Nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm thôn ỷ lan – Xã Dương Nội – Huyện Hoài Đức – tỉnh Hà Tây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP CAO HỌC K12 ******** BÀI TẬP MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM THÔN Ỷ LAN – XÃ DƯƠNG NỘI – HUYỆN HOÀI ĐỨC – TỈNH HÀ TÂY MỞ ĐẦU Ở nước ta hiện nay, môi trường ở nhiều đô thị, khu vực công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm nặng nề do quá trình công nghiệp hoá, đô thị hoá và sự gia tăng dân số. Các cơ sở sản xuất công nghiệp do không có quy trình và thiết bị xử lý chất thải đã gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nguồn nước. Xã Dương Nội - Hoài Đức - Hà Tây là một xã có ngành nghề sản xuất vải khá phát triển, kèm theo đó là hiện trạng môi trường đang bị ô nhiễm. Điều đáng quan tâm ở đây là sự ô nhiễm nguồn nước. Các cơ sở sản xuất dệt nhuộm với quy mô ngày càng phát triển đã và đang dùng một lượng nước ngày càng tăng đồng thời cũng thoát ra một lượng nước thải lớn. Nước thải hầu hết không qua một hệ thống xử lý nào mà thải trực tiếp ra sông hồ. Lượng nước thải này có đặc tính là độ màu cao, lượng chất hữu cơ lớn. Nhìn chung các thuỷ vực chứa nước thải dệt nhuộm ở đây ô nhiễm khá nặng. Hiện nay, các nhà khoa học, các nhà quản lý môi trường và nhân dân đang rất quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải của nghành dệt nhuộm. Những công trình nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học về vấn đề này đã được công bố rộng rãi. Rất nhiều dự án cấp nhà nước, cấp tỉnh đã đầu tư cho việc hỗ trợ nghiên cứu và xử lý nước thải của nghành dệt nhuộm. Tại một số xưởng, các công ty dệt nhuộm đã áp dụng nhiều công nghệ để xử lý nước thải rất hiện đại. Tuy nhiên đại đa số các cơ sở dệt nhuộm vẫn chưa có một công nghệ nào để xử lý triệt để nước thải của nghành này. Bài tập môn học Công nghệ môi trường nâng cao của học viên được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn, dựa trên các kiến thức học hỏi được và chuyến đi thực tế tại thôn Ỷ Lan - xã Dương Nội – huyện Hòai Đức - tỉnh Hà Tây. Phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm: phương pháp thu thập số liệu, phương pháp đánh giá nhanh môi trường, phương pháp so sánh và phương pháp phân tích tổng hợp. PHẦN 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu Dương Nội là xã thuộc huyện Hoài Đức, có vị trí liền kề với thị xã Hà Đông thủ phủ của tỉnh Hà Tây, cách thủ đô Hà Nội 15 km về phía Đông, có tỉnh lộ 72 chạy qua. Dương Nội có diện tích đất tự nhiên là 585,31 ha, phía Đông giáp xã La Khê-thị xã Hà Đông và xã Đại Mỗ- huyện Từ Liêm, phía Tây giáp xã La Phù và Đông La, phía Nam giáp xã Yên Nghĩa, phía Bắc giáp xã An Khánh. Với vị trí địa lí như vậy, Dương Nội có một thị trường rộng lớn là Hà Nội và lợi thế về mặt giao thông cho thông thương hàng hoá, với nhiều loại sản phẩm nông nghiệp, hàng hoá công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nhiều lao động, qua đó thúc đẩy sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và thương mại của xã phát triển. Nhân dân trong xã cần cù lao động, tiếp cận với nền kinh tế thị trường nhanh nhạy. 1.2. Lịch sử phát triển của các cơ sở sản xuất dệt nhuộm tại địa phương Hàng dệt nhuộm đã có từ nhiều năm, nay được khôi phục và phát triển do nhân dân mạnh dạn tiếp thu khoa học công nghệ, đầu tư cơ sở vật chất, phát huy tốt truyền thống của quê hương. Bên cạnh đó, do yêu cầu của thị trường dệt vải công nghiệp đã được hình thành, ngành sản xuất dệt nhuộm ngày càng phát triển. Cùng với những điều kiện thuận lợi của địa phương như giao thông, hệ thống điện phục vụ sản xuất