit tự do, chúng không đợc dùng cho nhuộm vải bông Trong bể nhuộm, ngoài thuốc nhuộm còn có các muối Glauberit và axit Sunfuric thậm chí cả axit Acetic, axit Formic hoặc Amoni Acetat có khi còn thêm cả xà phòng (khi nhuộm len) [1]

- Các loại thuốc nhuộm trực tiếp: Là những hợp chất màu hoà tan trong nớc,

có khả năng tự bắt màu một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trờng trung tính hoặc kiềm Thuốc nhuộm này có đủ gam màu từ vàng đến đen, song kém bền màu với giặt và ánh sáng nên thờng phải sử dụng kết hợp với các muối kim loại nặng để cầm màu Thuốc nhuộm trực tiếp dùng cho nhuộm vải, sợi bông, lụa, sợi polyamit,…

- Các loại thuốc nhuộm cần cố định màu: Đợc sử dụng cho nhuộm các loại sợi có nguồn gốc thực vật và động vật chỉ khi có các chất cố định màu kim loại

(chất cầm màu) Việc cầm màu đối với vải len là các muối Nhôm hoặc Crom, còn đối với vải bông có thể còn sử dụng cả muối Sắt Các chất phụ trợ có thể là CanxiCitrat, Axit Formic, Axit lactic, đôi khi cả axit Sunfuric, Crom TetrraFlori.

- Các loại thuốc nhuộm khối: Đợc sử dụng trong môi trờng axit với sự có mặt của chất ôxy hoá và axit tự do Các loại thuốc nhuộm khối hiện nay đợc sử dụng chủ yếu là loại phẩm màu Sunfit Ngoài việc chứa các nhóm Sunfua axit, chúng còn chứa cả Natri Hidroxit, muối Glauberit hoặc muối Nhôm Sunphat Các chất ôxy hoá sử dụng thờng là các muối của Clo, Peoxit Khi pha loãng mạnh loại thuốc nhuộm này sẽ bị kết tủa

- Các loại thuốc nhuộm Lu huỳnh: Đợc sử dụng để nhuộm vải bông mà không cần sử dụng Natri sunfit, chúng sẽ gắn kết vào vải nhờ oxy của không khí Các chất phụ trợ trong bể nhuộm có thể là muối Glauberit, muối ăn, Sôđa, KalibiCromat, muối đồng, huyền phù hoặc chất béo, nớc thải của quá trình nhuộm thuốc nhuộm lu huỳnh thờng có pH = 5,5

- Các loại thuốc nhuộm hiện màu: Có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ đều có thể sử dụng cho nhuộm xơ sợi mà không cần chất tẩm thực [1]

1.1.3.3 Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp nhuộm

Tùy thuộc vào từng loại vật liệu và loại màu cần nhuộm mà ta sử dụng các loại thuốc nhuộm khác nhau Nếu muốn nhuộm các loại vật liệu dệt a nớc ta dùng những loại thuốc nhuộm hòa tan trong nớc (chúng khuyếch tán và gắn vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hóa lý, liên kết ion, hoặc liên kết đồng hóa trị) còn khi cần nhuộm các loại vật liệu không a nớc và nhiệt dẻo (nh xơ axetat và xơ tổng hợp) thì ta dùng các loại thuốc nhuộm không tan trong nớc (chúng đợc sản xuất

ở dạng bột mịn, phân tán cao, bắt màu vào xơ sợi theo cơ chế hòa tan (xơ sợi là dung dịch rắn) hoặc phân bố sâu trong hệ thống mao quản của xơ sợi) Mỗi loại thuốc nhuộm chỉ có khả năng nhuộm cho một số loại vật liệu nhất định Phạm vi

sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt đợc tổng hợp trong bảng 1.1 nh sau:

Bảng 1.1: Phạm vi sử dụng các loại thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt [13] Loại sợi

Thuốc

Nhuộm

Sợi bông Sợi xelulo thực vật Len lụa Tơ Poly este Poly amit Polyacry lonitril

đợc thải ra sau quá trình sử dụng của con ngời đã thay đổi tính chất ban đầu.[13]

