Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải chứa chất hữu cơ khó phân hủy sinh học bằng ozon (áp dụng cho nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

NGUYỄN VŨ NGỌC MAI
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA
CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY SINH HỌC BẰNG OZON
(ÁP DỤNG CHO NƯỚC THẢI CHỨA THUỐC NHUỘM
HOẠT TÍNH)

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN NGỌC LÂN

HÀ NỘI – 2010


Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan Đề tài: Nghiờn cu quỏ trỡnh x lý nc thi cha cht
hu c khú phõn hu sinh hc bng ozon (ỏp dng cho nc thi cha thuc nhum
hot tớnh) là công trình nghiên cứu khoa học của tôi và cha đợc công bố ở bất kì
tài liệu, tạp chí cũng nh tại các Hội nghị, Hội thảo nào. Những kết quả nghiên cứu
trong luận văn là trung thực và hết sức rõ ràng.
Tôi xin chịu trách nhiệm trớc Nhà trờng và Viện về luận văn của tôi.
Ngời cam đoan
Nguyn V Ngc Mai

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn
Ngọc Lân, người đã luôn quan tâm, giúp đỡ, tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho
em những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin gởi lời cảm ơn các thầy cô, các anh chị phòng thí nghiệm Viện Khoa
học và Công nghệ môi trường đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và làm
luận văn tại trường.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong
thời gian học tập và làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2010.
Học viên

Nguyễn Vũ Ngọc Mai


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

Biochemmical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa (mg/l)

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học (mg/l)

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SR

Sunzol Red RB 133%

SS

Suspended Solids

SSY

Sunfix supra yellow S3R 150%

STB

Sunzol turquoise blue G 165%

Hàm lượng chất rắn lơ lửng(mg/l)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHT

Thuốc nhuộm hoạt tính

Vinatex

Tập đoàn Dệt -May Việt Nam


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................6
CHƯƠNG I .................................................................................................................8
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ CÁC VẤN ĐỀ
MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ....................................................................................8
I.1. Hiện trạng ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta ........................................8
I.2. Sơ đồ công nghệ quá trình sản xuất và các vấn đề môi trường liên quan .......10
I.2.1. Sơ đồ công nghệ quá trình nhuộm...............................................................10
I.2.2. Hiện trạng chất thải trong ngành công nghiệp dệt nhuộm ..........................12
I.2.4. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong ngành dệt nhuộm........................18
I.2.5. Phân loại thuốc nhuộm và đặc điểm của thuốc nhuộm hoạt tính................20
Chương II ..................................................................................................................29
CÔNG NGHỆ NHUỘM, CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................29
II.1. Qui trình công nghệ quá trình nhuộm ............................................................29
II.2. Các biện pháp xử lý nước thải dệt nhuộm .....................................................33
II.2.1. Phương pháp hoá lý....................................................................................33

II.2.2. Xử lý sinh học ............................................................................................41
II.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hoá..............................................43
II.3. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu................................................................46
II.3.1. Quá trình oxy hoá nâng cao trên cơ sở ozon..............................................47
CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM........................................55
III.1. Mục đích, đối tượng, nội dung nghiên cứu...................................................55
III.2. Thuốc nhuộm và chọn mẫu nghiên cứu........................................................55
III.2.1. Thuốc nhuộm ............................................................................................55
III.2.2. Chuẩn bị dung dịch chứa thuốc nhuộm hoạt tính nghiên cứu ..................57
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
1
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

III.3. Sơ đồ nghiên cứu và các phương pháp tiến hành thí nghiệm.......................58
III.3.1. Phương pháp tiến hành các thí nghiệm xử lý bằng keo tụ........................58
III.3.2. Phương pháp tiến hành các thí nghiệm xử lý bằng ozon..........................59
III.4. Các phương pháp phân tích kết quả..............................................................61
III.4.1. Đánh giá hiệu suất xử lý độ màu ..............................................................61
III.4.2. Xác định nhu cầu oxy hóa hóa học COD .................................................62
III.4.3. Phân tích và xác định chỉ số nồng độ Ozon trong nước ...........................62
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...............................62
IV.1. Nghiên cứu khử màu và COD nước thải chứa TNHT bằng phương pháp keo
tụ ............................................................................................................................62
IV.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chất keo tụ ..............................................................62
IV.1.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng khử màu dung dịch chứa

TNHT bằng phương pháp keo tụ với MgSO4 ...........................................................65
IV.2. Nghiên cứu khử màu và COD nước thải chứa TNHT bằng phương pháp oxi
hoá nâng cao trên cơ sở ozon.................................................................................78
IV.2.1. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến quá trình khử màu và COD các dung
dịch TNHT ................................................................................................................78
IV.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng ozon ...............................................80
IV.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ H2O2/O3....................................................................81
IV.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý bằng ozon với hỗn hợp TNHT 83
KẾT LUẬN ...............................................................................................................88

 
 
 
 
 

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
2
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

