ĐATN thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty thuộc da, thuyết minh và bản vẽ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.14 MB, 98 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THUỘC DA CHO CÔNG TY ĐẶNG TƯ KÝ
GVHD
:
TS. NGUYỄN ĐINH TUẤN
SVTH
:
PHẠM LÊ ĐÌNH CHƯƠNG
TP. Hồ Chí Minh , 1/2005
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 – Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc da
(kg / 100 kg da nguyên liệu)
Bảng 2.2 – Lượng nước thải phát sinh trong quá trình thuộc da của công ty Đặng Tư Ký,
với công suất 3 tấn / ngày
Bảng 2.3 – Lượng nước sử dụng của từng loại sản phẩm
Bảng 2.4 – Đặc tính nước thải của công ty Đặng Tư Ký
Bảng 2.5 – Nguồn phát sinh chất thải rắn công ty Đặng Tư Ký
Bảng 3.1 – Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu tại pH = 7
Bảng 3.2 – Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH tối ưu khi sử dụng phèn nhôm
Bảng 4.1 – Thành phần tính chất của mỗi dòng thải
vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 – Sơ đồ công nghệ thuộc da
Hình 2.2 – Qui trình công nghệ thuộc da của công ty Đặng Tư Ký
Hình 2.3 – Công nghệ thuộc da và các dòng thải trong sản xuất thuộc da
Hình 3.1 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi hàm lượng phèn thay đổi
Hình 3.2 – Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD và SS khi hàm lượng phèn thay đổi
Hình 3.3 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi pH thay đổi
Hình 3.4 – Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD và SS khi pH thay đổi
Hình 3.5 – Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuộc da công ty Đặng Tư Ký
vii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD ( Biochemical Oxygen Demand ) : Nhu cầu oxy sinh hóa
COD ( Chemical Oxygen Demand ) : Nhu cầu oxy hóa học
SS ( Suspended Solids ) : Chất rắn lơ lửng
VSS ( Volatile Suspended Solids ) : Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi
MLVSS ( Mixed Liquor Volatile Suspended Solids ) : Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong
bùn lỏng
MLSS ( Mixed Liquor Suspended Solids ) : Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng
HRT ( Hydrolic Retention Time ) : Thời gian lưu nước
SRT ( Solids Retention Time ) : Thời gian lưu buøn
viii
Chương 2 : Tổng Quan
2.3
THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THUỘC DA
Hàng năm ngành công nghiệp da giày tiêu thụ khoảng 2 triệu tấn da sống và sản
xuất ra 317 triệu m2 da thành phẩm. Vì vậy lượng chất thải tương ứng cũng rất nhiều.
Các vấn đề môi trøng của ngành thuộc da chủ yếu là nước thải, chất thải rắn, ô
nhiễm không khí, đất, nước mặt và các ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người thông
qua việc tồn trữ, sử dụng và vận chuyển các hóa chất độc hại. Các hoá chất sử dụng
trong ngành này hầu hết đều độc, khó bị phân hủy như : chất diệt côn trùng, chất hoạt
động bề mặt, dung môi hữu cơ …
Một tấn da sống sau khi được thuộc xong phát sinh đến 600 kg chất thải rắn,
25 – 80 m3 nước thải chứa khoảng 100 kg BOD và 250 kg COD. Chưa kể còn có 500 kg
các hóa chất khác thải ra.
2.3.1 Nước thải và các đặc tính của nước thải
Hầu hết các công đoạn trong công nghệ thuộc da là quá trình ướt, có nghóa là có sử
dụng nước. Định mức tiêu thụ nước khoảng 25 – 80 m3 cho một tấn da nguyên liệu.
Lượng nước thải thường xấp xỉ lượng nước tiêu thụ. Tải lượng, thành phần các chất gây
ô nhiễm nước phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và lượng chất được tách ra từ da.
Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc da được
tóm tắt trong bảng 2.1, bảng 2.2 và bảng 2.3 ; đặc tính nước thải và các thành phần ô
nhiễm của công ty Đặng Tư Ký được trình bày trong bảng 2.4 và hình 2.1
Trong công đoạn bảo quản, muối ăn NaCl được sử dụng để ướp da sống, lượng muối
sử dụng từ 100 đến 300 kg cho 1 tấn da sống. Khi thời tiết nóng ẩm có thể dùng muối
Na2SiF6 để sát trùng. Nước thải của công đoạn này là nước rửa da trước khi ướp muối
( nếu có ), nước loại này chứa tạp chất bẩn, máu mỡ, phân động vật.
Trước khi đưa vào các công đoạn tiền xử lý, da muối được rửa để loại bỏ muối, các
tạp chất bám vào da, sau đó ngâm trong nước từ 8 đến 12 h để hồi tươi da. Trong quá
trình hồi tươi có thể bổ sung các chất tẩy NaOCl, Na2CO3 để tẩy mỡ và duy trì
pH = 7.5 – 8.0 cho môi trường ngâm da. Nước thải của công đoạn hồi tươi có màu vàng
Trang 10
Chương 2 : Tổng Quan
lục chứa các protein tan như albumin, các chất bẩn bám vào da và có hàm lượng muối
NaCl cao. Do có chứa lượng lớn các chất hữu cơ ở dạng tan và lơ lửng, độ pH thích hợp
cho sự phát triển của vi khuẩn nên nước thải của công đoạn này rất nhanh bị thối rữa.