1.2.2 Vấn đề ô nhiễm môi trờng nớc trong công nghiệp dệt nhuộm

Ô nhiễm nớc do sản xuất có thể xem nh là dạng ô nhiễm chủ yếu và đợc quan tâm hàng đầu trong công nghiệp dệt - nhuộm Các số liệu nghiên cứu và thống kê cho thấy rằng, để có đợc một tấn sản phẩm dệt phải tiêu tốn 50 đến 300

m3 nớc và cũng khoảng chừng ấy nớc thải đợc thải ra môi trờng Nớc thải công nghiệp dệt - nhuộm có chứa các hoá chất d thừa sau quá trình nhuộm, in hoa và các tạp chất tách ra từ xơ sợi với mức ô nhiễm cao, gây ảnh hởng xấu đến môi trờng sinh thái

1.2.2.1 Nguồn phát sinh nớc thải

Để hiểu rõ về sự hình thành nớc thải dệt nhuộm, ta khảo sát sơ bộ sơ đồ nguyên lý công nghệ của công nghiệp dệt (đợc thể hiện trong hình 1.1) Từ sơ đồ nguyên lý công nghệ, ta nhận thấy nguồn gốc của các chất ô nhiễm trong nớc thải dệt nhuộm chủ yếu là từ các hóa chất thêm vào trong quá trình sản xuất Ngoài ra còn do các hợp chất tách ra từ các sợi đi vào nớc thải Các chất ô nhiễm

đợc phát thải ở tất cả các khâu của quá trình dệt - nhuộm từ hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm, in hoa đến hoàn tất Trong đó, lợng nớc thải chủ yếu phát sinh từ các quá trình giặt sau mỗi công đoạn

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý công nghiệp dệt nhuộm và các nguồn nớc thải [3]

Bông, xơ

Nớc, hồ, chất phụ trợ Nớc thải chứa hồ

Hơi nớc tinh bột, hoá chất

Nớc, enzym, NaOH Nớc thải chứa hồ,tinh bột

Thuốc nhuộm, chất phụ trợ Nớc thải có chứa chất màu

Hồ in, nớc, hơi nớc nồng độ cao

Chất tẩy rửa, chất phụ trợ Nớc thải có chứa chất màu Nớc, hơi nớc chất tẩy rửa

Hồ hoàn tất, chất phụ trợ Nớc thải có chứa hồ

Nớc hơi nớc

1.2.2.2 §Æc ®iÓm níc th¶i dÖt nhuém–

in hoa

- Các tạp chất tách ra từ sợi nh: Dầu mỡ, các hợp chất chứa Nitơ, pectin, các chất bụi bẩn bám dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lợng sợi).

- Các hóa chất sử dụng nh: Hồ tinh bột, H2SO4, NaOH, H2O2, Na2CO3…, các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, các chất ngấm, chất cầm màu, chấttẩy giặt

- Các chất tẩy rửa cũng là một trong những thành tố gây ô nhiễm hữu cơ đáng kể Thành phần của chất tẩy rửa gồm: Chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia và các chất khác [3]

Các chất ô nhiễm chính của nớc thải dệt nhuộm qua các công đoạn sản xuất

đợc thống kê trong bảng 1.2 nh sau:

Bảng 1.2: Các chất ô nhiễm nớc của các công đoạn dệt nhuộm [3]

Hồ sợi, giũ hồ

Tinh bột, glucozơ, carboxy metyl xenlulozơ, polyvinyl alcol, nhựa chất béo và sáp

BOD cao (chiếm 34 ữ

50% sản lợng BOD)

Nấu, tẩy NaOH, chất sáp, dầu mỡ, tro, soda,

silicat natri và xơ sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (chiếm 30% tổng BOD)

Tẩy trắng Hipoclorit, hợp chất chứa Clo,

NaOH, AOX, axit

Độ kiềm cao, BOD cao (chiếm 5% tổng BOD)

Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic

và các muối kim loại

Độ màu rất cao, BOD khá cao, TS cao

In Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét,

muối kim loại, axit

Độ màu cao, BOD cao

và dầu mỡ

Hoàn tất Vết tinh bột, mỡ động vật, muối Kiềm nhẹ, BOD thấp

* Tính chất của n ớc thải

Nớc thải của công nghiệp dệt nhuộm bao gồm ba nhóm tính chất chính:

 Những chất có thể dễ bị phân hủy sinh học và ít độc hại:

- Xơ, sợi có nguồn gốc thiên nhiên và các sản phẩm phân hủy của chúng

- Các loại bột có nguồn gốc tinh bột dùng trong hồ sợi.

