nghiên cứu chuyển đổi quy mô từ phòng thí nghiệm lên quy mô công nghiệp cho hệ thống thiết bị xử lý nước thải ứng dụng công nghệ oxy hóa tiên tiến

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn “Nghiên cứu
chuyển đổi quy mô từ phòng thí nghiệm lên quy mô công nghiệp cho hệ thống thiết
bị xử lý nước thải ứng dụng công nghệ Oxy hóa tiên tiến” là trung thực hoàn toàn.
Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, không trùng lặp với bất kỳ công trình
khoa học nào khác, và chưa từng được ai công bố trước đó, trừ các phần trích dẫn
tham khảo đã nêu rõ trong Luận văn.
Tác giả
Nguyễn Thị Yến Hòa

1


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành
và sâu sắc tới người thầy đáng kính TS. Tạ Hồng Đức đã luôn giúp đỡ, chỉ bảo và
cung cấp nguồn tài liệu quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tiếp nữa, tôi xin được bày tỏ lòng nhiệt thành cảm ơn tới các thầy cô trong bộ
môn Máy và Thiết bị công nghiệp Hóa Chất, tới TS. Nguyễn Minh Tân giám đốc
trung tâm INAPRO cùng toàn thể cán bộ trung tâm, bạn bè, gia đình và đồng nghiệp
đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành luận
văn này.
Hơn tất cả, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn cuối cùng của mình tới tập thể
các tác giả đã viết nên những cuốn sách tham khảo giá trị, mà tôi đã sử dụng làm cơ
sở lý thuyết và tính toán trong luận văn.
Tác giả
Nguyễn Thị Yến Hòa

2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 2
MỤC LỤC .................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................ 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .............................................................. 7
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 10
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ................................................. 10
1.1.1. Sơ đồ nguyên lý dệt nhuộm và thuyết minh các công đoạn ............................. 11
1.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong dệt nhuộm ngày nay ....................... 13
1.1.3. Tính chất của nước thải dệt nhuộm ................................................................... 16
1.1.3.1. Các chất ô nhiễm chính ............................................................................. 16
1.1.3.2. Tính chất đặc trưng của nước thải dệt nhuộm trước xử lý ........................ 17
1.1.3.3. Tiêu chuẩn xả thải của nước thải dệt nhuộm theo QCVN ......................... 18
1.1.4. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm tới môi trường........................................ 22
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠ BẢN ..................................................... 23
1.2.1. Phương pháp cơ học .......................................................................................... 23
1.2.2. Phương pháp Hóa – Lý ..................................................................................... 24
1.2.3. Phương pháp sinh học ....................................................................................... 26
1.2.4. Phương pháp hóa học ........................................................................................ 26
1.2.4.1. Phương pháp khử hóa học ......................................................................... 27
1.2.4.2. Phương pháp Oxy hóa tiên tiến ................................................................. 27
1.2.5. So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp .................................................. 35
CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÍ THUYẾT .......................................................................... 36
2.1. ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ BẬC MỘT. ......................................................... 36
2.1.1. Những khái niệm cơ bản ................................................................................... 36
2.1.2. Phương trình động học của phản ứng đồng thể bậc một................................... 36
2.2. CÂN BẰNG CHẤT CHO QUÁ TRÌNH KHUẤY LÝ TƯỞNG LIÊN TỤC ĐẲNG NHIỆT ....... 37

2.2.1. Phương trình cân bằng vật chất tổng quát ......................................................... 37
3


2.2.2. Phương trình CBVC cho quá trình khuấy lý tưởng liên tục đẳng nhiệt ........... 38
2.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH KHUẤY TRỘN ................................... 39
2.3.1. Thống kê các đại lượng liên quan ..................................................................... 39
2.3.2. Cơ cấu khuấy..................................................................................................... 40
2.3.3. Công suất khuấy trộn ........................................................................................ 40
2.4. TỔNG QUAN VỀ THUYẾT KHÔNG THỨ NGUYÊN, CƠ SỞ CỦA CHUYỂN QUY MÔ ...... 43
2.4.1. Tổng quan về phân tích thứ nguyên ................................................................. 43
2.4.1.1 Một số khái niệm cơ bản ............................................................................. 43
2.4.1.2. Sự đồng nhất thứ nguyên cơ sở của Định lý Pi ......................................... 47
2.4.2. Ma trận thứ nguyên, cơ sở của quá trình chuyển quy mô ................................. 48
2.4.3. Một số ví dụ đơn giản về phân tích thứ nguyên và chuyển quy mô ................. 50
2.4.4. Ưu điểm và phạm vi ứng dụng của phân tích thứ nguyên. ............................... 55
2.4.4.1. Ưu điểm của việc sử dụng phân tích thứ nguyên ....................................... 55
2.4.4.2. Phạm vi ứng dụng của phân tích thứ nguyên ............................................ 55
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 57
3.1. KẾT QUẢ QUÁ TRÌNH OXY HÓA MB DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA H2O2/UV ................... 57
3.1.1. Xác định λmax của Methylene Blue ................................................................... 57
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn giữa độ hấp thụ quang và nồng độ ............................. 58
3.1.3. Kết quả nghiên cứu xử lý MB với xúc tác H2O2/UV ........................................ 59
3.2. XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN CHUYỂN QUY MÔ ........................... 60
3.2.1. Xây dựng phương trình động học của hệ MB ở quy mô PTN .......................... 60
3.2.2. Phương pháp và kết quả xử lý số liệu thực nghiệm quy mô PTN. ................... 61
3.2.3. Ứng dụng giải bài toán cân bằng chất xác định thể tích phản ứng thực VR ..... 62
3.2.4. Thiết lập và giải ma trận thứ nguyên từ các đại lượng ..................................... 63
3.2.5. Chuyển quy mô lên hệ Thực công nghiệp thông qua các chuẩn số Πi ............. 65
3.2.5.1. Thống kê giá trị các đại lượng ở quy mô PTN. ......................................... 65

