Nước thải dệt nhuôm

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
BẰNG KEO TỤ – TẠO BÔNG - LẮNG.
I.Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm :
1.Giới thiệu :
Nước thải với khâu dệt nhuộm – hoàn tất vải
của mình đã và đang là nguồn gây ra ô nhiễm môi
trường khá mạnh cả về lượng cũng như về chất , mà
nguồn gây ra ô nhiễm chínhlà nước thải các loại từ
phân xưởng dệt nhuộm – hoàn tất vải thải ra .
Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp ,
nó bao gồm các thành phần :








Phẩm nhuộm .
Chất hoạt động bề mặt.
Chất điện ly.
Chất ngậm .
Chất tạo môi trường.
Tinh bột , chất oxi hóa …
Đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng hòa tan
dưới dạng ion và các chất kim loại nặng đã làm
tăng thêm tính độc hại không những trong thời gian
trước mắt mà cón lâu dài về sau đến môi trường

sống .

Vì có thành phần độc hại , nước thải dệt nhuộm
có khả năng gây ra ô nhiễm mạnh đến môi trường và
sức khỏe con người .
Một đặc điểm nữa là thành phần nước thải hầu
như không ổn định thay đổi theo công nghệ và mặt
hàng , vì vậy việc xác định chính xác thành phần và
tính chất nước thải không dễ dàng .
Chính vì vậy việc tìm hiểu thành phần , tính chất
nước thải từ đó nghiên cứu công nghệ và đề xuất
công nghệ xử lí của chúng là việc làm thiết yếu .
1


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

2 . Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm :

Chuẩn bị
sợi
nguyên

Hồ sợi
Chuẩn bị
nhuộm : Rũ ,
hồ , nấu
,tẩy
Làm
bóng

Nhuộm

In bông

Cầm
màu
Giặt ,
tẩy

Hồ
văng
Co ủi

Cạo
lông

Kiểm
gấp
Đóng
kiện
2


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

3. Tính chất nước thải ra từng công đoạn :
a. Nguyên liệu dệt :
Nguyên liệu dệt trực tiếp là các loại sợi . Nhìn chung
các loại vải đều được dệt từ 3 loại sợi sau :
Sợi cotton : được kéo từ sợi bông vải , có đặc tính

hút ẩm cao , xốp , bền trong môi trường kiềm ,
phân hủy trong môi trường axit , cần phải xử lí kỹ
trước khi loại bỏ tạp chất .
Sợi pha PECO (Polyester và cotton ) là sợi hóa học
dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình tổng
hợp hữu cơ , hút ẩm kém , cứng ,bền ở trạng thái
ướt sơ, sợi này bền với axit nhưng kém bền với
kiềm .
Sợi cotton 100% , PE % , sợi pha 65% PE và 35% cotton …
b. Nguyên liệu và in hoa :
Các phẩm nhuộm được sử dụng bao gồm :
Phẩm nhuộm phân tán : là phẩm không tan trong
nước nhưng ở dạng phân tán trong dung dịch và có
thể phân tán trên sợi , mạch phân tử thường nhỏ
có thể nhiều họ khác nhau : anthraquinon ,
nitroanilamin …được dùng để nhuộm sơ : poliamide ,
poliester , axêtat …
Phẩm trực tiếp : Dùng để nhuộm vải cotton trong
môi trường kiềm , thường là muối sunfonat của
các hợp chất hữu cơ : R – SO 3Na . Kém bền với ánh
sáng va khi giặt giũ .
Phẩm nhuộm axit : đa số những hợp chất sulfo chứa
một hay nhiều nhóm SO3H và một vài dẫn xuất

3


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp các loại tơ

sợi chứa nhóm bazơ như : len , tơ , poliamide …
Phẩm nhuộm hoạt tính : có công thức tổng quát : S
– F – T = X , trong đó F : phân tử mang màu , S: nhóm
tan trong nước (SO3Na, COONa) , T: gốc mang phản
ứng ( có thể là nhóm clo hay vinyl ) , X : nhím có
kảh năng pảhn ứng …
Thuốc sẽ phản ứng sơ trực tiếp và sản phẩm phụ
là HCl nên cần nhuộm trong môi trường kiềm yếu .
Phẩm hoàn nguyên : bao gồm các họ màu khác
nhau như : indigo , dẫn xuất anthraquinon , phẩm
sunfua … dùng để nhuộm chỉ ,sợi bông , visco , sợi
tổng hợp .
Ngoài ra để mặt hàng bền và đẹp thích hợp với
nhu cầu , ngoài phẩm nhuộm cón sử dụng các
chất trợ khác : chất thấm , chất tải , chất giặt ,
chất điện ly (Na2SO4) , chất điều chỉnh pH
( CH3COOH , Na2CO3 , NaOH ) , chất hồ chóng mốc ,
hồ mềm , hồ láng , chất chống loang màu …
c. Từng công đoạn của công nghệ :


Chuẩn bị sợi nguyên liệu : sợi nguyên liệu
được nhập vào đầu tiên qua công đoạn đánh
ống nhằm loại bỏ xơ ,cặn bẩn .

