Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm xuân hương công suất 1000 m3/ngày đêm khu công nghiệp Tân Tạo

sao cho mỗi hàng đều dựa vào một hàng ngay phía sau nó. Trong máy dệt kim, có một loạt các kim được đặt đều nhau với khoảng cách tương xứng với kích thước của vòng sợi được dệt. Xung quanh mỗi kim là một mắt sợi để trong quá trình dệt sẽ trở thành một vòng sợi. Sợi được mắc vào từng kim và sau đó chuyển động của kim và sợi sẽ được diễn ra theo phương thức mà một vòng sợi được tạo thành từ mắt sợi và tạo thành quanh mỗi kim một mắt sợi mới. Sau đó quy trình được lặp đi lặp lại. Các kim được đặt cạnh nhau và chuyển động như thế diễn ra đối với từng kim. Một hàng vòng sợi từ đó được tạo thành với từng vòng hoàn chỉnh và cuối cùng tạo thành một chiều dài liên tục của tấm vải dệt kim. - Vải không dệt: so với các loại vải đã được sản xuất thì vải không dệt là một loại vải hoàn toàn mới. Chúng có sức hấp dẫn mạnh mẽ đối với cả nhà sản xuất lẫn người tiêu dùng, có thể được sản xuất nhanh và chi phí không đắt, bên cạnh đó đem lại sự hài lòng cho khách hàng. Để sản xuất vải không dệt, cần có một hỗn hợp các loại xơ khác nhau. Một trong các loại xơ này thường được phân bố đều trong các hỗn hợp, là một loại xơ đặc biệt mà ở bất kỳ giai đoạn nào trong quá trình dệt đều có thể trở thành sợi dính cho phép nó đóng vai trò là chất kết dinh. Hỗn hợp xơ sau đó được tạo thành một lớp hay một màng dày mà khổ của nó phù hợp với khổ của tấm vải sẽ được dệt sau này. Ở giai đoạn cuối cùng, lớp xơ này sẽ được nén ở nhiệt độ cao, để cho loại xơ đặc biệt chảy ra một phần và tạo thành lớp liên kết vững chắc các loại xơ với nhau. Khi bỏ áp lực đi, các loại xơ của tấm vải không dệt sẽ dính lại với nhau bằng những liên kết này. 2.1.3.3 Xử lý hoàn tất vải Vải sau khi dệt thường ở dạng thô và thường được gọi là vải mộc. Chạm vào vải này có cảm giác thô và vải chứa các tạp chất do bản chất của xơ hoặc do các chất được đưa thêm vào để hỗ trợ quá trình sản xuất vải. Quá trình hoàn tất được thực hiện nhằm cải thiện hình thức và tăng độ tiện dụng, độ bền cho tấm vải. Quá trình này chủ yếu bao gồm các công đoạn: a) Tiền xử lý (làm sạch hóa học) ¶ Giũ hồ Các chất hồ sợi được sử dụng trong dây chuyền sản xuất nhằm tăng độ bền và tính năng uốn của sợi trong quá trình dệt vải. Các loại chất hồ sợi bao gồm hồ thiên nhiên, hồ tổng hợp và hồ hỗn hợp. Đối với vải tổng hợp, vải mộc thường có chứa chất hồ tổng hợp hòa tan trong nước và đất như: polyvinyl alcohol (PVA), cacboxyl metyl xenlulo (CMC) và polyacrylite. Quá trình giũ hồ chính là nhằm loại bỏ các tạp hồ còn bám trong tấm vải mộc bằng cách hòa tan. Điều này là cần thiết vì sự có mặt của các tạp hồ này trên vải cản trở sự thẩm thấu các hóa chất khác trong các công đoạn sau đó. Quá trình giũ hồ được tiến hành triệt để trong các công đoạn nấu kiềm và tẩy trắng tiếp sau, tại đó diễn ra quá trình tách loại các chất tạp ngoại lai khác. Trong quá trình giũ hồ đơn giản, người ta thường sử dụng cách giặt lạnh tĩnh hoặc động để tách các tạp chất dễ hòa tan trong nước. ¶ Nấu kiềm - Quá trình này được áp dụng để tách một cách hiệu quả các chất tạp chất ngoại lai mà phần nào đã được loại bỏ ở khâu giũ hồ. Nấu được tiến hành bằng quá trình ngấm thấm/hấp theo mẻ hoặc liên tục hoặc xử lý nhiệt kéo dài ở nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình bao gồm các bước:   Ngâm ép dung dịch giặt vào bên trong sợi vải (khử khí, làm ướt và ngấm thấm).   Tách các khoáng chất (hòa tan, tạo phức chất).   Giải phóng và tách các ngoại tạp chất và tạp chất bị phá hủy (phát tán, tạo nhũ tương, chống tạo keo). - Trong quá trình nấu kiềm, sợi vải bị trương lên làm tăng khả năng hấp phụ thuốc nhuộm (bắt màu) của vải trong các công đoạn tiếp sau. Tạp chất dầu mỡ các loại bị thủy phân bởi kiềm, mức độ xà phòng hóa phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian phản ứng. ¶ Tẩy trắng Quá trình tẩy kiềm không hoàn toàn tách hết các ngoại tạp chất khỏi vải. Thực ra, các tạp chất đó mới chỉ được phân hủy hóa học, do vậy phải được phân hủy tiếp bằng sự oxy hóa và thủy phân rồi sau đó được tách hoàn toàn trogn quá trình tẩu trắng tiếp theo. Độ trắng của vải được cải thiện nhờ quá trình phân hủy oxy hóa hoặc khử các tạp chất. Khả năng hấp thụ hóa chất xử lý cũng được nâng cao nhờ quá trình tẩy trắng. Đối với quá trình nhuộm vải màu trung tính và màu đậm, có thể không nhất thiết phải tiến hành tẩy trắng. Nói chung khó có thể đạt được độ trắng tuyệt đối cho vải tổng hợp bởi tẩy trắng chỉ có hiệu quả nhất định đối với loại vải này. Hơn nữa, có một số loại sợi tổng hợp, đặc biệt là những loại sợi thuộc nhóm polyacrilonitrite, vốn có màu hơi vàng nâu hoặc trắng do chúng là sản phẩm cùa các nhà sản xuất xơ tổng hợp. b) Nhuộm vải Công đoạn nhuộm nhằm tạo cho vải sợi có màu sắc. Quá trình này liên quan đến sự khuếch tán của phân tử thuốc nhuộm vào bên trong vải, nhờ đó tạo cho vải màu sắc mong muốn. Trong quá trình nhuộm, các phân tử thuốc nhuộm nhanh chóng tiếp xúc với bề mặt của sợi vải, tạo thành một màng mỏng và dần dần đi từ lớp màng này vào sâu trong lõi xơ sợi. Đây có thể được coi là trường hợp hòa tan một chất rắn vào trong một chất rắn khác. Các phương pháp nhuộm: có hai phương pháp nhuộm cơ bản quan trọng trong nhuộm vải: - Phương pháp gián đoạn (theo mẻ): dịch nhuộm và vật liệu vải được đưa vào trong cùng một thiết bị và thêm vào một lượng thuốc nhuộm cần thiết. - Phương pháp liên tục: thuốc nhuộm được hòa tan và phân tán trong dịch nhuộm. Một lượng nhất định dịch nhuộm được ngấm ép trên vật liệu vải. c) In vải In là quá trình tạo hoa văn trên vải nhiều màu sắc có thể được tạo bằng cách đặt các khuôn in sắc nét có hồ in lên vải trắng hoặc vải đã được nhuộm nền. Toàn bộ quá trình in bao gồm các hoạt động sau: d) Hoàn tất Hoàn tất là tên đặt cho các quá trình tác động cuối cùng lên vải trước khi vải được đưa đi bán hoặc làm ra những sản phẩm như quần áo hay đồ đạc. Quá trình này nhằm mục đích nâng cao những đặc tính về cảm giác, giá trị và độ mềm của vải. Công đoạn hoàn tất bao gồm: - Sấy: sấy được thực hiện trong máy sấy nhằm loại bỏ lượng ấm còn lại trong vải. - Văng khổ: đây là một trong những công đoạn hoàn tất quan trọng nhất. Vải trong điều kiện méo mó, được xử lý để đạt chiều rộng và