DANH MỤC BẢNG
Bảng I-1: Các công đoạn của quá trình dệt nhuộm…………………………….…..10
Bảng I-2: Định mức tiêu thụ nước trong ngành dệt nhuộm………………..………12
Bảng I-3: Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nước thải ngành dệt……12
Bảng I-4: Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nước thải ngành dệt…...13

Bảng I-5: Thành phần tính chất nước thải nhuộm…….. ......................................... 15
Bảng I-6: Nguồn phát sinh khí thải cùng các chất ô nhiễm đáng quan tâm của ngành
dệt ............................................................................................................................. 16
Bảng I-7: Các phân lớp thuốc nhuộm và phần trăm màu đi vào dòng thải ............. 24
Bảng I-8: Các loại thuốc nhuộm hoạt tính (TNHT) sử dụng phổ biến trên thế giới và
trong nước ................................................................................................................ 28
Bảng II-1: Độ tận trích của một số loại thuốc nhuộm……………………………...30
Bảng II-2: Một số thông số kỹ thuật trong quá trình nhuộm………………………31
Bảng II-3: Kết quả phân tích mẫu nước thải của một số công ty dệt phía Bắc……32
Bảng II-4: Thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa………………………………44
Bảng III-1: Các loại TNHT sử dụng trong nghiên cứu…………………………….56
Bảng III-2: Bảng mô tả chi tiết kỹ thuật máy ozon công nghiệp công suất 1 g/h….59
Bảng IV-1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến độ màu và COD của TNHT
SR ............................................................................................................................. 63
Bảng IV-2: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ đến độ màu và COD hỗn hợp
TNHT………………………………………………………………………………63
Bảng IV-3: Đặc trưng của các dung dịch TNHT pha chế trong phòng thí nghiệm..65
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
3
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Bảng IV-4: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý màu TNHT………….66
Bảng IV-5: Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4 đến hiệu quả xử lý dung dịch
TNHT………………………………………………………………………………69
Bảng IV-6: Ảnh hưởng của thời gian keo tụ đến hiệu quả xử lý dung dịch TNHT.70

Bảng IV-7: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý màu và COD hỗn hợp
TNHT………………………………………………………………………………73
Bảng IV-8: Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4 đến hiệu quả xử lý dung dịch hỗn
hợp TNHT………………………………………………………………………….74
Bảng IV-9: Ảnh hưởng của thời gian keo tụ đến hiệu quả xử lý dung dịch hỗn hợp
TNHT ....................................................................................................................... 75
Bảng IV-10: Đặc trưng của các dung dịch TNHT sau keo tụ bằng MgSO4 ............ 77
Bảng IV-11: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý màu và COD của dung
dịch TNHT bằng ozon.............................................................................................. 78
Bảng IV-12: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý màu và COD của dung
dịch TNHT bằng ozon.............................................................................................. 80
Bảng IV-13: Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu và COD của
dung dịch TNHT bằng ozon..................................................................................... 81
Bảng IV-14: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý màu và COD của dung
dịch hỗn hợp TNHT bằng ozon................................................................................ 83
Bảng IV-15: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý màu và COD của dung
dịch hỗn hợp TNHT bằng ozon................................................................................ 84
Bảng IV-16: Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/O3 đến hiệu quả xử lý màu và COD của
dung dịch hỗn hợp TNHT bằng ozon ...................................................................... 85

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
4
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

DANH MỤC HÌNH

Hình I-1: Diễn biến kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Nam qua các năm
(triệu USD)..................................................................................................................9
Hình I-2: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước
thải ..............................................................................................................................1
Hình II-1: Cấu tạo hạt keo trong nước thải ..............................................................34
Hình II-2: Mô tả điện thế trên bề mặt hạt keo ..........................................................35
Hình II-3: Tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử .................39
Hình II-4: Sơ đồ quá trình bắc cầu phá vỡ cân bằng hệ keo nhờ các polymer ........40
Hình II-5: Sơ đồ phản ứng sinh hoá trong điều kiện yếm khí...................................43
Hình II-6: Hai đường đi phản ứng oxi hoá của ozon trong dung dịch nước ............51
Hình III-1. Công thức hóa học của Reactive Yellow 145........................................57
Hình III-2. Công thức hóa học của Reactve red 198 ................................................57
Hình III-3: Thiết bị Jatest.........................................................................................59
Hình III-4: Máy ozon công nghiệp công suất 1g/h ...................................................61 
Hình IV-1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý màu và COD của dung dịch thuốc
nhuộm SR khi sử dụng chất keo tụ là Al2(SO4)3 và MgSO4……………................ 63
Hình IV-2. Hỗn hợp TNHT ban đầu và sau keo tụ bằng MgSO4 ............................ 76
Hình IV-3. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu dung dịch các loại thuốc nhuộm
hoạt tính ở các tỉ lệ H2O2/O3 khác nhau ................................................................... 82
Hình IV-7. Mẫu hỗn hợp TNHT sau keo tụ và sau xử lý ozon................................ 86