 Hồ sợi : được tiến hành trước khi dệt có tác
dụng tăn cường lực cho sợi trong quá trình dệt ,
sau khi hồ sợi xong vải sẽ đem đi dệt .Hóa chất
hồ sợi bao gồm : tinh bột , keo động vật , (cazein
và zelatin ) , chất làm mềm , dần thảo mộc ,

chất béo ,chất giữ ẩm CaCl2 , glyxerin , chất
chống mốc fenol.
 Chuẩn bị nhuộm : bao gồm :
 Phân trục , tẩy và giũ hoà .

4


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

o Phân trục : xác định lượng phẩm màu nhuộm
và các phụ gia khác theo khối lượng vải cần
nhuộm .
o

Nấu tẩy : có tác dụng phá hủy các tạp
chất xenluloza như peptin chứa nitơ , pentoza ,…
đồng thời tách dễ dàng các axit béo khỏi
vải , ở nhiệt độ lớn hơn 85 0C sáp bị nóng
chảy , nhũ hóa , tách khỏi bề mặt vải .
Mặt khác quá trình nấu cón làm biến đổi
cấu trúc xơ , dễ hấp phụ thuốc nhuộm . Hóa
chất trong công đoạn này bao gồm : NaOH ,
NaHSO3 , Na2SiO3 , H2O2 , chất hoạt động bề
mặt tác dụng nhũ hóa sáp , giảm sức căng
bề mặt , tạo điều kiện cho dung dịch dễ
thấm vào vải .
Tẩy trắng : công đoạn này
được dùng cho sản xuất các loại vải trắng ,
do sau khi nấu các thành phần vải còn chứa

các chất màu thiên nhiên chưa bị hủy hoại ,
đồng thời xenlulozơ có khả năng hấp phụ
các chất sẫm màu trong nước nấu .

o

Giũ hồ : quá trình này được thực hiện bằng
cách ngâm ủ hóa chất , sau đó giặt ép
bằng nước nóng để loại sạch các tạp chất ,
tinh bột … Thông thường các hóa chất cho
vào là acid loãng , NaOH , chất oxi hóa H 2O2 ,
men gốc thực vật , động vật , xà bông ….

 Nhuộm sợi : Được tiến hành sau khi hoàn tất các
công đoạn chuẩn bị nhuộm . Trong giai đoạn này
ta sử dụng các hóa chất như :NaOH , CH 3COOH ,
chất tạo môi trường kiềm hay axit , phẩm nhuộm
chất hoạt động bề mặt , chất khử , chất điện ly
.. Đối với các mặt vải khác nhau đòi hõi phẩm
nhuộm và môi trường khác nhau .
 Tẩy giặt : Nhằm làm sạch vải , loại bỏ các tạp
chất , màu thuốc nhuộm thừa … qui trình tẩy
giặt bao gồm xà phòng hay hóa chất giặt tổng
hợp ở nhiệt độ khoảng 80 0 C , sau đó xả lạnh
5


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

với các chất tẩy giặt thông dụng như là : xà

phòng , sôđa .
 Công đoạn hoàn tất : là công đoạn cuối cùng
tạo ra vải có chất lượng tốt và theo đúng yêu
cầu như : chống mốc , chống cháy , mềm , chống
màu …hoặc trở về trạng thái tự nhiên sau quá
trình căng kéo , co rút ở các khâu trước hay
thẳng nếp ngay ngắn .
4. Khả năng gây ô nhiễm của nước thải :
Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp .
Các loại hóa chất sử dụng như : phẩm nhuộm ,, chất
hoạt động bề mặt , chất điện ly ,chất ngậm , chất tạo
môi trường , tinh bột , men , chất oxi hóa … đã có hàng
trăm loại hóa chất đặc trưng , các chất này hòa tan
dưới dạng ion và các chất kim loại nặng đã làm tăng
thêm tính độc hại không những trong thời gian trước mắt
mà cón về lâu dài sau này đến môi trường sống .
Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước
thải lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng
thời thải ra một lượng nước thải rất lớn tương ứng bình
quân khoảng 12 – 300 m 3 / tấn vải . Trong số đó hai
nguồn nước cần giải quyết chính là từ công đoạn dệt
nhuộm và nấu tẩy .
Nước thải tẩy giặt có pH lớn từ 9 – 12 , hàm
lượng chất hữu cơ cao (COD = 1000 – 3000 mg/l ) do thành
phần các chất tẩy gây nên . Độ màu của nước tẩy
khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể ên
đến 10.000 Pt – Co , hàm lượng cặn lơ lửng SS có thể đạt
đền trị số 2000 mg/l , nồng độ này giảm dần ở cuối
chu kì xả và giặt . Thành phần của nước thải chủ yếu
bao gồm : thuốc nhuộm thừa , chất hoạt động bề mặt ,

các chất oxi hóa , sáp xút , chất điện ly v . v…
Còn thành phần nước thải nhuộm thì không ổn
định và đa dạng , thay đổi ngay trong từng nhà máy khi
nhuộm các loại vải khác nhau .