được đảm bảo, tình hình an ninh chính trị ổn định, trật tự an toàn xã hội được giữ vững, người sản xuất dám đầu tư và yên tâm sản xuất. Bước đầu khởi sắc từ cuối năm 1994, cơ sở in hoa trên vải của ông Tạ Vũ và ông Nguyễn Bá Chính được hình thành rồi sau đó bước sang năm 1995,1996 liên tiếp phát triển trên những cơ sở sản xuất mới. Tới nay, tại Dương Nội có 11 cơ sở dệt - nhuộm - in hoa. 1.3. Đóng góp của nghề đối với sự phát triển của địa phương Do sự năng động dám nghĩ dám làm của các hộ kinh doanh, mạnh dạn nghiên cứu thị trường, tiếp thu công nghệ, đầu tư vào sản xuất kinh doanh nên nghề dệt nhuộm đã có những đóng góp quan trọng đối với địa phương: Đã tạo được công ăn việc làm cho số đông nhân lực tại chỗ. Sự thu hút lao động đã làm giảm số người thất nghiệp, đã phần nào góp phần làm ổn định tình hình an ninh trật tự ở địa phương. Khôi phục lại nghề truyền thống cho địa phương và xuất hiện nhiều nghề mới cho nhân dân. Nền kinh tế gia đình của các chủ cơ sở tăng cao, nhiều người dân có thu nhập từ lao động phục vụ ngành nghề. Hàng hoá tiêu dùng ngày càng nhiều lên gấp bội, các loại dịch vụ cũng phát triển theo để đáp ứng nhu cầu. Đóng góp đáng kể cho ngân sách Nhà nước. Sự phát triển của nghề đã tạo điều kiện cho các ngành nghề khác phát triển. 1.4. Tác động của các hoạt động dệt nhuộm tới môi trường Cùng với sự phát triển của xã hội, ngành công nghiệp dệt nhuộm ngày càng phát triển không ngừng. Nó đã đóng góp cho thị trường tiêu thụ một lượng lớn sản phẩm. Bên cạnh đó vấn đề môi trường cũng cần phải được quan tâm, vì công nghiệp dệt nhuộm có tải lượng ô nhiễm cao, đặc biệt ảnh hưởng đến chất lượng nước. Môi trường không khí chưa bị ảnh hưởng nghiêm trọng, chủ yếu xảy ra ở mức độ cục bộ, thường là bụi bông nhỏ lơ lửng trong khu vực dệt, hơi hoá chất tại các khu vực tẩy nhuộm… Môi trường nước bị ảnh hưởng nhiều nhất do nước thải sản xuất có sử dụng nhiều hoá chất, thuốc nhuộm, làm cho nước thải có nồng độ các chất ô nhiễm cao. Các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm bao gồm các chất hữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp chất ) và các chất vô cơ ( các muối trung tính, các chất trợ nhuộm, chất dùng trong quá trình tẩy… ). Một số chất ô nhiễm có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật gây ra những bệnh nguy hiểm đối với động, thực vật và con người. Nước thải từ các hoạt động dệt nhuộm có độ màu đậm đặc, hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng cao, các chỉ tiêu BOD, COD vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần. Mức độ ô nhiễm càng ngiêm trọng ở các cơ sở sản xuất tập trung. Một số cơ sở nằm trong địa bàn dân cư còn chưa quan tâm tới những ảnh hưởng xấu đến môi trường do cơ sở sản xuất của mình gây ra. Nhìn chung các hệ cơ sở sản xuất dệt nhuộm của xã đều thải nước thải của mình vào hệ thống kênh Đan Hoài. Nhờ qúa trình trao đổi nước của hệ thống kênh này mà các chất ô nhiễm của các cơ sở thải ra đã được phân tán theo dòng chảy, gây ảnh hưởng tới các vùng lân cận. Đây là một vấn đề bức xúc của các nhà quản lý môi trường địa phương do chưa có biện pháp quản lý một cách triệt để nguồn thải, ngăn chặn sự ảnh hưởng của các chất ô nhiễm tới các vùng thuộc lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy. Ở xã, vấn đề ô nhiễm môi trường đã được đề cập, tuy nhiên xử lý các chất thải vẫn chưa có biện pháp hiệu quả, hoặc do phải chi phí quá lớn mà các cơ sở sản xuất không thể thực hiện nổi. 1.5. Quy hoạch phát triển làng nghề Việc quy hoạch tổng thể đóng vai trò rất quan trọng. Để giảm tác hại của các chất ô nhiễm, các làng nghề có thể thành lập khu