Nghiên cứu quá trình hóa lý trong công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm của Công ty cổ phần đầu tư Phước Long, Quận 9, TP. Hồ Chí Minh

CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1 Ñaët vaán ñeà: Phaùt trieån kinh teá ñi ñoâi vôùi baûo veä moâi tröôøng laø chuû ñeà noùng boûng ñöôïc söï quan taâm vaø uûng hoä cuûa nhieàu nöôùc treân theá giôùi. Moät trong nhöõng vaán ñeà ñaët ra cho caùc nöôùc ñang phaùt trieån trong ñoù coù Vieät Nam laø caûi thieän moâi tröôøng ñang bò oâ nhieãm do caùc chaát ñoäc haïi phaùt sinh töø neàn coâng nghieäp vaø hoaït ñoäng saûn xuaát. Ñieån hình nhö caùc ngaønh coâng nghieäp cao su, hoùa chaát, coâng nghieäp thöïc phaåm, thuoác baûo veä thöïc vaät, y döôïc, luyeän kim xi maï, giaáy, ñaëc bieät laø ngaønh deät nhuoäm ñang phaùt trieån maïnh meõ vaø chieám kim ngaïch xuaát khaåu cao cuûa Vieät Nam. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, tình hình kinh teá ñaõ coù nhöõng böôùc phaùt trieån maïnh meõ, söï taêng daân soá ñaõ laøm aûnh höôûng traàm troïng ñeán moâi tröôøng sinh thaùi töï nhieân veà caùc maët nhö: khí thaûi, tieáng oàn, raùc thaûi… vaø ñaëc bieät ñaùng quan taâm laø vaán ñeà nöôùc thaûi. Hieän nay trong thaønh phoá, moãi ngaøy vôùi löôïng nöôùc thaûi khoång loà ñöôïc ñoå ra caùc soâng ngoøi, keânh raïch trong thaønh phoá maø chöa qua xöû lyù, ñieàu ñoù ñaõ daãn ñeán söï oâ nhieãm moâi tröôøng töï nhieân nghieâm troïng. Ña soá caùc xí nghieäp chöa coù hoaëc coù thì cuõng raát sô saøi heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi, daãn ñeán löôïng nöôùc thaûi ñoå ra coáng raõnh mang nhieàu chaát ñoäc haïi cho moâi tröôøng. Vaø coù theå noùi nöôùc thaûi coâng nghieäp deät nhuoäm laø moät trong nhöõng loaïi nöôùc thaûi oâ nhieãm naëng neà vaø taùc ñoäng maïnh ñeán moâi tröôøng nhaát. Ñaëc tính cuûa loaïi nöôùc thaûi naøy laø ñoä kieàm cao, ñoä maøu lôùn, nhieàu hoùa chaát ñoäc haïi vôùi caùc loaøi thuûy sinh. Coâng ty Coå Phaàn Ñaàu Tö Phöôùc Long tröïc thuoäc boä coâng nghieäp nheï, vaø nay laø moät trong nhöõng thaønh vieân tieâu bieåu cuûa taäp ñoaøn deät may Vieät Nam. Heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi cuûa nhaø maùy töông ñoái hoaøn chænh bao goàm caùc coâng ñoaïn xöû lyù hoùa lyù, xöû lyù vi sinh keát hôïp vôùi taùc nhaân oâxy hoùa maïnh… Coâng ngheä naøy töông ñoái hoaøn chænh giuùp giaûm ñöôïc taûi löôïng oâ nhieãm, saûn phaåm thaân thieän vôùi moâi tröôøng. Laø moät trong nhöõng yeáu toá goùp phaàn khaúng ñònh thöông hieäu vôùi thò tröôøng trong vaø ngoaøi nöôùc. 1.2 . Muïc tieâu: Tìm hieåu quaù trình hoùa lyù trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi nhaø maùy deät Phöôùc Long. Laáy maãu nöôùc thaûi, chaïy moâ hình Jartest ñeå xaùc ñònh pH toái öu, pheøn toái öu. Xaùc ñònh caùc thoâng soá tröôùc vaø sau khi chaïy moâ hình Jartest: COD, BOD5, SS, ñoä ñuïc, ñoä maøu… Töø ñoù ta thaáy ñöôïc hieäu quaû sau khi xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoùa lyù. Chaïy moâ hình coät laéng ñeå xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian laéng, hieäu quaû laéng toái öu. 1.3. Noäi dung nghieân cöùu: Nghieân cöùu quaù trình hoùa lyù trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi deät nhuoäm Coâng Ty Coå Phaàn Ñaàu Tö Phöôùc Long, Q.9, Tp. HCM, bao goàm nhöõng phaàn chính nhö sau: Toång quan ngaønh deät nhuoäm Nhöõng vaán ñeà moâi tröôøng cuûa ngaønh deät nhuoäm Toång quan veà Coâng Ty Coå Phaàn Ñaàu Tö Phöôùc Long Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi deät nhuoäm Nghieân cöùu quaù trình hoùa lyù thöïc tieån baèng vieäc chaïy moâ hình Jartest 1.4. Phöông phaùp nghieân cöùu: Trong quaù trình thöïc hieän luaän vaên coù söû duïng caùc phöông phaùp sau: Phöông phaùp keá thöøa: trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi, ñaõ tham khaûo caùc ñeà taøi coù lieân quan. Phöông phaùp trao ñoåi yù kieán: trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi ñaõ tham khaûo yù kieán cuûa giaùo vieân höôùng daãn veà caùc vaán ñeà lieân quan. Phöông phaùp thöïc nghieäm: laáy maãu, phaân tích vaø chaïy moâ hình trong phoøng thí nghieäm. Phöông phaùp toång hôïp: toång hôïp nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc thu thaäp nhöõng soá lieäu töø nhöõng nguoàn ñaùng tin caäy. 1.5. Giôùi haïn nghieân cöùu: Nöôùc thaûi ñöôïc söû duïng ñeå nghieân cöùu ñöôïc laáy tröïc tieáp taïi Coâng Ty Coå Phaàn Ñaàu Tö Phöôùc Long, Quaän 9, Tp.HCM Maãu phaân tích ñöôïc thöïc hieän taïi phoøng thí nghieäm Khoa moâi tröôøng & Coâng ngheä sinh hoïc tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä. 1.6. Thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi: Thôøi gian thöïc hieän 12 tuaàn: töø ngaøy 05/04/2010 ñeán ngaøy 28/06/2010 Ngaøy 05/04 – 16/05: Hoaøn thaønh ½ lyù thuyeát. Ngaøy 17/05 – 31/05: Xin maãu nöôùc thaûi veà phaân tích, chaïy moâ hình trong phoøng thí nghieäm. Ngaøy 01/06 – 03/06: Toång hôïp soá lieäu töø quaù trình phaân tích, chaïy moâ hình. Ngaøy 04/ 06 – 21/06: Tieáp tuïc hoaøn thaønh phaàn lyù thuyeát. Ngaøy 22/06 – 28/06: Chænh söûa, boå sung, in thöû ñoà aùn. Ngaøy 29/06 – 30/06: Hoaøn thaønh ñoà aùn. Ngaøy 30/06 – 14/07: In ñoà aùn, noäp CD. CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ NGAØNH DEÄT NHUOÄM VAØ KHAÛ NAÊNG GAÂY OÂ NHIEÃM NGUOÀN NÖÔÙC 2.1. Toång quan veà ngaønh deät nhuoäm ôû Vieät Nam: Ngaønh coâng nghieäp Deät -Nhuoäm ra ñôøi töø raát laâu ôû nöôùc ta vaø laø moät trong nhöõng ngaønh coâng nghieäp muõi nhoïn cuûa ñaát nöôùc, noù ñoùng goùp ñaùng keå vaøo ngaân saùch nhaø nöôùc, naêm 2007 ngaønh may maëc trong ñoù coù deät nhuoäm öôùt tính xuaát khaåu ñaït töø 7,3 - 7,5 tyû USD vaø phaán ñaáu ñeán naêm 2010 ñaït 10-12 tyûUSD, ñoàng thôøi giaûi quyeát nhieàu coâng aên vieäc laøm cho nhieàu lao ñoäng phoå thoâng. Ngaønh coâng nghieäp Deät -Nhuoäm ñang phaùt trieån maïnh meõ ôû nöôùc ta laø moät trong nhöõng ngaønh coâng nghieäp ñaëc tröng coù nguy cô gaây oâ nhieãm cao, gaây taùc ñoäng xaáu ñeán moâi tröôøng xung quanh vaø söùc khoûe coäng ñoàng, trong ñoù ñaëc bieät laø löôïng nöôùc thaûi saûn xuaát raát lôùn coù chöùa nhieàu chaát oâ nhieãm voâ cô, höõu cô vaø kim loaïi naëng. Coâng nghieäp Deät- nhuoäm ñaõ söû duïng moät löôïng lôùn nöôùc phuïc vuï cho caùc coâng ñoaïn saûn xuaát,ñoàng thôøi cuõng thaûi ra moät löôïng nöôùc thaûi töông öùng bình quaân 120-300 m3/taán vaûi. Trong ñoù, nguoàn gaây oâ nhieãm chính laø töø nöôùc thaûi coâng ñoaïn deät nhuoäm vaø naáu taåy. Nöôùc thaûi nhuoäm thì khoâng oån ñònh vaø ña daïng thay ñoåi trong töøng nhaø maùy. Ñaây laø vaán ñeà caàn giaûi quyeát trong neàn coâng nghieäp deät nhuoäm. Thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm khoâng oån ñònh vaø ña daïng, thay doåi theo töøng nhaø maùy khi nhuoäm caùc loaïi vaûi khaùc nhau, moâi tröôøng nhuoäm coù theå laø axit hay kieàm, hoaëc trung tính. Cho ñeán nay hieäu quaû haáp thuï thuoác nhuoäm chæ ñaït 60 - 70%, 30 - 40% caùc phaåm nhuoäm thöøa coøn laïi ôû daïng nguyeân thuûy hoaëc moät soá ñaõ chuyeån ñoåi sang daïnh khaùc, ngoaøi ra moät soá chaát dieän ly, chaát hoaït ñoäng beà maët…. Cuõng toàn taïi trong thaønh phaàn nöôùc thaûi nhuoäm. Ñoù laø nguyeân nhaân gaây ra ñoä maøu raát cao cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm. Nöôùc thaûi coâng nghieäp deät nhuoäm gaây oâ nhieãm nghieâm troïng ñoái vôùi moâi tröôøng soáng, caùc chæ soá nhö: pH, COD, BOD, ñoä maøu, nhieät ñoä ñieàu vöôït quaù möùc tieâu chuaån cho pheùp xaû vaøo nguoàn, vaäy neân khi xaõ nöôùc thaûi vaøo nguoàn nöôùc nhö soâng, keânh raïch thì noù taïo maøng noåi treân beà maët, ngaên caûn söï khuyeách taùn oâxy vaøo moâi tröôøng nöôùc gaây nguy haïi cho caùc ñoäng thöïc vaät thuûy sinh vaø laøm taêng nguy cô aûnh höôûng ñeán söùc khoûe con ngöôøi. 2.2. Quy trình coâng ngheä toång quaùt cuûa ngaønh deät nhuoäm. 