6


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm các
gốc như : R – SO3Na , N – OH , R – NH2 , R – Cl .. pH nước thải
thay đổi từ 2 – 14 , độ màu rất cao đôi khi lên đến
50.000 Pt – Co , hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l .
Tùy theo từng loại phẩm nhuộm mà ảnh hưởng đến tính
chất nước thải .
Thành phần và tính chất nước thải thay đổi liên
tục trong ngày . Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo
qui trình gián đoạn , các công đoạn như giặt , nấu tẩy ,
nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy , do vậy tùy
theo giai đoạn nước thải cũng biến đổi , dân đến độ
màu , hàm lượng chất hữu cơ , độ pH , hàm lượng cặn
đều không ổn định .
Bên cạnh hai nguồn đặc trưng trên , nước thải
ở các khâu hơ sợi , giặt xả cũng có hàm lượng hữu cơ
cao , Ph vượt tiêu chuẩn xả thải . tuy nhiên công đoạn
hồ sợi , lượng nước được sử dụng rất nhỏ , hầu như
toàn bộ phẩm hồ đượ bám trên vải , nước thải chỉ
xả ra khi làm vệ sinh thiết bị nên không đáng kể .
Nước thải công nghệ dệt nhuộm gây ra ô

nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường sống : độ
màu , pH , TS , COD ,nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho
phép xả vào nguồn . Hàm lượng chất bề mặt đôi khi
quá cao , khi thải vào nguồn nước như sông , kênh rạch
tạo màng nội trên bề mặt , ngăn cản sự khuếch tán
của oxi vào môi trường gây nguy hại chi hoạt động của
thủy sinh vật , mặt khác một số các hóa chất chứa
kim loại như crôm ,nhân thơm , các phần chứa độc tố
không những có thể tiêu diệt thủy sinh vật mà cón
gây hại trực tiếp đến dân cư ở khu vực lân cận gây ra
một số bệnh nguy hiểm như ung thư .
Điều quan trọng là độ màu quá cao , việc xả
thải liên tục vào nguồn nước đã làm cho độ màu
tăng dần , dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị vẫn đục ,
chính các thuốc nhuộm thừa có kảh năng hấp thụ ánh
sáng , ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào
nước , do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái
nguồn nước có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng .
7


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

II. Quá trình keo tụ , tạo bông :
1. Cấu tạo hạt keo :
Đường kính hạt < 1  m , là thành phần chính gây ra
độ đục .
Các hạt cặn nguồn Silic , hợp chất hữu cơ đều
có điện tích âm , ngược lại các hydroxit Al, Fe mang
điện tíc dương . Khi các cân bằng thế điện động

của nước bị phá vỡ , các thành phần mang
điện tích sẽ kết hợp hoặc dính kết các nguyên
tử hoặc các ion tự do , các tổ hợp trên gọi là
các hạt keo có thể là hạt keo kị nước hoặc là
keo háo nước .
Kị nước : Không ái lực với nước , dễ keo
tụ , phần lớn là keo vô cơ .
Háo nước : i lực mạnh với nước , hấp
thụ nước và cản trở quá trình keo tụ , phần lớn
là chất hữu cơ .
Lực đẩy tónh điện có xu hướng ngăn cản sự kết
hợp giữa các hạt keo tích điện cùng dấu va . Khi
hạt keo xích lại gần nhau thì ban đấu lục đẩy tónh
điện lớn hơn lực hút phân tử nên hợp lực tăng
dần . Nếu các hạt keo có năng lượng động học
lớn hơn lực đẩy tónh điện , thì chúng sẽ xích lại
gần nhau hơn , lực hút phân tử giữa chúng sẽ
tăng rất nhanh và các hạt dính kết được với nhau
.
Trong thực tế việc tăng năng lượng động học của
hạt keo rất khó thực hiện nên phương pháp
thông dụng là giảm lực đẩy tónh diện giữa các
hạt keo , nghóa là giảm điện thế Zeta của hạt
keo .Để lực hút phân tử thắng lực đẩy tónh điện
thì điện thế zeta của hạt keo phải nhỏ hơn 0.03 V
và quá trình keo tụ đạt hiệu quả cao khi điện
thế Zeta bằng không .

8

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

2. Tính chất bề mặt hạt keo:
Là yếu tố quan trọng gây khó khăn lắng trọng
lực .
Hấp phụ : có khuynh hướng kéo các chất xung
quanh do lực vạn vật hấp dẫn .
Tính điện động : hạt keo thường mang điện tích do sự
ion hóa cúa các nhóm chức trên bề mặt và hấp
thụ các ion của dung dịch bên ngoài .
Điện chuyển : các hạt di chuyển về phía cực mang
điện tích trái dấu ở tốc độ tỉ lệ với Gradien điện
thế hình thành trong dung dịch .
Điện thế Zeta : Khi một hạt chuyển động trong
trường điện , một phần nước gần bề mặt chuyển
động và hình thành mặt cắt giữa khối dung dịch
và lớp nước kéo theo . Điện thế Zeta là điện thế
tại mặt cắt .
3. Cơ chế keo tụ – tạo bông :
Cơ chế tạo cầu nối :
Phản ứng 1 : Hấp phụ ban đầu ở liều lượng
polime tối ưu . Phân tử polime dính vào hạt keo .
Phản ứng 2 : Hình thành bông cặn . Đuôi polime
đã hấp phụ có thể duỗi ra và gắn kết với vị trí
trống trên bề mặt hạt keo khác  hình thành
bông cặn.
Phản ứng 3 : Hấp phụ lần hai của polime . Nếu
đoạn cuối duỗi ra và không tiếp xúc với vị trí
trống trên hạt khác  gấp lại và tiếp xúc với

mặt khác của chính hạt đó  ổn định lại .
Phản ứng 4 : khi liều lượng polime dư . Nếu polime
thêm vào dư nhiều , bề mặt hạt bảo hòa caùc