vực mới xa khu dân cư, diện tích rộng và nằm gần mương thoát nước, ở cuối hướng gió để phục vụ cho quá trình tẩy, nhuộm. Việc di chuyển này sẽ làm giảm lượng nước thải sản xuất vào các cống nước thải sinh hoạt hàng ngày. Khi đó việc xử lý nước thải sẽ tập trung và dễ xử lý hơn. Hiện tại, chính quyền địa phương đang xây dựng quy hoạch phát triển cho nghề dệt nhuộm nhằm tránh những ảnh hưởng tới đời sống nhân dân cũng như sản xuất nông nghiệp. Theo bản quy hoạch này thì toàn bộ các xưởng sản xuất mới được thành lập sẽ được đặt dọc theo hai bờ kênh Đan Hoài. Hiện tại các cơ sở đã được thành lập từ lâu thì chính quyền địa phương đang tìm cách hỗ trợ xử lý môi trường cho từng cở sở. Cơ sở cho quy hoạch này là do tại hai bờ kênh các chất ô nhiễm sẽ được pha loãng theo dòng chảy. Điều này sẽ làm giảm mức độ ô nhiễm cho địa phương, tuy nhiên sẽ gây ảnh hưởng cho các vùng mà dòng nước chảy qua. Để ngăn chặn việc này, các cơ sở cần phải xây dựng hệ thống xử lý cho riêng cơ sở mình. Hơn thế nữa, bắt đầu từ tháng 1 năm 2004 nghị định 67CP có hiệu lực sẽ gây ảnh hưởng tới kinh tế của các cơ sở không có quy trình xử lý nước thải. Các cơ sở tẩy, nhuộm , dệt công nghiệp cần được bố trí phù hợp về khoảng cách giữa các hộ sản xuất, giữa các bể giặt, bể ngâm javen, khoảng cách với lò hơi… nhằm đảm bảo sự thông thoáng nhà xưởng, tránh thất thoát nước, hoá chất và hạn chế sự lan truyền các chất ô nhiễm khí. Các cơ sở sản xuất nên phân chia thành các hộ sản xuất có mức độ ô nhiễm nặng, trung bình và nhẹ nhằm thiết kế được một hệ thống xử lý chất thải tập trung. Các hộ có mức độ ô nhiễm nặng hơn đặt gần khu vực xử lý hơn sẽ hạn chế được những ảnh hưởng của hoá chất mang tính kiềm lên hệ thống cống dẫn nước thải. Với các hộ sản xuất có thể trồng cây xanh xung quanh, tạo bóng mát và ngăn cản quá trình phát tán khí thải vào môi trường không khí. PHẦN 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. Quy trình công nghệ sản xuất Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay, tơ tằm. Sản phẩm của ngành này khá phong phú. Công nghệ dệt sợi gồm 3 quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý nhuộm hoặc in hoa. Trong mỗi quá trình lại gồm nhiều công đoạn (ví dụ: Kéo sợi gồm các công đoạn làm sạch nguyên liệu, chải đều, kéo sợi, hồ sợi…). Dệt vải từ các sợi ngang, sợi dọc thành vải tấm. Sau đó giũ hồ bằng xút hoặc bằng enzim amilaza, có dùng muối, axit… phụ trợ. Giặt trắng thường dùng H2O2 cùng các hoá chất phụ trợ, dùng H2O2 sẽ làm giảm độc tính trong nước thải. Nhuộm, in hoa là một quá trình phức tạp, phải sử dụng nhiều hoá chất và từ đấy cũng làm cho nước thải phong phú các chất ô nhiễm. Thuốc nhuộm có nhiều loại thường là ở dạng phân tán. Tỉ lệ màu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50 đến 98%, phần còn lại đi vào nước thải. In hoa là tạo vân hoa. Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính. Hồ in hoa dùng hồ tinh bột, dextrin, natrialginat, hồ nhũ tương hay nhũ hoá tổng hợp. Sau đó giặt nóng, giặt lạnh, dùng hoá chất làm mềm vải. Mỗi công đoạn sản xuất có dạng nước thải đặc trưng với các đặc tính riêng. Các hoá chất dùng trong quá trình sản xuất dệt nhuộm thường là: hồ tinh bột, các loại axit, H2O2…Các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu, hoá chất giặt. Lượng hoá chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại màu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào nước thải thải tương ứng. Do khi sản xuất và vận chuyển sợi, quá trình dệt …làm cho vải bị bẩn. Công đoạn tẩy trắng là công đoạn có chức năng làm sạch vải trước khi dưa vào quá trình nhuộm màu. Đây là quá