nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm

Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Mở đầu

Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây
áp lực ngày càng nặng nề đối với việc bảo vệ môi trờng. Môi trờng ở nhiều đô
thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nớc thải, khí thải
và chất thải rắn. Chuyên gia môi trờng dự đoán mỗi năm Việt Nam tạo ra
khoảng 15 triệu tấn chất thải và tỉ lệ chất thải rắn tăng từ 24% cho đến 30%. Các
biện pháp xử lý truyền thống nh là chôn lấp, composting hay là thiêu đốt thông
thờng hiện nay hầu nh không đáp ứng đợc. Biện pháp chôn lấp tốn diện tích,
mặt khác lại gây ô nhiễm mùi, nguồn nớc. Biện pháp thiêu đốt truyền thống gây
ô nhiễm không khí đồng thời không thu lại đợc nhiều nguồn lợi nh nhiệt lợng
hay sản phẩm xử lý ô nhiễm môi trờng. Cacbon hóa là quá trình loại bỏ các hợp
chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi trong nhiên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon.
Đây là quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân
hủy dới tác dụng của nhiệt và tạo thành cacbon. Công nghệ cacbon hóa có thể
xử lý đợc lợng chất thải rắn đô thị phát sinh, tạo ra các sản phẩm hấp phụ, có
thể sử dụng nh vật liệu lọc sinh học để xử lý ô nhiễm không khí, nớc. Bên
cạnh đó với sự phát triển của ngành công nghiệp dệt may thì sự ô nhiễm của nó
cũng không phải là nhỏ, nhất là ô nhiễm về nớc thải. Nớc thải dệt nhuộm với
những chỉ số COD, BOD rất cao, độ màu lớn đồng thời rất khó xử lý. Mục tiêu
của đề tài này tôi muốn nghiên cứu khả năng ứng dụng sản phẩm than cacbon
hóa từ chất thải rắn đô thị để xử lý COD và độ màu của nớc thải dệt nhuộm
bằng phơng pháp lọc sinh học ngập nớc có thổi khí với vật liệu lọc là than
cacbon
Trong nội dung báo cáo luận văn tốt nghiệp này tôi xin trình bày các vấn
đề chính sau:
Chơng I. Tổng quan chất thải rắn đô thị, phơng pháp cacbon hóa
Chơng II. Tổng quan về công nghiệp và nớc thải dệt nhuộm
Chơng III. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu
Chơng IV. Kết quả và thảo luận

Kết luận và kiến nghị
Tô Thị Hong Yến 505303073
1
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Chơng I. Tổng quan công nghệ cacbon hóa
I.1. Tình hình phát sinh chất thải đô thị
Lợng chất thải rắn hàng năm khoảng 15 triệu tấn (hơn 40 nghìn tấn/ngày),
trong đó khoảng 80% là chất thải sinh hoạt, tiếp đó là chất thải phát sinh từ các
khu công nghiệp là 2,6 triệu tấn chiếm khoảng 17%, trong đó có khoảng 80% là
chất thải phát sinh từ khu công nghiệp miền Bắc và miền Nam. Khoảng 50%
chất thải công nghiệp ở Việt Nam phát sinh từ Thành Phố Hồ Chí Minh và các
tỉnh lân cận, 30% còn phát sinh ở vùng đồng bằng sông Hồng và Bắc Trung Bộ.
Thêm vào đó gần 1500 làng nghề (tập trung chủ yếu ở vùng nông thôn miền
Bắc) thải ra 774.000 tấn chất thải công nghiệp mỗi năm.
Bảng 1: Tình hình phát sinh chất thải rắn
Các loại chất thải rắn Toàn quốc Đô thị Nông thôn
Tổng lợng phát sinh chất thải sinh
hoạt(tấn/năm)
12.800.000 6.400.000 6.400.000
Chất thải nguy hại công nghiệp(tấn/năm) 128.400 125.000 2.400
Chất thải không nguy hại từ công
nghiệp(tấn/năm)
2.510.000 1.740.000 770.000
Chất thải y tế lây nhiễm(tấn/năm) 21.000 - -
Tỷ lệ thu gom trung bình (%) - 71 20
Tỷ lệ phát thải chất thải đô thị bình quân theo
đầu ngời (kg/ngời/ngày)
- 0.8 0.3
(Nguồn: Báo cáo diễn biến môi trờng Việt Nam 2004-chất thải rắn)
Khoảng 160.000 tấn/năm chiếm 1% trong tổng số lợng chất thải rắn là