9


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

đoạn polime  không có vị trí trống để hình thành
cầu nối  hạt keo ổn định trở lại .
Phản ứng 5 : Vỡ bông cặn , vỡ vụn bông cặn
khi xáo trộn nhiều .
Trong toàn bộ quá trình (5 phản ứng tên ) . Cơ
chế chính là : Hấp phụ và tạo cầu nối . Cơ chế
phụ : Trung hòa điện tích .
4.Quá trình keo tụ tạo bông :
Khi chất keo tụ co vào nước và nước thải , các hạt
keo trong nước bị mật tính ổn định , tương tác với nhau ,
kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn , dễ lắng .
Quá trình mất tính ổn định của hạt keo là quá trình lý
hóa phức tạp , có thể giải thích dựa trên các cơ chế
sau :
Giảm điện thế Zeta tới giá trị mà tại đó dưới
tác dụng của 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 hình thành khi lắng xuống sẽ
bắt giữ các hạt keo trên q đạo lắng xuống .
Quá trình keo tụ thông thường áp dụng khử màu ,
hàm lượng cặn lơ lửng trong xử lí nước thải .
5.Các phương pháp keo tụ :
a. Keo tụ bằng chất điện ly :
Bản chất của phương pháp là cho thêm vào nước
các chất diện ly ở dạng các ion ngược dấu .Nhờ chuyển
động Brown các hạt keo với điện tích bé khi va chạm dễ
kết dính bằng lực hút phân tử tạo nên các bông cặn
ngày càng lớn .
10


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Quá trình keo tụ bằng chất điện ly được đánh giá
như một cơ chế keo tụ tối ưu . khi sử dụng chất điện ly
với các ion có hóa trị càng lớn thì hiệu quả keo tụ
càng cao và liều lượng chất điện ly càng giảm đi .
Phương pháp keo tụ bằng chất điện ly đòi hỏi liề
lượng chất keo tụ cho vào nước phải rất chính xác .
Nếu nồng độ các chất điện ly trong nước vượt quá
mức cần thiết sẽ gây ra quá trình tích điện trở lại đối
với các hạt keo , làm điện thế Zeta tăng lên và hiệu
quả keo tụ sẽ giảm đi .
b. Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu (keo tụ bằng
phương pháp hóa lý):
Quá trình keo tụ được thực hiện bằng cách tạo ra
trong nước một hệ keo mới tích điện ngược dấu với keo

cặn bẩn trong nước thiên nhiên và các hạt keo tích điện
trái dấu sẽ trung hòa lẫn nhau .
Chất keo tụ thường sử dụng là phèn Al và Fe và
được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan , sau
phản ứng thủy phân chúng tạo thành hệ keo mới mang
điện tích dương có khả năng trung hòa các loại keo mang
điện tích âm.
Quá trình keo tụ xảy ra như sau : Khi cho phèn vào
nước , nó sẽ phân ly thành các ion hòa tan theo phương
trình :
Al2(SO4)3



FeCl3



2Al3+ +
Fe3+

+

3 SO423 Cl-

Các ion kim loại mang điện tích dương một mặt tham
gia vào quá trình trao đổi với các cation nằm trong lớp
điện tích kép của hạt keo tự nhiên mang điện tích âm ,
làm giảm thế điện động Zeta , giúp cho các hạt keo dễ
dáng liên kết với nhau bằng lực hút phân tử , tạo ra

các bông cặn lắng . Mặt khác các ion kim loại tự do lại
11


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

kết hợp với các phân tử nước bằng phản ứng thủy
phân :
Al3+

+

3 H 2O



Al(OH)3

+

3H+

Fe3+
+ 3 H 2O

Fe(OH)3
+ 3H+
Các phân tử Al(OH)3 và Fe(OH)3 là các hạt keo
mang điện tích dương có khả năng kết hợp với các hạt
keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành các bông cặn

.Đồng thời các phân tử Al(OH) 3 và Fe(OH)3 kết hợp
với các anion có trong nước và kết hợp với nhau tạo ra
bông cặn có hoạt tính bề mặt cao . Các bông cặn này
khi lăng xuống sẽ hấp thụ cuốn theo các hạt keo , cặn
bẩn , các hợp chất hữu cơ , các chất mùi vị …tồn tại
ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nước .
Từ đó ta thấy nồng độ các phân tử Al(OH) 3 và
Fe(OH)3 trong nước sau quá trình thủy phân các chất keo
tụ là yếu tố quyết định hiệu quả keo tụ .
Trong thực tế , lượng phèn tối ưu sử dụng cho mỗi
nguồn nước được xác định cụ thể bằng thực nghiệm tại
nguồn nước , có thể sử dụng theo bảng sau :
Lượng phèn cần thiết theo hàm lượng cặn của
nước nguồn :

Hàm lượng cặn
của nước nguồn
(mg/l)
Đến 100
100 – 200
200 – 400
400 – 600
600 – 800
800 – 1000
1000 – 1400
1400 – 1800
1800 – 2200