Nước thải của công đoạn ngâm vôi và khử lông mang tính kiềm cao do môi trường
ngâm da trong vôi để khử lông có độ pH thích hợp từ 11 – 12.5. Nếu pH < 11 lớp
keratin trong biểu bì và collagen bị thủy phân, còn nếu pH > 13 da bị rộp, lông giòn sẽ
khó tách chân lông. Nước thải của công đoạn này chứa muối NaCl, vôi, chất rắn lơ lửng
( lông vụn và vôi ), chất hữu cơ, sunfua S2-.
Công đoạn khử vôi và làm mềm da có sử dụng lượng nước lớn kết hợp với muối
(NH4)2SO4 hay NH4Cl để tách lượng vôi còn bám trong da và làm mềm da bằng men
tổng hợp hay men vi sinh. Các men này làm tác động đến cấu trúc da, tạo độ mềm mại
của da. Nước thải của công đoạn này mang tính kiềm, có chứa hàm lượng các chất hữu
cơ cao do protein của da tan vào trong nước và hàm lượng Nitơ ở dạng amon hay
amoniac.
Trong công đoạn làm xốp, các hóa chất sử dụng là acid acetic, acid sulfuric, acid
formic. Các acid này có tác dụng chấm dứt hoạt động của enzyme, tạo môi trường
pH = 2.8 – 3.5 thích hợp cho quá trình khuếch tán chất thuộc vào trong da. Quá trình
làm xốp thường gắn liền với công đoạn thuộc crôm. Nước thải của công đoạn này mang
tính acid cao.
Nước thải của công đoạn thuộc mang tính acid và có hàm lượng Cr3+ cao ( khoảng
100 – 200 mg/l ) nếu thuộc crôm và BOD5 rất cao nếu thuộc tanin ( khoảng 6000 –
12000 mg/l ). Nước thải thuộc crôm có màu xanh, còn nước thải thuộc tanin có màu tối
và mùi khó chịu. Nước thải của công đoạn ép nước, nhuộm, trung hòa, ăn dầu, hoàn
thiện thường là nhỏ và gián đoạn.
Nước thải thuộc da nói chung có độ màu, chứa hàm lượng TS, chất rắn lơ lửng SS,
hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ BOD cao. Các dòng thải mang tính kiềm là nước
thải của công đoạn hồi tươi, ngâm vôi, khử lông. Nước thải của công đoạn làm xốp,
thuộc mang tính acid. Ngoài ra nước thải thuộc da còn chứa sunfua, crom và dầu mỡ.
Trang 11
Chương 2 : Tổng Quan
Bảng 2.1 – Định mức hóa chất sử dụng và lượng nước tiêu thụ trong công nghệ thuộc
da ( kg / 100 kg da nguyên liệu )
(Nguồn – UNIDO)
Hóa chất
Sản xuất da cứng
Sản xuất da mềm
Na2S
3.0
3.0
Ca(OH)2
4.5
4.5
HCl
0.3
0.3
(NH4)2SO4
2.0
2.0
NaHSO3
1.5
1.5
NaCl
10.0
10.0
-
2.0
4.0
4.0
Na2CO3
-
2.0
Na2SO3
-
2.0
Cr2(SO4)3
-
10.0
Tanin thực vật
12.0
3.0
Dung dịch làm mềm
0.8
0.8
Thuốc sát trùng
0.3
0.3
Syntans
-
3.0
Dầu thực vật
-
4.0
Chất trợ nhuộm
-
3.8
Thuốc nhuộm
-
0.6
Chất hoàn thiện dung
-
4.0
30 – 35 m3/ 1 tấn da
30 – 60 m3/ 1 tấn da
Ca(COOH)2
H2SO4
môi hữu cơ
Nước
Trang 12
Chương 2 : Tổng Quan
Bảng 2.2 – Lượng nước thải phát sinh trong quá trình thuộc da của công ty Đặng
Tư Ký, với công suất 3 tấn / ngày
(Nguồn – công ty Đặng Tư Ký)
Lượng nước thải phát sinh
(m3/ngày)
140
Công đoạn
Hồi tươi
Ngâm vôi, tẩy lông
50
Khử vôi, rửa nước
50
Làm mềm/làm xốp
20
Tẩy nhờn
20
Thuộc da
20
300 (m3/ngày)
Tổng cộng
Bảng 2.3 – Lượng nước sử dụng của từng loại sản phẩm
(Nguồn – Trung tâm thông tin Kinh tế và Khoa học Kỹ thuật – Bộ Công nghiệp nhẹ)
Loại sản phẩm Phương pháp thuộc
Lượng nước thải
Da boxcalf bò
Crôm
80 – 100 lít / kg da tươi
Da Nubuck
Crôm + Tannin
90 – 110 lít / kg da tươi
Da dê
Crôm
45 – 50 lít / dm3
Boxcalf lợn
Crôm
80 – 110 lít / kg da tươi
Da đế trên
Crôm + Tannin
50 – 60 lít / kg da tươi
Da đế dưới
Tannin
60 – 85 lít / kg da tươi
Da kỹ thuật
Aldehyt
85 lít / kg da tươi
Da găng
Kết hợp
150 lít / kg da tươi
Da thuộc dầu
Dầu
150 lít / kg da tươi
Da lông thú
Kết hợp
100 – 200 lít / kg da tươi
Trang 13
Chương 2 : Tổng Quan
Bảng 2.4 – Đặc tính nước thải của công ty Đặng Tư Ký
(Nguồn – công ty Đặng Tư Ký)