chất thải nguy hại bao gồm: chất thải y tế nguy hại, chất dễ cháy, chất độc hại
phát sinh từ các quá trình sản xuất công nghiệp và các loại thuốc trừ sâu phục vụ
cho các hoạt động nông nghiệp. Trong thống kê, lợng chất thải công nghiệp
nguy hại phát sinh từ vùng kinh tế trọng điểm phía Nam chiếm tới 75% tổng
lợng chất thải y tế nguy hại trong cả nớc. Trong đó lợng chất thải nguy hại
phát sinh từ Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Thanh Hóa chiếm 27% lợng chất
Tô Thị Hong Yến 505303073
2
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
thải y tế nguy hại của cả nớc. Lợng chất thải nguy hại phát sinh ở phía Nam
lớn gấp 3 lần chất thải nguy hại phát sinh ở phía Bắc và lớn gấp 20 lần lợng
chất thải nguy hại ở miền Trung.
Thành phần của chất thải đô thị Hà Nội đa dạng từ chất thải hữu cơ, vải
giấy hay chất trơ đợc thu thập nh sau
Bảng 2: Thành phần chất thải ở Hà Nội
Thành phần
chất thải
Tỷ lệ phần trăm so với tổng lợng chất thải rắn (năm)
1995 2003
Hữu cơ 51,8 48,1
Vải, giấy 4,2 1,8
Nhựa, cao su,
da, gỗ, lông da
cầm
4,3 10,5
Nhựa là 15%
Kim loại 5,5 5,0
Thủy tinh 0,5 7,2
Chất trơ 30,0 10,4
Khác 0,2 0,4

(Nguồn: Số liệu năm 2005 lấy từ M. Digregorso, 1997 Trung tâm Đông
Tây Hawai; số liệu năm 2003 lấy từ số liệu quan trắc của CEETIA, 2003)
I.2. Đặc điểm công nghệ cacbon hóa
Cacbon hóa là quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi có
mặt trong nhiên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon. Đây là quá trình đốt cháy
không hoàn toàn nguyên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân hủy dới tác dụng của
nhiệt và tạo thành cacbon. Quá trình cacbon hóa có thể chia thành 2 bớc: sấy
khô và đốt cháy không hoàn toàn nguyên liệu.
Có một số khác biệt giữa phơng pháp thiêu đốt truyền thống và công
nghệ mới:
- Phơng pháp thiêu đốt truyền thống biến toàn bộ chất thải đầu vào thành
khí thải và tro, sinh ra lợng khí thải độc hại và nhiều. Ngợc lại phơng pháp
Tô Thị Hong Yến 505303073
3
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
nhiệt phân biến chất thải thành các loại nhiên liệu giàu năng lợng bằng việc đốt
chất thải ở trạng thái kiểm soát, quy trình xử lý nhiệt lại hạn chế sự biến đổi để
quá trình đốt cháy không xảy ra trực tiếp, chất thải đợc biến thành những chất
trung gian, có thể xử lý thành các vật liệu tái chế hoặc thu hồi năng lợng. Dới
tác dụng của nhiệt, các loại rác thải chuyển hóa kèm theo quá trình phân hủy tạo
thành nớc, khí và than tổng hợp. Than tổng hợp đợc làm lạnh trong vòng 90
giây mà không cần một sản phẩm phụ gia nào trong khoang giảm nhiệt, đây là
sản phẩm chính của quá trình xử lý nhiệt phân rác thải ở nhiệt độ thấp, loại than
này có chứa hàm lợng lu huỳnh thấp khoảng 0,2%. Điều đáng lu ý là, công
nghệ nhiệt phân rác thải nhiệt độ thấp này sẽ giúp tránh đợc nguy cơ phản ứng
sinh ra các chất độc hại, đặc biệt là các hợp chất đioxin vì xử lý ở nhiệt độ thấp.
- Nhiệt phân là quá trình làm suy giảm nhiệt của các vật liệu cacbon ở
nhiệt độ từ 400
o
C - 800

o
C hoặc trong điều kiện thiếu oxy hoặc có nguồn cung
cấp oxy rất hạn chế. Quá trình này làm bay hơi và phân hủy các vật liệu rác hữu
cơ bằng nhiệt, không bằng đốt lửa trực tiếp. Khi chất thải bị nhiệt phân (ngợc
với quá trình đốt trong lò thiêu đốt), khí và than ở dạng rắn đợc sinh ra. Than
dới dạng rắn là hợp chất của các nguyên liệu khó cháy với cacbon. Khí tổng
hợp đợc sinh ra là hỗn hợp của các khí gồm cacbon monoxit, hydro, metan và
một số loại hợp chất hữu cơ khác dễ bay hơi. Khí tổng hợp có nhiệt trị là 10 20
MJ/Nm
3
.
I.3. Những ứng dụng chủ yếu của phơng pháp
- Xử lý chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp
- Thu hồi năng lợng và sản phẩm từ những chất d thừa trong quá trình
tái chế các vật liệu (chất còn lại trong máy nghiền tự động, phế liệu sản xuất
điện và điện tử, các loại lốp cao su, chất thải nhựa tổng hợp và các chất d thừa
trong quá trình bao gói). Thu hồi sản phẩm vải đạt 83,63%, giấy đạt 41,97%.
Hàm lợng TOC trong sản phẩm cacbon hóa giấy là 39%, vải đạt 73% (hiệu suất
tối u thu đợc khi cacbon hóa rác thải ở 300
o
C- 400
o
C- 500
o
C) [nghiên cứu thực
nghiệm của nhóm nghiên cứu khoa học trờng đại học Phơng Đông - 2008]
Tô Thị Hong Yến 505303073
4
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
- Tạo ra các vật liệu ứng dụng trong xử lý môi trờng: than hoạt tính, vật