2.2.1 Nguyeân lieäu deät: Nguyeân lieäu tröïc tieáp laø caùc loaïi sôïi. Nhìn chung caùc loaïi vaûi ñeàu ñöôïc deät töø 3 loaïi sôïi sau: Sôïi Cotton: ñöôïc keùo töø boâng vaûi, coù ñaëc tính huùt aåm cao, xoáp, beàn trong moâi tröôøng kieàm, phaân huûy trong moâi tröôøng axit, caàn phaûi xöû lyù kyõ tröôùc khi loaïi boû taïp chaát. Sôïi pha PECO( Polyester vaø Cotton):laø sôïi hoùa hoïc daïng phaân töû cao ñöôïc taïo thaønh töø quaù trình toång hôïp höõu cô, huùt aåm keùm, cöùng, beàn ôû traïng thaùi öôùt sô, sôïi naøy beàn vôùi axit nhöng keùm beàn vôùi kieàm. Sôïi Cotton 100%, PE, sôïi pha 65% PE vaø 35% cotton… 2.2.2. Nguyeân lieäu nhuoäm vaø in hoa: Ø Sô löôïc veà thuoác nhuoäm : Thuoác nhuoäm laø teân chung cuûa caùc hôïp chaát höõu cô coù maøu , raát ña daïng veà maøu saéc vaø chuûng loaïi. Chuùng coù khaû naêng nhuoäm maøu baèng caùch baét maøu hay gaén maøu tröïc tieáp leân vaûi. Tuyø theo caáu taïo tính chaát vaø phaïm vi cuûa chuùng, ngöôøi ta chia ra nhö sau : ¶ Pigment: Laø moät soá thuoác nhuoäm höõu cô khoâng hoaø tan vaø moät soá chaát voâ cô coù maøu nhö caùc boâxit vaø muoái kim loaïi. Thoâng thöôøng Pigmemt ñöôïc duøng trong in hoa. ¶ Thuoác nhuoäm Azo : Loaïi thuoác nhuoäm naøy hieän nay ñang ñöôïc saûn xuaát raát nhieàu, chieám treân 50% löôïng thuoác nhuoäm. Ñaây laø loaïi thuoác nhuoäm coù chöùa moät hay nhieàu nhoùm Azo : - N = N - . noù coù caùc loaïi sau: + Thuoác nhuoäm phaân taùn : laø nhöõng hôïp chaát maøu khoâng tan trong nöôùc neân thöôøng nhuoäm cho loaïi sô toång hôïp gheùt nöôùc. + Thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân : laø nhöõng hôïp chaát maøu höõu cô khoâng tan trong nöôùc , coù daïng R = C = O . Khi bò khöû seû tan maïnh trong kieàm vaø haáp phuï maïnh vaøo sô , loaïi thuoác nhuoäm naøy cuõng deã bò thuûy phaân vaø oxy hoaù veà daïng khoâng tan ban ñaàu. + Thuoác nhuoäm bazô : laø nhöõng hôïp chaát maøu coù caáu taïo khaùc nhau, haàu heát laø caùc muoái clorua, oxalate hoaëc muoái keùp cuûa caùc bazô höõu cô. Khi axít hoaø tan, chuùng phaân li thaønh caùc cation mang maøu vaø anion khoâng mang maøu. + Thuoác nhuoäm axít : khi hoaø tan trong nöôùc , baét maøu vaøo xô trong moâi tröôøng axit . Thuoác naøy thöôøng duøng ñeå nhuoäm len vaø tô taèm. + Thuoác nhuoäm tröïc tieáp: laø nhöõng hôïp chaát maøu hoaø tan trong nöôùc , coù khaû naêng töï baét maøu vaøo xô xenlulozô nhôø caùc löïc haáp phuï trong moâi tröôøng trung tính hoaëc kieàm. + Thuoác nhuoäm hoaït tính: laø nhöõng hôïp chaát maøu maø trong phaân töû coù chöùa caùc nhoùm nguyeân töû coù theå thöïc hieän caùc moái lieân keát hoaù trò vôùi xô. ¶ Thuoác nhuoäm löu huyønh: Laø nhöõng hôïp chaát maøu khoâng tan trong nöôùc vaø moät soá dung moâi höõu cô nhöng tan trong moâi tröôøng kieàm. Chuùng ñöôïc söû duïng roäng raûi trong coâng nghieäp deät ñeå nhuoäm vaûi töø xô xenlulo , khoâng nhuoäm ñöôïc len vaø tô taèm vì dung dòch nhuoäm coù tính kieàm maïnh. ¶ Chaát taêng traéng quang hoïc: Laø nhöõng hôïp chaát höõu cô trung tính , khoâng maøu hoaëc coù maøu vaøng nhaïc, coù aùi löïc vôùi xô. Ñaëc ñieåm cuûa chuùng laø khi naèm treân xô sôïi, chuùng coù khaûnaêng haáp phuï moät soá tia trong mieàn töû ngoaïi cuûa quang phoå vaø phaûn xaï tia xanh lam vaø tia tím. Moät soá teân goïi töông öùng cuûa caùc thuoác nhuoäm ñang duøng trong thöïc teá ôû nöôùc ta vaø treân theá giôùi ñöôïc trình baøy ôû baûng 2.1. Baûng 2.1: Moät soá loaïi thuoác nhuoäm thöôøng gaëp. Teân goïi loaïi thuoác nhuoäm Teân goïi thoâng phaåm thöôøng gaëp Thuoác nhuoäm (Tieáng Vieät) Dyes (tieáng Anh) Tröïc tieáp Direct Dipheryl, sirius, pirazol, chloramin… Axit Acid Eriosin, irganol, carbolan … Bazô Basic Malachite, auramine, rhodamine… Hoaït tính Reactive Procion, cibaron… Löu huyønh Sulphur Thionol, pyrogene, immedia… Phaân taùn Disperse Foron, easman, synten… Pitmen Pitment Oritex, poloprint, acronym… Hoaøn nguyeân khoâng tan Vat dyes