3.2.5.2. Tính toán các thông số chưa biết của hệ thực ........................................... 66
3.2.5.3. So sánh hệ Mẫu và hệ Thực ....................................................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 71

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

STT Ký hiệu
1

Abs

Độ hấp thụ quang

1

AOPs

Advanced Oxydation Processes, Công nghệ Oxy hóa tiên tiến

3

AOX

4

BOD

Absorbable Organic Cholorinated Compounds, Các hợp chất
Halogen hữu cơ
Nhu cầu Oxy sinh học

5

COD

Nhu cầu Oxy hóa học

6

EU

Liên minh các nước Châu Âu

7

MB

Methylen blue trihydrat – Metyl xanh

8

MO

Methylen Orange – Metyl da cam

9

PTCBVC Phương trình cân bằng vật chất

10 PTN

Phòng thí nghiệm

11 QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

12 TOC

Tổng lượng Cácbon hữu cơ

13 TS

Total Solids – Tổng hàm lượng chất rắn.

14 TSS

Total Suspended Solids – Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng

15 UV

Ultra violet – Vùng bức xạ tử ngoại

5

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1

Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm

Bảng 1.2

Đặc trưng ô nhiễm nước thải của một số loại hình dệt nhuộm

Bảng 1.3

Nhu cầu cấp nước và xả thải của một số ngành công nghiệp

Bảng 1.4

Giá trị C để làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép của các thông số ô
nhiễm trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm

Bảng 1.5

Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải

Bảng 1.6

Hệ số Kqứng với dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải

Bảng 1.7

Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf

Bảng 1.8

Đặc điểm chính của các quá trình oxy hóa pha lỏng quan trọng

Bảng 1.9

So sánh ưu nhược điểm của một số phương pháp APOs

Bảng 1.10 Ưu nhược điểm của một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
Bảng 2.1

Các đại lượng cơ bản liên quan tới quá trình khuấy trộn

Bảng 2.2

Các thứ nguyên và các đại lượng cơ bản trong đơn sị SI

Bảng 2.3

Các đơn vị đo thứ cấp quan trọng trong kỹ thuật cơ học, đã được
mang tên các nhà nghiên cứu nổi tiếng

Bảng 2.4

Các đại lượng thứ cấp và thứ nguyên tương ứng của chúng. Theo các
đơn vị SI thường dùng hiện nay trong những bài toán cơ và nhiệt

Bảng 2.5

Ma trận thứ nguyên có chứa đại lượng khối lượng riêng

Bảng 2.6

Ma trận thứ nguyên của n đại lượng

Bảng 2.7

Ma trận thứ nguyên của các chuẩn số Πi

Bảng 2.8

Ma trận thứ nguyên của quá trình truyền nhiệt từ dây sang dòng khí

Bảng 3.1

Sự biến đổi độ hấp thụ quang theo nồng độ của MB

Bảng 3.2

Kết quả đo sự biến đổi nồng độ MB theo thời gian xử lý ở quy mô PTN

Bảng 3.3

Bảng số liệu xây dựng đồ thị động học củ phản ứng MB/H2O2/UV

Bảng 3.4

Bảng tóm kết quả xử lý số liệu thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm

Bảng 3.5

Các đại lượng cơ bản của qá trình khuấy trộn

Bảng 3.6

Ma trận thứ nguyên của 6 đại lượng khuấy cơ bản

Bảng 3.7

Biến đổi ma trận thứ nguyên theo phép toán Gauss

Bảng 3.8

Thống kê các đại lượng đã tiến hành nghiên cứu ở quy mô PTN

Bảng 3.9

Các đại lượng của quá trình xử lý MB trên hệ Mẫu và hệ Thực
6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1

Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các nguồn nước thải

Hình 2.1

Sơ đồ cánh khuấy để xác định chế độ làm việc của hệ xử lý MB

Hình 2.2

Khả năng ứng dụng phân tích thứ nguyên, bởi sự phụ thuộc vào
những kiến thức có sẵn theo J. Pawlowski

Hình 3.1

Công thức cấu tạo của phân tử Methylene Blue trihydrat

Hình 3.2

Máy UV – vis và dải quang phổ hấp thụ của dung dịch MB

Hình 3.3

Đườg quan hệ giữa độ hấp thụ quang và nồng độ CMB

Hình 3.4

Đồ thị biểu diễn nồng độ của MB theo thời gian

Hình 3.5

Đồ thị động học của hệ xử lý MB bằng H2O2/UV nồng độ 4ml/l

Hình 3.6

Sơ đồ mô hình các đại lượng chuyển quy mô

Hình 3.7

Mô hình hệ Mẫu tiến hành trong phòng thí nghiệm

Hình 3.8

Mô hình kiểu hệ thực chạy thử sau khi thiết kế

7


MỞ ĐẦU
Sự phát triển của loài người với các cuộc cách mạng công nghiệp, đô thị hóa
và nâng cao chất lượng cuộc sống đã kéo theo những biến đổi môi trường trầm
trọng. Đặc biệt, ô nhiễm nguồn nước đang là vấn đề bức thiết được xã hội quan tâm.
Nước được coi như khởi nguồn của sự sống và hơn 70% cơ thể người là nước.
Vậy nên, xử lý nước thải trong thời kỳ công nghiệp tàn phá sinh thái là vấn đề cần
kíp với mỗi quốc gia, nhất là một quốc gia đang trên đà phát triển như Việt Nam.
Đứng trước bài toán này, các đề tài xử lý nước thải có ý nghĩa và giá trị thực
tiễn đã được công bố trên khắp thế giới. Tuy nhiên, hầu hết chỉ dừng lại ở phạm vi
phòng thí nghiệm với năng suất xử lý nhỏ. Vì vậy, việc đưa khoa học vào ứng dụng
thực tiễn đang là hướng đi đúng đắn và mới mẻ. Trên cơ sở đó, tác giả quyết định
chọn đề tài: “Nghiên cứu chuyển đổi quy mô từ phòng thí nghiệm lên quy mô công
nghiệp cho hệ thống thiết bị xử lý nước thải ứng dụng công nghệ Oxy hóa tiên tiến”.
Vì khi so với nguồn nước thải thông thường thì nước thải dệt nhuộm chứa
nhiều hợp chất màu hữu cơ phức tạp, bền và khó xử lý triệt để. Trong khi đó, Việt
Nam chúng ta là quốc gia có kim ngạch xuất khẩu dệt may đứng thứ 5 trên thị
trường Châu Âu, nêntrong phạm vi luận văn tác giả chỉ đi sâu vào giải quyết vấn đề
nước thải dệt nhuộm.
Đối với các yếu tố ô nhiễm khác như COD, BOD, TSS, pH, chất hoạt động bề