liệu lọc sinh học
Xử lý nhiệt là biện pháp thay thế cho phơng pháp chôn lấp, khi xử lý một
lợng lớn các chất có thành phần thay đổi, đặc biệt là các chất thải rắn đô thị.
Biện pháp ủ phân và ủ yếm khí chỉ để xử lý các thành phần thối rữa.
Hầu hết các quy trình xử lý bằng nhiệt tiên tiến sử dụng chất thải rắn đô
thị đã đợc xử lý ban đầu. Một số hệ thống xử lý sinh học tạo ra loại nhiên liệu
sản xuất chủ yếu gồm các thẻ giấy và các loại chất dẻo tạo ra từ nhiên liệu có
nguồn gốc là chất thải.
I.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nớc
I.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nhiệt phân một số nhiên liệu trong tự nhiên để tạo thành những sản phẩm,
nhiên liệu có giá trị cao hơn và đã đợc thế giới nghiên cứu và sử dụng trong
phạm vi sản xuất công nghiệp từ rất lâu, ví dụ: luyện coke trong sản xuất gang
thép, chế biến sản phẩm từ dầu mỏ, dầu thô. Nhiệt phân với các mục đích thu hồi
sản phẩm khác nhau thì có quy trình công nghệ khác nhau.












Hình 1: Sơ đồ công nghệ quy mô công nghiệp cacbon hóa chất thải đô thị
Nhiệt độ buồng xử lý 800-
1000

o
C
Chất thải
rắn (xử lý
Buồng chứa
Cân
Sấy thùng quay
Sản phẩm
cacbua
Lò nung (nhiệt độ 500
o
C)
Thiết bị
trao đổi
nhiệt
NOx, SO
2
, HCL,
CO, CO
2
ống
Quạt
>200
o
Buồng xử lý khí
Tô Thị Hong Yến 505303073
5
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Các thành phần chất hữu cơ trong chất thải đô thị có tốc độ phân hủy
chậm trong bãi chôn lấp nh xơng động vật, hải sản, gỗ, cao su, giấy. Tuy

nhiên, thành phần cacbon trong các chất nêu trên tơng đối cao. Ngoài ra đối
tợng áp dụng để xử lý có thể áp dụng cho chất thải nông nghiệp. Nhiều kết quả
nghiên cứu thu hồi cacbon từ sinh khối (chất thải nông nghiệp) bằng công nghệ
cacbon hóa đợc các tác giả Kazuhiro, Lloyd S, Paredes, Michael J. Antal của
trờng Đại Học năng lợng thiên nhiên Hawaii cho thấy sản phẩm thu đợc có
giá trị nhiệt năng cao. Chỉ số về các thành phần cháy đợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3:Thành phần nguyên tố sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp.
Tên
chất
thải
Thành phần, % Nhiệt
trị,
C H O N S Tro kJ/kg
Gỗ
thông
48.47 5.90 42.41 0.51 0.08 3.49 18.100
Gỗ sồi 46.44 6.45 47.42 0.10 0.02 0.39 7.700
Lõi ngô 43.42 6.32 46.69 0.67 0.07 2.30 17.400
Trấu
thóc
38.38 5.47 39.46 0.37 0.06 16.01 15.500
Nguồn: ASTME 1756-95 [Huffman Labs, Inc., USA]
Trong thành phần chất thải lợng ẩm thờng chứa từ 15-25%. Nhằm giảm
chi phí cho quá trình sấy chất thải, Frank đề xuất tận thu nhiệt từ lò khí cacbon
hóa theo sơ đồ công nghệ hình dới đây:

Tô Thị Hong Yến 505303073
6
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Tô Thị Hong Yến 505303073
7















Hình 2: Sơ đồ cacbon hóa rác thải sinh hoạt đô thị, nông nghiệp
Theo sơ đồ hình trên ta thấy, rác thải trớc khi đa vào lò nhiệt phân đợc
phân loại, nghiền, phối trộn và tạo đợc hạt theo kích thớc nhất định. Quá trình
nhiệt phân sinh ra ô nhiễm thứ cấp là khí thải. Khí thải đợc đa qua hệ thống xử
lý, nhiệt của khí thải có thể tận thu cho quá trình sấy khô của các giai đoạn trên.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu nhằm đa ra các thông số công nghệ của quá
trình nhiệt phân là vô cùng quan trọng và phức tạp vì tính đa dạng và phức tạp