- Các chất tẩy rửa loại LAB

- Các axit hữu cơ nh axetic, fomic

- Các muối trung tính có nồng độ thấp

 Những chất khó phân hủy sinh học:

- Các loại xơ, sợi có nguồn gốc tổng hợp

- Một số loại thuốc nhuộm, chất tăng trắng quang học

- Các chất nhũ hóa, tạo phức, chất làm mềm

- Các chất dùng để hồ vải, hồ sợi, hồ in và các nhựa xử lý hoàn tất

- Các chất tẩy rửa

 Những chất độc hại với sinh vật:

- Các loại dầu: Dầu hỏa, dầu FO, dầu mỡ bôi trơn

- Các chất cầm màu

- Các halogen hữu cơ (AOX), các kim loại nặng

- Một số muối vô cơ [9]

* Đặc tr ng của n ớc thải dệt nhuộm

Ngành công nghiệp dệt - nhuộm là ngành có dây chuyền công nghệ sản xuất phức tạp (áp dụng nhiều loại hình công nghệ), trong quá trình sản xuất sử dụng nhiều loại nguyên liệu, hoá chất khác nhau và tạo ra nhiều sản phẩm có mẫu mã, màu sắc và chủng loại phong phú đa dạng Nớc thải công nghiệp dệt nhuộm có đặc trng là dao động rất lớn cả về lu lợng và tải lợng các chất ô nhiễm Trớc hết, dao động lu lợng và tải lợng chất ô nhiễm nớc thải dệt nhuộm thay

đổi theo loại hình công nghệ và nguyên liệu đầu vào Nên mỗi xí nghiệp khác nhau thì hàm lợng và tải lợng các chất ô nhiễm phát thải khác nhau và đã đợc thể hiện trong kết quả khảo sát, đánh giá các chỉ tiêu ô nhiễm của các nhà máy dệt - nhuộm Hà Nội và Việt Nam (năm 1997) trong bảng 1.3 và 1.4 nh sau:

Bảng1.3: Đặc tính dòng thải của một số nhà máy dệt - nhuộm tại Hà Nội

Tên nhà máy (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) TS PH màu Độ

(Pt-Co)

m 3 /tấn vải

Hàng pha dệt kim

Bảng1.5: Đặc tính nớc thải của xí nghiệp dệt nhuộm hàng bông dệt kim [13] Các thông số Đơn vị Giá trị nhỏ nhất Giá trị trung bình Giá trị cực đại

1.2.2.3 Tác hại của nớc thải dệt nhuộm

Một số thuốc nhuộm với liều lợng 1mg/l trong nớc đã gây độc hại đối với sự sinh trởng và phát triển của các loài cá Thuốc nhuộm nồng độ khoảng 100 mg/l gây ức chế các vi sinh vật trong nớc, có độc tính với các loài tảo, thực vật bậc cao Các loại thuốc nhuộm họ antraquinon có thể ức chế vi khuẩn kị khí sinh metan

Xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt là những hợp chất khó phân huỷ sinh học tích tụ trong nớc tạo thành lớp màng bao phủ lên bề mặt các nguồn nớc và ngăn cản oxi hoà tan vào nớc

Nớc thải có độ màu cao gây cản trở sự hấp thụ bức xạ mặt trời, gây bất lợi cho hô hấp và sinh trởng của quần thể vi sinh và các loài sinh vật có ích sống trong nớc

Các chất độc nh sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có khả năng tích luỹ trong cơ thể sinh vật, gây ra một số bệnh mãn tính, có thể gây ung th đối với ngời và động vật

Trong các xí nghiệp dệt có đến 95% lợng thuốc nhuộm đợc sử dụng ở dạng bột (ít tan trong nớc) Vì vậy, trong quá trình nhuộm một lợng lớn thuốc nhuộm

đợc thải v o môi trà ờng ở nhiệt độ cao, thuốc nhuộm sẽ bốc hơi một phần gây

ảnh hởng trực tiếp đối với ngời lao động (gây triệu chứng nôn nao, mệt mỏi, khó chịu, khó thở, đau đầu) Ngoài ra, thuốc nhuộm còn có khả năng gây độc cấp tính qua đờng miệng, nguy hiểm hơn là khả năng gây ung th tiềm tàng của các thuốc nhuộm gốc benzidine, các hợp chất azo do bị chuyển hoá sinh học th nhà các amin