mặt…thì trên thế giới có rất nhiều phương pháp xử lý hiệu quả. Tuy nhiên, Để xử lý
độ màu thì phương pháp AOPs đang là phương pháp chiếm ưu thế và gần đây được
giới khoa học quan tâm hơn cả.
Cụ thể, bố cục Luận văn được chia thành 3 chương chính với cấu trúcnhư sau:
 Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày về tình hình và tính chất của nước thải dệt nhuộm, các
loại thuốc nhuộm thường dùng, tiêu chuẩn xả thải của nước thải dệt nhuộm và các
phương pháp xử lý nước thải cơ bản.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

8


Trình bày về động học phản ứng đồng thể bậc một nhằm xây dựng đồ thị động
học cho hệ mẫu. Giới thiệu phương trình cân bằng vật chất tổng quát và PTCBVC
của hệ thiết bị khuấy lý tưởng liên tục đẳng nhiệt, áp dụng tính thể tích phản ứng
của thiết bị. Cuối cùng là thuyết không thứ nguyên, cơ sở thành lập ma trận thứ
nguyên tạo bộ chuẩn số độc lập không thứ nguyên, nền tảng của quá trình chuyển
quy mô.
 Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Thông qua kết quả Oxy hóa MB đạt được trong phòng thí nghiệm, tiến hành
xử lý số liệu dựa trên cơ sở lý thuyết ở chương 2 và hoàn thành việc tính
toánchuyển quy mô ra các đại lượng cụ thể ở hệ thực (quy mô công nghiệp) cần
thiết kế.

9


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước thải dệt nhuộm

Dệt may là một trong những ngành nghề chiếm vị trí quan trọng trong nền
kinh tế nước ta, Không chỉ thỏa mãn thị hiếu thời trang ngày càng phong phú của
khách hàng nội địa mà còn hướng tới tăng kim ngạch xuất khẩu sang các thị trường
lớn như Mỹ và EU. Ngành nghề dệt nhuộm là ngành nghề công nghiệp đa sản
phẩm, áp dụng nhiều quy trình sản xuất khác nhau, sử dụng nhiều chủng loại
nguyên liệu và hóa chất.
Do vậy, nước thải dệt nhuộm đặc biệt là nước thải từ một số công đoạn như
nhuộm, nấu có độ ô nhiễm rất cao (chỉ số COD và độ màu cao gấp hàng chục lần so
với tiêu chuẩn thải cho phép). Mặt khác, do có chứa nhiều hợp chất màu hưu cơ có
cấu trúc bền và khó phân hủy sinh học gây mất mỹ quan, độc tính cao đối với thủy
sinh do cản quang và giảm DO làm ảnh hưởng tới nguồn tiếp nhận. Ngoài ra một số
thuốc nhuộm với cấu trúc mạch vòng chứa các nhóm azo còn là tác nhân gây ung
thư cho người và động vật [14].
Để giải quyết vấn đề này, trước đây việc xử lý nước thải chủ yếu chỉ dừng lại
ở mức độ xử lý đơn giản, hiệu quả thấp như keo tụ – bông tụ, khử màu yếm
khí…tuy nhiên do bản chất hóa học và sự biến đổi tính chất mà trong quá trình yếm
khí sinh ra các hợp chất có khả năng gây ung thư cao dẫn đến chất lượng nước thải
đầu ra không ổn định và chưa đạt tiêu chuẩn xả thải.Trước thực tế đó, Trên thế giới
và Việt Nam đã có nhiều hướng nghiên cứu xử lý triệt để được vấn đề này. Một
trong các phương pháp tối ưu đang được đánh giá cao hiện này chính là phương
pháp Oxy hóa tiên tiến AOPs vì tính chất không độc, hiệu quả xử lý cao của nó.
Đây là quá trình xử lý hóa học dựa trên tính chất Oxy hóa không chọn lọc bằng gốc
OH* tự do, có thể xử lý được các loại màu bền và chất hữu có có cấu trúc phức tạp
với giá thành khá thấp.
Vậy nước thải ngành dệt nhuộm tại sao lại được quan tâm, quy trình sản xuất
có sử dụng những hóa chấtđộc hại như thế nào, các phương pháp xử lý ra sao… Để
hiểu rõ hơn ta sẽ nghiên cứu ở phần tiếp theo của luận văn này.