Các công đoạn
khác
Ngâm vôi
Thuộc crôm
7.2
11.7
3.82
BOD5 (mg/l)
2000
2320
1000
COD (mg/l)
3450
3700
2400
SS (mg/l)
3200
3120
2070
TKN (mg/l)
1060
760
1257
S 2- (mg/l)
-
25
-
Cr3+ (mg/l)
-
-
5000
Lưu lượng
230 m3/ngày
50 m3/ngày
20 m3/ngày
Thông số
pH
Trang 14
Chương 2 : Tổng Quan
Dòng vào
Các công đoạn
Dòng thải
Da nguyên liệu
Rửa, bảo quản, ướp muối
Nước thải chứa màu,
các chất hữu cơ,
protein, chất béo
H2O, NaOCl, Na2CO3,
chất hoạt động bề mặt
Rửa – ngâm ( hồi tươi )
Nước thải chứa NaCl,
màu, SS, DS, các chất
hữu cơ dễ phân hủy
Na2S, Ca(OH)2, H2O
Tẩy lông, ngâm vôi
Nước rửa, muối, chất
sát trùng, Na2SiF6
Nước thải kiềm chứa NaCl,
vôi, lông, các chất hữu cơ,
Na2S, khí H2S, N-NH3…
Xén diềm, nạo thịt và xẻ
(NH4)2SO4, H2O,
NH4Cl hay enzyme
H2O, HCOOH,
NaCl, H2SO4
Tẩy vôi, làm mềm
Nước thải kiềm chứa vôi,
các hóa chất, protein, chất
hữu cơ
Khử mỡ, tẩy nhờn
BOD, COD, SS,
chất béo
Làm xốp
Nước thải có tính axit,
chứa NaCl, các axit
Thuộc da
Nước thải chứa crôm và
chất thuộc tanin thực vật…
Ép nước, ty, bào
Nước thải chứa crôm và
chất thuộc tanin, tính axit
H2O, NaOH, syntan,
thuốc nhuộm, axit
formic, dầu động thực vật
Trung hòa, thuộc lại,
nhuộm ăn dầu
Nước thải chứa các hóa
chất crôm, dầu, syntan,
tính axit, độ màu
Nước, chất phủ bề
mặt (oxyt kim loại),
sơn, chất tạo màng
Hoàn thiện, ép sấy,
xén mép, đánh bóng
Nước ép chứa các hóa
chất thuộc da, chất phủ
bề mặt, thuốc nhuộm
Muối crôm, syntan
(tanin), chất diệt
khuẩn, Na2CO3
Da thành phẩm
Trang 15
Chương 2 : Tổng Quan
2.3.2 Chất thải rắn
Phát sinh từ các công đoạn : tẩy lông, nạo bạc nhạc, xén tỉa các rìa da, bào, da vụn
rơi vãi và giai đoạn hoàn thiện sản phẩm. Chúng có thành phần chủ yếu là các chất hữu
cơ nên dễ lên men, gây mùi nặng ảnh hưởng đến môi trường làm việc và môi trường
xung quanh. Vì vậy việc xử lý và tái sử dụng chất thải rắn là một hành động hết sức cần
thiết để bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe cho công nhân.
Hiện công ty chưa có biện pháp phù hợp để xử lý, chủ yếu đem đổ ở các bãi rác mà
không hề qua xử lý. Tuy nhiên đối với các rẻo da dư thừa công ty đã tận dụng để sử
dụng cho các bộ phận phụ như lớp lót bên trong túi xách, giày dép.
Bảng 2.5 – Nguồn phát sinh chất thải rắn công ty Đặng Tư Ký
(Nguồn – công ty Đặng Tư Ký)
Công đoạn
Lượng phát sinh (kg)
Nạo thịt, bạc nhạc
120
Xén diềm, xẻ
70 – 230
Bào
99
Chất thải rắn từ quá trình tách crôm
115
Da vụn
2
Hoàn thiện
32
Lượng chất thải trên được tính trên 1 tấn da muối đem đi thuộc và đến giai đoạn
hoàn thành chỉ cho ra khoảng 300 kg da thành phẩm còn lại là chất thải rắn chiếm
khoảng 450 - 600 kg.
2.3.3 Khí thải
Phát sinh từ quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ có trong nước thải sản xuất
như là các khí H2S, NH3, SO2 … Bên cạnh đó còn có các hơi dung môi độc hại được sử
dụng trong giai đoạn hoàn thiện nhö Ethylacetate, Isopropanol, Trichloroethylene,
Toluene …
Trang 16
Chương 2 : Tổng Quan
2.4
TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI THUỘC DA TỚI MÔI TRƯỜNG VÀ SỰ CẦN
THIẾT PHẢI XỬ LÝ
Vấn đề cố hữu của các cơ sở thuộc da là việc gây ô nhiễm về mùi và nước thải từ
các thành phần bị loại bỏ mà không qua xử lý. Chưa kể nó còn gây ảnh hưởng xấu đến
sức khoẻ con người qua việc sử dụng quá nhiều các hoá chất tổng hợp như : thuốc diệt
côn trùng, thuốc nhuộm, các dung môi hữu cơ … những chất này thường độc và khó
phân hủy, có tác động xấu đến cả con người lẫn môi trường. Vì vậy nước thải thuộc da
nếu không được xử lý sẽ gây tác động lớn tới nguồn tiếp nhận.