Trong ngành dệt - nhuộm ở các công đoạn khác nhau phát sinh các chất ô nhiễm với hàm lợng và thành phần khác nhau Đáng chú ý hơn cả là nớc thải của công đoạn nhuộm Vì đây là công đoạn phát sinh các chất ô nhiễm nhiều nhất và nghiêm trọng nhất

1.2.3 Ô nhiễm môi trờng nớc trong công đoạn nhuộm

1.2.3.1 Quá trình nhuộm

Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng hoà tan hay phân tán Nhng trong một quá trình nhuộm vải thờng xảy ra theo 4 bớc nh sau:

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

- Gắn màu vào bề mặt sợi

- Khuyếch tán màu vào trong sợi

- Cố định màu vào sợi vải [13]

Trong các phân xởng nhuộm, nguyên liệu (vải) trớc tiên đợc giặt với dung dịch

xà phòng hoặc tác nhân làm ớt để khi thuốc nhuộm ngấm vào dễ cân bằng hơn

Đó là quá trình sử dụng nớc giặt và rửa để làm cho màu sắc sáng hơn Nguyên liệu trớc khi nhuộm phải đợc tẩy trắng Sau đó là quá trình nhuộm thuốc và sau quá trình nhuộm thuốc nguyên liệu (vải) sẽ đợc giặt trong bồn xà phòng Lu

huỳnh, aniline, azo và các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, các chất cầm màu

đợc sử dụng trong quá trình sẽ đi vào nớc thải từ khâu chuẩn bị vải, tẩy trắng, quá trình nhuộm thuốc đến việc loại bỏ thuốc nhuộm đã sử dụng (quá trình xả và giặt sau nhuộm), Ngoài ra, nớc rửa bể, máy móc và các xởng nhuộm cũng đi vào nớc thải Vì thế, nớc thải nhuộm chứa các cặn bã của các sắc tố dùng để nhuộm

và các chất hoá d thừa sau quá trình nhuộm

1.2.3.2 Đặc điểm nớc thải công đoạn nhuộm

Cũng nh nớc thải trong các xí nghiệp dệt - nhuộm, nớc thải trong công đoạn nhuộm cũng thờng xuyên dao động vả về lu lợng và tải lợng chất ô nhiễm trong quá trình nhuộm, nếu sử dụng các loại thuốc nhuộm khác nhau thì khác nhau thì phát sinh các chất thải với lu lợng và hàm lợng khác nhau và đợc thể hiện trong bảng 1.7 nh sau:

Bảng1.7: Lợng và thành phần nớc thải của các cơ sở nhuộm

Loại thuốc nhuộm Lợng nớc thải, m 3 /100 kg vải ml HCl 0,1 N/l Độ kiềm, BOD 5

Thuốc nhuộm lạnh cho

Và khi sử dụng các loại nguyên liệu, công đoạn khác nhau thì hàm lợng và tải lợng các chất ô nhiễm cũng khác nhau Thành phần chất thải của quá trình nhuộm đợc cho trong bảng 1.6 nh sau:

B¶ng 1.6 : Thµnh phÇn chÊt th¶i cña qu¸ tr×nh nhuém v¶i [10]

Lo¹i nguyªn liÖu Nguyªn liÖu nhuém Nguyªn liÖu nhuém ViÖc tÈy tr¾ng vµ nhuém

vải sẽ đi vào nớc thải Lợng thuốc nhuộm thải cùng nớc thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu …Độ gắn màu của các loại thuốc nhuộm vào sợi rất khác nhau tỷ lệ màu gắn vào sợi nằm trong khoảng 50 đến 98% Phần còn lại sẽ đi vào nớc thải Bảng 1.12 cho bết tỷ lệ màu không đợc gắn vào sợi trong qúa trình nhuộm.

Bảng 1.9: Tỷ lệ màu không đợc gắn vào sợi trong qúa trình nhuộm

Để nâng cao hiệu quả của qúa trình nhuộm (trong một số trờng hợp) ngời ta

bổ sung thêm các chất nh: H2SO4, CH3COOH, sunfat natri, muối amon, các chất cầm màu (syntephix, tinofix), Những tác nhân để thuốc nhuộm bám dính (các loại hồ có nguồn gốc khác nhau nh đextrin, nhựa trangacan và các loại cao su tự nhiên khác nh albumin, casein và trong nhiều trờng hợp là axetyl xenluloza) Với một lợng các chất màu và tác nhân làm đậm đặc, thuốc nhuộm còn chứa các chất

cần thiết khác thêm vào để làm gắn sắc tố nh tannin, axit axetic, muối kim loại, chất khử chất kiềm …[9]