của thành phần rác thải.
I.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nớc
Theo ông Trần Thế Ngọc, giám đốc Sở Tài Nguyên Môi trờng Thành Phố
Hồ Chí Minh: xử lý rác luôn là vấn đề đau đầu của các nhà quản lý môi trờng
đô thị. Đối với các đô thị đông dân nh thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội, chọn
công nghệ xử lý rác nh thế nào để đạt hiệu quả cao, không gây nên những hậu
quả xấu về môi trờng cho tơng lai và ít tốn kém luôn là nỗi bức xúc của các
Chất thải đô thị
công nghiệp
Sơ chế (phân loại, nghiền, tạo hạt)
Sấy khô
Cacbon hóa
Xử lý khí
thải
Sản phẩm
cacbon
Khí sạch
Nhiệt tuần
hoàn
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
nhà chức năng. Nghiên cứu công nghệ xử lý các chất thải thứ cấp, những lợi ích
đạt đợc, trong điều kiện phân loại rác có thể thực hiện, với công nghệ chế tạo
thiết bị hiện tại của Việt Nam là cần thiết để chúng ta có những thông tin về khả
năng phát triển nghành công nghiệp trong nớc, cũng nh dự đoán đợc những
khó khăn sẽ gặp phải, những công việc chúng ta phải tiếp tục tiến hành ở mức độ
chuyên sâu hơn.
Tuy nhiên, tại Việt Nam hiện nay mới chỉ có các nghiên cứu xử lý theo
phơng pháp thiêu đốt cháy hoàn toàn, ứng dụng để xử lý chất thải rắn y tế và
chất thải công nghiệp nguy hại, cha có đề tài nào nào nghiên cứu hoặc triển
khai ứng dụng công nghệ cácbon hóa rác thải nói chung và rác thải sinh hoạt nói

riêng.
Một số kết quả nghiên cứu của Viện Công nghệ và Môi trờng năm 2006
cho biết một cách cụ thể hơn về một số nét đặc trng của rác thải sinh hoạt từ
các hộ gia đình ở đô thị Việt Nam, một thành phần đáng kể của rác thải đô thị
nói chung.
Tại Hà Nội, tổng lợng chất thải rắn thu gom riên ở khu vực nội thành là
722,335 tấn/năm (khoảng 2450 tấn/ngày). [Nguồn: URENCO, 2006]. Theo kết
quả điều tra, khảo sát của Viện Công Nghệ Môi trờng Viện Khoa Học và
Công Nghệ Việt Nam năm 2006, tỷ lệ thành phần hữu cơ phát sinh từ các hộ gia
đình là khá cao, dao động xung quanh mức 80-85%, trong đó có khoảng 55% là
rác thải hữu cơ thực phẩm thích hợp cho làm phân composting phục vụ sản xuất
nông nghiệp. Các chất hữu cơ khác nh Plastic, giấy, vải, cao su, da, cành lá cây,
tóc là những chất phân hủy vi sinh chậm trong điều kiện chôn lấp, chiếm
khoảng 30% (~ 750 tấn/ngày). Nếu xem xét các thành phần này trong rác thải
của các hộ gia đình đổ vào xe thu gom rác của Công ty vệ sinh môi trờng sau
khi có sự phân loại tự phát các thành phần có thể bán cho đồng nát thì còn
khoảng 26%, tức khoảng 611 tấn/ngày ở riêng thành phố Hà Nội.


Tô Thị Hong Yến 505303073
8
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Chơng II. Tổng quan về nớc thải dệt nhuộm
II.1. Vài nét về ngành công nghiệp dệt may ở Việt Nam.
Ông Lê Quốc Ân - Chủ tịch Hiệp hội Dệt may Việt Nam cho biết tính đến
cuối năm 2007, riêng ngành dệt may Việt Nam có khoảng hơn 2000 doanh
nghiệp với trên 2 triệu lao động. Kim ngạch xuất khẩu đạt hơn 7,8 tỷ USD, tăng
gấp 2,2 lần so với năm 2004 và xếp thứ 9 trong các nớc xuất khẩu ngành hàng
may mặc trên thế giới. Mục tiêu đề ra đến 2010 doanh thu xuất khẩu đạt 10 tỷ
USD.

Trong các doanh nghiệp dệt hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trờng cũng rất
nặng nề. Ô nhiễm từ khói thải của việc đốt lò hơi dùng than, ô nhiễm nguồn
nớc do nớc thải từ các công đoạn nhuộm, giặt. Đa số các doanh nghiệp hiện
nay đều thiếu hệ thống xử lý nớc thải. Nớc thải của công đoạn nhuộm, giặt
thờng đợc thải trực tiếp ra môi trờng.
Bảng 4: Tổng khối lợng của nớc thải trong nghành dệt (tính bằng m
3
/tấn
sản phẩm)
Các phân xởng tẩy len 20-70 m
3
/tấn sản phẩm
Các phân xởng nhuộm 29-50 m
3
/tấn sản phẩm
Các phân xởng tẩy trắng 50-100 m
3
/tấn sản phẩm
Các nhà máy sản xuất quần áo 60-100 m
3
/tấn sản phẩm
Sợi visco, len đợc tái chế biến hoặc
các nhà máy sản xuất lụa
50-100 m
3
/tấn sản phẩm
Các nhà máy sản xuất tơ nhân tạo 350-1000 m
3
/tấn sản phẩm
Nguồn:[3]