chiều dài mong muốn trong máy văng khổ. - Cán láng: quá trình này tạo nên lớp bóng láng cho bề mặt vải. Vải ẩm được ép trên bề mặt kim loại nóng và bóng cho đến khi khô. - Làm mềm: sau khi cáng láng, vải trở nên rắn. Việc phá độ cứng của vải này được gọi là làm mềm vải. Vải được đưa qua trong máy làm mềm sao cho vải tiếp xúc với trục cuốn và cuộn vải. Theo cách này, bề mặt của vải bị chuyển động nhẹ làm cho vải trở nên mềm hơn. Bên cạnh các quy trình hoàn tất đã nên ở trên, còn rất nhiều tính chất đặc biệt khác phụ thuộc vào các nhu cầu như tính thấm nước, chịu lửa,… Các tính chất này được thực hiện bằng cách đưa vải qua một máng hóa chất, sau đó làm khô/sấy tại máy văng. Tuỳ thuộc vào loại vải và yêu cầu sản phẩm cuối cùng mà có thể thực hiện một số hoặc tất cả các khâu hoàn tất kể trên. Mỗi khâu hoàn tất đều cần nhiều nước và do vậy tiêu thụ lượng nước lớn và hóa chất. Các nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm môi trường ¶ Theo mô tả quá trình sản xuất ngành công nghiệp dệt nhuộm như trên, hai quy trình đầu tiên của ngành dệt nhuộm là sản xuất sợi và dệt vải, bao gồm chủ yếu là các công đoạn khô sử dụng rất ít nước và hóa chất. Quy trình thứ ba là xử lý hoàn tất vải, bao gồm các công đoạn ướt, lượng chất thải phát sinh trong quy trình này là tương đối cao. Cụ thể như sau: 2.1.4.1 Nước thải a) Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm Nước được sử dụng rất nhiều trong toàn bộ quá trình sản xuất vải, trong đó xử lý hoàn tất vải là một trong những công đoạn tiêu thụ nhiều nước nhất. Trong tổng lượng nước sử dụng thì 88,4 % được thải ra ngoài thành nước thải và phần còn lại 11,6 % là lượng nước thất thoát do bay hơi. Bên cạnh nước, các tạp chất bẩn có trong xơ cũng gây ra các chất ô nhiễm trong nước thải ngành dệt. Hầu hết các tạp chật có mặt trong xơ sợi như các kim loại và hydrocacbon được đưa vào có mục đích trong quá trình kéo sợi nhằm tăng cường những đặc tính vật lý và vận hành của sợi. Các chất này thường được tách ra trước khi tiến hành khâu xử lý cuối cùng, do đó sẽ sinh ra một lượng chất ô nhiễm trong dòng thải. Thành phần của nước thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính của vật liệu nhuộm, bản chất thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và hóa chất khác được sử dụng. Nói chung, nước thải dệt nhuộm có tính kiềm, nhiệt độ cao, độ dẫn điện lớn và tỷ lệ BOD : COD thấp (có nghĩa là khả năng phân hủy sinh học thấp). Thông thường giá trị BOD : COD nằm trong khoảng 1 : 25 đến 1 : 5. Tải lượng các chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu sinh ra từ quá trình tiền xử lý bằng hóa chất, trong trường hợp nấu kiềm vải BOD có thể lên tới 210 kg/tấn. Nguồn nước thải bao gồm nước thải 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, chất hồ vải với hàm lượng BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây nên tính độc thủy sinh của nước thải dệt nhuộm. Các chất phụ trợ cho quá trình dệt nhuộm được chia thành những loại khác nhau theo mối nguy hiểm mà chúng gây ra, được thể hiện qua bảng 2.1. Bảng2.1: Phân loại các chất ô nhiễm nước Loại Mô tả Loại 0 Nhìn chung không gây tác hại cho nước (Ví dụ: axit citric, cacbonat canxi) Loại 1 Ít gây tác hại cho nước (Ví dụ: axit axetiic, các chất tạo liên kết ngang, chất phân tán polyme) Loại 2 Gây tác hại đối với nước (Ví dụ: amoniac, formaldehyde, dầu diezel, chất hoạt động bề mặt) Loại 3 Rất tác hại cho nước ( Ví dụ: perchloroethylene) Các nguồn phát sinh chất thải ô nhiễm quan trọng trong nước thải của phân xưởng nhuộm được thể hiện qua bảng 2.2. Bảng2.2: Nguồn sinh các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm Thông số chất ô nhiễm Nguồn phát sinh Kiềm pH Nhuộm bằng các loại thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan, thuốc nhuộm sunphua. Axit pH Thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm phân tán. Màu Thuốc nhuộm hoạt tính và thuốc nhuộm sunphua. Kim loại nặng Thuốc nhuộm phức chất kim loại và pigment. Hydrocacbon chứa halogen Chất tẩy rửa, chất khử nhờn, chất tải, tẩy trắng clo. Dầu khoáng Làm hồ in, chất khử và chống tạo bọt. Photpho Các chất tạo phức. Muối trung tính Thuốc nhuộm hoạt tính. b) Bản chất của nước thải dệt nhuộm - Nước thải dệt nhuộm là hỗn hợp gồm nhiều chất thải. Các chất thải có thể chia thành các loại sau:   Những tạp chất thiên nhiên được tách ra và loại bỏ từ bông, len như bụi, muối, dầu, sáp, mỡ,…   Hóa chất các loại (bao gồm cả thuốc nhuộm) thải ra từ các quá trình công nghệ.   Xơ sợi tách ra bởi các tác động hóa học và cơ học trong các công đoạn xử lý. - Nước thải gia công xử lý mỗi loại xơ sợi có thành phần, tính chất khác nhau. - Bản chất của nước thải xử lý len lông cừu là BOD, COD, SS rất cao và hàm lượng dầu mỡ cũng khá cao. - Nước thải xử lý ướt vải, sợi bông 100 % không ô nhiễm nặng như len, song cũng có BOD và COD cao (nhưng thấp hơn nhiều so với nước thải giặt len), hàm lượng các chất rắn lơ lửng SS tương đối thấp so với giặt len, còn dầu mỡ rất thấp. - Nếu chỉ xử lý ướt vải, sợi bông 100 % thì COD không cao, nhưng COD sẽ tăng lên theo tỷ lệ thuận với tỷ lệ xơ sợi tổng hợp (polyeste) trong thành phần vải, sợi pha khi gia công xử lý ướt. Nguyên nhân chủ yếu là phải sử dụng nhiều PVA để hồ sợi dọc. - Còn ở đâu làm xử lý giảm trọng vải sợi polyeste (tạo sản phẩm mềm mại giống lụa tơ tằm) càng nhiều thì nước thải ô nhiễm càng nặng nề. Trước hết có tính kiềm cao, pH từ 11 ÷ 14, nghiêm trọng nhất là nồng độ BOD có thể lên 15.000 ÷ 30.000 mg/l chủ yếu do đi natri terephtalat sản sinh, do polyester bị phân hủy. - Ngoài ra trong các chu trình từ trồng trọt đến các quá trình gia công xử lý vật liệu dệt có sử dụng một số loại hóa chất như thuốc trừ sâu, dầu, mỡ, chất xử lý nước công nghệ và nồi hơi,… - Khi các chất trên đi vào dòng thải sẽ làm tăng cao tải lượng ô nhiễm dòng thải chung. Thêm nữa, ngay cả các hóa chất công nghệ cũng có thể đưa thẳng vào dòng thải do rò rỉ, loại bỏ, đổ đi, hoặc vệ sinh thùng, bể chứa, máng thuốc thừa. c) Đặc tính của nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam - Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm hữu cơ: mức độ ô nhiễm do các hợp chất hữu cơ và các chất vô cơ sử dụng oxy hóa được thể hiện bằng các chỉ tiêu đặc trưng, nhất là COD và BOD5. Tỷ lệ COD/BOD của nước thải dệt nhuộm của công ty dệt nhuộm ở nước ta trong khoảng giới hạn 2:1 đến 3:1, tức là còn có thể phân hủy vi sinh. Song với xu hướng tăng sử dụng xơ sợi tổng hợp thì nước thải ngày cáng khó phân hủy vi sinh. - Nước thải dệt nhuộm có tính độc nhất định với vi sinh và cá do những yếu tố sau:   Nước thải trực tiếp đổ ra cống rãnh không qua xử lý.   