Indanthrene, caledon, durindone… Hoaøn nguyeân tan Indigosol Solazon, cubosol, anthrasol… (Nguoàn : Nguyeãn Vaên Mai – Nguyeãn Ngoïc Haûi, Giaùo trình “ Maøu möïc hoùa chaát – kyõ thuaät in löôùi”) Baûng 2.2: Caùc thaønh phaàn lôùp thuoác nhuoäm vaø phaàn traêm maøu ñi vaøo doøng thaûi. STT Thuoác nhuoäm Loaïi sôïi söû duïng Phaàn maøu thaûi (%) 1 Hoaït tính Sôïi boâng, cellulose, len 5 – 50 2 Phaân taùn Sôïi polyester, polyamide 8 – 20 3 Tröïc tieáp Sôïi boâng, cellulose, tô luïa 5 – 30 4 Hoaøn nguyeân Sôïi boâng 5 – 20 5 Löu huyønh Sôïi boâng, celllulose 30 – 40 6 Axit Len, tô luïa, polyamide 7 – 20 7 Cation Polyacrylonitrile 2 – 3 8 Pigment Sôïi boâng 1 (Nguoàn: Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp sinh hoïc – PGS.TS Löông Ñöùc Phaåm) Phaïm vi söû duïng caùc loaïi thuoác nhuoäm cho caùc loaïi sôïi khaùc nhau ñöôïc theå hieän trong baûng 2.3 sau: Baûng 2.3 Phaïm vi söû duïng thuoác nhuoäm cho caùc loaïi sôïi Sôïi boâng Sôïi töø Xenlulose thöïc vaät Len Tô luïa Polyeste Polyamit Polyacarylonitril Tröïc tieáp x x x Hoaøn nguyeân x x Hoaøn nguyeân (Indiogozol) x Löu huyønh x x Hoaït tính x x x Naphthol x Phaân taùn x x Pigment x Axit x x x Phöùc kim loaïi x x Cation x Crom x (Nguoàn Giaùo trình Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi – Ngoâ Thò Nga – Traàn Vaân Nhaân) Ø In hoa : In hoa laø taïo ra caùc vaân hoa coù moät hoaëc nhieàu maøu treân neàn vaûi traéng hoaëc vaûi maøu baèng hoà in. Hoà in laø moät loaïi hoãn hôïp caùc loaïi thuoác nhuoäm ôû daïng hoaø tan hay pigment dung moâi. Caùc loaïi thuoác nhuoäm duøng cho in hoa nhö pigment, hoaït tính, hoaøn nuyeân, azo khoâng tan vaø indigozol. Hoà in coù nhieàu loaïi nhö hoà tinh boät, dextrin, hoà liganit natri, hoà nhuõ töông hay hoà nhuõ hoaù toång hôïp. Hoà tinh boät : Tinh boät : 199 g Nöôùc : 987 g HCl 28% : 1.5g CH3COONa: 1.5g Hoà dextrin : British gum D :500g Nöôùc : 500g Hoà dextrin ñöôïc duøng ñeå in thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân vaø in phaù gaén maøu Hoà nhuõ töông : Chaát nhuõ töông dispersal PR 8-15 g Nöôùc : 185 – 192 g Khuaáy ñeàu ñeå nguoäi, trong luùc khuaáy toác ñoä cao cho theâm vaøo xaêng coâng ngheä hay daàu khaùc 800g. tieáp tuïc khuaáy cho ñeán khi hoà ñoàng nhaát. 2.2.3 Quy trình coâng ngheä toång quaùt: Ø Keùo sôïi: sôïi ñöôïc laøm saïch, chaûi song song taïo thaønh caùc sôïi thoâ. Sôïi thoâ ñöôïc keùo ñeå laøm giaûm kích thöôùc, taêng ñoä beàn vaø ñöôïc maéc sôïi ñeå chuaån bò cho coâng ñoaïn hoà. Ø Hoà sôïi: duøng hoà tinh boät ñeå taïo maøng bao quanh sôïi ñeå taêng ñoä beàn, ñoä trôn vaø ñoä boùng cuûa sôïi. Ø Deät vaûi: keát hôïp sôïi ngang vaø sôïi doïc ñaõ maéc taïo thaønh taám vaûi moäc. Ø Giuõ hoà: coâng ñoaïn naøy nhaèm taùch phaàn hoà baùm treân vaûi moäc vaø laøm saïch vaûi sôïi. Vaûi sau khi giuõ hoà ñöôïc giaët baèng nöôùc, xaø phoøng, xuùt roài ñöa sang naáu taåy. Ø Naáu vaø giaët: vaûi ñöôïc naáu trong dung dòch kieàm vaø caùc chaát taåy ôû aùp suaát cao (2 – 3 atm) vaø ôû nhieät ñoä cao ( 1200 – 1300C). Sau ñoù vaûi ñöôïc giaët nhieàu laàn ñeå loaïi tröø phaàn hoà coøn laïi vaø caùc taïp chaát thieân nhieân cuûa xô sôïi. Sau khi naáu, vaûi coù khaû naêng thaám öôùt cao, haáp thu hoùa chaát vaø thuoác nhuoäm toát hôn meàm maïi vaø ñeïp hôn. Ø Laøm boùng vaûi: ngaâm vaûi vaøo thuøng dung dòch NaOH coù noàng ñoä 280 – 300 g/l, sau ñoù vaûi ñöôïc giaët nhieàu laàn. Sau coâng ñoaïn naøy xô sôïi trôø neân xoáp hôn, deã thaám nöôùc, sôïi boùng vaø deã baét maøu thuoác nhuoäm hôn. Ø Taåy traéng: duøng caùc chaát taåy nhö H2O2, NaClO, NaClO2 ñeå laáy maøu töï nhieân cuûa vaûi, laøm saïch caùc veát baån, laøm vaûi coù ñoä traéng ñuùng yeâu caàu. Ø Nhuoäm, in hoa vaø hoaøn taát: duøng caùc loaïi thuoác nhuoäm toång hôïp vaø caùc loaïi chaát trôï ñeå taïo maøu saéc khaùc nhau cho vaûi. Sau khi nhuoäm, vaûi coù theå in hoa ñeå taïo ra caùc vaân hoa treân vaûi, vaûi ñöôïc giaët