II.2. Thành phần nớc thải dệt nhuộm
Dệt nhuộm là một trong những ngành đòi hỏi sử dụng nhiều đến nớc và
hóa chất. Các kết quả phân tích đặc điểm nớc thải cho thấy:
+ Lợng nớc thải thờng lớn (khoảng 50 đến 300 m
3
nớc cho 1 tấn hàng
dệt) chủ yếu từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
Tô Thị Hong Yến 505303073
9
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Tô Thị Hong Yến 505303073
10
+ Nớc thải chứa hỗn hợp phức tạp các hoá chất d thừa (phẩm nhuộm,
chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trờng, men, chất
oxy hoá) dới dạng các ion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi.
+ Nớc thải tẩy giặt có pH dao động từ 9 đến 12, hàm lợng chất hữu cơ
cao (COD có thể lên tới 1000 - 3000 mg/l).
+ Độ màu của nớc thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể
lên tới 10.000 Pt-Co, hàm lợng cặn lơ lửng đạt giá trị 2000 mg/l.
+ Nớc thải nhuộm thờng không ổn định và đa dạng (hiệu quả hấp thụ
thuốc nhuộm của vải chỉ đạt 60 - 70%, 30 - 40% các phẩm nhuộm thừa ở dạng
nguyên thuỷ hoặc bị phân huỷ ở một dạng khác, do đó nớc có độ mầu rất cao
đôi khi lên đến 50.000 Pt-Co, COD thay đổi từ 80 đến 18.000 mg/l. Các phẩm
nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, thờng thải trực tiếp ra môi trờng, lợng phẩm
nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng chất hữu cơ và độ màu.
+ Mức độ ô nhiễm của nớc thải dệt nhuộm phụ thuộc rất lớn vào loại và
lợng hoá chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in
hoa...), vào tỷ lệ sử dụng sợi tổng hợp, vào loại hình công nghệ sản xuất (gián
đoạn, liên tục hay bán liên tục), vào đặc tính máy móc thiết bị sử dụng...

Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Bảng 5: Đặc tính nớc thải một số công đoạn chính của Công ty dệt Minh Khai
Công đoạn
Lu
lợng
(m
3
/ngày)
pH
COD BOD
SS, mg/l T-N, mg/l T-P, mg/l
COD, mg/l
Tải lợng,
kg/ngày
BOD
5

, mg/l
Tải lợng
kg/ngày
Nhuộm
18

>12
2100 2700

45,0

550 700

11,9

40 - 60 0,37 0,32
Nấu
15

>12
5800 6700

100,5

3200 - 3700

53,1

380 - 420 3,51 1,92
Nấu, tẩy,

nhuộm Bobin
16

> 12
700 900

12,8

260 - 340

4,9

110 - 170 2,50 1,12
Hồ
0,3

6,5 - 7,0
22000 - 28000

7,5

13000 - 17000

4,5

400 - 450 6,40 2,22
Tẩy
10

>12

420 - 610

5,0

130 - 180

1,5

40 - 50 0,51 0,42
Giặt sau
nhuộm
170

7 ,5 8,2
150 - 200

30,6

50 - 70

10,2

30 - 40 0,24 0,06
Giặt sau nấu
121

9 - 10
700 900

96,8

410 - 520

56,9

190 - 230 2,98 0,46
Giặt sau tẩy
140

9 - 10
100 - 150

17,5

30 - 50

5,6

20 - 40 0,25 0,06
Sinh hoạt
90

6,5 7,5
120 170

13,5

65 - 90

7,2

50 - 70 25,0 7,0
Dòng thải
chung
580,3 8,5 - 10

420 610

341

210 - 300

155 120 - 150 4,5 5,6 1,0 1,5

Nguồn: Nghiên cứu viện công nghệ và môi trờng Việt Nam - 2008
Tô Thị Hong Yến 505303073
11
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
II.3. Các phơng pháp xử lý nớc thải dệt nhuộm
II.3.1. Phơng pháp cơ học
Xử lý cơ học truyền thống thờng đóng vai trò nh một công đoạn xử lý sơ
bộ. Trớc khi xử lí nớc thải cần phải đợc loại bỏ các tạp chất lẫn trong nớc
nh bụi, đất, xơ sợi vụn, hồ sáp bằng cách gạn, lắng, lọc bằng kỹ thuật song chắn
rác, lới rác, bể lắng cát, bể thu dầu mỡ. Các biện pháp xử lý cơ học thờng đợc
thực hiện với mục đích loại tách các tạp chất không tan, phân tán thô ra khỏi
nớc theo nguyên tắc trọng lực.
II.3.2. Phơng pháp hóa lý và hóa học
+ Hấp phụ
Phơng pháp này thờng đợc dùng để khử màu nớc thải chứa thuốc
nhuộm hoà tan và thuốc nhuộm hoạt tính.