trình đòi hỏi phải cung cấp rất nhiều nước. Nước thải của quá trình này có nồng độ chất hữu cơ cao, đôi khi độ pH cũng bị thay đổi. Bên cạnh đó, nếu công nghệ dùng javen để tẩy thì nước thải sẽ gây độc cho hệ sinh thái chứa nước thải này. Hiện nay các cơ sở thường dùng dung dịch H2O2 để tẩy, chính vì vậy mà độ độc của nước thải đã được giảm rõ rệt. Dệt Tẩy Nhuộm Giặt Hồ Sấy Căng Sản phẩm Sợi PE Ồn, bụi H2O2, nước, nhiệt Nước thải có BOD, COD cao Thuốc nhuộm, nhiệt, chất cầm màu Độ màu cao, COD cao Nước, H2O2, chất tẩy giặt Nước thải có độ kiềm cao Hồ tinh bột Nước thải có COD cao Nhiệt Nhiệt Hình 1. Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm tại Dương Nội Quá trình nhuộm của làng nghề có đặc điểm là dùng thuốc nhuộm phân tán để nhuộm hàng, chính vì vậy mà việc xử lý màu gặp rất nhiều khó khăn. Quá trình nhuộm ở đây cần rất nhiều nhiệt. Nồi nhuộm có khi được đưa nhiệt lên tới 1340C, sau quá trình nhuộm còn khoảng 20-30% thuốc nhuộm theo dòng thải đi ra ngoài môi trường. Đây là lượng thuốc nhuộm mà vải không thể hấp phụ hết. Các công nghệ xử lý nước thải nhuộm đang tập trung nghiên cứu để có thể xử lý loại nước thải này. Sau quá trình nhuộm, vải được đưa vào quá trình giặt. Các hoá chất dùng cho quá trình giặt thường là các chất có độ kiềm cao, tuy nhiêm cũng có cơ sở dùng axit H2SO4 để giặt, quá trình này được gọi là giặt axit. Nước thải của quá trình giặt có tính chất kiềm tính, làm tăng pH của lưu vực tiếp nhận. Sau giặt, vải được đưa vào hồ tinh bột. Quy trình này có chức năng làm cứng vải và định dạng vải theo đúng khổ vải dược yêu cầu. Tuy là một làng nghề lớn về sản xuất vải nhưng lượng hồ tinh bột được dùng lại rất ít, lượng thải không đáng kể. Nước thải của quá trình này đặc biệt chứa nhiều chất hữu cơ, hàm lượng COD, BOD lên tới hàng ngàn mg/l. Sau khi hồ tinh bột xong, vải được sấy khô và dưa vào máy căng để cố định khỏ vải. Hai quá trình này không có lượng nước thải. 2.2. Hệ thống thoát nước thải Hình 2. Hệ thống thoát nước thải sản xuất Tẩy trắng Máy giặt Máy nhuộm áp suất Máy nhuộm áp suất Máy sấy vải MáyJet(Máy nhuộm nhiệt độ) Bể điều hoà(120 m3) Kênh Với quy trình công nghệ dệt - nhuộm như trên thì nước thải từ 2 công đoạn tẩy và nhuộm là đáng quan tâm nhất 2.3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Dòng ra Bể điều hoà Bể phản ứng Bể lắng Bể hấp phụ Xử lý bùn Bể chứa bùn Bể lọc sinh học Nước thải Phèn, chất trợ lắng Bể lọc sinh học Hình 3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 2.4. Quy trình vận hành hệ thống xử lý nước thải Xưởng dệt nhuộm được khảo sát có quy mô lớn , trong đó có 30 công nhân làm thường xuyên, bao gồm đầy đủ các quy trình sản xuất vải từ sợi ban đầu. Tại xưởng có 2 nồi nhuộm, cần dùng khoảng 1,8m3 nước cho mỗi mẻ nhuộm. Mỗi ngày một nồi nhuộm khoảng 4 mẻ với khoảng 4 hoặc 5 màu khác nhau. Ngoài ra tại xưởng còn giặt nên một ngày xưởng này đã thải ra khoảng 15m3 nước thải nhuộm. Nước thải này trước khi thải ra sông đã được lắng qua bể lắng và tách ra so với các dòng thải khác. Vì tại xưởng có rất nhiều công doạn sản xuất và thải ra nhiều nươc thải cùng một nơi, nên nước thải tại đây có rất nhiều hợp chất gây ô nhiễm nguồn nước như chất hữu cơ, các màu vô cơ và hữu cơ, các hóa chất giặt...Như vậy tại xưởng này việc xây một hệ thống xử lý nước thải là một điều rất cần thiết. Để hỗ trợ cho việc xây các hệ thống xử lý nước thải tại đây ông chủ xưởng sẽ cung cấp mặt bằng và hỗ trợ về các công việc cần thiết cho việc xây dựng và vận hành hệ thống xử lý. Vấn đề quan trọng khi hệ thống được đi vào hoạt động liên tục là phải đưa ra một quy trình vận hành cụ thể, chi