Lượng phèn
Al2(SO4)3 (mg/l)

15
18
24
28
33
36
39
45
48

–
–
–
–
–
–
–
–
–

25
30
40
45
55
60
65
75
80

12


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

c. Tăng cường quá trình keo tụ bằng hợp chất
cao phân tử :
Các hợp chất cao phân tử gốc vô cơ như axit silic
hoạt hóa , hoặc gốc hữu cơ như polyacrylat , polyacrylamin
đều có thể dùng để làm chất tăng cường cho quá
trình keo tụ của phèn .
Trong một vài trường hợp các chất này có thể
được dùng làm chất keo tụ thay phèn . Khác với phương
pháp keo tụ bằng chất điện ly hoặc bằng hệ keo ngược
dấu , cơ chế phản ứng chủ yếu ở đây là các tương
tác hóa học .
Do hình dạng và kích thước của các cao phân tử
lớn và dài nên các hợp chất cao phân tử keo tụ các
hạt cặn bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi , kiểu
này rất thuận lợi cho quá trình hình thành và lắng bông
cặn .
Tuy nhiên hợp chất cao phân tử đòi hỏi công nghệ
sản xuất cao nên biện pháp này ít được áp dụng trong
kỹ thuật xử lý nước ở nước ta hiện nay .
d.Keo tụ tiếp xúc :
Lợi dụng khả năng kết bám của các hạt cặn lên bề
mặt của các hạt vật liệu lọc như cát … các nhà khoa
học Liên Xô (cũ ) đã đưa ra phương pháp lọc tiếp xúc
dựa trên nguên lý keo tụ tiếp xúc .
Về bản chất sự kết bám của các hạt cặn lên bề

mặt vật liệu lọc là quá trình keo tụ. Trong điều kiện
thủy động thuận lợi , các hạt cặn chuyển động gần
bề mặt các hạt vật liệu và dính kết lẫn nhau .
Quá trình hình thành bông cặn trong môi trường tiếp
xúc diễn ra với tốc độ nhanh và hiệu quả hơn sự tạo
thành bông môi trường chất lỏng . Vì cường độ va chạm
giữa các hạt cặn với các hạt vật liệu lọc có kích
thước lớn cao hơn nhiều so với cường độ va chạm dính

13


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

kết với các hạt lớn không mang điện của lớp vật liệu
lọc do lực hút phân tử .
Thực tế cho thấy ngay cả khi nồng độ các hạt còn
chưa đủ để tạo điều kiện keo tụ trong môi trường nước ,
nhưng trong môi trường tiếp xúc quá trình keo tụ đã xảy
ra .
6.Hóa chất dùng để keo tụ:
Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào
nước các chất phản ứng thích hợp như : phèn
nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeSO4 koặc FeCl3 . Các loại
phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch
hòa tan.
Dùng phèn nhôm:
Khi cho phèn nhôm vào nước , chúng phân li tạo
3+
ion Al bị thủy phân tạo thành Al(OH) 3.

Ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu
quả keo tụ tạo thành còn giải phóng ra các ion H +.
Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên
của nước ( được đánh giá bằng HCO3-).
Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp,
không đủ trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa
nước. Chất dùng để kiềm hóa thông dụng là vôi
(CaO) , sa (Na2CO3) , hoặc xút (NaOH).
Al3+
+ 3 H 2O

Al(OH)3
+ 3H+
Dùng phèn sắt:
Phèn sắt chia làm hai loại là phèn sắt II và
phèn sắt III. Phèn Fe(II) khi cho vào nước phân li thành
ion Fe2+ và bị thủy phân thành Fe(OH) 2.
Phèn Fe(III) khi cho vào nước phân li thành ion
3+
Fe và bị thủy phân thành Fe(OH)3.Phản ứng thủy
phân:
o

Fe2+

+

2 H 2O



o

Fe3+

+

3 H 2O



Fe(OH)2
Fe(OH)3

+
+

2H+
3H+

Ưu điểm của phèn sắt đối với phèn nhôm :

14


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

 Liều lượng phèn Fe dùmg để kết tủa chỉ bằng
1/3 – ½ liều lượng phèn Al.
 Phèn Fe ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới

hạn pH rộng.
Nhược điểm của phèn Fe đối với phèn Al:
Gây ăn mòn đường ống mạnh.
7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ .
Nhiệt độ :
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình keo
tụ , khi nhiệt độ nước tăng , sự chuyển động nhiệt
của các hạt keo tăng lên làm tăng tần số va chạm
và hiệu quả kết dính tăng lên .
Thực tê cho thấy khi nhiệt độ nước tăng lượng
phèn cần để keo tụ giảm , thời gian và cường độ
khuấy trộn cũng giảm theo . Ngoài ra lượng và tính
chất của cặn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ .
Khi hàm lượng cặn trong nước tăng lên , lượng
phèn cần thiết cũng tăng lên , nhưng hiệu quả keo
tụ lại phụ thuộc vào tính chất của cặn tự nhiên như
kích thước , diện tích và mức độ phân tán .. .
Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng phèn
nhôm là: 20 – 40 oC, tốt nhất là 35 – 45 oC.
Phèn Fe khi thủy phân ít bị ảnh hưởng của
nhiệt độ , vì vậy nhiệt độ của nước ở 0 oC vẫn có
thể dùng phèn Fe làm chất keo tụ
pH :
 Đối với phèn Al: Khi pH < 4.5 thì không xảy ra phản
ứng thủy phân. Khi pH > 7.5 làm cho muối kiềm
kém tan và hiệu quả keo tụ bị hạn chế.Phèn
nhôm đạt hiệu quả cao nhất khi pH = 5.5 – 7.5.
 Đối với phèn Fe: Phản ứng thủy phân xảy ra khi
pH > 3.5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh
chóng khi pH = 5.5 – 6.5.