Từ những phân tích ở trên, ta thấy nớc thải của công đoạn nhuộm có lu lợng nớc thải trên một đơn vị sản phẩm là tơng đối lớn Thành phần chính của nớc thải sản xuất chủ yếu vẫn là thuốc nhuộm mất mát trong quá trình nhuộm (có cả loại thuốc nhuộm hoà tan cũng nh không hoà tan trong nớc), các hoá chất phụ trợ sử dụng cho nhuộm (các hoá chất này có thể là axit hoặc bazơ là tuỳ thuộc vào công nghệ sử dụng) hoặc có thể là các hợp chất của một vài kim loại điển hình nh Nhôm, Crôm, Sắt hoặc các Anion nh SO4-2, SO3-2, Cl-… Nớc thải nhuộm còn chứa một lợng lớn các chất hữu cơ cũng nh các sơ sợi nhỏ tách ra từ vải Kèm theo đó là một lợng nhỏ nớc thải sinh hoạt Nhìn trung, nớc thải nhuộm có

đặc trng là dao động lớn về lu lợng và tải lợng chất ô nhiễm Sự dao động này phụ thuộc vào từng xí nghiệp, từng loại hình công nghệ, nguyên liệu, hoá chất sử dụng, mức độ yêu cầu của khách hàng…

1.3 phơng pháp xử lý nớc thải

1.3.1 Các phơng pháp xủ lý nớc thải

Các phơng pháp phổ biến sử dụng cho xử lý nớc thải là: Phơng pháp xử lý cơ học, phơng pháp xử lý hóa học, phơng pháp xử lý hóa lý, phơng pháp xử lý sinh học hoặc có thể kết hợp các phơng pháp

Là đa vào nớc thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học và tạo cặn để lắng tách hoặc tạo dạng chất hòa tan không

độc, không gây ô nhiễm môi trờng nớc Những phơng pháp cơ bản: trung hòa, keo tụ (đông tụ keo), ozon hóa, điện hóa học

1.3.1.3 Phơng pháp xử lý hóa lý

Là những phơng pháp xử lý nớc thải dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: Keo

tụ, hấp phụ, trích ly bay hơi, tuyển nổi, trao đổi ion, tinh thể hóa, dùng màng bán thấm, cô đặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử khí, khử màu…

1.3.1.4 Phơng pháp sinh học

Là quá trình dựa vào các hoạt động sống của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm nớc Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng trong nớc thải làm nguồn dinh dỡng tạo ra năng lợng và tổng hợp nên tế bào mới Các phơng pháp sinh học gồm có phơng pháp hiếu khí và phơng pháp yếm khí Phơng pháp sinh học có các công trình tiêu biểu nh: Bể aroten, bể lọc sinh học, bể mê tan, hồ sinh học, cánh đồng tới cánh đồng lọc

1.3.2 Các phơng pháp hoá học và hoá lý thờng dùng trong dệt - nhuộm

- Trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm

- Sử dụng các hoá chất để trung hoà nh: H2SO4, HCl, HNO3, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaCO3, MgCO3,…

- Lọc nớc qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà [9]

Phơng pháp trung hoà có u điểm là đơn giản dễ thực hiện Tuy nhiên phơng pháp này x lý không triệt để các chất ô nhiễm các chất ô nhiễm và có thể xảy ra nguy cơ rò rỉ axit và hơi axit từ các bình chứa

1.3.2.2 Phơng pháp keo tụ:

Quá trình lắng chỉ có thể tách đợc các hạt rắn huyền phù nhng không thể tách đợc các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng có kích thớc quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phơng pháp lắng ta cần tăng kích thớc của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lực đòi hỏi trớc hết cần trung hoà điện tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng lại với nhau Quá trình trung hoà điện tích gọi là quá trình đông tụ còn quá trình tạo thành lớp bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

Các chất keo tụ thờng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Các chất keo tụ thờng dùng Al2(SO4)3.18H2O, [Al2(OH)nCl6-n]m, Al2(OH)5Cl, NaAlO2, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, AlCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3… Tuỳ thuộc vào tính chất hoá lý, nồng độtạp chất trong nớc, pH, thành phần các muối trong nớc mà lựa lựa chọn chất