noùng vaø giaët laïnh nhieàu laàn, hoaøn taát quy trình deät nhuoäm. H2O, tinh boät, phuï gia Hôi nöôùc Keùo sôïi, chaûi, gheùp, ñaùnh oáng Hoà sôïi Giuõ hoà Nöôùc thaûi chöùa hoà tinh boät, hoùa chaát Nguyeân lieäu ñaàu Xöû lyù axit, giaët Naáu Deät vaûi Nöôùc thaûi H2SO4 H2O Chaát taåy giaët NaOH, hoùa chaát Hôi nöôùc Nöôùc thaûi chöùa hoà tinh boät bò thuûy phaân, NaOH Enzym NaOH Nöôùc thaûi Taåy traéng Giaët Laøm boùng Nöôùc thaûi Nhuoäm, in hoa Nöôùc thaûi Nöôùc thaûi Dòch nhuoäm thaûi H2O2,NaOCl, hoùa chaát Dung dòch nhuoäm NaOH, hoùa chaát H2SO4 H2O, Chaát taåy giaët Saûn phaåm Saûn phaåm Giaët Hoaøn taát, vaêng khoå Hôi nöôùc Hoà, hoùa chaát Nöôùc thaûi Nöôùc thaûi H2SO4 H2O, Chaát taåy giaët Hình: 2.1. Sô ñoà nguyeân lyù coâng ngheä ngaønh deät nhuoäm (Nguoàn: coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp sinh hoïc – PGS.TS Löông Ñöùc Phaåm) 2.3. Khaû naêng gaây oâ nhieãm cuûa ngaønh deät nhuoäm: Theo moâ taû quaù trình saûn xuaát ngaønh coâng nghieäp deät nhuoäm nhö treân, hai quy trình ñaàu tieân cuûa ngaønh deät nhuoäm laø saûn xuaát sôïi vaø deät vaûi, bao goàm chuû yeáu laø caùc coâng ñoaïn khoâ söû duïng raát ít nöôùc vaø hoùa chaát. Quy trình thöù ba laø xöû lyù hoaøn taát vaûi, bao goàm caùc coâng ñoaïn öôùt, löôïng chaát thaûi phaùt sinh trong quy trình naøy laø töông ñoái cao. Chuû yeáu laø nöôùc thaûi 2.3.1. Nöôùc thaûi 2.3.1.1. Nguoàn phaùt sinh nöôùc thaûi deät nhuoäm Nöôùc ñöôïc söû duïng raát nhieàu trong toaøn boä quaù trình saûn xuaát vaûi, trong ñoù xöû lyù hoaøn taát vaûi laø moät trong nhöõng coâng ñoaïn tieâu thuï nhieàu nöôùc nhaát. Trong toång löôïng nöôùc söû duïng thì 88,4 % ñöôïc thaûi ra ngoaøi thaønh nöôùc thaûi vaø phaàn coøn laïi 11,6 % laø löôïng nöôùc thaát thoaùt do bay hôi. Beân caïnh nöôùc, caùc taïp chaát baån coù trong xô cuõng gaây ra caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi ngaønh deät. Haàu heát caùc taïp chaät coù maët trong xô sôïi nhö caùc kim loaïi vaø hydrocacbon ñöôïc ñöa vaøo coù muïc ñích trong quaù trình keùo sôïi nhaèm taêng cöôøng nhöõng ñaëc tính vaät lyù vaø vaän haønh cuûa sôïi. Caùc chaát naøy thöôøng ñöôïc taùch ra tröôùc khi tieán haønh khaâu xöû lyù cuoái cuøng, do ñoù seõ sinh ra moät löôïng chaát oâ nhieãm trong doøng thaûi. Thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi phuï thuoäc nhieàu vaøo ñaëc tính cuûa vaät lieäu nhuoäm, baûn chaát thuoác nhuoäm, caùc chaát phuï trôï vaø hoùa chaát khaùc ñöôïc söû duïng. Noùi chung, nöôùc thaûi deät nhuoäm coù tính kieàm, nhieät ñoä cao, ñoä daãn ñieän lôùn vaø tyû leä BOD : COD thaáp (coù nghóa laø khaû naêng phaân huûy sinh hoïc thaáp). Taûi löôïng caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi chuû yeáu sinh ra töø quaù trình tieàn xöû lyù baèng hoùa chaát, trong tröôøng hôïp naáu kieàm vaûi BOD coù theå leân tôùi 210 kg/taán. Nguoàn nöôùc thaûi bao goàm nöôùc thaûi töø caùc coâng ñoaïn chuaån bò sôïi, chuaån bò vaûi, nhuoäm vaø hoaøn taát. Caùc loaïi thuoác nhuoäm ñöôïc ñaëc bieät quan taâm vì chuùng thöôøng laø nguoàn sinh ra caùc kim loaïi, muoái vaø maøu trong nöôùc thaûi, chaát hoà vaûi vôùi haøm löôïng BOD, COD cao vaø caùc chaát hoaït ñoäng beà maët laø nguyeân nhaân chính gaây neân tính ñoäc thuûy sinh cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm. Caùc chaát phuï trôï cho quaù trình deät nhuoäm ñöôïc chia thaønh nhöõng loaïi khaùc nhau theo moái nguy hieåm maø chuùng gaây ra. Caùc nguoàn phaùt sinh chaát thaûi oâ nhieãm quan troïng trong nöôùc thaûi cuûa phaân xöôûng nhuoäm ñöôïc theå hieän qua baûng 2.4. Baûng2.4: Nguoàn sinh caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc thaûi deät nhuoäm Thoâng soá chaát oâ nhieãm Nguoàn phaùt sinh Kieàm pH Nhuoäm baèng caùc loaïi thuoác nhuoäm hoaït tính, thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân khoâng tan. Axit pH Thuoác nhuoäm axit, thuoác nhuoäm phaân taùn. Maøu Thuoác