15


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

 ở pH < 3 thì Fe(III) không bị thủy phân , SiO 2 keo tụ
do ion Fe(III) . Ở pH cao hơn , chỉ cần liều lượng Fe(III)
thấp có thể keo tụ SiO2 .
8. Quá trình tạo bông :
Là quá trình tiếp xúc giữa các hạt mất ổn định .
Khuấy chậm làm cho các bông đã keo tụ nhỏ dính kết
với nhau tạo thành các bông lớn và dễ lắng .
Trong tạo bông chú ý đến hai thông số : G ( Gradien
vận tốc ) và t ( thời gian trôn tạo bông ) . Hai giá trị
này phụ thuộc vào : Thành phần hóa học của nước ,
tính chất và hàm lượng hạt keo
G lớn  phá vỡ bông bùn .
T lớn  mòn bông bùn , hao năng lượng .
Vì vậy tạo bông ban đầu nhanh có G khá cao tới khi
bông hình thành rồi thì chặn lại , G giảm dần thì kích
thước bông cặn lớn dần .
III.Động học của quá trình keo tụ :
1. Các giai đoạn của quá trình keo tụ :
sau :

Keo tụ trong nước bằng phèn xảy ra các quá trình

Pha trộn các chất keo tụ với nước .
Thủy phân của phèn đồng thời phá hủy độ bền

vững của hệ keo tự nhiên .
Hình thành bông cặn .
Thực chất thì ba quá trình này xảy ra đồng thời .
Quá trình pha hóa chất phải rất nhanh mới có hiệu
quả cao , hằng sốtốc độ thủy phân của anion và cation
là 10-2 s và thời gian hấp phụ trao đổi ion với các hạt
keo tự nhiên mất khoảng 10-4 s sau đó bắt đầu quá trình
16


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

hình thành bông cặn , hiệu quả của giai đoạn này phụ
thuộc chủ yếu vào số lượng va chạm giữa các hạt
cặn .
Dưới tác động của sự chuyển động nhiệt , các hạt
cặn va chạm và kết dính với nhau tạo thành các bông
cặn có kích thước lớn dần lên cho đến lúc chúng
không còn tham gia vào quá trình chuyển động nhiệt .
2 . Sự hình thành bông cặn của quá trình keo tụ :
a.Tác động của chuyển động nhiệt :
Chuyển động nhiệt phụ thuộc vào :
Nồng độ ban đầu của hạt n 0, cường độ chuyển
động Brown ( hệ số khuếch tán của môi trường
D).
Bán kính tác dụng của lực Vander Waals R .
Tốc độ tăng các tổ hợp hạt nx và được biểu thị
bằng phương trình :
dn x
4DR(n0  n x ) 2

dt

Trong đó  là hệ số hiệu quả va chạm .
b.Tác động khuấy trộn của dòng nước :
Trong môi trường nước luôn tồn tại hai dạng dòng
chảy là chảy tầng và chảy rối . Sự chuyển động của
bông cặn cũng phụ thuộc vào hai dạng dòng chảy trên
:
Keo tụ bông cặn trong trong dòng chảy tầng :

17


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Mô hình tương tác giữa hai

bông cặn .

Số lượng tương tác của hai nhóm bông cặn thời
gian sẽ là :


dN t
4
N12   0 n1n2 (r1  r2 ) 3 G
dt
3

Trong các công thức trên:

N1 – số lượng tương tác ( va chạm ) của nhóm bông
cặn 1 với một bông cặn 2 ;
N2 - số lượng tương tác ( va chạm ) của hai nhóm
bông cặn 1 và 2 ;
( n1 và n2 ) – số lượng bông cặn 1 và 2 có trong một
đơn vị thể tích nước ;
 0 – hệ số hiệu quả tương tác ( va chạm ) ;
G – gradien vận tốc ;
(r1 , r 2 ) – bán kính tương tác giữa bông cặn 1 và 2 ;
Phương trình tên biễu diễn tốc độ keo tụ của hệ đa
phân tán trong dòng chảy tầng.
Keo tụ tạo bông trong dòng chảy rối :
Các phân tử nước cùng bông cặn chuyển động
theo hướng q đạo không gian .