Độ pH: nước thải dệt nhuộm ở nước ta hiện nay mà sản phẩm chủ yếu là sợi bông (100 % cotton) và sợi pha polyeste/bông, polieste/visco có tính kiềm cao. Độ pH đo được từ 9 ÷ 12. Nước thải có tính kiềm cao như thế, nếu không được trung hòa sẽ làm tổn hại hệ thống vi sinh. Cá cũng không thể sống được trong môi trường nói trên.   Các chất độc khác: kim loại nặng (đồng, crôm, niken, coban, kẽm, chì, thủy ngân), các halogen hữu cơ, … - Nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm có màu rất đậm: màu đậm là do nước thải không được tận dụng hết và không gắn màu vào xơ sợi gây ra. Ngày nay thuốc nhuộm hoạt tính được sử dụng càng nhiều thì nước thải có màu càng đậm. Điều đó cộng đồng xã hội không chấp nhận. Và màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ của oxy, của bức xạ mặt trời; ảnh hưởng đến sự hô hấp, sự sinh trưởng của sinh vật cũng như khả năng phân giải của vi sinh đối với các hợp chất hữu cơ có trong nước thải. - Tóm lại nước thải các cơ sở dệt nhuộm tại nước ta có nhiều chỉ tiêu ô nhiễm vượt quá giới hạn cho phép thải ra môi trường, có màu đậm khó chấp nhận được, có tính độc nhất định với vi sinh vật và cá. Vì vậy phải nhất thiết tiến hành xử lý nước thải dệt nhuộm trước khi thải ra ngoài môi trường. d) Các chất độc hại từ những nguồn gây ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm Công nghiệp dệt nhuộm sử dụng rất nhiều nước và nhiều hóa chất, chất trợ và thuốc nhuộm. Mức độ gây ô nhiễm độc hại phù thuộc vào chủng loại, số lượng sử dụng chúng và cả công nghệ áp dụng. Có thể chia ra các chất thông thường sử dụng thành 3 nhóm chính: - Các chất độc hại với vi sinh và cá   Xút (NaOH) và natri cacbonat (Na2CO3) được sử dụng với số lượng lớn để nấu vải sợi bông và xử lý trước khi pha (chủ yếu là polyester/bông).   Axit vô cơ (H2SO4) dùng để giặt, trung hòa xút và hiện màu thuốc nhuộm hoàn nguyên (tan indigosol).   Các chất khử vô cơ như natri hydrosulfit (Na2S2O4) dùng trong nhuộm hoàn nguyên (vat dyeing).   Natri sulfur Na2S dùng khử thuốc nhuộm lưu hóa (sulfur dyes).   Formandehyt có trong thành phần các chất cầm màu và các chất xử lý hoàn tất.   Crom IV (K2Cr2O7) trong nhuộm len bằng thuốc nhuộm axit Crom.   Dầu hỏa dùng để chế tạo hồ in pigment.   Một hàm lượng nhất định kim loại nặng đi vào nước thải.   Hàm lượng halogen hữu cơ AOX độc hại (Organo - halogen content) đưa vào nước thải từ một số thuốc nhuộm hoàn nguyên, một số thuốc nhuộm phân tán (disperse dyes), một vài thuốc nhuộm hoạt tính (reactive dyes),… - Các chất khó phân giải vi sinh   Các polymer tổng hợp bao gồm các chất hồ hoàn tất, các chất hồ sợi dọc (sợi tổng hợp hay sợi pha) như polyacrylat, …   Các chất làm mềm, các chất tạo phức trong xử lý hóa học.   Tạp chất dầu khoáng, silicon từ dầu do kéo sợi tách ra. - Các chất ít độc và có thể phân giải vi sinh   Xơ sợi và các tạp chất thiên nhiên có trong xơ sợi bị loại bỏ trong các công đoạn xử lý trước.   Các chất dùng hồ sợi dọc trên cơ sở tinh bột biến tính.   Axit acetic (CH3COOH), axit formic (HCOOH) để điều chỉnh pH.   Các chất giặt với ankyl mạch thẳng dùng để giặt tẩy, làm mềm. 2.1.4.2 Khí thải Mặc dù là một nguồm ô nhiễm không khí tương đối nhỏ so với những ngành công nghiệp khác, song phát thải khí ô nhiễm của ngành dệt nhuộm được đánh giá là vấn đề môi trường lớn thứ hai của ngành này (sau nước thải). Do việc sử dụng một lượng phong phú các loại hàng hóa nguyên liệu và hóa chất chuyên dụng trong sản xuất vải nên việc nhận dạng đặc thù và quản lý phát thải khí ô nhiễm thực sự là một nhiệm vụ đầy thách thức. Nguồn thải khí ô nhiễm bao gồm các nguồn điểm cố định và các nguồn phân tán di động. Các nguồn thải cố định gồm các lò hơi thải ra bụi, các oxyt nitơ và dioxyt lưu huỳnh, các thùng chứa nguyên liệu và hóa chất lớn. Các nguồn thải phân tán di động xuất hiện do sự rò rỉ thiết bị, quá trình giặt bằng dung môi. 2.1.4.3 Chất thải rắn Chất thải rắn bao gồm xơ sợi phế phẩm thải loại ra (có thể tái sử dụng hoặc không thể tái sử dụng), bao bì đóng gói hỏng, mép vải cắt thừa, mảnh vải vụn. Lượng chất thải rắn sinh ra khác nhau giữa các cơ sở, phụ thuộc vào quy mô và loại dây chuyền sản xuất hoạt động của máy móc. ¶ Tóm lại, nguồn phát sinh chất thải do hoạt động của cơ sở dệt nhuộm và tính chất của chúng có thể trình bày một cách khái quát qua bảng 2.3. Bảng2.5: Nguồn gây ô nhiễm của nhà máy dệt nhuộm Chất ô nhiễm Nguồn gây ô nhiễm Mức độ, tính chất ô nhiễm 1. Nước thải Nước thải công nghiệp -Từ công đoạn hồ sợi -Từ công đoạn nấu -Từ công đoạn giặt -Từ công đoạn trung hòa -Từ công đoạn tẩy -Từ công đoạn nhuộm -Từ công đoạn hồ, hoàn tất -Từ công đoạn sấy khô Nước thải chứa xút (NaOH), soda (Na2CO3), axit sulfuric, clo hoạt tính, các chất khử vô cơ như Na2SO4 hoặc Na2S2O3, dung môi hữu cơ clo hóa, Crom IV, kim loại nặng, các polyme tổng hợp, sơ sợi, các muối trung tính, chất hoạt động bề mặt. 1.2 Nước mưa chảy qua các bãi vật liệu, rác của nhà máy Hàm lượng cặn lơ lửng lớn, BOD, COD rất cao. 1.3 Nước thải sinh hoạt phân ly cặn và sản phẩm Chứa nhiều đất cát, BOD, COD cao. 2. Khí thải -Từ khâu tẩy trắng -Từ công đoạn hiện màu, in -Lò hơi, máy phát điện - Khí clo, NO2, khí từ các hóa chất hữu cơ và axit (H2SO4, CH3COOH,…) - SO2, khí từ các hydrocarbon,… 3. Chất thải rắn -Chất thải rắn công nghiệp -Chất thải rắn sinh hoạt -Vải vụn, bụi bông, bao nilon, giấy, gỗ, thùng nhựa, chai, lọ đựng hóa chất,… -Đất, cát, mảnh vỡ thủy tinh, kim loại, giấy nhãn, bao bì. 2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY DỆT NHUỘM XUÂN HƯƠNG Giới thiệu sơ lược về công ty 2.2.1.1 Vị trí xây dựng Công ty dệt nhuộm Xuân Hương tọa lạc phía Tây Nam Tp.HCM, thuộc khu công nghiệp Tân Tạo, xã Tân Tạo, huyện Bình Chánh. Nơi đây là đầu mối quan trọng cho việc phát triển kinh tế và giao thông của các tỉnh miền Tây. Đồng thời có một vị trí giao thông rất thuận lợi: - Cách trung tâm Tp.HCM khoảng 12 km. - Cách sân bay Tân Sơn Nhất khoảng 12 km. - Cách cảng Sài Gòn khoảng 15 km. Địa chỉ của Công ty dệt nhuộm Xuân Hương: Lô 4. Đường 6. Khu công nghiệp Tân Tạo. Xã Tân Tạo. Huyện Bình Chánh. Tp.HCM 2.2.1.2 Hiện trạng nhà xưởng Công ty dệt nhuộm Xuân Hương đã xây dựng và đang đi vào hoạt động. 2.2.1.3 Nguồn cung cấp nước, điện Nguồn cung cấp nước: công ty được cung cấp từ hệ thống nước máy của khu công nghiệp. Nguồn cung cấp điện: công ty hiện được cấp điện từ trạm biến áp Phú Lâm và hệ thống điện cung cấp riêng cho các khu công nghiệp (điện áp ổn định trong khoảng ± 5 %). 