nhuoäm hoaït tính vaø thuoác nhuoäm sunphua. Kim loaïi naëng Thuoác nhuoäm phöùc chaát kim loaïi vaø pigment. Hydrocacbon chöùa halogen Chaát taåy röûa, chaát khöû nhôøn, chaát taûi, taåy traéng clo. Daàu khoaùng Laøm hoà in, chaát khöû vaø choáng taïo boït. Photpho Caùc chaát taïo phöùc. Muoái trung tính Thuoác nhuoäm hoaït tính. (Nguoàn: Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp sinh hoïc - PGS.TS Löông Ñöùc Phaåm) 2.3.1.2. Baûn chaát cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm. Nöôùc thaûi deät nhuoäm laø hoãn hôïp goàm nhieàu chaát thaûi. Caùc chaát thaûi coù theå chia thaønh caùc loaïi sau: Nhöõng taïp chaát thieân nhieân ñöôïc taùch ra vaø loaïi boû töø boâng, len nhö buïi, muoái, daàu, saùp, môõ,… Hoùa chaát caùc loaïi thaûi ra töø caùc quaù trình coâng ngheä. Xô sôïi taùch ra bôûi caùc taùc ñoäng hoùa hoïc vaø cô hoïc trong caùc coâng ñoaïn xöû lyù. Nöôùc thaûi gia coâng xöû lyù moãi loaïi xô sôïi coù thaønh phaàn, tính chaát khaùc nhau. Baûn chaát cuûa nöôùc thaûi xöû lyù len loâng cöøu laø BOD, COD, SS raát cao vaø haøm löôïng daàu môõ cuõng khaù cao. Nöôùc thaûi xöû lyù öôùt vaûi, sôïi boâng 100 % khoâng oâ nhieãm naëng nhö len, song cuõng coù BOD vaø COD cao, haøm löôïng caùc chaát raén lô löûng SS töông ñoái thaáp so vôùi giaët len, coøn daàu môõ raát thaáp. Neáu chæ xöû lyù öôùt vaûi, sôïi boâng 100 % thì COD khoâng cao, nhöng COD seõ taêng leân theo tyû leä thuaän vôùi tyû leä xô sôïi toång hôïp (polyeste) trong thaønh phaàn vaûi, sôïi pha khi gia coâng xöû lyù öôùt. Nguyeân nhaân chuû yeáu laø phaûi söû duïng nhieàu PVA ñeå hoà sôïi doïc. Coøn ôû ñaâu laøm xöû lyù giaûm troïng vaûi sôïi polyeste (taïo saûn phaåm meàm maïi gioáng luïa tô taèm) caøng nhieàu thì nöôùc thaûi oâ nhieãm caøng naëng neà. Tröôùc heát coù tính kieàm cao, pH töø 11 ÷ 14, nghieâm troïng nhaát laø noàng ñoä BOD coù theå leân 15.000 ÷ 30.000 mg/l chuû yeáu do ñi natri terephtalat saûn sinh, do polyester bò phaân huûy. Ngoaøi ra trong caùc chu trình töø troàng troït ñeán caùc quaù trình gia coâng xöû lyù vaät lieäu deät coù söû duïng moät soá loaïi hoùa chaát nhö thuoác tröø saâu, daàu, môõ, chaát xöû lyù nöôùc coâng ngheä vaø noài hôi,… Khi caùc chaát treân ñi vaøo doøng thaûi seõ laøm taêng cao taûi löôïng oâ nhieãm doøng thaûi chung. Theâm nöõa, ngay caû caùc hoùa chaát coâng ngheä cuõng coù theå ñöa thaúng vaøo doøng thaûi do roø ræ, loaïi boû, ñoå ñi, hoaëc veä sinh thuøng, beå chöùa, maùng thuoác thöøa. 2.3.1.3. Ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi ngaønh coâng nghieäp deät nhuoäm ôû Vieät Nam Nöôùc thaûi deät nhuoäm oâ nhieãm höõu cô: möùc ñoä oâ nhieãm do caùc hôïp chaát höõu cô vaø caùc chaát voâ cô söû duïng oxy hoùa ñöôïc theå hieän baèng caùc chæ tieâu ñaëc tröng, nhaát laø COD vaø BOD5. Tyû leä COD/BOD cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm cuûa coâng ty deät nhuoäm ôû nöôùc ta trong khoaûng giôùi haïn 2:1 ñeán 3:1, töùc laø coøn coù theå phaân huûy vi sinh. Song vôùi xu höôùng taêng söû duïng xô sôïi toång hôïp thì nöôùc thaûi ngaøy caøng khoù phaân huûy vi sinh. Nöôùc thaûi deät nhuoäm coù tính ñoäc nhaát ñònh vôùi vi sinh vaø caù do nhöõng yeáu toá sau: Nöôùc thaûi tröïc tieáp ñoå ra coáng raõnh khoâng qua xöû lyù. Ñoä pH: nöôùc thaûi deät nhuoäm ôû nöôùc ta hieän nay maø saûn phaåm chuû yeáu laø sôïi boâng (100% cotton)vaø sôïi pha polyeste/boâng, polieste/visco coù tính kieàm cao. Ñoä pH ño ñöôïc töø 9 ÷ 12. Nöôùc thaûi coù tính kieàm cao nhö theá, neáu khoâng ñöôïc trung hoøa seõ laøm toån haïi heä sinh thaùi. Caù cuõng khoâng theå soáng ñöôïc trong moâi tröôøng noùi treân. Caùc chaát ñoäc khaùc: kim loaïi naëng (ñoàng, croâm, niken, coban, keõm, chì, thuûy ngaân), caùc halogen höõu cô, … Baûng 2.5: Caùc chaát gaây oâ nhieãm vaø ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm. Coâng ñoaïn Chaát oâ nhieãm Ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi Hoà sôïi, giuõ hoà Tinh boät, glucozô, carbonxy metyl xenlulozo, nhöïa, chaát beùo, saùp… BOD cao( 34 – 50% toång BOD) Naáu taåy NaOH, chaát saùp vaø daàu môõ, tro, soda, silicat matri vaø sôïi vuïn Ñoä kieàm cao, maøu toái, BOD cao (30% toång BOD) Taåy traéng Hipoclorit, hôïp chaát chöùa Clo, NaOH, AOX, axit… Ñoä kieàm cao( BOD chieám 5% toång BOD). Laøm boùng NaOH, taïp chaát Ñoä kieàm cao, BOD thaáp ( döôùi 1%) Nhuoäm Caùc loaïi thuoác nhuoäm, axit axetic vaø caùc muoái kim loaïi Ñoä maøu raát cao, BOD khaù cao ( 6% toång BOD), TS cao In Chaát maøu, tinh boät, daàu, ñaát seùt, muoái kim loaïi, axit… Ñoä maøu cao, BOD cao vaø daàu môõ. Hoaøn thaønh Veät tinh boät, môõ, muoái… Kieàm nheï, BOD thaáp, löôïng nhoû. (Nguoàn: Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp sinh hoïc – PGS.TS Löông Ñöùc Phaåm) Nöôùc thaûi töø caùc cô sôû deät nhuoäm coù maøu raát ñaäm: maøu ñaäm laø do nöôùc thaûi khoâng ñöôïc taän duïng heát vaø khoâng gaén maøu vaøo xô sôïi gaây ra. Ngaøy nay thuoác nhuoäm hoaït tính ñöôïc söû duïng caøng nhieàu thì nöôùc thaûi coù maøu caøng ñaäm. Ñieàu ñoù coäng ñoàng xaõ hoäi khoâng chaáp nhaän. Vaø maøu ñaäm cuûa nöôùc thaûi caûn trôû söï haáp thuï cuûa oxy, cuûa böùc xaï maët trôøi; aûnh höôûng ñeán söï hoâ haáp, söï sinh tröôûng cuûa sinh vaät cuõng nhö khaû naêng phaân giaûi cuûa vi sinh ñoái vôùi caùc hôïp chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Toùm laïi nöôùc thaûi caùc cô sôû deät nhuoäm taïi nöôùc ta coù nhieàu chæ tieâu oâ nhieãm vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp thaûi ra moâi tröôøng, coù maøu ñaäm khoù chaáp nhaän ñöôïc, coù tính ñoäc nhaát ñònh vôùi vi sinh vaät vaø caù. Vì vaäy phaûi nhaát thieát tieán haønh xöû lyù nöôùc thaûi deät nhuoäm tröôùc khi thaûi ra ngoaøi moâi tröôøng. 2.3.1.4. Caùc chaát ñoäc haïi trong nöôùc thaûi töø nhaø maùy deät nhuoäm: Möùc ñoä oâ nhieãm cuûa nöôùc thaûi coâng nghieäp deät nhuoäm noùi chung phuï thuoäc raát lôùn vaøo loaïi. Löôïng hoùa chaát söû duïng, keát caáu maët haøng saûn xuaát( taåy traéng, nhuoäm, in hoa…), tæ leä söû duïng sôïi toång hôïp, loaïi hình coâng ngheä saûn xuaát( giaùn ñoaïn, lieân tuïc hay baùn lieân tuïc), ñaëc tính maùy moùc söû duïng… Baûng 2.6: Soá lieäu khaûo saùt cuûa caùc cô quan chuyeân ngaønh ñoái vôùi caùc xí nghieäp deät nhuoäm ôû caùc tænh phía Nam cho thaáy: Nhaø maùy Löu löôïng pH Ñoä maøu Ñoä ñucï BOD DO SS SO4 PO4 LK naëng T. Coâng T.Lôïi P.Phuù P.Long V.Thaéng C.AÙ G.Ñònh 6500 5000 3600 1800 4800 420 1300 9.2 5.6 7.5 5.6 10.1 7.2 7.2 1160 1250 510 490 969 560 260 120 145 92 63 140 51 - 280 350 180 190 250 130 - 651 630 480 486 506 563 230 98 95 45 57 30 98 85 298 76 45 121 145 105 32 0.25 1.31 1.68 0.96 0.4 0.25 0.25 0.4 0.1 0.2 (Nguoàn: trung taâm coâng ngheä Entec toång hôïp naêm 2002) Nöôùc thaûi coâng nghieäp deät nhuoäm raát ña daïng vaø phöùc taïp. Theo tính toaùn töø caùc hoùa chaát söû duïng nhö phaåm nhuoäm, chaát hoaït ñoäng beà maët, chaát ñieän ly, chaát ngaâm, chaát taïo moâi tröôøng, tinh boät, men, chaát oxy hoùa,… ñaõ coù haøng traêm loaïi hoùa chaát ñaëc tröng vaø ña soá chuùng hoøa tan döôùi daïng ion. Caùc chaát kim loaïi naëng ñaõ laøm taêng theâm ñoäc tính khoâng nhöõng trong thôøi gian tröôùc maét maø coøn laâu daøi tôùi moâi tröôøng soáng. Coâng ngheä deät nhuoäm thaûi ra moät löôïng nöôùc thaûi lôùn töø coâng ñoaïn saûn xuaát. Trong soá ñoù coù hai nguoàn chính caàn giaûi quyeát laø coâng ñoaïn deät nhuoäm vaø naáu taåy. Nöôùc thaûi tinh boät xaû ra töø khaâu hoà sôïi laøm giaûm noàng ñoä oxy hoøa tan trong nöôùc, aûnh höôûng ñeán quaù trình hoâ haáp cuûa caùc loaøi ñoäng vaät thuûy sinh. Xaûy ra quaù trình phaân huûy yeám khí, phaùt sinh muøi hoâi thoái, ñoù laø muøi cuûa hoãn hôïp caùc chaát khí CH4, CO2, NH3, H2S aûnh höôûng ñeán söùc khoûe coäng ñoàng, maát veû myõ quang. Caùc chaát H2SO4, NaOCl, NaCl, Na2SO4, Na2S, Na2S2O4, chaát