18


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Xét một khối chất lỏng trong môi trường nước, ở
trạng thái tónh sự cân bằng giữa áp lực P và lực ma sát
tác dụng lên nó .
Để cho lớp trên và lớp dưới của khối chất lỏng
chuyển động tương đối với nhau với nhau với tốc độ v td
= dv/dz (haykhối lượng chất lỏng quay với tốc độ góc
dv/dz ), phải tiêu tốn hết một năng lượng bằng tích số
của moment quay (f∆x∆y)∆z với vận tốc góc dx/dz. D o đó
năng lượng tiêu hao cho một đơn vị thể tích chất lỏng
trong một đơn vị thời gian là :

W=

dv
dz  f dv
xyz
dz

( fxy ) z

Trong đó : f∆x∆y – lực ma sát tác dụng lên bề mặt
dưới của khối chất lỏng:
∆z – khoảng cách cánh tay đòn
dv/dz – tốc độ góc của khối hay gradient
tốc độ ( G = dv/dz)
∆x∆y∆z = ∆V – thể tích khối chất lỏng:
f – lực ma sát theo định luật Newton
f= 

dv
dz

ở đây :  - độ nhớt động lực học .
Gradien tốc độ của dòng chảy rối khi khuấy trộn :
G

W
=




v

Trong đó :  - năng lượng tiêu hao cho một đơn vị thể tích
chất lỏng ;
V – độ nhớt động học của chất lỏng ;
Hoặc có thể tính theo công thức :
G

W1
Qt

, s-1

19


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Trong đó : W1 – công tiêu hao để khuấy trộn , kGm ;
Q – thể tích chất lỏng khuấy trộn , m3;
t – thời gian khuấy trộn , s ;
Hai biểu thức trên đồng thời cũng biểu thị
cường độ khuấy trộn và được dùng làm chỉ tiêu để
đánh giá mức độ keo tụ theo chuẩn số keo tụ .
Tương quan giữa tốc độ hình thành bông cặn do
ảnh hưởng của chuyển động nhiệt và khuấy trộn có
thể xác định bằng cách lập tỉ số :
dN t
3
dt  GR

dN t 3DR

dt


Để tính toán hiệu quả của quá trình keo tụ một
cách chính xác và tin cậy , tứ đó tìm ra giá trị tối ưu
của các thông số điều khiển , cần phải nghiên cứu
ảnh hưởng đồng thời của tổ hợp các yếu tố có tính
quyết định đến hiệu quả keo tụ , cụ thể phải tím được
sự phụ thuộc của hàm số .
Y = f( M0,  , T0, pH , Ki, G , t),
Trong đó : M0 - hàm lượng cản của nước nguồn , mg/l;
 - lượng phèn cho vào nước , mg/l ;
T0 – nhiệt độ nước ;
Ki – độ kiềm của nước nguồn , mg/l;
G – cường độ khuấy trộn , s-1;
-t – thời gian khuấy trộn ,s ;
Y – hiệu quả keo tụ :
Y

M0  m
.100%
M0

m – hàm lïng cặn cón lại trong nước sau khi keo
tụ và để lắng tính trong một thời gian nào đó , mg/l;
IV . Các loại công nghệ sử dụng để xử lí nước
thải dệt nhuộm :
Phương pháp xử lý hóa chất: Keo tụ tạo boâng .

20


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Phương pháp hấp thụ bằng than hoạt tính .
Phương pháp xử lí sinh học: xử lí bằng bùn hoạt tính
hiếu khí, kị khí hoặc xử lí sinh học hiếu khí tiếp xúc .
Phương pháp chọn lựa để xử lí là : Keo tụ – tạo
bông – lắng .
Công nghệ của keo tụ – tạo bông là :

Keo
tụ

Tạo
bông

Lắng

1. Ưu khuyết điểm của công nghệ xử lí bằng
hóa chất: Keo tụ – tạo bông – lắng với công
nghệ khác .
a. Ưu điểm:
Nước thải dệt nhuộm sa khi xả ra ở nhiệt độ
cao do nấu tẩy từ 60 – 80 0C. Nên nếu dùng
phương pháp xử lí sinh học đòi hỏi phải có bể
điều hòa lớn .
Thời gian lưu nước phải lâu thì nước mới nguội
được và mặt bằng phải rộng .

Nước thải dệt nhuộm không ổn định nên xử
lí bằng phương pháp sinh học đòi hỏi có kiến
thức trong ngành để tránh gây xốc cho vi sinh
vật.
Keo tụ – tạo bông vừa xử lí nước thải sinh hoạt
của công nhân đồng thời vừa xử lí nước thải
dệt nhuộm của nhà máy kết hợp .
Phương pháp này có khả năng làm lắng các
chất thải lơ lửng, làm giảm màu, hàm lượng
hữu cơ trong nước thải do kết hợp hạt keo với
tạp chất.

21


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

b. Khuyết điểm:
Keo tụ tạo bông phải sử dụng hóa chất để xử
lí nên g6ay ra độ pH vì vậy phải xử lí cả pH.
Tiêu hao năng lượng trong quá trình khuấy
trộn .
2. Các loại bể keo tụ – tạo bông :
a. Ba bể keo tụ – tạo bông – lắng tách
riêng nhau .
Keo
tụ

Tạo
bông

Lắng

b. Kết hợp bể lắng với buồng trộn
và keo tụ tuần hoàn đặt ở tâm.
Keo tụ
Tạo
bông
Lắng