Các chất thải thuộc da không qua xử lý có trong nước mặt sẽ làm cho chất lượng
nước giảm đi dáng kể. Nó sẽ gây ra mùi khó chịu từ việc phân hủy các chất hữu cơ
chưa kể việc này sẽ làm giảm lượng oxy có trong nước làm ảnh hưởng đến môi trường
sống của các loài thủy sinh. Bên cạnh đó nguồn nước còn bị nhiễm mặn do sự tồn tại
của các muối vô cơ tan và làm tăng áp suất thẩm thấu, độ cứng của nước. Việc phóng
thích nhiều hợp chất Nitơ sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa. Ngoài ra các vi khuẩn
gây bệnh như B.anthrax cũng tồn tại trong nước, độ đục và độ màu còn làm ảnh hưởng
đến quá trình quang hợp của các loài rong tảo.
Nước thải có hàm lượng SS dạng vô cơ và hữu cơ cao ( vôi, lông, thịt … ) làm dòng
tiếp nhận bị vẩn đục và sa lắng ảnh hưởng đến các loài cá, sinh vật phù du. Nước có
chứa Sunfua ( tạo ra khí H2S có mùi trứng thối gây khó chịu cho cá ), Ammonia ( gây
độc cho cá ), Nitrat ( nồng độ cao ảnh hưởng xấu đến sức khỏe ), Faecal Coliform,
Crôm ( gây dị ứng ngoài da và làm sơ cứng động mạch ), Sulfate ( làm ăn mòn cống
rãnh ), Chloride ( hủy hoại đất trồng với nồng độ cao ). Nếu nước thải thuộc da ngấm
vào đất sẽ làm đất trở nên cằn cỗi, kém màu mỡ do trong nước có chứa hàm lượng muối
NaCl cao, mặt khác có ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ngầm.
Từ những nguyên nhân trên, công ty Đặng Tư Ký đã nhận thức rõ tầm quan trọng
của việc phải xử lý nước thải thuộc da trước khi thải ra nguồn tiếp nhận để góp một
phần công sức vào công tác bảo vệ môi trường chung của thành phố.
Trang 17
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
CHƯƠNG 3
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM
VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA
3.1
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM THUỘC DA
Thể tích nước thải và tải lượng ô nhiễm có thể giảm thiểu bằng cách :
Giảm đến mức tối thiểu lượng nước sử dụng trong ngành thuộc da ( do đó lượng
nước thải giảm theo )
o Sử dụng thùng chứa có thể tích thích hợp để tránh nước chảy tràn.
o Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng để thu thập và xác định việc dùng nước qua mỗi
công đoạn. Điều này giúp giám sát được chỗ nào dùng nước quá nhiều.
o Cơ khí hóa đối với các bể châm hóa chất và bể làm đầy nước.
o Sử dụng dòng nước rửa ngược nghóa là nước rửa thiết bị có thể tuần hoàn sử
dụng cho công đoạn hồi tươi, rửa da. Nước dùng trong hồi tươi không nên thay
mới liên tục mà nên tái dùng lại nước hồi từ đợt trước để dùng cho đợt sau
( dùng đến khi nước quá bẩn và phải thải bỏ ).
o Tránh sử dụng quá nhiều đến mức dư thừa lượng nước dùng cho việc rửa da.
Giảm lượng sulfide S2- trong công đoạn ngâm vôi tẩy lông
Sulfide có thể làm phát sinh khí H2S có mùi trứng thối gây khó chịu và ảnh
hưởng đến hệ hô hấp. Nó có thể gây độc cao và ảnh hướng xấu đến sức khỏe con
người dù ở liều lượng tương đối thấp. Do đó việc giảm thiểu lượng sulfide S2- là
điều cần được xem xét. Chúng ta có thể sử dụng các enzyme thay thế trong quá
trình tẩy lông và chúng không đắt hơn sulfide.
Tái sinh hoặc tái sử dụng dung dịch vôi
Trong quá trình tẩy lông, da được ngâm trong vôi ( có chứa Na2S ). Thường thì
lượng vôi đã được dùng sẽ được đem thải bỏ. Nếu muốn tái sử dụng thì nước tuần
Trang 18
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
hoàn cần qua hệ thống lưới chắn và lắng cặn ( để loại lông vụn và các rẻo da ) sau
đó cần bổ sung thêm vôi, Na2S để đảm bảo nồng độ đầy đủ. Do đó lượng sulfide
trong nước thải sẽ giảm.
Dung dịch vôi có thể tuần hoàn nhiều lần ( 10 đến 20 lần ) và qua đó có thể tiết
kiệm được 26% Na2S và 40% vôi cũng như 50% nước. Điểm bất lợi của phương
pháp này là nước thải giai đoạn ngâm vôi sẽ có COD tăng cao chưa kể có mùi nặng.
Tuy nhiên nó lại có thuận lợi là : dễ vận hành, không có thay đổi nhiều trong qui
trình thuộc da và không ảnh hưởng xấu đến chất lượng da thành phẩm.