2.2.1.4 Nguồn tiếp nhận nước thải Nguồn tiếp nhận nước thải là hệ thống thoát nước trong khu công nghiệp Tân Tạo. Nhưng hiện nay hệ thống chưa vận hành nên toàn bộ nước thải trong quá trình sản xuất của công ty xả trực tiếp ra ngoài môi trường. 2.2.2 Quy trình nhuộm Hình 2.2: Sơ đồ quy trình nhuộm tại công ty Vải mộc Tẩy trắng Hóa chất - Nước Dịch tẩy – Khí thải Hơi Hơi hóa chất Nhuộm Hóa chất - Nước Hơi hóa chất Hơi Nước thải chứa Thuốc nhuộm Lò hơi Hồ văng Nước thải Ly tâm Dầu FO Nước thải Sấy Nhiệt Hơi nước Hoàn tất Nhiệt Xả hơi nhiệt Thành phẩm Bảng 2.6: Mô tả quy trình công nghệ nhuộm vải Quá trình Mục đích Nguyên liệu đầu vào Sản phẩm Chất thải Tẩy trắng Phân hủy các chất màu và làm trắng vải -Vải mộc. -Nước. -Hóa chất: H2O2, NaOH, chất trợ,… Vải trắng sau tẩy. Nước chứa hóa chất dư. Nhuộm -Tạo môi trường cho màu được phân tán đều. -Ổm định màu trên vải -Nước -Vải -Chất thấm -Thuốc nhuộm -Muối -Soda -NaOH Vải nhuộm ẩm Nước thải chứa thuốc nhuộm cùng các hóa chất Giặt Làm sạch thuốc nhuộm dư -Nước -Vải -Hóa chất giặt Vải Nước thải chứa thuốc nhuộm và hóa chất dư Cầm màu Bảo vệ màu trên vải -Nước -Vải -Hóa chất cầm màu Vải Nước thải chứa thuốc nhuộm và hóa chất dư Hồ văng Làm mềm vải -Vải -Hóa chất: axit béo, silicon,… Vải Nước thải Ly tâm Làm khô vải Vải Vải Nước thải Sấy Làm khô vải Vải Vải nhuộm khô -Hơi nước -Nhiệt dư Hoàn tất Định hình Vải Vải thành phầm -Vải vụn -Nhiệt dư 2.2.3 Hiện trạng môi trường tại công ty 2.2.3.1 Nước thải Nước thải chủ yếu phát sinh từ quá trình nhuộm. Nước thải này có nhiều cặn lơ lửng, các loại hóa chất, thuốc nhuộm. Ngoài ra còn một khối lượng nhỏ nước thải sinh hoạt của công nhân phát sinh trong quá trình sản xuất. Lưu lượng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất từ ước tính khoảng 1000 m3/ngày.đêm. 2.2.3.2 Khí thải Khí thải của công ty chủ yếu từ công đoạn xử lý nhiệt và xử lý hoàn tất sản phẩm. Có thể nhận diện các nguồn thải hơi khí độc như sau: - Khí clo bốc ra từ khâu tẩy trắng vải sợi bằng nước Javen. - Khí NO2 bốc ra từ công đoạn hiện màu trong quá trình nhuộm màu với thuốc nhuộm hoàn nguyên tan loại “indigosol” - Khu vực lò hơi (đốt dầu, than) có chứa nhiều chất ô nhiễm, đặc biệt là khí SO2, CO, NOx và bụi than. Lượng khí này rất lớn. Hiện tại công ty không có hệ thống xử lý khí. Khí thải phát sinh được dẫn chung vào một đường ống và được thải ra ngoài qua ống khói ở độ cao 15 m. 2.2.3.3 Chất thải rắn Chất thải sản xuất chủ yếu là các mảnh vải vụn, các phần thừa của vải,… Rác sinh hoạt phát sinh từ hoạt động của toàn thể cán bộ, công nhân trong công ty, chủ yếu là giấy vụn, bao bì thực phẩm,… 2.2.3.4 Tiếng ồn Tiếng ồn chủ yếu phát ra từ các máy dệt, máy cắt ngang vải (hoạt động theo nguyên tắc dập), cụm máy nhuộm - giặt tẩy - ly tâm, lò hơi và đặc biệt là tiếng ồn khí động do các dòng khí, hơi vận chuyển liên tục trong đường ống. 2.2.3.5 Ô nhiễm nhiệt dư - Ô nhiễm nhiệt là một loại ô nhiễm cần được quan tâm. - Nhiệt phát sinh chủ yếu từ:   Sự truyền nhiệt qua tường thành của lò hơi, của các máy móc thiết bị sử dụng hơi (các máy nấu, nhuộm vải, máy định hình vải) và của hệ thống đường dẫn hơi.   Sự tỏa nhiệt và bốc hơi nước của các máy sấy khô vải. - Tổng các nhiệt lượng này tỏa vào không gian nhà xưởng rất lớn, làm nhiệt độ bên trong nhà xưởng tăng cao, có thể chênh lệch với nhiệt độ môi trường bên ngoài từ 2 ÷ 5 0C, gây ảnh hưởng tới quá trình hô hấp của công nhân, tác động xấu tới sức khỏe và năng suất lao động. Ngoài ra với nhiệt độ cao như vậy có tiềm năng gây ra các sự cố cháy nổ. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1.1 Các công nghệ điển hình Trong quá trình sinh sống và hoạt động, con người đã và đang tạo ra ngày càng nhiều chất thải gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái, cụ thể là nguồn nước sạch ngày càng giảm đi, còn nước thải thì ngày càng nhiều, không khí, đất cũng tương tự. Để có thể lấy lại một phần môi trường trong lành mà chúng ta đã đánh mất cũng như khắc phục cái hậu quả đã và đang xảy ra cho môi trường cũng như cho bản thân mình, chúng ta cần phải nghiên cứu, phát triển áp dụng các công nghệ xử lý chất thải một cách triệt để và hiệu quả. Nghiên cứu, xử lý nước thải là một phần quan trọng trong nhiệm vụ đó. Công nghệ xử lý nước thải bao gồm nhiều quá trình và phương pháp khác nhau, thông thường có các phương pháp sau: - Xử lý cơ học. - Xử lý hóa học. - Xử lý hóa lý. - Xử lý sinh học. Các phương pháp này được ứng dụng trong các công đoạn khác nhau của một công nghệ xử lý. Việc có hoặc không của từng phương pháp trong công nghệ phụ thuộc vào thành phần, tính chất của nước thải và mục đích của công nghệ, có thể chia thành: - Xử lý sơ bộ (Preliminary treatment). - Xử lý bậc một (Primary treatment). - Xử lý bậc hai (Secondary treatment). - Xử lý bậc ba (Tertiary treatment). - Xử lý bổ sung (Advanced treatment). - Ngoài ra trong công nghệ xử lý còn phải quan tâm đến công đoạn xử lý bùn. Mục đích của từng giai đoạn xử lý được cho trong bảng 3.1. Bảng 3.1 Các mức độ trong công nghệ xử lý nước thải Mức xử lý Mục đích Xử lý sơ bộ Loại bỏ các thành phần thô trong nước thải như rác, cát, các chất dầu mỡ cũng như các chất nổi trên mặt nước có thể gây khó khăn trong vận hành cũng như bảo trì các công trình sau. Áp dụng xử lý cơ học, có thể có hoá học. Xử lý bậc một Loại bỏ một phần các chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơ trong nước thải bằng biện pháp cơ học hoặc có thể là hoá lý. Xử lý bậc hai Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học (ở dạng hòa tan và lơ lửng) và các chất rắn lơ lửng bằng biện pháp sinh học. Phương pháp xử lý hoá học và khử trùng cũng có thể được áp dụng trong giai đoạn này. Xử lý bậc hai loại bỏ dinh dưỡng