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
5
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các phương pháp xử lý nước
thải mới ngày càng được nghiên cứu nhiều hơn, nhằm nâng cao khả năng ứng dụng
để đạt hiệu quả xử lý cao nhất, giảm tới mức tối thiểu các tác động môi trường của
nước thải các ngành công nghiệp gây ra, trong đó có nước thải ngành dệt nhuộm.
Ngành dệt là một trong những ngành mũi nhọn trong nền công nghiệp nhẹ
Việt Nam. Trong những năm gần đây hoàn cảnh kinh tế mới đã tạo cho ngành dệt –
nhuộm Việt Nam những bước phát triển đáng kể cả về số lượng và chất lượng sản
phẩm. Đặc điểm nổi bật trong ngành dệt - nhuộm là ngành tiêu tốn rất nhiều nước.
Nước qua các quá trình công nghệ tẩy, nhuộm, in hoa và hoàn tất được thải ra môi
trường với khối lượng khá lớn kèm theo tải lượng các chất ô nhiễm COD, BOD, SS,
đặc biệt là độ màu đến mức báo động, tác động mạnh mẽ đến môi trường sinh thái
và đời sống con người. Vì vậy, việc xử lý nước thải của ngành công nghiệp này là
hết sức cần thiết, nhằm tránh những ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh và
đến sức khỏe cộng đồng.
Phương pháp xử lý truyền thống đối với nước thải dệt nhuộm là phương pháp
đông keo tụ và phương pháp sinh học. Tuy nhiên hai phương pháp này chỉ có hiệu
quả đối với nước thải chứa thuốc nhuộm phân tán, đối với thuốc nhuộm hoạt tính và
hoàn nguyên thì sử dụng phương pháp này không đạt được tiêu chuẩn thải. Chính vì
vậy cần xử lý tiếp bằng các phương pháp khác có hiệu quả cao hơn như: oxy hóa
nâng cao, hấp phụ, kỹ thuật màng, điện hóa…
Với đề tài: “Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải chứa chất hữu cơ khó
phân hủy sinh học bằng Ozon (áp dụng cho nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt
tính)” là một trong rất nhiều nghiên cứu để giảm thải lượng ô nhiễm của ngành dệt
nhuộm ra môi trường.

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
6
 

Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

9 Mục đích của đề tài:
- Nghiên cứu lựa chọn chất keo tụ thích hợp để xử lý nước thải công đoạn
nhuộm khi sử dụng chất keo tụ là Al2(SO4)3 và MgSO4. Từ đó tìm các giá trị tối ưu
của các thông số ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: pH ban đầu, hàm lượng chất
keo tụ, thời gian xử lý.
- Nghiên cứu phương pháp xử lý mới: phương pháp oxi hóa nâng cao trên cơ
sở ozon. Từ đó lựa chọn các giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng đến quá trình
oxi hóa như: pH ban đầu, thời gian xử lý, ảnh hưởng của tỉ lệ H2O2/O3.
9 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu là nước thải pha chế trong phòng thí nghiệm theo các
bước tương tự trong quá trình nhuộm.
- Phạm vi nghiên cứu: thí nghiệm mới chỉ được tiến hành trong phòng thí
nghiệm.
9 Ý nghĩa khoa học của đề tài:
- Đề tài là cơ sở khoa học trong việc lựa chọn chất keo thích hợp trong xử lý
nước thải dệt nhuộm.
- Đề tài đã nêu được những ưu điểm khi sử dụng phương pháp oxi hóa nâng
cao trên cơ sở ozon.
9 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
- Kết quả nghiên cứu xử lý màu và COD nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt
tính – là một trong những loại thuốc nhuộm khó xử lý nhất bằng phương pháp keo
tụ và oxi hóa nâng cao trên cơ sở ozon là cơ sở để lựa chọn giải pháp thích hợp
trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm.

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.

7
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ
CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN
I.1. Hiện trạng ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta
Ngành công nghiệp dệt và may tồn tại ở Việt Nam ít nhất một thế kỷ nhưng
các hoạt động thủ công truyền thống như thêu và dệt lụa thì đã có lịch sử lâu đời.
Theo lịch sử ghi lại, nhiều triều đại của Việt Nam phải cống nạp vải quý hiếm do
người dân Việt Nam sản xuất sang Trung Quốc. Ngày nay, tại Việt Nam một số
làng nghề cổ như làng lụa Vạn Phúc, làng Triều Khúc (Hà Nội), làng Mẹo (tỉnh
Thái Bình) vẫn đang tồn tại và phát triển.
Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp dệt may được xem là bắt đầu khi
thành lập nhà máy dệt Nam Định năm 1897. Ngành công nghiệp này đã nhanh
chóng lớn mạnh sau thế chiến thứ hai với quy mô và hình thức khác nhau. Ở miền
Nam, các doanh nghiệp được thành lập và sử dụng máy móc hiện đại của châu Âu.
Ở miền Bắc, các doanh nghiệp nhà nước do Trung Quốc, Liên bang Xô viết cũ và
Đông Âu cung cấp thiết bị máy móc cũng được xây dựng trong công đoạn này.
Hiện nay, ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đã phát triển nhanh chóng và
trở thành một hoạt động sản xuất công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân. Năm 2004, toàn ngành sử dụng 2,1 triệu lao động, chiếm 4,7% trong tổng số
lao động cả nước. Trong số các doanh nghiệp nhà nước thì Vinatex – một doanh
nghiệp nhà nước – chiếm tới 22% tỉ trọng xuất khẩu dệt may của Việt Nam 2006
[12].