đông tụ cho thích hợp Al2(SO4)3 đợc sử dụng phổ biến nhất vì chất này hoà tan tốt trong nớc, giá thành rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH = 5 – 7,5

Khi dùng phèn nhôm hay phèn sắt sẽ tạo thành các bông Al(OH)3 hay Fe(OH)3 Các chất màu khó phân huỷ sinh học hấp phụ vào các bông cặn và lắng xuống Phơng pháp này dùng để khử màu của nớc thải và hiệu suất khử màu cao

đối với thuốc nhuộm phân tán Có thể kết hợp cả phèn nhôm và phèn sắt để khử màu thuốc nhuộm hoàn nguyên, hoạt tính, phân tán

Để tăng cờng khả năng làm việc, giảm tiêu hao chất keo tụ cho xử lý nớc cũng nh tăng độ nén của các bông keo ngời ta dùng các chất cao phân tử gọi là chất trợ keo tụ có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Các chất trợ keo tụ chỉ cần một lợng nhỏ (vài phần triệu) vào nớc đục, nó sẽ kết hạt không tan lơ lửng thành khối riêng biệt và làm cho nớc trở nên trong Các chất trợ keo tụ đợc sử dụng thờng là các chất có nguồn gốc hữu cơ nh Săngtangum, Polyacryamid – PAA có công thức là (CH2CHCONH2)n, Polyacryamid biến tính – AcooFloc, AcooFloc hiện trên thị trờng có nhiều loại nh: A95, A101, A130, C482, C492,N100, v…à chúng đợc phân thành 3 loại chính:

C- Cationic: tan trong nớc, phân tử polyme tích điện dơng

A- Anionic: tan trong nớc, phân tử polyme tích điện âm

N- Nonionic: tan trong nớc, phân tử polyme không mang điện hoặc lỡng cực

Phơng pháp keo tụ đợc ứng dụng để tách các chất lơ lửng không tan và làm giảm lợng COD đáng kể, nhng phơng pháp này khó tách các chất bẩn dạng hoà tan và khó xử lý triệt để màu của một số loại thuốc nhuộm lớn trong n ớc thải nhuộm

1.3.2.3 Phơng pháp hấp phụ:

Xử lý nớc thải dệt nhuộm bằng phơng pháp hấp phụ đang đợc chú ý nhiều trong thời gian gần đây do khả năng loại bỏ đợc những chất ô nhiễm có độc tính cao, có màu, mùi khó chịu mà các phơng pháp xử lý thông thờng không xử lý đ-

ợc hoặc xử lý cha triệt để Hơn nữa phơng pháp hấp phụ có quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, dễ vận hành, chi phí xử lý thấp Nhng có nhợc điểm là việc tái sinh chất hấp phụ sau khi đã hấp phụ bão hoà (khi tái sinh bằng nhiệt có thể tạo ra dioxin) và phải sử dụng kết hợp với một phơng pháp xử lý khác nữa

Các chất hấp phụ thờng dùng là: Than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất nh xỉ mạt sắt… Trong số này than hoạt tính đợc dùng phổ biến nhất.

Than hoạt tính có 2 dạng: Dạng bột và dạng hạt đều đợc dùng để hấp phụ các chất hữu cơ, các kim loại nặng, các chất màu dễ bị than hoạt tính hấp phụ L-ợng chất hấp phụ thờng tuỳ thuộc vào khả năng hấp phụ của các chất và lợng chất bẩn có trong nớc Phơng pháp này có thể hấp phụ đợc 58-95% các chất hữu cơ và các chất màu Các chất hữu cơ có thể hấp phụ đợc là phenol, alkylbenzen, axit sunforic, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm …

1.3.2.4 Phơng pháp màng lọc:

Phơng pháp này nhằm mục đích thu hồi hoá chất để tái sử dụng nh thu hồi PVA, thu hồi muối và thuốc nhuộm bằng cách kết hợp giữa thẩm thấu ngợc và màng bán thấm Động lực quá trình lọc màng là sự trênh lệch áp suất tạo ra do bơm nén áp lực

Phơng pháp màng lọc dùng vách ngăn xốp, màng lọc cho phép các phân tử chất lỏng đi qua và giữ lại các hạt phân tán trên bề mặt vách ngăn