Tẩy vôi với CO2 ( thay vì dùng các muối amoni )
Sau tẩy lông cần điều chỉnh pH để tạo điều kiện cho da dễ thuộc bằng cách
dùng muối amoni và acid sulfuric loãng. Do đó giai đoạn khử vôi phát sinh nhiều
khí NH3 làm hại đến mắt, mũi và phổi. Hỗn hợp amoni trong nước thải gây độc cho
cá và phải được xử lý trước khi thải bỏ. Vì vậy ta cần kiểm soát việc sử dụng muối
amoni để tránh các tác động đến môi trường.
Ta có thể dùng CO2 để khử vôi thay cho phương pháp cũ. CO2 sẽ phản ứng với
vôi tạo thành đá vôi. Cách này thích hợp cho da đã được xẻ mỏng ( dày không quá
3mm ). Tuy nhiên phương pháp này có nhiều bất lợi : giá thành cao, thời gian khử
vôi lâu, phát thải khí H2S do pH thấp. Vì vậy ta nên cho thêm H2O2 vào để oxy hóa
sulfide tránh gây mùi.
Giảm Cr3+ trong dòng ra
o Tận dụng tối đa lượng crôm để thuộc bằng cách dùng thêm các chất trợ thuộc
như Feliderm CS. Bằng cách này lượng crôm dư sẽ không nhiều, do đó lượng
crôm trong nước thải sẽ giảm đi. Tuy nhiên việc sử dụng các chất trợ thuộc có
cấu tạo phức tạp sẽ gây khó khăn trong quá trình xử lý crôm, chưa kể sẽ gây ảnh
hưởng đến chất lượng da nếu không giám sát tốt qui trình hoạt động.
o Tái sử dụng dịch thuộc : tận dụng dịch thuộc của mẻ trước cho mẻ sau có bổ
sung thêm hóa chất và chất thuộc.
Trang 19
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
o Tái sinh dịch thuộc : bổ sung các chất có tính kiềm như Na2CO3, NaOH, MgO …
vào dịch thuộc để tạo kết tủa Cr(OH)3, sau đó qua lắng gạn và thu được cặn
Cr(OH)3. Cặn này được bổ sung vào bể ở cuối giai đoạn làm xốp. Các acid trong
dung dịch làm xốp sẽ hòa tan Cr(OH)3. Như vậy sẽ làm giảm lượng crôm cần
thiết cho công đoạn thuộc. Phương pháp này hiệu quả cao ( trên 90% ), dễ vận
hành và không ảnh hưởng đến chất lượng da.
o Cách khác : dịch thuộc crôm dư cùng với nước rửa được bổ sung các chất kiềm
để tạo kết tủa và lắng cặn, sau đó bùn lắng đem đi lọc ép. Bã lọc được hòa tan
trong H2SO4 và tạo thành muối crôm (III). Muối này được sử dụng như chất
thuộc mới cho công đoạn thuộc.
o Thay thế crôm bằng các tác nhân hóa học khác
Nhôm, zirconium, titanium và muối sắt (II) có thể được dùng để thay thế
crôm. Nhưng chất lượng da sẽ không được tốt như thuộc bằng crôm do da không
được mềm mại và mỏng. Ngoài ra da thuộc crôm còn chịu được sức nóng tốt
trong khi các tác nhân khác thì không thích hợp cho ngành công nghiệp da giày.
Thuận lợi của việc dùng các chất thay thế chỉ là có thể thải bỏ các chất thải rắn
không chứa crôm ra các bãi rác mà không cần qua xử lý hoặc có thể dùng làm
phân bón, lợp mái nhà, vật dùng bằng da khác.
3.2
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA
Nhìn chung nước thải thuộc da phức tạp do đặc tính của nó là hợp bởi các dòng thải
có tính chất khác nhau ( dòng mang tính acid, dòng mang tính kiềm ) nên các chất ô
nhiễm trong dòng thải có thể phản ứng với nhau gây khó khăn cho quá trình xử lý.
Nước thải thuộc da là loại nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm: các chất
hữu cơ ( protein tan, lông, thịt … được tách ra từ các thành phần của da ) ; các hóa chất
sử dụng trong tiền xử lý da, thuộc da và hoàn thiện da. Vì vậy chúng ta cần phải phân
dòng thải trước khi xử lý chung, cụ thể là tách riêng dòng thải ngâm vôi chứa sulfide và
dòng thải thuộc da chứa crôm.
Trang 20
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
Bên cạnh đó ta còn phải kết hợp xử lý bằng hóa – lý ( chủ yếu ta sẽ dùng phương
pháp keo tụ – tạo bông ) để loại bỏ phần lớn hàm lượng cặn lơ lửng còn khá cao trong
nước thải mà chúng có thể sẽ ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh học ở phía sau
như bể Aerotank. Có như vậy thì hiệu quả xử lý mới cao và nước thải đầu ra đạt tiêu
chuẩn cho phép.
3.2.1
Xử lý nước thải chứa sulfide S2Oxy hóa S2- với xúc tác là muối Mn2+ kết hợp với sục khí
Nước thải chứa sulfide sẽ được đưa vào bể chứa, sau đó ta thêm vào một lượng
muối Mn2+ thích hợp cùng kết hợp với việc thổi khí. S2- sẽ bị oxy hóa thành thiosulfate,
sulfite, sulfate ( là những chất ít hoạt động hơn sulfide ).