tiết để người phụ trách kỹ thuật của cơ sở dệt nhuộm có thể thực hiện khi sử dụng hệ thống. Quy trình vận hành hệ thống gồm các bước sau: 1. Những quy định chung - Chỉ có những công nhân được giao nhiệm vụ mới được vận hành hệ thống. - Người vận hành hệ thống phải được học và sử dụng thành thạo các thiết bị xử lý nước thải. - Khi giao nhận ca phải có ghi chép, nhận xét vào sổ giao ca. 2. Chuẩn bị hóa chất - Chuẩn bị nước vôi: Cân 1kg vôi bột hòa trong 10 lít nước. - Chuẩn bị hóa chất keo tụ (PAC - polyaluminum cloride): pha 0,1 kg PAC trong 10 lít nước. - Chuẩn bị chất trợ keo tụ: hòa tan 0,01 kg chất trợ keo tụ (PA) trong 10 lít nước. 3. Quy trình vận hành - Bơm nước thải lên bể phản ứng với lưu lượng phù hợp. - Điều chỉnh nước vôi trong sao cho pH nước thải là 7,5 – 8, chất keo tụ và chất trợ lắng hợp lý, đồng thời vận hành máy khuấy. - Nước thải theo máng dẫn chảy qua bể hấp phụ và chảy sang bể xử lý sinh học. - Tại bể xử lý sinh học: vận hành máy nén khí để cung cấp ôxi hào tan, đồng thời bổ sung chất dinh dưỡng tạo điều kiện tốt nhất cho vi sinh vật phát triển và phân hủy chất ô nhiễm. - Bùn thải tại các bể được định kyd bơm hút vào bể chứa bùn cặn và được xử lý tiếp, đảm bảo không ảnh hưởng đến môi trường. PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Với cách thức hoạt động nửa truyền thống - nửa hiện đại, tức là một làng nghề truyền thống nhưng cách thức sản xuất không hoàn toàn thủ công, làng nghề dệt nhuộm Dương Nội đã và đang đóng góp phần đáng kể vào tổng thu nhập của tỉnh Hà Tây, sản phẩm làm ra lại là nguyên liệu đầu vào của các nhà máy may trong cả nước, đóng góp phần không nhỏ vào tổng thu nhập quốc dân bằng các sản phẩm có giá trị, đẹp, phong phú, chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu cho xuất khẩu. Với vị trí nằm liền kề với Hà Đông, thủ phủ của tỉnh Hà Tây, cách thủ đô Hà Nội 15 km về phía Đông, Dương Nội có Hà Nội là thị trường rộng lớn thúc đẩy sản xuất của xã, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho xã tiếp thu nhanh thông tin khoa học kỹ thuật, công nghệ mới. Bên cạnh những lợi ích to lớn do hoạt động sản xuất dệt nhuộm đem lại, những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường do hoạt động này tạo ra đang là vấn đề rất cần sự quan tâm đúng đắn từ các nhà môi trường, nhà quản lý và nhà sản xuất. Bởi các cơ sở sản xuất hoạt động đơn lẻ, cục bộ, phân tán rải rác trên một diện tích lớn, do đó việc tập trung nước thải để xử lý là một việc không thể, đó là còn chưa tính đến đặc tính khác nhau của từng dòng thải, mà thành phần của nó có thể làm nhiễm bẩn nguồn tiếp nhận, gây độc tới các thuỷ sinh vật, cấp diễn hay trường diễn. Việc sử dụng phèn cộng với sữa vôi để xử lý nước thải dệt nhuộm cho hiệu quả khá cao, tuy hàm lượng COD, BOD còn cao nhưng theo nguyên lý thì đây mới chỉ là bước xử lý bậc một. Sử dụng PAC cho ta kết quả khá tốt, vì chỉ sử dụng PAC và chất trợ lắng nên quy trình vận hành đơn giản hơn. Hệ thống xử lý cần được vận hành liên tục để giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải dệt - nhuộm, đồng thời để giám sát hiệu quả hoạt động của hệ thống một cách đồng bộ. TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Kim Chi: Hoá học môi trường, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2001. Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga: Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002. Nguyễn Hữu Phú: Cơ sở lý thuyết và công nghệ xử lý nước tự nhiên, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1996. Trịnh Thị Thanh: Giáo trình công nghệ môi trường, Nhà xuất bản đại học Quốc gia Hà Nội. MỤC LỤC