10

1.1.1. Sơ đồ nguyên lý dệt nhuộm và thuyết minh các công đoạn
 Sơ đồ nguyên lý:
Nguyên liệu đầu vào

H2O, tinh bột, phụ
gia, hơi nước

Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống

Hồ sợi

Nước thải, chứa hồ
tinh bột, hóa chất

Dệt vải

Enzym, NaOH

NaOH, hóa chất, hơi
nước

Giũ hồ

Nước thải, chứa hồ
tinh bột bị thủy
phân, NaOH

Nấu

Nước thải

H2SO4,
H2O,
chất tẩy giặt

Xử lý acid, giặt

Nước thải

H2O2, NaOCl, hóa
chất

Tẩy trắng

Nước thải

H2SO4, H2O2, chất
tẩy giặt

Giặt

Nước thải

NaOH, hóa chất

Làm bóng

Nước thải

Dung dịch nhuộm

Nhuộm, in hoa

H2SO4, H2O2, chất
tẩy giặt
Hơi nước, hồ, hóa
chất

Dịch nhuộm thải

Giặt

Nước thải

HoànSản
tất,phẩm
văng khô

Nước thải

Sản phẩm
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các nguồn nước thải [18,P8]
11


 Thuyết minh một số công đoạn chính của lưu trình công nghệ:
Thông thường công nghệ dệt – nhuộm gồm ba quá trình cơ bản: Kéo sợi, dệt
và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện. Ba quá trình này được chia chủ yếu thành
các công đoạn như sau:

-Làm sạch nguyên liệu: Nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện
bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên
như bụi, đất, hạt, cỏ, rác…Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn
đều. Sau quá trình làm sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều.
- Chải: Các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô.
- Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích
thước sợi, tăng độ bền và quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi
con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải. Tiếp tục
mắc sợi và dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi.
- Hồ sợi dọc: Hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao
quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải.
Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalcol (PVA), polyacrylat,…
- Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc.
- Giũ hồ: tách các phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzym
(1% enzym, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch H2SO4 0,5%). Vải sau khi
giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy.
- Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ,
sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước cao, hấp thụ hóa chất,
thuốc nhuộm cao hơn, mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong dung dịch kiềm và
chất tẩy giặt ở áp suất cao 2 ÷ 3 at và nhiệt độ 120 ÷ 130 ℃, rồi được giặt nhiều lần.
- Làm bóng vải: làm sợi cotton trương nở, tăng kích thước các mao quản giữa
các phần tử khiến xơ sợi xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt
màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải thường bằngdịch kiềm NaOH 280 ÷ 300 g/l, ở
nhiệt độ thấp 10 ÷ 20℃. Rồi giặt nhiều lần. Riêng vải nhân tạo không cần làm bóng.

12


- Tẩy trắng: mục đích tảy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho
vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là NaClO2,

NaOCl hoặc H2O2 cùng với các chất phụ trợ. Trong đó đối với vải bông có thể dùng
các loại chất tẩy H2O2, NaOCl hay NaOCl2.
- Nhuộm và hoàn thiện: Mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Thường sử
dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắn
màu của vải. Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu…
Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Quá
trình nhuộm xảy ra theo 4 bước:
 Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi
 Gắn màu vào bề mặt sợi
 Khuếch tán màu vào trong sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn quá trình trên
 Cố định màu vào sợi
Sau đó là quá trình in hoa để tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên
nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm ở dạng
hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt
tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhều loại như hồ tinh bột,
dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp.
Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần để hoàn thiện. Phần thuốc
nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. Văng khô, hoàn tất
vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử
dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất như C2H5OH,
CH3COOH, formaldehit.
1.1.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong dệt nhuộm ngày nay
Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm chủ yếu do thuốc nhuộm và hóa chất dư thừa,
không gắn được màu vào sợi và bị loại bỏ ở công đoạn giặt. Một trong những yếu tố
để xác định mức độ thải loại thuốc nhuộm là độ gắn màu. Mức độ gắn màu phụ
thuộc rất lớn vào loại thuốc nhuộm sử dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm
vi sử dụng mà người ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm, họ, loại, lớp khác nhau.
13

- Thuốc nhuộm trực tiếp: Là thuốc nhuộm tự bắt màu trực tiếp với xơ sợi
không qua giai đoạn gia công trung gian, thường dùng để nhuộm trực tiếp cho sợi
100% cotton, xơ protein (tơ tằm) và xơ poliamit.
Thuốc nhuộm trực tiếp hầu hết là loại anion, là muối natri của các axit
sunfonic hay axit cacboxilic hữu cơ của các hợp chất có hệ mang màu chứa nhóm
azo (−N = N−) kiểu monoazo, diazo và đa số là poliazo. Một số là các hợp chất
ftaloxiamin và các hợp chất khác. Trong phân tử của chúng có chứa một hệ thống
mối liên kết nối đôi, một số nhóm chất trợ màu (−OH, −NH2). Thuốc nhuộm trực
tiếp dễ hòa tan trong nước do có chứa nhiều nhóm tan (NaSO3, −COONa).
Ngoài ra trong thuốc nhuộm chứa nhóm triazin làm tăng khả năng bắt màu của
thuốc nhuộm vào vật liệu và nhóm xalixilic có thể tạo phức với các ion kim loại
nặng để tăng thêm độ màu
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên:Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu
để nhuộm chỉ, vải, sợi bông và lụa vicose.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm hai loại chính: nhóm đa vòng (có chứa nhân
antraquinon và các dẫn xuất) và nhóm indigoit (có chứa nhân indigo), trong phân tử
của chúng đều chứa các nhóm cacbonyl (C = O) nên công thức tổng quát là
R=C=O. Tất cả các thuốc nhuộm hoàn nguyên đều không hòa tan trong nước và
trong kiềm.
- Thuốc nhuộm phân tán: là những chất màu không tan trong nước, được sản
xuất ở dạng hạt phân tán cao thể keo nên có thể phân bố đều trong nước kiểu dung
dịch huyền phù, đồng thời có khả năng chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ gốc azo
(−N=N−) và antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thế (−NH−CH2−OH)
nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán trong nước.
- Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Trong phân tử của chúng có chứa cầu disunfua
(−S−S−) và nhiều nguyên tử lưu huỳnh. Nguyên tử lưu huỳnh nằm trong phân tử
thuốc nhuộm dưới dạng sau: −S, −SH, −S−S−, −SO− nhiều khi nó nằm trong các dị
vòng như tiazol, tiazin, tiantren, azin. Nó có khả năng chịu ẩm tốt và hoàn toàn
không tan trong nước, dùng để nhuộm sợi cotton và vitco.