Thời gian thổi khí khoảng 6 – 12 h với tỉ lệ 1 m3 không khí / phút. m3 nước thải hay
tương đương 20 m3 / giờ. m2 mặt nước trong bể oxy hóa có độ sâu từ 4 – 6 m. Lượng
muối MnSO4 khoảng 50 – 100 g / m3 nước thải. Ta có thể sử dụng máy sục khí bề mặt
hoặc máy thổi khí.
Bể oxy hóa nên lắp đặt hệ thống cào bùn bên dưới để loại bỏ các cặn lắng. Ngoài ra
trong suốt quá trình oxy hóa khí H2S, NH3 sẽ thoát ra gây ô nhiễm về mùi. Vì vậy cần
thiết phải phủ kín bể oxy hóa và xử lý khí bằng cách sử dụng quạt hút cho qua hệ thống
lọc tinh. Lượng khí sinh ra khoảng 1.5 m3/giờ. m2 nước mặt.
Chú ý : nếu pH < 8 sẽ sinh ra khí H2S có thể gây chết người và động vật ở nồng độ
2000 ppm. Nếu pH > 10 sẽ sinh ra khí NH3. Vì vậy cách tốt nhất là kiểm soát giá trị
pH trong khoảng 9 – 10.
Oxy hóa S2- bằng H2O2
Phương pháp này khử S2- rất hiệu quả với chi phí xây dựng không lớn nhưng chi phí
cho việc dùng H2O2 là hơi cao. Vì vậy nó chỉ thích hợp cho các cơ sở nhỏ với việc thải
bỏ nước thải ngâm vôi 1 – 2 lần trong tuần. Với cách này sulfide sẽ bị oxy hóa thành
sulfur ở pH < 8. Nếu pH > 8 thì nó sẽ chuyển thành sulfate và việc này tốn hóa chất
Trang 21
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
gấp 3 lần. Do đó cần lưu ý điều chỉnh pH để kinh tế hơn. Chúng ta cần khoảng 200 mg/l
H2O2 để khử S2- có nồng độ từ 100 – 300 mg/l.
Khử S2- bằng cách cho kết tủa với muối sắt
Cách này cũng hiệu quả do chi phí hóa chất rẻ, nhưng gây mùi và nước thải có độ
màu cao. Chưa kể nó còn đòi hỏi nhiều hóa chất và phát sinh ra một lượng bùn lớn đòi
hỏi phải xử lý chứ không thể dùng làm phân bón.
3.2.2
Xử lý nước thải chứa crôm
Phương pháp đơn giản và thường được sử dụng nhất là kết tủa Cr3+ bằng dung dịch
kiềm sau đó đem thải bỏ hoặc tái sử dụng tùy yêu cầu.
Ta có thể dùng CaO, Na2CO3, NaOH để xử lý crôm tuy nhiên không nên dùng MgO
do giá thành cao và kết tủa Cr3+ khó có thể tái sử dụng lại được.
Để kết tủa Cr(OH)3 lắng nhanh có thể nâng pH lên 8.5 và cho thêm chất điện phân
hoặc FeCl2. Lúc đó hiệu quả lắng do việc xử lý bằng hóa lý có thể lên đến 98%. Bùn
lắng có chứa Cr(OH)3 được đem đi xử lý trước khi đổ bỏ.
3.2.3 Xử lý hàm lượng cặn lơ lửng bằng phương pháp keo tụ – tạo bông
Phương pháp hiệu quả để loại bỏ cặn lơ lửng và thường được áp dụng trong ngành
công nghiệp thuộc da là phương pháp keo tụ – tạo bông. Khi cho chất keo tụ vào nước
thải, các hạt keo trong nước thải bị mất tính ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại
hình thành các bông cặn lớn và dễ lắng.
Để thực hiện quá trình keo tụ ta cho vào nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn
nhôm và phèn sắt trong đó chủ yếu là sunfat nhôm Al2(SO4)3 và clorua sắt FeCl3
( chúng thường được đưa vào nước thải dưới dạng dung dịch hòa tan ). Ưu điểm của loại
phèn kể trên là chúng có khả năng tạo ra hệ keo kị nước và khi keo tụ thì tạo ra bông
cặn có bề mặt hoạt tính phát triển cao, có khả năng hấp thụ, dính kết các tạp chất và
keo làm bẩn nước.
Trang 22
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
Thí nghiệm Jartest là loại thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm được sử dụng rộng
rãi trong các trạm xử lý nước thải nhằm mục đích xác định lượng phèn tối ưu và giá trị
pH tối ưu của quá trình keo tụ – tạo bông. Ngoài ra nó còn có thể cho biết thêm về tốc
độ kết cụm theo khuấy trộn, đặc tính lắng của bông cặn …
3.2.3.1 Cách tiến hành thí nghiệm
Xác định hàm lượng phèn tối ưu
Lấy 400 ml mẫu nước thải cho vào mỗi cốc 1000 ml, sau đó đặt các cốc vào thiết bị
Jartest. Trong thí nghiệm này ta cố định giá trị pH = 7 ( bằng cách thêm acid hoặc
kiềm) và thay đổi liều lượng phèn nhôm 5% vớiù các nồng độ khác nhau là 1200, 1500,
1800, 2000, 2400 tương ứng với 5 cốc 400 ml chứa nước thải ở trên. Mở các cánh khuấy
quay ở tốc độ 120 vòng/phút trong 1 phút, sau đó quay chậm trong 15 phút ở tốc độ 20
vòng/phút. Tắt máy khuấy, để lắng tónh 30 phút. Sau đó lấy mẫu nước lắng ( lớp nước ở
phía trên ) phân tích các chỉ tiêu COD, SS. Liều lượng phèn tối ưu là liều lượng ứng với
mẫu có COD, SS thấp nhất.