3. Thiết bị cho quá trình khuấy trộn:
 Khuấy trộn thủy lực : Dựa vào dòng chảy rối
không có thiết bị cơ khí ( dễ vận hành ) .
Thiết hị là những tấm chắn lắp bên trong
ống đủ để khuấy trộn hóa chất .
Trộn bằng máy bơm .
Bể trộn vách ngăn.
 Trộn khí nén : Dùng khí nén để trộn . Khí được đưa
vào qua ống , khuyếch tán  khí nổi lên mặt gây
xáo trộn dòng .
 Trộn cơ khí : Xáo trộn gây ra do cánh khuấy quay ở
tốc độ cao . Có nhiều loại cánh khuấy như : turbin ,
chân vịt , cánh guồng .
22


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

4. Các công trình chuẩn bị hóa chất dung dịch
phèn:

Các công trình , thiết bị chuẩn bị dung dịch và
định liều lượng chất phản ứng gồm: thùng hòa
trộn ,thùng tiêu thụ , thiết bị điều lượng chất
phản ứng .
Các công trình hòa trộn đều dung dịch chất phản
ứng với nước nguồn cầ xử lí : ống trộn , bể
trộn.
Các công trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo
bông kết tủa xảy ra hoàn toàn : ngăn phản
ứng , bể phản ứng.
Ngoài các công trình và thiết bị trên còn có: kho
chứa hóa chất ,thiết bị vận chuyển hóa chất,
cân hóa chất, bơm hóa chất và ống dẫn hóa
chất.
5 . Các loại bể tạo bông :
 Bể phản ứng tạo bông cặn thủy lực :
Sử dụng năng lượng của dòng nước , kết hợp
với các giải pháp về cấu tạo để tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình tiếp xúc và dính kết giữa các
hạt keo va cặn bẩn trong nước . Có hai loại :
Bể phản ứng xoáy : gồm xoáy hình trụ và
xoáy hình côn .
Bể phản ứng vách ngăn :Có cấu tạo như
máng hình chữ nhật . Trong máng đặt các
vách ngăn. Các vách ngăn có kích thước
khác nhau để tạo chuyển động xoáy làm cho
dung dịch trộn đều với nước.
 Bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí :

23

Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

Dùng năng lượng của cánh khuấy chuyển động
trong nước để tạo ra sự xáo trộn dòng chảy .
 Bể tạo bông dùng khí nén :
Dùng bọt không khí nén phân bố đều giàn
ống đặt dưới đáy bể .
 Bể tạo bông tiếp xúc qua lớp vật liệu hạt : áp
dụng cho nguồn nước có nhiều cặn hữu cơ .
Bể keo tụ tiếp xúc đồng thời là bể lọc sơ bộ ,
do đó phải bố trí các thiết bị rửa , dòng nước qua
lớp tiếp xúc có thể đi từ trên xuống hoặc từ dưới
lên.
6.Các loại bể lắng :
 Bể lắng ngang :
Dòng nước chuyển động theo phương nằm
ngang trong chế độ chảy tầng.
Nên tốc độ lắng trong đạt hiệu quả cao hơn .
Các hạt cặn được đưa vào đầu bể sau đó
chuyển động ngang và lắng dần về cuối bể .
 Bể lắng đứng :
Hình trụ tròn hoặc vuông , có đáy hình nón ,
chóp.
Nước được đưa vào bể lắng từ dưới lên , qua
máng tràn và đi vào bên trong bể , hạt cặn
lắng xuống và được thu gom ở đáy bể .
Ứng dụng: thường dùng làm bể lắng I.
Thông số thiết kế: Lưu lượng < 20 m 3/ h. Tốc độ

đi lên : 1 – 2 m/h. Độ dốc đáy nón thường từ
45 – 65o.
24


Đồ án – Thiết kế hệ thống xử lí nước thải Dệt nhuộm .

 Bể lắng có lớp cặn:
Là bể kết hợp của ba bể Keo tụ , tạo bông ,
lắng vào trong cùng một bể .
Thuận lợi : Đơn giản , có hiệu quả kinh tế, tổn
thất áp lực thấp so cới lắng thông thường .
Nhược điểm : Mất thời gian hình thành bùn ,
tảo dễ hình thành , tải trọng thủy lực cao , đòi
hỏi người vận hành có kinh nghiệm…
 Bể lắng , tạo bông vách nghiêng :
Cũng là bể kết hợp cả ba loại bể trộn , tạo
bông , lắng vào một đơn nguyên. Nhưng ở đây lắng
bằng cách dùng vách nghiêng.
 Lắng ống nghiêng :
Góc nghiêng 45 – 50o. Độ dốc cao dẽ dàng tách
cặn bằng lắng trọng lực. Có thể áp dụng cho công
suất lớn.
 Lắng tấm : Sử dụng cho bể lắng đứng . Trang bị
các tấm hướng dòng cho bùn lắng .
 Lắng vách - ống :
Bể lắng cạn , gồm các vách , bó ống nhựa D =
80 – 100 mm. Hạn chế : Cần dòng chảy tầng , khi tốc
độ dòng chảy trong ống đạt giá trị nào đó thì cặn
lắng có thể bị nay lên. Lấy bùn lắng khó khăn do

ống nghiêng.
 Lắng ly tâm:
Bể hình tròn , độ dốc đáy 4 – 10%. Bùn được
cào và gom ở rốn bể ở tâm . Có thể kết hợp với
ngăn tạo bông ợ tâm bể .

25