taåy röûa khoâng ion, hôïp chaát voøng thôm, taïp chaát daàu xaû töø khaâu giaët. Caùc chaát Formandehyde, K2Cr2O7, taïp chaát kim loaïi naëng, caùc chaát hoà sôïi, chaát nhuõ hoùa, chaát laøm meàm, chaát taïo phöùc… Taát caû nhöõng chaát oâ nhieãm naøy ñaõ gaây aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình phaân huûy cuûa caùc vi sinh vaät laøm saïnh nöôùc, aûnh höôûng ñeán quaù trình quang hôïp cuûa thuûy sinh gaây söï thieáu huït oxy trong nöôùc. Goác höõu cô keát hôïp vôùi caùc ion kim loaïi taïo thaønh phöùc chaát gaây aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán ñôøi soáng thuûy sinh. Caùc ion kim loaïi tham gia vaøo chuoãi thöïc phaåm gaây aûnh höôûng söùc khoûe con ngöôøi. Ñaëc bieät nguy haïi hôn laø söï coù maët cuûa Clo hoaït tính trong nöôùc thaûi seõ keát hôïp vôùi höõu cô voøng thôm taïo thaønh hôïp chaát tieàn ung thö nhö ( 3,4 – dichlorocatecho; 2,4,6 – trichlorphenol…) Nöôùc thaûi deät nhuoäm coù pH dao ñoäng khaù lôùn töø 9 ñeán 12, haøm löôïng chaát höõu cô cao ( COD = 1000 – 3000 mg/l) do thaønh phaàn caùc chaát taåy gaây neân. Ñoä maøu cuûa nöôùc thaûi khaù lôùn, ôû nhöõng giai ñoaïn ban ñaàu coù theå leân tôùi 1000 Pt-Co. Haøm löôïng löôïng caën lô löûng coù theå leân ñeán 2000 mg/l, noàng ñoä naøy giaûm daàn ôû cuoái kyø xaû vaø giaët. Caùc thaønh phaàn nöôùc thaûi nhuoäm thì khoâng oån ñònh vaø ña daïng, thay ñoåi tuøy theo töøng nhaø maùy khi nhuoäm caùc loaïi vaûi khaùc nhau, thaäm chí khi cuøng moät loaïi vaûi vôùi caùc loaïi thuoác nhuoäm khaùc nhau. Moâi tröôøng nhuoäm coù theå laø acid hoaëc kieàm hoaëc trung tính. Cho ñeán nay hieäu quaû haáp thuï thuoác nhuoäm cuûa vaûi chæ ñöôïc 60% - 70%, coøn laïi 30 – 40% saûn phaåm thöøa ôû daïng nguyeân thuûy hoaëc moät soá ñaõ phaân huûy ôû daïng khaùc. Ngoaøi ra moät soá chaát ñieän ly, chaát hoaït ñoäng beà maët. Chaát taïo moâi tröôøng… cuõng toàn taïi trong thaønh phaàn nöôùc thaûi naøy. Ñoù laø nguyeân nhaân gaây ra ñoä maøu cao cuûa nöôùc thaûi deät nhuoäm. Nöôùc thaûi ôû giai ñoaïn hoà sôïi cuõng coù haøm löôïng chaát höõu cô cao. Tuy nhieân coâng ñoaïn hoà sôïi löôïng nöôùc töông ñoái ít, haàu nhö toaøn boä phaåm hoà ñöôïc baùm treân beà maët vaûi, nöôùc thaûi chæ xaû ra khi laøm veä sinh thieát bò neân khoâng ñaùng keå. Ñoä maøu cuûa nöôùc thaûi quaù cao, vieäc xaû thaûi neáu chöa qua xöû lyù seõ laøm cho nguoàn nöôùc bò vaån ñuïc. Chính caùc thuoác nhuoäm thöøa coù khaû naêng haáp thuï aùnh saùng, ngaên caûn söï khuyeát taùn cuûa aùnh saùng vaøo nöôùc, do vaäy thöïc vaät daàn daàn bò huûy dieät, sinh thaùi nguoàn nöôùc coù theå bò aûnh höôûng nghieâm troïng. ¶ Caùc chaát ñoäc haïi vôùi vi sinh vaø caù: Xuùt (NaOH) vaø natri cacbonat (Na2CO3) ñöôïc söû duïng vôùi soá löôïng lôùn ñeå naáu vaûi sôïi boâng vaø xöû lyù tröôùc khi pha (chuû yeáu laø polyester/boâng). Axit voâ cô (H2SO4) duøng ñeå giaët, trung hoøa xuùt vaø hieän maøu thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân (tan indigosol). Caùc chaát khöû voâ cô nhö natri hydrosulfit (Na2S2O4) duøng trong nhuoäm hoaøn nguyeân (vat dyeing). Natri sulfur Na2S duøng khöû thuoác nhuoäm löu hoùa (sulfur dyes). Formandehyt coù trong thaønh phaàn caùc chaát caàm maøu vaø caùc chaát xöû lyù hoaøn taát. Crom IV (K2Cr2O7) trong nhuoäm len baèng thuoác nhuoäm axit Crom. Daàu hoûa duøng ñeå cheá taïo hoà in pigment. Moät haøm löôïng nhaát ñònh kim loaïi naëng ñi vaøo nöôùc thaûi. Haøm löôïng halogen höõu cô AOX ñoäc haïi (Organo - halogen content) ñöa vaøo nöôùc thaûi töø moät soá thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân, moät soá thuoác nhuoäm phaân taùn (disperse dyes), moät vaøi thuoác nhuoäm hoaït tính (reactive dyes),… ¶ Caùc chaát khoù phaân giaûi vi sinh: Caùc polymer toång hôïp bao goàm caùc chaát hoà hoaøn taát, caùc chaát hoà sôïi doïc (sôïi toång hôïp hay sôïi pha) nhö polyacrylat, … Caùc chaát laøm meàm, caùc chaát taïo phöùc t._.