Xác định giá trị pH tối ưu
Lấy 400 ml nước thải cho vào mỗi cốc 1000 ml. Trong thí nghiệm này ta cố định
lượng phèn = 1800 mg/L và thay đổi pH với các giá trị là 5.5 ; 6 ; 6.5 ; 7 ; 7.5. Đưa 5
cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 120 vòng/ phút trong 1 phút. Sau đó cho
quay chậm trong 15 phút ở tốc độ 20 vòng / phút. Tắt máy khuấy, để lắng tónh 30 phút.
Sau đó lấy mẫu nước lắng ( lớp nước ở phía trên ) phân tích các chỉ tiêu COD, SS. Giá
trị pH tối ưu là giá trị ứng với mẫu có COD, SS thấp nhất.
3.2.3.2 Kết quả và nhận xét
Xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu khi pH = 7
-
Cố định pH = 7
-
Thay đổi hàm lượng phèn từ 1200 mg/L đến 2400mg/L.
Kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và đồ thị biểu diễn nồng độ COD, SS khi
hàm lượng phèn thay đổi được trình bày trong hình 3.1 và 3.2
Trang 23
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
Bảng 3.1 – Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu tại pH = 7
STT
1
2
3
4
5
6
Liều lượng phèn, mg/L
0
1200
1500
1800
2000
2400
pH
7.2
7
7
7
7
7
COD, mg/L
3250
1568.13
1351.35
1225.25
1144
1236.95
% khử COD
0
51.75
58.42
62.3
64.8
61.94
SS, mg/L
2954
257
191.12
105.16
144.75
169.56
% khử SS
0
91.3
93.53
96.44
95.1
94.27
Xác định giá trị pH tối ưu khi sử dụng phèn nhôm 5%
-
Cố định hàm lượng phèn nhôm ban đầu là 1800 mg/L
-
Thay đổi giá trị pH từ 5.5 – 7.5
Kết quả được trình bày trong bảng 3.2 và đồ thị biểu diễn nồng độ COD, SS khi giá
trị pH thay đổi được trình bày trong hình 3.3 và 3.4
Bảng 3.2 – Kết quả thí nghiệm xác định giá trị pH tối ưu khi sử dụng phèn nhôm
STT
1
2
3
4
5
6
pH
7.2
5.5
6
6.5
7
7.5
Liều lượng phèn, mg/L
0
1800
1800
1800
1800
1800
COD, mg/L
3250
1446.9
1594.5
1390.7
1284.4
1329.3
% khử COD
0
55.48
50.94
57.21
60.48
59.1
SS, mg/L
2954
248.1
222.4
150.7
115.2
191.1
% khử SS
0
91.6
92.47
94.9
96.1
93.53
Trang 24
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
Nhận xét : ta nhận thấy hàm lượng phèn tối ưu nằm trong khoảng 1800 – 2000
mg/L. Với lượng phèn khoảng 1800 mg/L thì giá trị SS thấp nhất trong khi với giá trị
2000 mg/L thì giá trị COD thấp nhất. Vậy ta sẽ chọn lượng phèn tối ưu là 1800 mg/L vì
tốn ít hóa chất hơn mà hiệu quả khử SS lại cao hơn ( SS là chỉ tiêu mà ta phải quan tâm
trước khi dẫn nước thải đến các công trình xử lý sinh học phía sau ). Khi đó giá trị pH
tối ưu sẽ nằm trong khoảng từ 6.5 – 7.0
Nồng độ COD và SS, mg/l
1800
1500
1200
900
COD
600
SS
300
0
0
1000
2000
3000
Hàm lượng phèn, mg/l
Hình 3.1 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi hàm lượng phèn thay đổi
Hiệu quả khử COD và SS, %
100
75
%COD
50
%SS
25
0
0
1000
2000
3000
Hàm lượng phèn, mg/l
Hình 3.2 – Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD và SS khi hàm lượng phèn thay đổi
Trang 25
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
1800
Nồng độ COD và SS, mg/l
1500
1200
COD
900
SS
600
300
0
0
2
4
6
8
pH
Hình 3.3 – Đồ thị biểu diễn nồng độ COD và SS khi pH thay đổi
Hiệu quả khử COD và SS, %
125
100
75
%COD
50
%SS
25
0
0
2
4
6
8
pH
Hình 3.4 – Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD và SS khi pH thay ñoåi
Trang 26
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
3.3
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỘC DA
Việc lựa chọn qui trình công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Trong giới hạn của luận văn ta không thể khảo sát được điều kiện địa chất, thủy văn,
khí hậu tại khu vực dự kiến xây dựng trạm xử lý nước thải cũng như chi phí đầu tư ban
đầu mà chỉ có thể chú ý xem xét các yếu tố cơ bản sau :
Công suất của trạm xử lý.
Thành phần và đặc tính của nước thải.
Mức độ cần thiết xử lý nước thải.
Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng.
Phương pháp xả cặn.
Điều kiện mặt bằng, diện tích khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải.
Chi phí đầu tư.
Chi phí vận hành.
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.