Phơng pháp này có u điểm là tách đợc các chất có độ tinh khiết cao, loại

đ-ợc những chất mà các phơng pháp khác không loại đđ-ợc Nhng có nhđ-ợc điểm là giá thành thiết bị, chi phí vận hành cao nên phạm vi ứng dụng cha đợc rộng rãi

1.3.2.5 Phơng pháp tuyển nổi:

Trong xử lý nớc thải tuyển nổi thờng đợc sử dụng để khử các chất lơ lửng

và bùn cặn Phơng pháp này có thể khử đợc hoàn toàn các hạt nhỏ, các hạt lắng chậm trong thời gian ngắn khi hạt đã nổi lên bề mặt, chúng đợc thu gom bằng

bộ phận vớt bọt Quá trình tuyển nổi sử dụng cho xử lý nớc đợc thực hiện bằng cách sục khí vào nớc thải Các bọt khí sẽ dính kết với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo các hạt rắn nổi lên bề mặt, sau đó tập hợp lại thành lớp và đợc tách ra ngoài Phơng pháp này đơn giản, chi phí năng l-

ợng thấp nhng các lỗ mao quản hay bị bẩn và dễ bị tắc, nên gây khó khăn cho việc chọn vật liệu và chế tạo lỗ mao quản.

1.3.2.6 Phơng pháp oxi hoá:

Mục đích để khử trùng, oxy hoá làm mất màu và khử các độc tố Hầu hết

n-ớc thải của công nghiệp nhuộm chứa các hợp chất vô vơ và hữu cơ hoà tan, các hợp chất mang màu, những chất này thờng khó tách ra khỏi nớc thải đặc biệt màu của nớc thải của quá trình sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính, trực tiếp, axit Nguyên lý của phơng pháp là dùng các chất oxi hoá mạnh nh: Cl2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3 để oxi hoá các chất ô nhiễm và tách ra khỏi nớc thải bằng cách tạo thành các chất không độc hoặc ít độc hoặc cho phép xử lý tiếp bằng ph-

ơng pháp sinh học Quá trình xử lý nớc bằng phơng pháp oxy hoá tiêu tốn một ợng lớn các tác nhân hoá học nên chỉ dùng trong những trờng hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn nớc thải không thể xử lý hoặc khó xử lý bằng phơng pháp khác

l-Xử lý nớc thải nhuộm bằng phơng pháp này thờng sử dụng các tác nhân nh H2O2, O3 với xúc tác Fe2+ Quá trình oxi hoá sẽ bẻ gãy liên kết azo, các liên kết

đôi trong phân tử thuốc nhuộm, gây ra hiện tợng mất màu thuốc nhuộm [9]

1.4 Dây chuyền công nghệ xử lý nớc thải dệt nhuộm:

Nớc thải của công nghiệp nhuộm có đặc trng là giao động lớn cả về lu lợng

và tải lợng các chất ô nhiễm Trong đó, pH, COD, độ màu và hàm lợng chất lơ lửng dao động trong khoảng rất rộng Ngoài ra, trong nớc thải nhuộm còn chứa nhiều độc tố với vi sinh vật (các kim loại nặng, các hợp chất halogen hữu cơ, các mối sunfit), nên khó áp dụng phơng pháp xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học thuần túy Vì thế, chúng tôi quyết định chọn xử lý nớc thải nhuộm bằng ph-

ơng pháp hoá lý Phơng pháp hoá lý có u điểm: Diện tích mặt bằng xử lý nhỏ, xử

lý nhanh, hiệu quả, không gây mùi, dễ điều chỉnh mức độ xử lý, khử đợc các độc

tố, Có thể cơ giới hoá và điều khiển tự động nên rất dễ áp dụng ở quy mô công nghiệp.

Do hệ có qui mô không lớn nên chúng tôi áp dụng công nghệ xử lý nớc thải với sơ đồ công nghệ (đợc thể hiện trong hình 1.2) Sơ đồ công nghệ bao gồm:

- Bể chứa nớc thải ban đầu

Nguyên lý hoạt động:

Nớc thải từ các xởng nhuộm theo kênh dẫn nớc thải qua song chắn rác về bể tập trung nớc thải Ch Từ bể tập trung Ch, nớc đợc bơm B1 bơm lên bể khuấy trộn

và phản ứng Ht có hệ thống tự động điều chỉnh pH Trong thiết bị khuấy trộn,

n-ớc thải đợc bổ xung các hoá chất: Chất keo tụ và chất chợ keo tụ Nn-ớc thải sau khi qua bể khuấy trộn và phản ứng tự chảy sang bể lắng sơ cấp rồi sang bể lắng thứ cấp Tại các bể lắng sơ cấp và thứ cấp, các chất lơ lửng (bao gồm cả cặn đất, thuốc nhuộm không tan, cặn lơ lửng ) đợc tách ra và lắng xuống đáy bể Bùn này đợc tách ra khỏi bể lắng qua van xả đáy về bể chứa bùn CB và bùn đợc bơm B2 bơm vào bể lọc bùn BB Nớc từ bể lọc bùn đợc quay trở lại bể chứa nớc thải

Ch, còn bùn sau khi nén đợc đem đi chôn lấp hoặc sản xuất bột màu rẻ tiền Nớc thải sau bể lắng thứ cấp đợc chuyển về bể trung gian trớc lọc TG và đợc bơm B3 bơm lên thiết bị lọc sơ cấp Lc1, nớc sau bể lọc sơ cấp vào bể lọc thứ cấp Lc2 với vật liệu lọc là than hoạt tính Tại đây, các chất gây màu (thuốc nhuộm) cũng nh các Ion kim loại nặng, nhũ dầu còn lại trong nớc sẽ đợc than hoạt tính giữ lại, n-

ớc thải qua bể lọc thứ cấp đợc khử trùng bằng nớc Ja ven đạt yêu cầu thải và đợc thải ra ngoài hoặc quay trở về bể chứa nớc để phục vụ cho sản xuất

2.1 các hoá chất sử dụng

- Vôi: Sử dụng vôi bột để điều chỉnh PH nớc thải

- Nớc javen: Để oxi hoá và khử trùng nớc thải

- Chất trợ lắng: Sử dụng chất trợ lắng a95 để tăng khả năng lắng

- Axit : Sử dụng axit H2SO4 để điều chỉnh PH nớc thải

- Chất keo tụ: Sử dụng phèn nhôm sulphat

Tính toán lợng phèn tiêu tốn

Tính toán lợng phèn tiêu thụ dựa vào lợng cặn lơ lửng có trong nớc thải hoặc độ màu của nớc Thông thờng liều lợng phèn đợc xác định bằng thực nghiệm đối với mỗi nguồn nớc thải

Lp = 0,2254 x 120 = 27 ,[kg/ngày];

2.2 Tính toán các thiết bị

2.2.1 Thiết bị pha hoá chất

- Các hoá chất có thể thêm vào nớc thải dới dạng bột, hạt khô hoặc dạng dung dịch đặc Để định lợng hoá chất vào nớc ở những dạng trên thờng kém chính xác Nên thờng định lợng hoá chất dới dạng dung dịch có nồng độ thấp Các hoá chất trớc khi sử dụng thờng đợc chuẩn bị trong các thiết bị khuấy trộn thích hợp

- Vì các hoá chất có độ ăn mòn thiết bị cao nên chọn các thiết bị chuẩn bị hoá chất làm bằng chất dẻo có dung tích 500 [l];

- Vị trí đặt trong nhà pha hoá chất, các hoá chất sau pha đợc vận chuyển

đến các công trình xử lý bằng bơm định lợng

2.2.2 Bể chứa nớc thải ban đầu

- Nhiệm vụ: Chứa và điều hoà nớc thải (duy trì dòng thải gần nh không đổi), khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lu lợng gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

- Chọn thời gian lu nớc thải là 12 [h];

- Cấu tạo bể gồm 2 ngăn: Ngăn khuấy trộn cơ khí và ngăn khuấy trộn thủy lực

- Vị trí : đặt trên sàn thao tác sao và đợc hợp phối với bể phản ứng

- Tổng thời gian lu trong bể trộn là 4 [phút];

- Thiết bị đợc chế tạo bằng vật liệu (inox) SUS 304

- Lu lợng nớc thải đi qua ngăn trộn hoá chất keo tụ Q = 8/60 ,[m3/phút];

- Vị trí : đợc ghép liền với bể khuấy trộn và đặt trên sàn thao tác

- Thời gian lu : Chọn thời gian lu của nớc thải trong bể phản ứng là 20 [phút] (theo số liệu tham khảo trong tài liệu [14])

- Lu lợng nớc thải đi qua bể phản ứng, Q = 8/60 ,[m3/phút];

l = 1,2 B = 1,2 0,65 = 0,78 ,[m] = 78 [mm];