14


- Thuốc nhuộm axit: là các loại muối sunfonat natri của các hợp chất hữu cơ
khác nhau, được coi như là muối của axit hữu cơ mạnh và một bazơ mạnh, có công
thức tổng quát R−SO3Na, nên khi nó hòa tan trong nước chúng có phản ứng trung
tính và phân li triệt để để thành anion mang màu (RSO3−) và cation không mang
màu. Đồng thời chúng là những thuốc nhuộm thuộc nhóm mono và diazo, hydroxyl
và aminosunfo axit antraquinon, triaryl metan. Trong phân tử thuốc nhuộm chứa
một hoặc nhiều nhóm sunfoaxit nên dễ tan trong nước.
Độ tận trích của thuốc nhuộm này từ 80−90%, phần còn lại đi vào nước thải
làm cho nước thải có chứa các ion kim loại nặng như Cr, Co, Cu.
- Thuốc in, nhuộm pigment: là những thuốc nhuộm có gốc thuốc nhuộm nhóm
azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaloxianin, dẫn xuất của antraquinon, chúng không tan
trong nước, có màu bền, được nghiền nhỏ đến dạng bộ mịn, pha chế với các phụ
liệu khác dùng để in hoa trên vải theo phương pháp in pigment và dùng để nhuộm
xơ hóa học ở dạng khối.
- Thuốc nhuộm hoạt tính: là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màng có
thể là từ thuốc nhuộm azo, antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxianin nhưng
chứa một vài nguyên tử hoạt tính có độ hòa tan trong nước cao và khả năng chịu ẩm
tốt. Công thức thức tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính là S-F-T-X, trong đó:
S: là nhóm cho thuốc nhuộm có tính tan, thường là SO3Na
F: là phần mang mầu của phân tử thuốc nhuộm, quyết định mầu của thuốc nhuộm
T: là gốc mang nhóm phản ứng
X: là nhóm phản ứng và nhóm này rất khác nhau, có thể là nhóm halogen hữu cơ
hoặc nhóm nguyên tử chưa no và trong một phân tử thuốc nhuộm có thể chứa
một hoặc hai ba nhóm phản ứng.
Thuốc nhuộm hoạt tính dùng để nhuộm các loại xơ xenlulo, poliamit, len, tơ
tằm. Mức độ không gắn kết màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao, vào
khoảng 30% và do chứa gốc halogen hữu cơ nên làm tăng tải lượng độc hại AOX

trong nước thải. Quá trình nhuộm phải sử dụng lượng chất điện li khá lớn (NaCl,
Na2SO4), chúng bị thải hoàn toàn sau nhuộm và giặt (30−60 g/l). Nước thải có muối

15


rất gây hại cho thủy sinh và cản trở việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học. Màu nhuộm hoạt tính thuộc nhóm azo là nhóm mang màu hữu cơ tương đối
khó phân hủy sinh học.
1.1.3. Tính chất của nước thải dệt nhuộm
1.1.3.1. Các chất ô nhiễm chính
Nguồn ô nhiễm chính trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm là: các tạp chất
tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa Nitơ, pectin, bụi bẩn dính vào sợi;
các loại hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như: H2SO4, CH3COOH,
NaOH, Na2CO3, NaOCl, H2O2, Na2SO4, Hồ tinh bột…các loại thuốc nhuộm, chất
trợ màu, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt.
Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loại vải, màu và chủ yếu đi vào nước thải ở
các công đoạn sản xuất. Dưới đây là những chất ô nhiễm và đặc tính nước thải ở
từng công đoạn sản xuất khác nhau.
Bảng 1.1.Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm[6]
Công đoạn

Chất ô nhiễm trong nước

Đặc tính của nước thải

Hồ sợi, giũ Tinh bột, glucozo, carboxy,

BOD cao (34-50% tổng sản lượng

hồ

BOD)

metyl xelulozo, polyvinyl alcol,
nhựa, chất béo và sáp.

Nấu, tẩy

Tẩy trắng

NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro,

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao

soda, Silicat natri và xơ sợi vụn.

(30% tổng BOD)

Hipoclorit, hợp chất chứa Clo,

Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD

NaOH, AOX, axit…
Làm bóng

Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1%

NaOH, tạp chất

tổng BOD)
Nhuộm

In

Hoàn thiện

Các loại thuốc nhuộm, axit

Độ màu rất cao, BOD khá cao

Axetic và các muối kim loại.

(6% tổng BOD), TS cao

Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét,

Độ màu cao, BOD cao và dầu

muối kim loại, axit…

mỡ.

Vệt tinh bột, mỡ động vật, muối.

Kiềm nhẹ, BOD thấp lượng nhỏ.

16

1.1.3.2. Tính chất đặc trưng của nước thải dệt nhuộm trước xử lý
Dệt nhuộm ở nước ta hiện nay đang là ngành công nghiệp có mạng lưới sản
xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng
kinh tế rất cao. Tuy nhiên, công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước khá lớn
phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời xả ra một lượng nước thải bình quân
12÷300 m3/tấn vải. Lượng hóa chất sử dụng 200÷1000 kg/tấn vải, 20÷80 kg thuốc
nhuộm/tấn vải.
Trong đó, nguồn ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu
tẩy. Nước thải giặt có pH: 9÷12, hàm lượng chất hữu cơ cao (có thể lên đến 500
mg/l), độ màu dưới 800 Pt – Co, hàm lượng SS có thể bằng 1500 mg/l. Tùy thuộc
loại hình dệt nhuộm nước thải sẽ có tính chất khác nhau như sau:
Bảng 1.2.Đặc trưng ô nhiễm nước thải của một số loại hình dệt nhuộm
Đặc tính
sản phẩm