Ngoài ra cần lưu ý các công trình đơn vị xử lý nước thải được bố trí sao cho nước
thải có thể tự chảy từ công trình này đến công trình tiếp theo để giảm chi phí sử dụng
bơm chuyển tiếp.
Do tính chất đặc trưng của nước thải ngành thuộc da nên tách dòng xử lý riêng từng
loại trước khi nhập chung vào bể điều hòa để xử lý sinh học.
Sau đây sẽ là đề xuất về công nghệ xử lý nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư
Ký và có thể nó sẽ thích hợp với điều kiện hiện tại của công ty.
Trang 27
3.3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ
Máy thổi khí
Bể chứa
phèn
Bể điều hòa
Bể
trộn
Máy thổi khí
Nước thải
sau xử lý
( loại C )
Bể Aerotank
Bể lắng 2
SCR
Nước
Nước thải từ các
thải
nguồn thải khác
Nước
thải
chứa
Cr3+
Bể gom
Bể keo tụ
và lắng 1
Bùn
dư
FeSO4 và NaOH
Bùn tuần hoàn
Bùn dư
Bể
trộn
Bể lắng
kết tủa
Cr(OH)3
Nước tách từ
sân phơi bùn
Sân phơi bùn
Bùn khô đem đi đổ
Thải bỏ cặn
Cr(OH)3
Đường ống dẫn nước thải
Đường ống dẫn khí
Đường ống dẫn bùn
Đường ống dẫn hóa chất
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
3.3.2 Thuyết minh qui trình công nghệ
Ta phân thành 2 dòng thải
Dòng thải chứa crôm Cr3+ : nước thải này theo hệ thống thoát nước riêng của nó
sau khi qua song chắn rác thô để loại bỏ các cặn bẩn sẽ được đưa thẳng đến bể tiếp
nhận. Từ đây nước thải sẽ được bơm qua bể trộn với các hóa chất sử dụng là FeSO4 để
khử Cr6+ thành Cr3+ và NaOH để tăng pH tạo môi trường kiềm. Sau đó chúng sẽ được
cho qua bể lắng cặn chứa crôm. Nước thải thuộc crôm sau xử lý sẽ được cho chảy vào
bể điều hòa. Phần kết tủa được để lắng sau đó đem đi xử lý ở nơi khác để loại bỏ Cr3+
có trong bùn lắng.
Các dòng thải khác : nước thải này theo hệ thống thoát nước riêng của nó sẽ được
đưa qua song chắn rác để loại bỏ thịt, mỡ … sau đó được đưa thẳng đến bể điều hòa.
Ở đây chúng ta không xử lý nước thải ngâm vôi do hàm lượng sulfide có trong nước
thải thấp ( 25 mg/l ) vì vậy ta sẽ nhập chung với các loại dòng thải khác và đưa chúng
vào bể điều hòa. Ở đó bể được sục khí nên sulfide cũng sẽ bị oxy hóa thành sulfate.
Bể điều hòa có nhiệm vụ ổn định nước thải về lưu lượng và nồng độ. Bể điều hòa
làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh
hoạt động quá tải. Tại đây nước thải được sục khí để làm thoáng sơ bộ, tránh lắng cặn
và phân bố chất bẩn đồng đều khắp bể tạo thuận lợi cho các công trình xử lý sinh học
tiếp theo.
Do nước thải thuộc da có hàm lượng SS cao nên để loại bỏ chúng một cách hiệu quả
ta sẽ cho nước thải qua bể trộn để keo tụ tạo bông với phèn nhôm và để tăng khả năng
lắng trước khi chúng được bơm qua bể lắng đợt 1.
Bể lắng đợt 1 có tác dụng loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây
nên hiện tượng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận. Nhờ có quá trình keo tụ tạo bông nên
hiệu quả hoạt động của bể lắng 1 là rất cao, có thể loại bỏ trên 90% SS và 50 – 65%
BOD5 và COD. Bùn dư sẽ được bơm tới sân phơi bùn.
Trang 29
Chương 3 : Các Phương Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Và Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Thuộc Da
Sau đó nước thải sẽ tự chảy sang bể Aerotank. Tại đây ta tiến hành đưa khí vào xáo
trộn với bùn hoạt tính, cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều
kiện như thế, vi sinh hiếu khí sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn sinh học
– quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực.
Sau thời gian lưu nước ở bể Aerotank, nước thải sẽ chảy vào bể lắng 2 để tách toàn
bộ các bông bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Tại bể lắng 2, bùn hoạt tính sau lắng sẽ
được tuần hoàn trở lại bể Aerotank để duy trì ổn định mật độ vi sinh vật. Phần bùn dư
sẽ được bơm tới sân phơi bùn. Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng 2 sẽ đạt tiêu chuẩn xả
vào nguồn loại C và được xả thẳng vào hệ thống cống thoát nước của khu công nghiệp.
Sân phơi bùn tiếp nhận bùn từ bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2. Sân phơi có nhiệm vụ
chủ yếu là làm giảm độ ẩm và làm khô bùn với hai giai đoạn chính sau : giai đoạn 1 lọc
hết nước qua lớp cát, sỏi; giai đoạn 2 làm khô bằng bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt
rộng. Bùn sau khi phơi được chở đến bãi chôn lấp, nước tách bùn tự chảy vào hầm bơm
và đưa thẳng về bể điều hòa.
Trang 30