Tuy còn phải đối mặt với nhiều thách thức, tương lai cho ngành dệt may của
Việt Nam đầy hứa hẹn. Việt Nam đã gia nhập tổ chức thương mại thế giới (WTO)
vào năm 2007. Bên cạnh đó, chính phủ Việt Nam đang dành cho ngành sự hỗ trợ rất
lớn, hiện có những biện pháp khuyến khích mạnh mẽ để thu hút đầu tư nước ngoài.
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
8
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Chính phủ đã soạn thảo các kế hoạch tiềm năng để phát triển ngành công nghiệp dệt
may trở thành một trong những ngành công nghiệp chủ đạo trong nền kinh tế nước
ta.

Hình I-1: Diễn biến kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Việt Nam qua các năm
(triệu USD)
(Nguồn: Thông tin được tổng hợp và phân tích bởi ban Thông tin và Truyền thông –
Tập đoàn Dệt may Việt Nam)
Về thực trạng trình độ kỹ thuật của thiết bị, trình độ công nghệ, chất lượng sản
phẩm: Theo số liệu của Bộ công nghiệp, phần lớn giá trị máy móc thiết bị sản xuất
công nghiệp chỉ còn 30% so với giá trị ban đầu và đã lạc hậu hơn 30 năm. Đối với
ngành dệt may, 45% thiết bị máy móc cần phải đầu tư nâng cấp và 30 – 40% cần
thay thế. Trong đó, thiết bị của một số ngành như ngành kéo sợi, ngành dệt thoi,
ngành dệt kim, ngành nhuộm và hoàn tất hầu hết đều cũ và lạc hậu, tỷ lệ thiết bị
mới đầu tư trong vòng 5 năm trở lại đây chỉ chiếm khoảng từ 10 – 20 %. Riêng
ngành may mặc phát triển khá nhanh trong vòng 15 năm trở lại đây [9].

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
9
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

I.2. Sơ đồ công nghệ quá trình sản xuất và các vấn đề môi trường liên quan
I.2.1. Sơ đồ công nghệ quá trình nhuộm
Dệt nhuộm là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ phức tạp, sử dụng
nhiều nguyên liệu, hóa chất khác nhau và sản xuất ra nhiều mặt hàng đa dạng.
Thông thường, công nghệ dệt nhuộm bao gồm các quá trình kéo sợi (spinning), dệt
vải (weaving), tẩy (bleaching), nhuộm (dyeing), in hoa (printing), và xử lý hoàn tất
(finishing). Sơ đồ công nghệ được chỉ ra trên hình I.2. Đặc điểm, chức năng của
từng công đoạn trong dây chuyền được mô tả trong bảng I.1.
Bảng I-1: Các công đoạn của quá trình nhuộm vải coton dệt thoi
Đầu vào vải mộc
Công

Đặc điểm, chức năng

đoạn
Giũ hồ

Công đoạn này nhằm tách phần hồ bám trên vải mộc và làm sạch vải,
sợi. Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, tác nhân giũ
hồ rồi đưa sang nấu tẩy.

Nấu

và Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao

giặt

(2 – 3 atm) và ở nhiệt độ cao (120 – 1300C). Sau đó vải được giặt
nhiều lần để loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của
xơ sợi.
Sau khi nấu, vải có khả năng thấm ướt cao, hấp phụ hóa chất và
thuốc nhuộm tốt hơn, mềm mại và đẹp hơn.

Kiềm

Ngâm vải vào dung dịch NaOH có nồng độ từ 280 – 300g/l, sau đó

bóng

vải được giặt nhiều lần. Sau công đoạn này xơ sợi trở nên xốp hơn,
dễ thấm nước, sợi bóng và dễ bắt màu thuốc nhuộm hơn.

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
10
 


Luận văn cao học

Tẩy trắng

Viện KH và CN môi trường

Dùng các chất tẩy như H2O2, NaClO, NaClO2 để loại bỏ màu tự
nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm vải có độ trắng đúng yêu
cầu.

Nhuộm,
và

Dùng các loại thuốc nhuộm tổng hợp và các loại chất trợ để tạo màu

hoàn sắc khác nhau cho vải. Vải được giặt nóng và giặt lạnh nhiều lần và

tất

hoàn tất qui trình dệt nhuộm.

Hoàn tất

Dùng các chế phẩm tùy theo yêu cầu.