Hấp phụ là quá trình tăng nồng độ của chất tan (chất bị hấp phụ) trên bề
mặt chất rắn (chất hấp phụ) so với vùng xung quanh. Hiện tợng hấp phụ xảy ra
do lực tơng tác của các nguyên tử trên bề mặt chất rắn với các chất tan trên cơ
sở lực hút tĩnh điện, lực cảm ứng, lực phân tán (hấp phụ vật lý), trong trờng hợp
lực tơng tác đủ mạnh có thể gây ra liên kết hóa học hoặc tạo phức, trao đổi ion.
Lực tơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ càng mạnh thì khả năng hấp
phụ càng lớn, khả năng giữ các chất bị hấp phụ trên chất rắn càng cao. Diện tích
bề mặt riêng, độ xốp cũng nh phân bố lỗ xốp của chất hấp phụ đóng vai trò
quan trọng đối với khả năng hấp phụ của một hệ, diện tích càng lớn khả năng
hấp phụ càng cao.
Chất hấp phụ có thể có nguồn gốc từ tự nhiên nh: zeolit, nhôm oxit,
bentonit, mordenit hoặc có nguồn gốc nhân tạo nh: than hoạt tính, zeolit,
nhôm oxit, silicagen, các polyme đặc thù. Thành phần chính của các loại chất
hấp phụ là các oxit kim loại, oxit silic hay hỗn hợp giữa chúng, ngoại trừ trờng
hợp than hoạt tính có thành phần chủ yếu là cacbon. Trong đó than hoạt tính và
zeolit đợc xem là hệ có độ phân tán cao, có diện tích lớn có thể đạt trên 1.000
m
2
/g.
Tô Thị Hong Yến 505303073
12
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Trong môi trờng nớc tự nhiên hay trong công nghệ xử lý nớc, nớc
thải, quá trình hấp phụ xảy ra rất phức tạp do sự có mặt đồng thời của các chất
hấp phụ và chất bị hấp phụ. Hấp phụ là do tơng tác giữa các phân tử trên bề mặt
chất rắn và chất tan nên có thể xét tới các quá trình sau:
Tạo phức chất trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ): thủy phân các nhóm
chức bề mặt, tạo liên kết phức chất trên bề mặt với các ion kim loại hay với các
phối tử.
Tơng tác tĩnh điện giữa bề mặt chất rắn với các ion mang điện tích của

môi trờng với khoảng cách lớn hơn khoảng cách của liên kết hóa học.
Hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các phân tử trung hòa do
tơng tác hấp phụ vật lý, tơng tác Van der Waals.
Hấp phụ các chất hoạt động bề mặt do tơng tác hấp phụ vật lý và
tơng tác Van der Waals, chúng làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha.
Hấp phụ các chất polyme, các chất đa điện ly, axit humic, protein, các
hạt keo (kể cả vi sinh) trên chất hấp phụ rắn.
Có rất nhiều phơng trình khác nhau đợc sử dụng để mô tả quá trình cân
bằng hấp phụ nh phơng trình Langmuir, Freundlich,
Quá trình hấp phụ đợc sử dụng để tách các chất hữu cơ nh phenol,
alkylbenzen sulphonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm từ nớc thải bằng
than hoạt tính.
+ Phơng pháp trung hoà, điều chỉnh pH
Trớc khi đa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần đợc điều chỉnh pH tới giá
trị thích hợp. Trung hòa có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với
dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoá chất nh H
2
SO
4
, HCl, NaOH,
NaHCO
3
, Na
2
CO
3
... Điều chỉnh pH thờng kết hợp thực hiện ở bể điều hoà hay
bể chứa nớc thải

Tô Thị Hong Yến 505303073
13
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
+ Phơng pháp đông keo tụ
Đây là phơng pháp thông dụng để xử lý nớc thải dệt nhuộm. Ngời ta
dùng các loại phèn nhôm, phèn sắt, hay hỗn hợp của hai loại phèn này hoặc PAC
cùng với sữa vôi và hydroxyt canxi Ca(OH)
2
với mục đích khử màu và một phần
COD. Để tăng quá trình tạo bông và trợ lắng, ngời ta thờng bổ sung chất trợ
tạo bông nh polymer hữu cơ.
+ Phơng pháp oxy hoá
Do cấu trúc hoá học của thuốc nhuộm bền trong không khí nên trong khử
màu nớc thải dệt nhuộm bằng phơng pháp oxy hoá phải dùng các chất oxy hoá
mạnh. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra một số chất oxy hoá có khả năng khử
màu tốt: ozone, tác nhân Fenton (hydroperoxit kết hợp Fe (II)), tia cực tím kết
hợp oxit titan. Hiệu quả xử lý của phơng pháp này rất tốt tuy nhiên chi phí cho
phơng pháp xử lý này khá cao. Để giảm chi phí xử lý trong nhiều trờng hợp
ngời ta áp dụng phơng pháp oxy hóa không hoàn toàn. Thuốc nhuộm d trong
nớc thải sẽ đợc oxy hoá phân hủy thành các các sản phẩm không còn mang
màu, dễ phân huỷ sinh học hơn để có thể dễ dàng xử lý trong các bớc tiếp theo.
+ Phơng pháp màng
Đây là phơng pháp mới, hiện đại, đang đợc phát triển rất nhanh trong
nhiều ngành kỹ thuật trong đó có xử lý nớc thải. Phơng pháp này đợc ứng
dụng trong xử lý nớc thải ngành dệt nhuộm với mục đích thu hồi hoá chất để tái
sử dụng lại nh thu hồi tinh bột, PVA, thuốc nhuộm inđigo bằng siêu lọc đồng
thời thu hồi muối và thuốc nhuộm bằng màng thẩm thấu ngợc. Phơng pháp
màng có u điểm tách đợc các chất có độ tinh khiết cao, tuy nhiên do giá thành
thiết bị, chi phí vận hành cao nên phạm vi ứng dụng cha đợc rộng rãi