Đơn vị

Hàng bông
dệt thoi

Hàng pha
dệt kim

Dệt len

Sợi

Nước thải

m3/tấn vải

394

264

114

236

pH

-

8 – 11

9 – 10

9

9 – 11

TS

mg/l

400 – 1000

950 – 1380

420

800 – 1300

BOD5

mg/l

70 – 135

90 – 220

120 – 130

90 – 130

COD

mg/l

150 – 380

250 – 500

400 – 450

210 – 230

Độ màu

Pt – Co

350 – 600

250 - 500

260 – 300

-

Ngoài ra trong nước thải còn chứa các ion kim loại nặng: Cu, Cr, Ni…đặc biệt
độ màu cao do hóa chất nhuộm không hết, chỉ khoảng 70÷80% màu được sử dụng,
còn 20÷30% thì thải ra môi trường, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng
nước tại lưu vực tiếp nhận nguồn thải, đặc biệt là tới đời sống của các động vật thủy
sinh ở tầng đáy.
Nếu quá trình dệt nhuộm có dùng các loại thuốc nhuộm phân tán, thuốc
nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm trực tiếp…có thể dễ dàng loại bỏ bằng các
phương pháp hóa lý thông thường như keo tụ, hấp phụ. Trong khi đó, thuốc nhuộm
hoạt tính là loại thuốc nhuộm được sử dụng nhiều nhất hiện nay nhưng khác với các

17


loại thuốc nhuộm khác, hiệu quả xử lý thuốc nhuộm hoạt tính trong các hệ thống xử
lý nước thải dệt nhuộm rất thấp. Do đó nghiên cứu này sẽ tập trung vào xử lý thuốc
nhuộm hoạt tính.
Khi so sánh với một số ngành nghề công nghiệp khác, cùng để sản xuất ra một
khối lượng sản phẩm tương tự thì ngành dệt nhuộm xả ra môi trường xung quanh
một lượng nước thải lớn nhất.
Bảng 1.3.Nhu cầu cấp nướcvà xả thải của một số ngành công nghiệp[7, P3]
Ngành công nghiệp Đơn vị tính

Sản xuất bia

Nhu cầu cấp nước Lượng nước thải

l.nước/l.bia

10 – 20

Công nghiệp đường m3 nước/tấn đường 30 – 60

6 – 12
10 – 50

Công nghiệp giấy

m3 nước/tấn giấy

300 – 550

250 – 450

Dệt nhuộm

m3 nước/tấn vải

400 – 600

380 – 580

Dựa vào bảng trên ta nhân thấy rằng: trên 95% lượng nước cấp sẽ trở thành

nước thải đối với quá trình dệt nhuộm (khoảng 5% còn lại là nước thải sạch do quá
trình làm mát thiết bị hoặc bay hơi tự nhiên). Vậy nên hầu như toàn bộ lượng nước
cấp dùng trong ngành công nghiệp dệt nhuộm sẽ trở thành nước thải cần phải xử lý.
1.1.3.3.Tiêu chuẩn xả thải của nước thải dệt nhuộm theo QCVN
1.1.3.3.1. Quy định chung
a. Phạm vi điều chỉnh
Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong
nước thải công nghiệp dệt nhuộm khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải.
b. Đối tượng áp dụng
- Quy chuẩn này áp dụng riêng cho nước thải công nghiệp dệt nhuộm. Mọi tổ
chức, cá nhân liên quan đến hoạt động xả nước thải công nghiệp dệt nhuộm ra
nguồn tiếp nhận nước thải tuân thủ quy định tại quy chuẩn này.
- Nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả vào hệ thống thu gom của nhà máy xử
lý nước thải tập trung tuân thủ theo quy định của đơn vị quản lý và vận hành nhà
máy xử lý nước thải tập trung.

18


c. Giải thích thuật ngữ : Trong Quy chuẩn này, các thuật ngữ được hiểu như sau:
- Nước thải công nghiệp dệt nhuộm là nước thải công nghiệp thải ra từ nhà
máy, cơ sở sử dụng quy trình công nghệ gia công ướt để sản xuất ra các sản phẩm
dệt may.
- Cơ sở mới là nhà máy, cơ sở dệt nhuộm hoạt động sản xuất sau ngày quy
chuẩn này có hiệu lực thi hành, bao gồm cả các cơ sở đang trong quá trình xây dựng
và đã được phêduyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi
trường trước ngày quy chuẩn này có hiệu lực thi hành.
- Cơ sở đang hoạt động là nhà máy, cơ sở dệt nhuộm hoạt động sản xuất trước
ngày quy chuẩn này có hiệu lực thi hành.
- Nguồn tiếp nhận nước thải là hệ thống thoát nước đô thị, khu dân cư, khu

công nghiệp, cụm công nghiệp; sông, suối, khe, rạch, kênh, mương; hồ, ao, đầm;
vùng nước biển ven bờ có mục đích sử dụng xác định.
1.1.3.3.2. Quy định kỹ thuật
a. Giá trị tối đa cho phép các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp dệt
nhuộm khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải.
- Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
dệt nhuộm khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải được tính theo công thức sau:
Cmax = C x Kq ×Kf

(1.1)

Trong đó:
 C:giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm quy định tại mục b
 Cmax: là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp dệt nhuộm khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải.
 Kq: là hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại mục c ứng với lưu lượng
dòng chảy của sông, suối, khe, rạch, kênh, mương; dung tích của hồ, ao, đầm;
mục đích sử dụng của vùng nước biển ven bờ.
 Kf: là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục d ứng với tổng lưu lượng
nước thải dệt nhuộm khi xả ra nguồn tiếp nhận nước thải.
19