Nguyên liệu đầu

Chải, ghép, kéo sợi

Nước thải chứa hồ
tinh bột bị thủy phân

Tác nhân giũ hồ

Giũ hồ

NaOH, hóa chất

Nấu

Nước thải

Hóa chất tẩy

Tẩy trắng

Nước thải

NaOH, hóa chất

Kiềm bóng

Nước thải

H2SO4

Trung hòa

Nước thải

Hơi nước

Dung dịch nhuộm
Chất tẩy giặt

Hơi nước, hồ, hóa
ấ

Nhuộm

Dịch nhuộm thải

Giặt

Nước thải

Hoàn tất, văng
ổ

Nước thải

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
Sản phẩm11
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Hình I-2: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm vải bông và các nguồn nước
thải [6] 
I.2.2. Hiện trạng chất thải trong ngành công nghiệp dệt nhuộm
Quá trình sản xuất hàng dệt gây ra rất nhiều vấn đề lớn về môi trường. Dạng ô
nhiễm đáng chú ý nhất là nước thải, sau đó là khí thải và các chất thải rắn.

1. Nước thải
Nước được sử dụng rất nhiều trong quá trình xử lý vải ướt. Lượng nước sử
dụng thay đổi theo từng công đoạn và mặt hàng xử lý. Trong cùng một công đoạn
thì việc sử dụng nước cũng khác nhau tuỳ theo loại thiết bị.
Bảng I-2: Định mức tiêu thụ nước trong ngành dệt nhuộm [12] 
Hàng dệt nhuộm

Lượng nước tiêu thụ
(m3/tấn sản phẩm)

Vải cotton dệt kim

80 – 240

Vải cotton dệt thoi

70 – 180

Len

100 – 250

Vải polyacrylic

10 – 70

Bảng I-3: Dung tỷ nước/vải trong một số loại thiết bị xử lý ướt [12]
Thiết bị
Máy Winch

Dung tỷ
10:1 – 20:1

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
12
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Máy nhuộm cuốn (Jigger)

3:1 – 5:1

Máy nhuộm trục cuốn cao áp

8:1 – 10:1

Nhìn chung, nước thải ngành dệt nhuộm có pH kiềm tính, nhiệt độ cao, độ dẫn
điện lớn và tỷ lệ BOD:COD thấp (có nghĩa là khả năng phân huỷ sinh học thấp).
Giá trị đặc thù của tỉ lệ BOD:COD nằm trong khoảng 1:25 tới 1:5. Ô nhiễm hữu cơ
của nước thải chủ yếu được sinh ra từ quá trình tiền xử lý bằng hoá chất; trong
trường hợp nấu bằng kiềm thì giá trị BOD có thể lên tới 210 kg/tấn [12].
Dòng thải bao gồm nước thải chủ yếu từ các công đoạn nhuộm và hoàn tất.
Người ta đặc biệt quan tâm tới các loại thuốc nhuộm, các chất hồ và các chất hoạt
động bề mặt. Các nguồn gây ô nhiễm nước thải quan trọng do các xưởng nhuộm
được trình bày trong bảng I-4.
Bảng I-4: Dòng thải và chất ô nhiễm cần quan tâm trong nước thải ngành dệt

[4].
Công đoạn

Hoá chất sử dụng

Chất ô nhiễm cần quan tâm

Nước dung để tách chất BOD, COD
Giũ hồ

hồ sợi khỏi vải.
Nước dùng để nấu

Lượng nước thải lớn có BOD,
COD, nhiệt độ cao, kiềm tính.

Chất hoạt động bề mặt

BOD, COD

Tác nhân càng hóa (chất Photpho, kim loại nặng
tạo phức), chất ổn định,
chất điều chỉnh pH.
Nấu tẩy

Tác

nhân

tẩy

trắng AOX

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
13
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

hypoclorit
Nước dùng để nhuộm, Lượng nước thải lớn có màu,
giặt.

BOD, COD, nhiệt độ cao.

Nhuộm với các thuốc pH kiềm tính
nhuộm hoạt tính, hoàn
nguyên và sunfua.
Nhuộm với thuốc nhuộm pH tính axit
bazơ, phân tán, axit, hoàn
tất.
Thuốc nhuộm, chất mang. AOX
Nhuộm

Thuốc nhuộm sunfua

Sunfua

Nhuộm hoạt tính

Muối trung tính

Các thuốc nhuộm phức Kim loại nặng
chất kim loại và pigment
Hoàn tất

Dòng thải từ các công BOD, COD, TSS
đoạn xử lý nhằm tạo ra
các tính năng mong muốn
cho thành phẩm.

Bên cạnh nước thải, xơ sợi chứa các tạp chất và hoá chất sử dụng trong quá
trình xử lý vải cũng góp phần gây ra ô nhiễm cho dòng thải ngành dệt nhuộm. Phần
lớn các tạp chất và hydrocacbon, đều được đưa vào có chủ đích trong quá trình hoàn
tất kéo sợi nhằm tăng cường các đặc tính vật lý. Các chất hoàn tất này thường được
tách ra khỏi vải trước khâu xử lý cuối cùng, và do đó gây ra sự ô nhiễm trong nước
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
14
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

thải. Thành phần của nước thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính của vật liệu được
nhuộm, thuốc nhuộm, phụ gia và các hoá chất khác được sử dụng.