+ Phơng pháp điện hóa:
- Oxy hóa điện hóa: Đợc dùng để xử lý nớc thải với mục đích phân hủy
các chất độc trong n
ớc thải hoặc thu hồi cặn quý trên các điện cực anốt. Các
quá trình này đã đợc nghiên cứu để làm sạch nớc thải khỏi các tạp chất xyanua,
amin, alcol, aldehit, các hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo, sunfit, mecaptan
Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất hữu cơ trong nớc bị oxi hóa tạo
Tô Thị Hong Yến 505303073
14
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
thành các chất không độc và đơn giản hơn để có thể tách ra bằng các phơng
pháp khác. Cơ sở của phơng pháp là: trên cực dơng (anot) các ion cho điện tử
nghĩa là phản ứng oxy hóa điện hóa xảy ra, còn trên cực âm (catot) xảy ra quá
trình nhận điện tử, nghĩa là phản ứng khử xảy ra. Tuy nhiên, nhợc điểm của
phơng pháp này tiêu hao điện năng lớn.
- Keo tụ điện hóa: Bên cạnh phơng pháp keo tụ hoá lý, phơng pháp keo
tụ điện hoá đợc ứng dụng để khử màu đối với các chất gây ô nhiễm có độ bền
màu cao. Nguyên lý của phơng pháp này là trong thiết bị keo tụ có các điện cực
có dòng điện một chiều, chất keo tụ đợc tạo thành tại chỗ từ quá trình hoà tan
điện cực kim loại tạo thành các bông cặn dễ lắng. Đối với phơng pháp này,
ngời ta có thể sử dụng kết hợp cả phèn nhôm và phèn sắt để khử màu của thuốc
nhuộm hoàn nguyên, hoạt tính và phân tán. Chất keo tụ cũng có thể tạo thành từ
quá trình hoà tan anot
+ Phơng pháp trao đổi ion:
Dùng để tách các kim loại và thu hồi các sản phẩm có giá trị. Quá trình trao
đổi ion là quá trình trong đó các ion trên bề mặt pha rắn của chất trao đổi ion
trao đổi với các ion cùng điện tích của dung dịch khi cho nớc thải tiếp xúc với
chất trao đổi ion. Các chất trao đổi ion gồm chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc
tự nhiên hay nhân tạo. Trong quá trình xử lý nớc thải ngành dệt nhuộm ngời ta
thờng dùng nhựa cationit để tách ion kim loại trong nớc thải bằng phản ứng:

mA + R
m
B mRA + B
A là chất trao đổi ion (ionit) và R
m
B là dung dịch cần trao đổi
II.3.3. Phơng pháp sinh học
Phơng pháp này dựa trên khả năng làm sạch một số chất ô nhiễm có
trong nớc thải của các vi sinh vật. Trong quá trình sống, các vi sinh vật sử dụng
các chất hữu cơ, các chất dinh dỡng (N, P), một số chất khoáng và năng lợng
để tăng trởng và xây dựng tế bào mới. Nhờ enzim do chúng tiết ra, vi sinh vật
có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ để tạo ra năng lợng cho quá trình này.
Nh vậy, trong quá trình sinh trởng vi sinh vật đã làm sạch các chất ô nhiễm
Tô Thị Hong Yến 505303073
15
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
trong nớc. Đối với các tạp chất vô cơ có trong nớc thải, phơng pháp xử lý
sinh học có thể khử các chất sulfit, muối amon, nitrat.
Nớc thải dệt nhuộm chứa cả thành phần hữu cơ có khả năng phân huỷ
sinh học (hồ tinh bột dùng trong hồ vải, chất hữu cơ từ nớc thải sinh hoạt) cũng
nh các thành phần khó phân hủy sinh học (thuốc nhuộm, dầu khoáng, tạp chất
thiên nhiên từ xơ sợi). Trong một số trờng hợp nớc thải dệt nhuộm có thể chứa
các chất có tính độc đối với vi sinh vật nh các chất khử vô cơ, formaldehit, kim
loại nặng, clo, v.v Do đó trớc khi đa vào xử lý sinh học, nớc thải cần đợc
khử các chất gây độc và giảm tỷ lệ các chất khó phân huỷ sinh học bằng phơng
pháp xử lý sơ bộ. Các phơng pháp sinh học đợc áp dụng cho xử lý nớc thải
công nghiệp dệt nhuộm hiện nay chủ yếu là các phơng pháp xử lý hiếu khí nh
phơng pháp bùn hoạt tính, lọc sinh học, hồ oxy hoá. Gần đây cũng có một số
nghiên cứu ứng dụng phơng pháp sinh học yếm khí để phân hủy các chất hữu
cơ khó phân hủy và màu trong nớc thải dệt nhuộm.