-Đối với thông số Nhiệt độ và pH áp dụng giá trị tối đa cho phép là Cmax = C.
không sử dụng hai hệ số Kq và Kf
- Nếu nước thải công nghiệp dệt nhuộm xả ra hệ thống thoát nước đô thị, khu
dân cư mà chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung thì áp dụng giá trị Cmax = C
quy định tại cột B, Bảng 1.4.
b. Giá trị C làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm.
Bảng 1.4. Giá trị C để làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép của các thông số

ô nhiễm trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm [4, P4]
TT

Đơn vị

Thông số

1

Nhiệt độ

2

pH

3

Độ màu (pH = 7)

4

BOD5 ở 200C

5

COD

Giá trị C
A

B

C

40

40

-

6-9

5,5-9

Cơ sở mới

Pt-Co

50

150

Cơ sở đang hoạt động

Pt-Co

75

200

mg/l

30

50

Cơ sở mới

mg/l

75

150

Cơ sở đang hoạt động

mg/l

100

200

0

6

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

50

100

7

Xyanua

mg/l

0,07

0,1

8

Clo dư

mg/l

1

2

9

Crôm VI (Cr6+)

mg/l

0,05

0,10

mg/l

5

10

10 Tổng các chất hoạt động bề mặt
Trong đó:

+Cột A: quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
dệt nhuộm khi xả ra nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
+Cột B: quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
dệt nhuộm khi xả ra nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
+Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu vực tiếp
nhận nước thải.Kể từ năm 2020, áp dụng giá trị quy định cho cơ sở mới đối với
tất cả các cơ sở dệt nhuộm.
20


c. Hệ số nguồn tiếp nhận nước thải Kq
 Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, khe, rạch, kênh,
mương được quy định tại Bảng 1.5 dưới đây:
Bảng 1.5 Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của
nguồn tiếp nhận nước thải
Lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải (Q)

Hệ số

Đơn vị tính: mét khối/giây (m3/s)

Kq

Q  50

0,9

50 < Q  200

1

200 < Q  500

1,1

Q > 500

1,2

Q tính theo giá trị trung bình lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải ba
tháng khô kiệt nhất trong 3 năm liên tiếp (số liệu của cơ quan Khí tượng Thuỷ văn).
 Hệ số Kq ứng với dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải là hồ, ao, đầm
được quy định tại Bảng 1.6 dưới đây:
Bảng 1.6. Hệ số Kqứng với dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải
Dung tích nguồn tiếp nhận nước thải
(V)

Hệ số Kq

Đơn vị tính: mét khối (m3)
V ≤ 10 x 106

0,6

10 x 106< V ≤ 100 x 106

0,8

V > 100 x 106

1,0

V được tính theo giá trị trung bình dung tích của hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải 03
tháng khô nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của cơ quan Khí tượng Thuỷ văn).
 Chú ý:
- Khi nguồn tiếp nhận nước thải không có số liệu về lưu lượng dòng chảy của
sông, suối, khe, rạch, kênh, mương thì áp dụng giá trị hệ số Kq = 0,9.
- Khi nguồn tiếp nhận nước thải là hồ, ao, đầm không có số liệu về dung tích
thì áp dụng giá trị hệ số Kq = 0,6.
21


- Hệ số Kqđối với nguồn tiếp nhận nước thải là vùng nước biển ven bờ, đầm
phá nước mặn và nước lợ ven biển:
 Vùng nước biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh, thể thao, giải trí
dưới nước, đầm phá nước mặn, nước lợ ven biển áp dụng giá trị hệ số Kq = 1.
 Vùng nước biển ven bờ không dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh, thể thao

hoặc giải trí dưới nước áp dụng giá trị hệ số Kq = 1,3.
d. Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf
- Hệsố lưu lượng nguồn thảiKfđược quy định tại Bảng 4 dưới đây:
Bảng 1.7. Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf
Lưu lượng nguồn thải (F)
Đơn vị tính: mét khối/ngày đêm (m3/24h)

Hệ số Kf

F ≤ 50

1,2

50 < F ≤ 500

1,1

500 < F ≤ 5.000

1,0

F > 5.000

0,9

- Lưu lượng nguồn thải F được tính theo lưu lượng thải lớn nhất nêu trong Báo
cáo đánh giá tác động môi trường, Cam kết bảo vệ môi trường, Đề án bảo vệ môi
trường, Kế hoạch bảo vệ môi trường, hoặc Giấy xác nhận việc hoàn thành các công
trình, biện pháp bảo vệ môi trường được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt.
- Khi lưu lượng nguồn thải F thay đổi, không còn phù hợp với giá trị hệ số Kf

đang áp dụng, cơ sở dệt nhuộm phải báo cáo với cơ quan có thẩm quyền để điều
chỉnh hệ số Kf.
1.1.4. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm tới môi trường
- Độ màu, độ đục: Gây màu cặn cho nguồn tiếp nhận khiến mất thẩm mỹ cảnh
quan, mặt khác lại có tính cản quang nên làm thực vật đáy khó quang hợp, giảm khả
năng tự làm sạch của nguồn nước.
- Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại đối
với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình trao
đổi của tế bào sinh vật.
22


- Kim loại nặng, AOX: tích tụ hoặc gây độc đối với các loài thủy sinh vật, rồi
tích lũy lũy tiến khi đi vào chuỗi thức ăn, gây bệnh cho con người và động vật.
Ví Dụ: Cr6+được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người[22]. Tùy vào
nồng độ, nếu lượng crôm cao vào cơ thể qua đường tiêu hoá sẽ gây ngộ độc nặng có
thể dẫn đến tử vong, còn qua đường tiếp xúc lâu dài sẽ bị loét da, viêm kết mạc,
viêm mũi và ảnh hưởng đến hô hấp [21].
- Độ kiềm cao làm tăng pH của nước, nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy
sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
- Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, hàm lượng chất
hữu cơ cao sẽ làm giảm Oxy hòa tan trong nguồn nước gây bệnh hoặc chết hàng
loạt cho các loài thủy sinh,mặt khác khi phân hủy các chất hữu cơ sẽ gây mùi hôi
thối khiến các vi sinh vật gây bệnh bám trên phân tử mùi xâm nhập qua da và
đường hô hấp gây bệnh cho con người và động vật.
- Nguồn nước thải có nhiệt độ quá cao sẽ vượt quá ngưỡng chịu đựng và gây
hại cho loài thủy sinh. Hầu hết các loại cá nuôi chỉ phát triển tốt trong khoảng
20÷30°C, chết nóng ở nhiệt độ trên 40°C.Ví dụ như Cá rô phi chết rét khi nhiệt độ
dưới 5,5°C và chết nóng khi nhiệt độ trên 42°C
1.2. Các phương pháp xử lý nước thải cơ bản

Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất rắn
TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao nên chọn phương pháp xử lý thích
hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn
thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý, xử lý nước thải dệt nhuộm có thể áp
dụng các phương pháp sau [18,P13].
1.2.1. Phương pháp cơ học
Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để tách các
chất này ra khỏi nước thải. Thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua
song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực li tâm
và lọc. Tùy theo kích thước, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước
thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp.
23


Các phương pháp cơ học phổ biến thường được dùng như: song chắn rác, lưới
chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ,…Tuy nhiên phương pháp cơ học thông
thường không thể tách được các tạp chất tan nói chung và thuốc nhuộm nói riêng.
Chỉ các kỹ thuật lọc màng là có thể tách được thuốc nhuộm tan ra khỏi nước
thải dệt nhuộm. Kỹ thuật lọc màng gồm có: vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược và
điện thẩm tích. Điểm khác biệt giữa ba kỹ thuật trên là kích thước hạt mà chúng có
thể lọc được. Quá trình vi lọc có đường kính lỗ màng từ 0,1÷10 µm, siêu lọc có kích
thước lỗ màng trong khoảng 2 ÷ 100nm, còn trong thẩm thấu ngược lỗ màng có
kích thức từ 0,5 ÷ 2nm. Siêu lọc có thể lọc được các phần tử ở kích cỡ nano, cùng
với các hiệu ứng hấp phụ, tạo màng thứ cấp, siêu lọc cho phép lọc các phân tử.
Trong phương pháp thẩm thấu ngược, màng chỉ cho phép nước đi qua trong khi
muối, axit và các phân tử hữu cơ không đi qua do đặt vào dung dịch nước thải cần
xử lý một áp suất lớn hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch đó. Trong các kỹ thuật
màng thì kỹ thuật siêu lọc có thể loại bỏ các chất tan với khối lượng phân tử lớn cỡ
1000÷100.000 g/mol. Tuy nhiên nó không lọc được các loại thuốc nhuộm tan và có
phân tử lượng thấp. Việc loại bỏ các loại thuốc nhuộm này được thực hiện bằng

phương pháp lọc nano và thẩm thấu ngược.Lọc nano đã được chứng minh là có thể
tách thuốc nhuộm hoạt tính khối lượng phân tử khoảng 400g/mol ra khỏi nước thải.
Tuy với những ưu điểm trên nhưng giá thành của màng và thiết bị lọc là khá
cao mà năng suất thấp do thuốc nhuộm lắng xuống làm bẩn màng.
1.2.2. Phương pháp Hóa – Lý
Cơ chế của phương pháp Hóa – Lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó,
chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra
khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Các phương
pháp thường dùng là: keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi, trao đổi ion…
Vì các phương pháp hóa lý đơn thuần có đặc điểm chung là chuyển chất ô
nhiễm từ pha này sang pha khác mà không làm biến đổi bản chất, cấu trúc chất. Do
đó, trong xử lý chất màu thì các phương pháp hóa lý có nhược điểm chung là không
xử lý triệt để chất màu để chuyển chúng thành các chất không gây ô nhiễm hoặc các
chất dễ phân hủy sinh học hơn.
24


 Phương pháp keo tụ
Hiện tượng keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo
thành những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống
do trọng lực trong một thời gian đủ ngắn.
Phương pháp keo tụ để xử lý chất màu dệt nhuộm là phương pháp tách loại
chất màu gây ô nhiễm ra khỏi nước dựa trên hiện tượng keo tụ.
Nhược điểm: cần không gian lớn xây dựng bể lắng, lọc. Khó triển khai thực tế
tại các nhà máy dệt nhuộm trong các thành phố lớn.
 Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách pha. Chất có bề mặt trên đó
xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, chất được tích lũy ở bề mặt là chất bị
hấp phụ.
Dựa trên bản chất lực hấp phụ có thể phân loại hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa

học, trong đó, hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Van der Waals còn hấp phụ hóa học gây
ra bởi liên kết hóa học. Do bản chất lực hấp phụ nên hấp phụ hóa học không vượt
qua đơn lớp phân tử còn hấp phụ vật lý có thể có hiện tượng đa lớp (pha rắn - khí).
Hấp phụ là phương pháp được nghĩ đến nhiều trong xử lý thuốc nhuộm hoạt
tính, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này nằm trong chính bản chất của nó
là chuyển chất màu từ pha này sang pha khác và đòi hỏi thời gian tiếp xúc, tạo một
lượng thải sau hấp phụ, không xử lý triệt để chất ô nhiễm.
 Phương pháp điện hóa – điện thẩm tách
Phương pháp này đã được ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm.Phương
pháp này dựa trên cơ sở quá trình oxy hóa khử xảy ra trên các điện cực.
Nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý các loại nước thải từ xưởng nhuộm chứa
nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau có khả năng đạt tới 90%. Đây là phương pháp
được chứng minh hiệu quả đối với việc xử lý độ màu, COD, BOD, TOC, kim loại
nặng, chất rắn lơ lửng của nước thải dệt nhuộm. Tuy nhiên phương pháp điện hóa
có giá thành cao do tiêu tốn năng lượng và kim loại làm điện cực.

25