Bảng I-5: Thành phần tính chất nước thải nhuộm [8]
Chỉ tiêu

Kết quả

Đơn
vị

pH

Nước thải tẩy

Nước thải chứa

Nước thải chứa

thuốc nhuộm hoạt

thuốc nhuộm

tính

sunfua

10 – 11

>11

>12

COD

mg/l

450 – 1.500

10.000 – 40.000

9.000 – 30.000

BOD5

mg/l

200 – 800

2.000 – 10.000

4.000 – 17.000

N tổng

mg/l

5 – 15

100 – 1.000

200 – 1.000

P tổng

mg/l

0.7 – 3

7 – 30

10 – 30

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
15
 


Luận văn cao học

Màu

Pt –

Viện KH và CN môi trường

7.000 – 50.000

100.000 – 50.000

140 – 1.500

8.000 – 200.000

500 – 2.000

Co
Độ đục

FAU

100 – 5.000

2. Không khí
Mặc dù đối với công nghiệp dệt nhuộm nguồn gây ô nhiễm không khí là thứ
yếu khi so sánh với các loại chất thải khác, nhưng khí thải đã được xem là vấn đề ô
nhiễm lớn thứ hai (sau nước thải) từ ngành công nghiệp này vì ngành này sử dụng
rất nhiều loại hàng hóa và hoá chất trong sản xuất nên việc xác định tính đặc thù và
quản lý ô nhiễm khí thải là một nhiệm vụ đầy thách thức.
Phát thải khí bao gồm cả các nguồn điểm cố định và nguồn phân tán di động.
Các nguồn thải cố định bao gồm quá trình phủ bề mặt ở nhiệt độ cao, sấy khô và xử
lý nhiệt độ cao trong đó thải ra các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs); các lò hơi thải
ra các hạt lơ lửng, các oxit nito và dioxit lưu huỳnh; và các thùng chứa hoá chất và
hoá chất chuyên dụng. Nguồn khí thải phân tán di động có nguồn gốc từ rò rỉ thiết
bị, làm sạch bằng dung môi, hoạt động của các trạm xử lý nước thải và các kho
chứa vải thành phẩm. Bảng I-6 đưa ra các nguồn phát sinh khí thải cùng các chất ô
nhiễm đáng quan tâm của ngành dệt.
Bảng I-6: Nguồn phát sinh khí thải cùng các chất ô nhiễm đáng quan tâm của
ngành dệt [12].
Công đoạn
Sản xuất năng lượng

Các nguồn phát thải
Phát thải từ lò hơi

Các chất ô nhiễm
Các hạt lơ lửng, NOx, SO2

Phủ bề mặt, sấy và Phát thải từ các máy Các thành phần hữu cơ bay
xử lý nhiệt độ cao.

nhuộm nhiệt độ cao

hơi (VOCs)

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
16
 


Luận văn cao học

Lưu giữ hoá chất

Viện KH và CN môi trường

Phát

thải từ

các VOCs

thùng chứa hoá chất
Xử lý nước thải

Phát thải từ các bể VOCs, các phát thải độc hại
và thiết bị xử lý

3. Chất thải rắn:
Chất thải rắn bao gồm các xơ sợi thải (có thể ở dạng tái sử dụng được hoặc
không thể tái sử dụng), vật liệu đóng gói (giấy, plastic) thải, mép vải cắt thừa, vải
vụn,… và bùn thải ra từ các trạm xử lý nước thải. Lượng chất thải rắn sinh ra khác
nhau giữa các nhà máy, phụ thuộc vào quy mô và loại hình gia công hàng dệt, bản
chất của chất thải và hiệu suất sử dụng thiết bị.
I.2.3. Khả năng gây độc cho hệ sinh thái của nước thải dệt nhuộm [7]
Các hợp chất phenol làm cho nước có mùi. Một số dẫn xuất phenol có khả
năng gây ung thư.
Các chất hoạt động bề mặt có khuynh hướng tạo lớp màng trên bề mặt vực
nước, ngăn cản oxy hoà tan vào nước do đó gián tiếp làm ảnh hưởng đến hoạt động
của các vi sinh vật nước.
pH < 4 và pH >11 làm chết các loài vi khuẩn sống trong nguồn nước.
Các hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học có khả năng gây kiệt oxi trong
nước làm chết các loài tôm cá.
Nhiệt độ cao làm ức chế hoạt động của các vi sinh vật nước.
Trong quá trình sản xuất và sử dụng lượng thuốc nhuộm chiếm khoảng 1015% được thải vào môi trường. Sự hiện diện của thuốc nhuộm trong dòng thải làm
giảm thẩm mỹ của nguồn nước tiếp nhận, làm giảm sự khuếch tán của ánh sáng mặt
trời trong nước và gây nhiều độc hại với sinh vật. Loại thuốc nhuộm có độc tính cao
nhất là thuốc nhuộm azo. Trong môi trường kỵ khí, thuốc nhuộm azo bị khử tạo ra
những amin vòng thơm, đây là những chất độc hại, gây biến dị và ung thư cho
người và động vật.
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
17