Tiếp tục loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, các chất rắn lơ lửng đặc biệt là loại bỏ các chất dinh dưỡng bằng biện pháp xử lý sinh học. Xử lý bậc ba Loại bỏ các chất lơ lửng còn lại sau xử lý bậc hai bằng phương pháp lọc vật liệu hạt hay lọc tinh, hấp phụ bằng than hoạt tính, khử trùng, loại bỏ dinh dưỡng. Xử lý bổ sung Loại bỏ triệt để các chất hoà tan và các chất lơ lửng còn lưu lại trong nước khi cần sử dụng lại nguồn nước sau xử lý bằng các phương pháp như trao đổi ion, lọc màng… 3.1.2 Các quá trình xử lý Quá trình xử lý Áp dụng cho Mục đích và ưu điểm Nhược điểm và giới hạn 1 Xử lý sơ bộ 1.1 Bể điều hòa 1.2 Bể trung hòa 1.3 Điều chỉnh nhiệt độ 1.4 Bổ sung dinh dưỡng 1.5 Song chắn rác 1.6 Bể lắng cát Nước thải có lưu lượng thay đổi Nước thải có pH không ổn định Nước thải có nhiệt độ không thích hợp (quá cao hay quá thấp) cho các công trình xử lý tiếp theo. Nước thải thiếu chất dinh dưỡng Nước thải có chứa các chất thô trong nước thải. Nước thải có chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ dễ lắng. - Giảm sự biến động của nước thải. - Giảm các yêu cầu về hóa chất. - Giảm kích thước của công trình xử lý. - Tạo điều kiện thích hợp cho xử lý sinh học, xử lý hóa lý. - Giảm mức độ ăn mòn công trình xử lý. - Tạo điều kiện thích hợp cho xử lý sinh học. - Tối ưu hoá quá trình xử lý sinh học. - Bảo vệ bơm và tránh nghẹt đường ống. - Giảm thiểu hàm lượng chất rắn thô trong các công trình tiếp theo. - Giảm chi phí vận hành và bảo trì. - Tránh rỗ bơm, đóng cặn trong các thiết bị và công trình. - Có thể gây ra mùi hôi. - Cần trang bị các thiết bị khuấy trộn và sục khí. - Chiếm diện tích lớn. - Có thể tạo bông cặn kết tủa kết tủa. - Trang bị các thiết bị bơm hóa chất một cách chính xác. - Chi phí cao. - Phải thường xuyên được làm sạch có thể bằng thủ công hay cơ khí, vòi phun áp lực. - Phải thường xuyên lấy cát ra khỏi bể tránh tình trạng phân huỷ sinh học. 2 Xử lý bậc một Hiệu quả xử lý : - BOD: 20 ÷ 34 % - SS: 75 ÷ 90 % - N: 10 ÷ 25 % 2.1 Bể lắng đợt một 2.2 Tuyển nổi khí hoà tan - Chất thải có chứa nhiều chất rắn lơ lửng có thể lắng được. - Nước thải có chứa nhiều dầu mỡ, các chất rắn lơ lửng hay các chất nổi trên mặt nước - Giảm hàm lượng các chất lơ lửng vào các công trình tiếp theo. - Chi phí đầu tư thấp. - Vận hành đơn giản. - Giảm một lượng lớn chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải. - Loại bỏ các chất dầu mỡ và các chất lơ lửng. - Thiết bị nhỏ, gọn. - Nồng độ chất rắn cao hơn so với bể lắng thông thường - Tăng hàm lượng oxy trong nước thải, thích hợp khi có các công trình xử lý hiếu khí tiếp theo. - Nếu vận hành không tốt có khả năng cặn hữu cơ bị phân huỷ sinh học và gây mùi. - Chi phí đầu tư, vận hành và năng lượng cao. - Sử dụng trang thiết bị yêu cầu kỹ thuật cao. 3 Xử lý bậc hai 3.1 Bể bùn hoạt tính (bể sục khí và bể lắng 2) 3.2 Hồ hiếu khí (có bể lắng hai) 3.3 Hồ hiếu khí - kỵ khí kết hợp 3.4 Bể lọc sinh học nhỏ giọt (trickling filtter) 3.5 Lọc kỵ khí 3.6 Bể tiếp xúc kỵ khí. (UASB) 3.7 Keo tụ hóa học kết hợp với lắng 3.8 Tuyển nổi khí hòa tan có sử dụng hóa chất. 3.9 Oxy hóa hóa học Xử lý nước thải có chứa các chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Xử lý chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên. Xử lý chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí kết hợp, thích hợp cho xử lý N, P do thời gian lưu nước lớn. Lợi dụng khả năng xử lý của các vi sinh dính bám trên giá thể trơ như nhựa, đá cuội …ở dạng lơ lửng hay cố định để xử lý chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học và xử lý nước thải có nhiều chất dinh dưỡng. Vi sinh dính bám trong điều kiện kỵ khí. Giá thể được cho ngập nước, có thể ở dạng lơ lửng hay cố định. Nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, có khả năng phân huỷ sinh học. Nước thải có nồng độ BOD hay nhiệt độ cao. Nước thải có chứa hàm lượng các chất hoà tan, chất keo, kim loại, các chất vô cơ, nhũ tương dầu mỡ cao Nước thải có chứa các chất dầu mỡ, keo và các chất có liên kết hóa học bền. Nước thải có lưu lượng nhỏ chứa các chất khó phân huỷ sinh học, các chất độc hại, nồng độ chất thải cao. - Khoáng hóa một lượng lớn các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, xử lý khoảng 90 % BOD và SS. - Chiếm diện tích nhỏ. - Có thể xử lý hay không xử lý dinh dưỡng tuỳ theo mục đích và tính chất nước thải. - Giảm đáng kể vấn đề mùi hôi. - Không đòi hỏi chi phí đầu tư xây dựng cao. - Yêu cầu vận hành không cao. - Hiệu quả xử lý BOD: 80 ÷ 90 %. - Chi phí xây dựng thấp. - Trình độ vận hành không cao. - Chất lượng nước đầu ra tốt (xử lý được 80 ÷ 90 % BOD, và chất dinh dưỡng). - Khả năng xử lý BOD: 80 ÷ 90 %. - Chi phí vận hành vừa phải (thấp hơn so với bể bùn hoạt tính). - Có khả năng chịu được sự thay đổi tải trọng cao. - Có khả năng khử trùng nước thải do hệ vi sinh phong phú, đặc biệt là các loài thực khuẩn. - Chịu tải trọng hữu cơ lớn. - Áp dụng với nước thải có nồng độ BOD > 500 mg/l. - Có khả năng thu hồi khí sinh học khi lượng nước thải lớn. - Chịu tải trọng rất cao. - COD 1000 ÷ 50000 mg/l - Có thể thu hồi sản phẩm khí biogas. - Chiếm diện tích nhỏ. - Có khả năng phân huỷ chất rắn bay hơi. - Khử các ion kim loại, chất dinh dưỡng, keo, khoáng. - Thu hồi các chất có giá trị. - Tạo điều kiện thích hợp xử lý sinh học. - Mức độ xử lý cao, có khả năng loại bỏ được dầu mỡ. - Có khả năng khử trùng. - Giúp loại bỏ chất dầu mỡ, mùi, vị. - Xử lý triệt để các chất hữu cơ. - Hiệu quả khử CN- đạt 50 ÷ 90 % - Phải đảm bảo tỉ số F/M và tỉ lệ BOD : N : P phải trong khoảng 100 : 5 : 1. - Chi phí vận hành cao (phòng thí nghiệm, năng lượng… ). - Tạo ra lượng bùn lớn đòi hỏi chi phí xử lý cao. - Nhạy cảm với sự thay đổi tải lượng, hàm lượng các kim loại nặng và các chất độc hại. - Yêu cầu phải sục khí liên tục. - Tạo ra bùn lắng dưới đáy hồ rất khó làm sạch. - Chi phí năng lượng cũng tương đối lớn. - Chiếm một diện tích rất lớn nên phương pháp này chỉ được áp dụng trong trường hợp diện tích đất sẵn có cho phép. - Không có khả năng khử được độ màu. - Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn. - Trong nước đầu ra có thường có tảo gây khó khăn cho các công trình xử lý tiếp theo, tạo ra mùi tanh. - Có thể có sự cố nghẹt hệ thống phân phối nước và các giá thể do