* Cơ chế phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật
Cơ chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ bao gồm các quá trình: Oxi hóa
(phân hủy) chất hữu cơ, tổng hợp tế bào (đồng hóa) và tự oxy hóa (hô hấp nội
bào). Trong quá trình oxy hóa (phân hủy) chất hữu cơ, vi sinh vật sử dụng oxy để
chuyển hóa các chất hữu thành các sản phẩm oxy hóa. Quá trình này sinh ra
năng lợng và vi sinh vật sử dụng năng lợng này để tổng hợp tế bào mới. Trong
quá trình tổng hợp tế bào (đồng hóa), vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ, oxy, các
chất dinh dỡng N, P, vi lợng và năng lợng từ quá trình oxy hóa để tổng hợp
nên tế bào mới. Bên cạnh quá trình tổng hợp tế bào cũng xảy ra quá trình tự ôxi
hóa tế bào (hô hấp nội bào). Phơng trình hóa học biểu diễn các quá trình nh
sau:
Tô Thị Hong Yến 505303073
16
Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Tô Thị Hong Yến 505303073
17

Hình 3: Cơ chế làm sạch chất hữu cơ nhờ vi sinh vật
Oxy hóa (phân hủy) chất hữu cơ:
C
x
H
y
O
z
+ (x + y/4 z/2) O
2
x CO
2
+ y/2 H

2
O + H
Tổng hợp tế bào (đồng hóa):
n C
x
H
y
O
z
+ n NH
3
+ n(x + y/4 z/2 5) O
2

(C
5
H
7
NO
2
)
n
(vi sinh vật) + n (x-5) CO
2
+ n/2 (y-4) H
2
O - H
Tự oxy hóa tế bào (Hô hấp nội bào):
(C
5

H
7
NO
2
)
n
+ 5n O
2
5n CO
2
+ 2n H
2
O + n NH
3
+ H
* Quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nớc thải nhờ vi sinh
vật bao gồm các giai đoạn:
Giai đoạn 1: các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào.
Giai đoạn 2: hấp phụ, khuyếch tán các chất hữu cơ qua màng bán thấm
vào trong tế bào vi sinh vật.
Giai đoạn 3: chuyển hoá các chất trong nội bào để sinh ra năng lợng và
tổng hợp các vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.
Giai đoạn 4: di chuyển các sản phẩm oxy hoá từ trong tế bào ra bề mặt tế
bào vi sinh vật.
Giai đoạn 5: di chuyển các chất từ bề mặt tế bào ra pha lỏng do khuyếch
tán và đối lu.
Chất hữu cơ
C
x
H

y
O
z
(N)
O
2
Các sản phẩm cuối cùng
CO
2
,

H
2
O, (NH
4
+
)...
Phân hủy
Sinh trởng
Tự oxi hoá
Vi sinh vật
CO
2
,

H
2
O, NH
4
+

N, P

Khóa luận tốt nghiệp Khoa CNSH & MT
Các yếu tố ảnh hởng tới quá trình xử lý sinh học hiếu khí


- Nồng độ ôxy hoà tan trong nớc (DO): Nồng độ ôxy hoà tan trong bể xử
lý thấp sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn dạng sợi phát triển sinh ra hiện tợng bùn
khó lắng (bulking) làm cho nớc ra khỏi hệ bị đục, khó duy trì, kiểm soát đợc
nồng độ bùn hoạt tính trong bể. DO quá thấp thậm chí làm chết vi sinh vật. Tuy
nhiên nếu duy trì nồng độ DO quá cao tiêu hao năng lợng để sục khí sẽ lớn làm
tăng giá thành xử lý.
- Các chất dinh dỡng và các nguyên tố vi lợng: Ngoài hai cơ chất là
nguồn cacbon và oxy, để duy trì quá trình sống vi sinh vật còn cần các chất dinh
dỡng N, P và một số chất khoáng nh Ca, K, Mg, Zn, Mn, Fe, Co... ở mức độ
vi lợng.
- pH của nớc thải: bảng pH tối u cho xử lý vi sinh từ 6,5 - 8,5. Nếu pH < 6,5
sẽ tạo điều kiện cho nấm và vi khuẩn dạng sợi phát triển, ngăn cản việc tạo bông
và làm bùn khó lắng. Nếu pH > 8,5 tốc độ trao đổi chất sẽ bị chậm, có thể ngừng
do vi sinh vật không thể phát triển ở điều kiện pH này.
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng quá ngỡng có thể làm vi sinh vật bị chết, còn
nhiệt độ quá thấp tốc độ làm sạch bị giảm, quá trình thích nghi của vi sinh vật
với môi trờng bị chậm, khả năng lắng bùn giảm. Nhiệt độ nớc thải cho xử lý
sinh học hiếu khí tốt nhất thờng trong khoảng 20 - 30
o
C.
- Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ trong nớc thải.
- Nồng độ các chất độc hại.
- Nồng độ các kim loại nặng.
- Nồng độ muối vô cơ trong nớc thải.

- Nồng độ các chất lơ lửng.
ở Việt Nam hiện nay để xử lý nớc thải dệt nhuộm thờng sử dụng phơng
pháp bùn hoạt tính tuần hoàn và hiếu khí, kị khí kết hợp, lọc sinh học.
* Phơng pháp bùn hoạt tính
Tác nhân sinh học trong quá trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp bùn
hoạt tính hiếu khí chính là các vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính. Bùn hoạt
Tô Thị Hong Yến 505303073
18