 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

I.2.4. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong ngành dệt nhuộm
I.2.4.1.Các biện pháp kiểm soát đầu nguồn
1. Giảm tiêu thụ nước [4] 
Để giảm tiêu thụ nước cho 1 kg hàng hay 1 mét vải từ kinh nghiệm thế gới
và thực tế sản xuất trong nước có thể nêu lên những giải pháp sau đây:
− Tối ưu hóa quy trình giặt: sử dụng công nghệ giặt với nước ngược dòng, đưa
ra quy trình giặt và kiểm tra chất lượng sản phẩm sau khi giặt để giảm số lần giặt lại
,sử dụng lại nước giữa các lần giặt xả (sử dụng nước giặt xả lần cuối cho nước giặt
lần đầu của mẻ khác).
− Thu hồi, tuần hoàn nước làm mát ở hệ thống làm mát bay hơi trong nhà
máy kéo sợi, ở các nhà máy nhuộm nhiệt độ cao, máy đốt lông, máy sấy văng,…để
sử dụng lại như nước cấp công nghiệp.
− Thu hồi nước ngưng.
− Đầu tư máy nhuộm tận trích thế hệ mới, nhuộm với dung tỉ thấp dần dần
thay thế các máy nhuộm dung tỉ cao hiện đang sử dụng phổ biến. Như vậy có ý
nghĩa tiết kiệm cả hóa chất và năng lượng, kéo giá thành xuống thấp.
− Sử dụng lại nước lưu trong các công nghệ giảm trọng, tăng trắng quang học
và cả nhuộm vải sợi ở các máy jet. Điều này có giá trị tiết kiệm cả hóa chất, chất
trợ.
− Sử dụng lại nước vệ sinh băng tải in hoa vì nước này chỉ chứa một lượng
nhỏ hồ in.
− Tuần hoàn sử dụng lại nước thải đã xử lý triệt để cho các công đoạn thích
hợp (chẳng hạn như giặt).

− Nâng cao ý thức tiết kiệm nước của công nhân.
2. Lựa chọn sử dụng, thay thế hóa chất, chất trợ và thuốc nhuộm [7]
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
18
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Lựa chọn các hóa chất công nghệ, các chất trợ và thuốc nhuộm là công đoạn
quyết định nhất để giảm thiểu tác động đến môi trường. Một cách thức hữu hiệu,
khả thi để giảm thải lượng BOD trong nước thải là sử dụng thay thế các hóa chất có
giá trị BOD thấp cho các chất có giá trị BOD cao. Ví dụ như:
-

Thay thế hồ tinh bột như bột sắn (khoai mì) có 50% BOD và gelatin (100%

BOD) bằng hồ tổng hợp, chỉ có 1 – 3 % BOD trong công đoạn hồ sợi dọc bông
100% hay tơ vixco.
- Chất giặt tổng hợp (≤ 22% BOD) thay thế xà phòng (140 % BOD).
- Thay thế amoni sunfat/ clorua hay axit vô cơ cho axit axetic (33 – 62% BOD).
Tuy nhiên, việc thay thế các hóa chất, thuốc nhuộm có BOD cao bằng chất có
BOD thấp, dễ phân hủy cũng có một số nhược điểm. Thường sản phẩm BOD thấp
có giá bán cao hơn.
3. Thu hồi và sử dụng lại hóa chất và thuốc nhuộm [7]
Các tiềm năng thu hồi và sử dụng lại hóa chất, thuốc nhuộm còn dư sau khi sử
dụng lần đầu là to lớn. Như:
- Thu hồi sử dụng lại hồ.

- Thu hồi sử dụng lại xút khâu làm bóng.
Tận dụng thuốc nhuộm còn lại để nhuộm các mẻ sau mang lại hiệu quả kinh tế
(tiết kiệm cả thuốc nhuộm, hóa chất và chất trợ), giảm được đáng kể thải lượng ô
nhiễm môi trường. Do dễ bị thủy phân trong nước nên thuốc nhuộm hoạt tính bị
hạn chế sử dụng lại.
Một số nơi đã thành công trong việc thu hồi thuốc nhuộm inđigo từ quá trình
nhuộm sợi bông bằng phương pháp siêu lọc: nâng cao nồng độ thuốc nhuộm trong
nước thải sau khi giặt lên 60 – 80 g/l dệt có thể tuần hoàn lại bể nhuộm.
4. Các công nghệ sạch hơn, tiên tiến và thân thiện với môi trường[12]