màng vi sinh tróc ra. - Sinh các loài côn trùng, muỗi. - Dễ tạo ra những vùng chết. - Cặn bùn sinh học lắng xuống đáy, tích tụ lâu ngày chiếm thể tích, giảm thời gian lưu nước thực. Có thể khắc phục bằng cách sục khí sinh học trở lại, xả bùn dư định kỳ. - Rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường (pH, nhiệt độ, nồng độ các chất độc hại…). - Đòi hỏi khả năng vận hành tương đối tốt. - Trang bị các thiết bị đòi hỏi độ chính xác cao (như máy bơm hóa chất…). - Tạo ra một lượng bùn đáng kể. - Chi phí trang thiết bị và vận hành khá cao, đòi hỏi các thiết bị kỹ thuật cao. - Chi phí hóa chất rất cao. - Chi phí đầu tư cao. - Đòi hỏi người vận hành có kinh nghiệm. - Phải tiến hành thu gom các chất nguy hại. 4 Xử lý bậc hai loại bỏ dinh dưỡng. Đây là bước xử lý bổ sung cho quá trình xử lý bậc hai khi trong nước thải hàm lượng dinh dưỡng còn nhiều. Quá trình này cũng tương tự như xử lý bậc hai bằng biện pháp sinh học chỉ khác là thời gian lưu nước và lưu bùn tăng. Sau đó để khử nitrat, người ta thường dùng quá trình thiếu khí. 5 Xử lý bậc ba 5.1 Hấp phụ bằng than hoạt tính 5.2 Lọc áp lực 5.3 Lọc tinh 5.4 Lọc dưới tác dụng của trọng lực Khử trùng Xử lý nhiệt Bức xạ UV Hóa chất như Chlorine, ozone, brome, iodine Dòng ra sau xử lý bậc hai có chứa: - Các hợp chất hữu cơ ở dạng vết và các hợp chất gây màu, mùi, vị. Nước thải có chứa các chất hữu cơ, vô cơ ở dạng lơ lững và các chất ở dạng nhũ tương, keo. . Nước ra yêu cầu có hàm lượng chất rắn rất thấp Nước thải có chứa hàm lượng chất lơ lửng cao (như bùn, các chất rắn lơ lửng). Thường tất cả các công trình xử lý nước thải đểu cần có hệ thống khử trùng, đặc biệt là nước thải sinh hoạt và nước thải giết mổ, chuồng trại, chế biến thực phẩm, nước thải bệnh viện. - Có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ không phân huỷ sinh học . - Loại bỏ các hợp chất gây mùi và vị. - Hấp phụ màu rất hiệu quả. - Khử COD 40 ÷ 90 %, BOD 40 ÷ 70 %. - Hiệu quả xử lý đạt đến 80 ÷ 95 %. - Có khả năng loại bỏ được tới 89 % SS. - Nước thải đầu ra có nồng độ SS dưới 10 mg/l. - Phá vỡ trạng thái nhũ tương. - Loại bỏ các chất rắn lơ lửng. - Đơn giản, dễ thực hiện . - Thích hợp cho gia đình xử lý nước ăn uống. - Sử dụng đèn cực tím bước sóng 260 ÷ 265 nm hiệu quả xử lý rất cao. - Hiệu quả xử lý cao và kéo dài theo sự tồn tại của chất khử trùng trong nước. - Chí phí đầu tư thấp hơn so với các phương pháp khác. - Có thể áp dụng với lưu lượng rất lớn. - Nếu vận hành đúng thì rất an toàn và hiệu quả. - Chi phí đầu tư trang thiết bị và vận hành cao: chi phí hóa chất điều chỉnh pH , chi phí mua và tái sinh than. - Không xử lý được các chất vô cơ. - Nước thải trước khi vào bể hấp phụ bằng than hoạt tính phải có nồng độ chất lơ lửng thấp để tránh tắt nghẽn hệ thống. - Tạo ra khí ô nhiễm khi tái sinh than. - Rất nhạy cảm với sự thay đổi tải lượng chất rắn. - Chi phí đầu tư và vận hành cao do hệ thống làm việc trong điều kiện áp lực cao. - Mau tắt lọc. - Tổn thất áp lực lớn. - Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống khá cao. - Đòi hỏi phải vận hành bằng các hệ thống tự động. - Dễ tắt lọc. - Thường xuyên phải rửa lọc. - Lượng nước rửa lọc lớn. - Không thích hợp cho các trạm xử lý công xuất lớn. - Không thích hợp cho các trạm công suất lớn. - Chi phí đầu tư cao. - Hiệu quả khử trùng giảm với những khu vực cách xa nguồn phát xạ. - Không thích hợp với nước thải có độ đục cao. - Dễ gây ăn mòn đường ống. - Đòi hỏi khả năng vận hành cao. 6 Xử lý bổ sung 6.1 Trao đổi ion. 6.2 Lọc màng (ceramic membrane) Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong nước cấp. Tuy nhiên, khi cần xử dụng lại nước thải sau xử lý vào các mục đích khác, cần phải xử lý bổ sung để đảm bảo chất lượng nước đầu ra. - Có khả năng khử được các chất ở dạng ion trong nước thường là khử cứng và khử khoáng với hiệu quả cao. - Có khả năng loại bỏ được độ đục và cả vi sinh Coliforms cũng như Cryptosporidium, và Fe, Mn. - Ổn định với sự dao động của độ đục trong nước thải đầu vào. - Thời gian sử dụng lâu. - Chi phí đầu tư, vận hành (nước rửa và hóa chất tái sinh) rất cao. - Chi phí đầu tư cao. - Phải thường xuyên rửa lọc. 7 Công trình xử lý bùn 7.1 Bể phân hủy bùn kị khí 7.2 Lọc chân không. 7.3 Máy lọc ly tâm. 7.4 Lọc ép khung bản Xử lý bùn cặn thải ra từ các công đoạn trong công trình xử lý nước thải. - Bùn có khả năng phân huỷ sinh học. - Bùn hữu cơ và vô cơ. - Bùn không có tính ăn mòn. - Bùn hữu cơ và vô cơ - Thu hồi khí metan. - Tạo điều kiện ổn định bùn. - Khoáng hóa các chất hữu cơ trong bùn. - Giảm thể tích bùn phải xử lý. - Có thể sử dụng sản phẩm phân hủy bùn làm phân bón. - Tạo ra bùn có độ ẩm thấp. - Thiết bị nhỏ gọn. - Bùn có độ ẩm rất thấp. - Thiết bị nhỏ gọn. - Yêu cầu hóa chất thấp. - Mật độ bùn cao. - Kích thước thiết bị nhỏ gọn. - Phải đảm bảo điều kiện nhiêt độ (ở nước ta vấn đề nhiệt độ không cần quan tâm). - Có nguy cơ gây cháy nổ. - Đòi hỏi khả năng vận hành tốt. - Sinh mùi. - Chi phí trang thiết bị, năng lượng và bảo trì cao . - Cần phải nén bùn và thêm hóa chất tạo điều kiện trước khi lọc. - Đòi hỏi kỹ năng vận hành, chi phí đầu tư trang thiết bị cao. - Chi phí đầu tư và vận hành cao. - Không thích hợp cho trạm xử lý có lượng bùn nhỏ. 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Nước thải của các cơ sở dệt nhuộm thường là nước thải độc hại đối với môi trường sống. Do đó, việc làm giảm khối lượng và tính chất độc hại là điều cần thiết phải tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế nhà máy. Để giảm lượng nước thải và làm giảm tính chất độc hại của chúng có thể thực hiện các biện pháp sau: - Tái sử dụng nước sau khi xử lý sơ bộ ở một số giai đoạn sản xuất nếu thấy có thể được. - Tiết kiệm sử dụng hóa chất trong sản xuất hoặc thay thế những hóa chất độc hại bằng những hóa chất ít độc hại. Ví dụ, sử dụng enzym trong giai đoạn giũ hồ ở vải. Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm phổ biến nhất là dùng phương pháp xử lý hóa lý, phương pháp sinh học. Tùy theo tiêu chuẩn xả thải có thể dùng một trong hai phương pháp hoặc kết hợp cả hai. Phương pháp hóa lý Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải. Chủ yếu để xử lý nước thải công nghiệp. Giai đoạn xử lý hóa lý là giai đoạn xử lý độc lập hoặc kết hợp cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Các phương pháp được áp dụng như sau: 3.2.1.1 Phương pháp keo tụ tạo bông Quá trình keo tụ, tạo bông được áp dụng để loại bỏ các chất lơ lửng và các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 ¸ 10-8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng khuếch tán và không thể được loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Khi chất keo tụ cho vào nước và nước thải, các hạt keo bản thân trong nước bị mất tính ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng. Quá trình mất tính ổn định hạt keo là quá trình hóa lý phức tạp, có thể dựa trên các cơ chế sau: - Giảm điện thế zeta tới giá trị mà tại đó dưới tác dụng lực hấp dẫn Vander Waals cùng với năng lượng khuấy trộn cung cấp thêm, các hạt keo trung hòa điện kết cụm và tạo thành bông cặn. - Các hạt kết cụm do sự hình thành cầu nối giữa các nhóm hoạt tính trên hạt keo. - Các bông cặn đã hình thành khi lắng xuống sẽ bắt giữ các hạt keo trên quỹ đạo lắng. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sử dụng quá trình keo tụ tạo bông và lắng để xử lý các chất lơ lửng, độ đục, độ màu. Độ đục, độ màu gây ra bởi các hạt keo có kích thước bé (10-2 ÷ 10-1 µm). Các chất này không thể lắng hoặc xử lý bằng phương pháp lọc mà phải sử dụng các chất keo tụ và trợ keo tụ để liên kết các hạt keo tụ lại thành các bông cặn có kích thước lớn để dễ dàng loại bỏ ở bể lắng. Các chất keo thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, các polyme,… Trong đó, được dùng rộng rãi nhất là phèn nhôm và phèn sắt vì nó hòa tan tốt trong nước, già rẻ, hoạt động trong khoảng pH lớn. Để tăng cường quá trình keo tụ, tăng tốc độ lắng người ta thường cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ keo tụ. Thông thường liều lượng chất trợ keo tụ khoảng 1 ÷ 5 mg/l. Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiêt` kiệm năng lượng, phải khuấy trộn đều hóa chất với nước thải. Thời gian lưu lại trong bể trộn khoảng 5 phút. Tiếp đó thời gian cần thiết để nước thải tiếp xúc với hóa chất cho đến khi bắt đầu lắng dao động hkoảng 30 ÷ 60 phút. Trong khoảng thời gian này các bông cặn được tạo thành và lắng xuống nhờ vào trọng lực. Mặc khác, để tăng cường quá trình khuấy trộn nước thải với hóa chất và tạo được bông cặn người ta dùng các thiết bị khuấy trộn khác nhau như: khuấy trộn thủy lực hay khuấy trộn cơ khí. - Khuấy trộn bằng thủy lực: trong bể trộn có thiết kế các vách ngăn để tăng chiều dài quãng đường mà nước thải phải đi nhằm tăng khả năng hòa trộn nước thải với các hóa chất. - Khuấy trộn bằng cơ khí: trong bể trộn lắp đặt các thiết bị có cánh khuấy có thể quay ở các góc độ khác nhau nhằm tăng khả năng tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất. 3.2.1.2 Phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi để loại bỏ ra khỏi nước thải các tạp chất không tan và khó lắng. Có nhiều phương pháp tuyển nổi để xử lý nước thải: - Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch. - Tuyển nổi với việc cho không khí qua vật liệu xốp. - Tuyển nổi hóa học. - Tuyển nổi điện. - Tuyển nổi với sự phân tách không khí bằng cơ khí. Phương pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ. Do kết quả của quá trình phân hóa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khoáng hóa và trở thành nước, những chất vô cơ và những chất khí đơn giản. Nhiệm vụ của công trình kỹ thuật xử lý bằng phương pháp sinh học là tạo điều kiện sống và hoạt động của các vi sinh hay nói cách khác là đảm bảo điều kiện để các chất hữu cơ phân hóa được nhanh chóng. Các phương pháp xử lý sinh học có thể phân loại trên cơ sở khác nhau, dựa vào quá trình hô hấp của sinh vật có thể chia ra làm 2 loại: quá trình hiếu khí và kỵ khí. Phương pháp xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Quá trình hóêu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan theo phương trình sau: Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + NH3 + C5H7NO2 + … (tế bào mới) Ngoài việc phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra tế bào mới, vi sinh vật còn thực hiện quá trình hô hấp nội sinh để tạo ra năng lượng theo phương trình: Vi khuẩn C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + năng lượng Các vi sinh vật ở trên được gọi là bùn hoạt tính. Chúng tự sinh ra khi ta thổi không khí vào nước thải. Về khối lượng, bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi có trong tổng hàm lượng bùn (cặn khô) đôi khi còn gọi là sinh khối. Ta có thể áp dụng nhiều quá trình khác nhau khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong môi trường hiếu khí. a) Quá trình tăng trưởng hiếu khí lơ lửng (aerobic suspended-growth process) Đây là quá trình vi sinh vật phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước ở các bể xử lý sinh học. bể sinh học này luôn cần phải được làm thoáng để cung cấp đầy đủ oxy cho vi sinh vật tiến hành quá trình phân hủy chất hữu cơ và phát triển. Ngoài bể sinh học ta cũng cần phải bố trí thên bể lắng để tách các bông bùn hoạt tính ra khỏi nước, tuần hoàn một phần bùn trở lại bể sinh học nhằm duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể sinh học và xả bỏ bớt lượng bùn thừa sinh ra trong quá trình phát triển. Trong một số trường hợp, ta cũng có thể gộp chung hai bể sinh học và lắng thành một công trình duy nhất. Khi đó, ta không cần phải tuần hoàn bùn mà chỉ phải xả bùn Cấp khí Bể lắng Bể sinh học Nước vào Nước ra Bùn tuần hoàn Bùn xả Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo quá trình tăng trưởng lơ lửng Theo hình 3.1, bùn được xả từ trên đường tuần hoàn bùn về bể sinh học. tuy nhiên, ta cũng có thể xả bùn trực tiếp từ bể sinh học. b) Quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám (aerobic attached-growth process) Quá trình tăng trưởng hiếu khí dính bám là quá trình xử lý sinh học trong đó quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hóa các chất hữu cơ và các thnàh phần khác trong nước thải thành khí và vỏ tế bào được dính bám vào một vài giá thể dạng tấm hoặc hạt có tính trơ như: hạt nhựa, sỏi, sành,… đôi khi còn gọi là các màng vi sinh vật được bố trí trong bể sinh học. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo quá trình vi sinh dính bám cũng gần giống như sơ đồ xử lý theo quá trình tăng trưởng lơ lửng, chỉ khác là thay vì tuần hoàn bùn như hình 3.1 thì sơ đồ xử lý này sẽ tuần hoàn lại một phần nước đã qua xử lý nhằm giảm bớt mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào, tránh hiện tượng quá tải xảy ra và giúp giữ cho lớp màng vi sinh luôn trong điều kiện ẩm ướt. Cấp khí Bể lọc sinh học Bể lắng Nước vào Nước ra Nước tuần hoàn Bùn xả Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống xứ lý nước thải theo quá trình vi sinh dính bám Các dạng bể lọc sinh học thường hay sử dụng như: - Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter). - Bể lọc sinh học thô. - Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) - Bể lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc (AGWSP). Khi xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí, ta cần lưu ý đến một số yếu tố nhằm duy trì môi trường thuận lợi cho các vi khuẩn hiếu khí hoạt động: - Hàm lượng oxy trong nước thải: đây chính là điều kiện tiên quyết và quan trọng nhất trong quá trình. Ta phải cấp đầy đủ lượng oxy vào trong bể sinh học để vi khuẩn thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ, đồng thời duy trì một lượng oxy hòa tan trong bể. Trong thực tế, lượng oxy hòa tan nên duy trì trong bể sinh học dao động 1.5 ÷ 4 mg/l tại mọi vị trí của bể, trong đó giá trị 2 mg/l là giá trị thường được sử dụng. Khi tăng hàm lượng oxy hòa trong nước thải lớn hơn 4mg/l thì hiệu quả xử lý không tăng lên nhiều nhưng ta lại phải tốn chi phí điện năng cho các máy cung cấp khí. - Nồng độ cho phép của các chất bẩn hữu cơ: vi sinh vật chỉ hoạt động hiệu quả với một tải lượng hữu cơ nhất định nào đó. Muốn xác định trị số này, ta phải qua quá trình làm thí nghiệm. Khi tải lượng ô nhiễm tăng qua 1mức sẽ phá hủy chế độ hoạt động bình thường của vi sinh vật mà cụ thể là chất hữu cơ đó sẽ hủy hoại thành phần cấu tạo tế bào. - Độ pH của nước thải: giá trị pH ảnh hưởng đến đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. Đối với đa số vi sinh vật, khoảng giá trị pH tối ưu là 6.5 ÷ 8.5. - Chất dinh dưỡng trong nước thải: nitơ và photpho là các nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất cho sự phát triển của sinh khối. ta cần phải duy trì hàm lượng nito, photpho trong nước thải ở một giá trị thích hợp nhằm duy trì trạng thái ổn định của hệ vi sinh vật. Thông thường tỷ lệ BOD : N : P thích hợp cho hệ vi sinh vật là 100 : 5 : 1. Ngoài nito, photpho thì các nguyên tố dinh dưỡng khác cũng nên có trong nước thải như K, Mg, Ca, S, Fe,… Các nguyên tố này cũng góp phần hình thành nên cấu trúc của tế bào vi sinh vật nhưng với một nồng độ vừa phải nếu không sẽ có tác dụng tiêu cực đối với quá trình phát triển. - Nhiệt độ nước thải: nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải thich hợp nằm trong khoảng từ 5 ÷ 30 oC. Khi nhiệt độ tăng cao sẽ gây ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý vì khi đó độ hòa tan của oxy trong nước sẽ giảm. Còn khi nhiệt độ quá thấp sẽ làm mất hoạt tính của các vi sinh vật. - Nồng độ bùn hoạt tính (vi sinh vật) trong nước thải: nồng độ vi sinh vật trong nước thải (g/l hay mg/l) là lượng chất rắn lơ lửng có trong bể sinh học (Mixed Liquor Suspended Solids - MLSS). Đây cũng là thông số quan trọng cần phải được kiểm soát để đảm bảo hiệu suất xử lý như mong muốn. Khi nồng độ bùn trong bể quá cao thì lượng oxy tiêu thụ sẽ nhiều hơn và việc tách bùn ra khỏi nước thải sẽ khó hơn. Ngược lại, khi nồng độ bùn quá thấp, hiệu quả xử lý sẽ giảm xuống và một số quá trình diễn ra trong bể như quá trình nitrat hóa sẽ không tồn tại. Nồng độ bùn hoạt tính thích hợp trong bể sinh học nên duy trì trong khoảng từ 2 ÷ 5 g/l. Ngoài các yếu tố nêu trên, ta cũng cần phải lưu ý đến một số yếu tố khác như việc khống chế nồng độ muối vô cơ, đặc biệt là các muối kim loại nặng trong nước thải, các chất độc, các chất gây ức chế cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật. PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 3.3.1 Phương án xử lý nước thải dệt nhuộm của một số công ty trong nước Hiện nay trong nước một số đơn vị như xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc, Công ty dệt may 7 - Tp.HCM,cơ sở dệt nhuộm Thuận Thiên - Tp.HCM,… và một số nhà máy do nước ngoài đầu tư có xây dựng hệ thống xử lý nước thải. Sau đây là sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Công ty dệt len Bình Lợi - Tp.HCM, với công suất xử lý là 200 m3/ngày.đêm Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Công ty dệt len Bình Lợi – Tp.HCM Nước thải Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể sinh học hiếu khí Bể lắng Bể keo tụ Bể lắng Nguồn tiếp nhận Phương án xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm của Công ty Stork Aqua – Hà Lan, với công suất 4000 m3/ngày.đêm Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa Nước ép bùn Bể keo tụ Thiết bị XL bùn Bể lắng 1 Bể sinh học Bùn Bùn tuần hoàn Thiết bị XL bùn Bể lắng 2 Bùn dư Bùn Nguồn tiếp nhận ( Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – NXB khoa học kỹ thuật) CHƯƠNG IV: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 LƯU LƯỢNG, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI 4.1.1 Lưu lượng nước thải Lưu lượng nước thải được thu gom vào hệ thống thoát nước của Công ty trung bình cho một ngày là: Qtbngày = 1000 m3/ngày Bảng 4.1: Dao động lưu lượng nước thải theo giờ trong ngày Giờ trong ngày Q (m3/giờ) Giờ trong ngày Q (m3/giờ) 1 24 13 41 2 22 14 41 3 19 15 46 4 19 16 59 5 19 17 54 6 21 18 51 7 31 19 49 8 63 20 48 9 61 21 52 10 56 22 51 11 49 23 46 12 44 24 34 4.1.2 Thành phần tính chất nước thải Bảng 4.2: Thành phần và tính chất nước thải Thông số Đầu vào Tiêu chuẩn nguồn loại B (TCVN 5945 – 1995) Dãy giá trị Giá trị tính toán pH 9 ÷ 12 10 5.5 ÷ 9 BOD5, mg/l 700 ÷ 800 800 ≤ 50 COD, mg/l 1000 1000 ≤ 100 SS, mg/l 120 ÷ 200 200 ≤ 100 4.2 TIÊU CHUẨN XỬ LÝ Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn loại B (TCVN 5945 - 1995) 4.3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 4.3.1 Phương án 1 4.3.1.1 Công nghệ Phèn Máy thổi khí dd NaOH Hệ bể tạo keo tụ bông Bể điều hòa Hố thu gom Bể lắng Máy thổi khí Bể Aeroten Bể lắng Nước thải Nguồn tiếp nhận SCR Bùn tuần hoàn Polyme Chú thích: Đường nước Đường khí Sân phơi bùn Đường hóa chất Đường bùn Hình 4.1: Sơ đồ cộng nghệ trạm xử lý nước thải theo phương án I