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
19
 


Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Áp dụng các qui trình công nghệ mới, tiên tiến và thân thiện với môi trường
trên cơ sở máy móc thiết bị mới, hiện đại có thể đưa ra hiệu quả nhiều mặt cả về
kinh tế, kỹ thuật (chất lượng) và môi trường.
Một số công nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường như:
-

Thay thế NaOCl và NaClO2 bằng kali pemanganat KMnO4, H2O2 trong tẩy

trắng vải sợi bông và sợi pha. KMnO4 là một chất oxy hóa mạnh, thân thiện với môi
trường hơn nữa qui trình pemangant tốn ít thời gian. Các phản ứng phụ trong quá
tình tẩy trắng bằng các hợp chất hữu cơ chứa Clo làm tăng hàm lượng AOX trong

nước thải. Để giảm được lượng chất tẩy trắng bằng Clo mà vẫn đảm bảo được độ
trắng cho vải bông, có thể kết hợp tẩy 2 cấp: cấp 1 tẩy trắng bằng NaOCl có bổ sung
NaOH, sau 10 – 15 phút tẩy trắng cấp 2 bằng H2O2 (đun nóng). Phương pháp này có
thể giảm được 80% AOX.
-

Tiến hành nhuộm theo công nghệ ngậm ép – cuộn ủ lạnh. Qui trình công

nghệ nhuộm rất ngắn và đơn giản như sau:
Ép thuốc nhuộm hoạt tính và kiềm

Cuộn, ủ ở nhiệt độ bình thường

giặt (ở nhiệt độ bình thường).
-

Giảm ô nhiễm kiềm trong nước thải từ công đoạn làm bóng bằng cách thay

thế phương pháp làm bóng lạnh bằng phương pháp làm bóng nóng với nhiệt độ 6070oC (thường 10 – 20oC), thời gian lưu giảm còn 20s (thường 50s), lượng kiềm tiết
kiệm được 7 – 10% (thường sử dụng dung dịch kiềm nồng độ 280 – 300 mg/l); hoặc
kết hợp giữa làm bóng và tận thu xút bằng phương pháp cô đặc, hơi thứ của quá
trình cô đặc được quay lại làm nóng dung dịch kiềm. Bằng phương pháp này có thể
tiết kiệm được 15% lượng nước, 15% lượng hơi và 25% lượng xút.
I.2.5. Phân loại thuốc nhuộm và đặc điểm của thuốc nhuộm hoạt tính
I.2.5.1 Phân loại thuốc nhuộm [13]
1. Phân loại thuốc nhuộm theo cấu tạo hoá học
™ Phân loại bằng chỉ số màu
Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
20
 

Luận văn cao học

Viện KH và CN môi trường

Việc phân loại bằng chỉ số màu được thực hiện đầu tiên bởi Hiệp hội những
người sản xuất thuốc nhuộm và màu vào năm 1921, trong đó giới thiệu hơn 1.200
loại thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp và một số thuốc nhuộm thiên nhiên cùng
pigment. Trong phiên bản thứ ba của chỉ số màu xuất bản năm 1971 đã liệt kê được
7.900 tên xuất xứ và 36.000 tên màu thương mại.
™ Phân loại thuốc nhuộm theo cấu tạo hoá học
+ Thuốc nhuộm Azo: Trong phân tử có một hay nhiều nhóm Azo (-N=N-).
Dựa vào số nhóm azo có trong hệ mang màu của thuốc nhuộm mà người ta chia ra
các nhóm thuốc nhuộm:
− Monoazo

Ar-N = N-Ar’

− Điazo

Ar – N = N – Ar’ –N =N – Ar’

− Tri và polyazo

Ar – N = N – Ar’- N = N-Ar’ – N = N – Ar’’

Trong đó: Ar, Ar’, Ar’’ là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng, dị
vòng v.v…
Thuốc nhuộm Azo là thuốc nhuộm quan trọng nhất và có lịch sử phát triển rất

lâu đời. Nó bao gồm hầu hết các loại thuốc nhuộm theo phân lớp kĩ thuật: thuốc
nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm cầm màu, thuốc nhuộm
bazic, thuốc nhuộm cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm
azo không tan và thuốc nhuộm pigment. Thuốc nhuộm azo được sản xuất nhiều
nhất, chiếm tới gần 50% tổng sản lượng thuốc nhuộm.
+ Thuốc nhuộm antraquinon: trong phân tử có một hay nhiều nhân
Antraquinon hay các dẫn xuất của nó. Những dẫn xuất khác nhau ở các vị trí 1, 4, 5,
8 sẽ cho các loại thuốc nhuộm tương ứng như sau:
-

thuốc nhuộm amino antraquinon;

-

thuốc nhuộm hyđroxyl antraquinon;

-

thuốc nhuộm axylamino antraquinon;

-

thuốc nhuộm antrimit;

-

thuốc nhuộm antraquinon đa vòng.

Nguyễn Vũ Ngọc Mai. Lớp Cao học Công nghệ môi trường. Khoá 2009 – 2010.
21