Nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải công nghiệp in

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học bách khoa hµ néi


BÙI THỊ TUYẾT LOAN

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP IN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI


BÙI THỊ TUYẾT LOAN

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP IN
Chun ngành : Cơng nghệ Mơi trường nước và nước thải
Mã số :

62850601

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:
1- PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2- GS.TSKH. La Văn Bình - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

HÀ NỘI – 2012


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa
từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả

Bùi Thì Tuyết Loan


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi
trường, Viện Kỹ thuật Hóa học - trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, GS.TS.La
Văn Bình, những người Thầy đã tận tình hướng dẫn tơi trong q trình
thực hiện luận án này.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi
trường, Bộ môn Công nghệ in, Bộ môn Vô cơ Kỹ thuật thuộc Viện Kỹ
thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Công ty In Công đoàn
đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để luận án được hòan thành.
Xin chân thành cảm ơn các Thầy cô, các nhà khoa học, các anh chị đồng

nghiệp đã cổ vũ, giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành luận án.

Tác giả

Bùi Thị Tuyết Loan


MỤC LỤC
Trang
Danh mục các chữ viết tắt ----------------------------------------------------------------------i
Danh mục các bảng biểu -----------------------------------------------------------------------ii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị -----------------------------------------------------------------iii
MỞ ĐẦU -------------------------------------------------------------------------------- 1
CHƯƠNG1- TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP IN
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

4

1.1 - Đặc điểm công nghệ in và môi trường trong công nghiệp in--------------------- 4
1.1.1 - Đặc điểm công nghệ in----------------------------------------------------------------- 4
1.1.2 - Đặc điểm môi trường trong công nghiệp in----------------------------------------- 6
1.1.3 - Đặc điểm công nghệ in offset và các nguồn nước thải ---------------------------- 8
1.2 - Các phương pháp xử lý nước thải in-------------------------------------------------- 16
1.2.1 - Phương pháp keo tụ--------------------------------------------------------------------- 16
1.2.2 - Phương pháp hấp phụ------------------------------------------------------------------- 23
1.2.3 - Kỹ thuật màng--------------------------------------------------------------------------- 24
1.2.4 - Xử lý nước thải in nhuộm bằng phương pháp ơxy hóa --------------------------- 25
1.2.4.1- Xử lý nước thải bằng quá trình fenton----------------------------------------------- 26
1.2.4.2- Xử lý nước thải bằng q trình điện hóa--------------------------------------------- 29
CHƯƠNG 2- ĐỐI TƯỢNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

THỰC NGHIỆM

37

2.1 - Đối tượng nghiên cứu------------------------------------------------------------------ 37
2.1.1 - Thành phần của nước thải in tự tạo--------------------------------------------------- 37
2.1.2 - Nước thải in thực tế dùng để nghiên cứu thực nghiệm ---------------------------- 38
2.2 - Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ----------------------------------------- 38
2.2.1 - Sơ đồ nghiên cứu và cơng nghệ thí nghiệm xử lý nước thải in------------------- 38
2.2.2 - Quá trình tiến hành thực nghiệm------------------------------------------------------ 39
2.2.3 - Qui hoạch thực nghiệm----------------------------------------------------------------- 40
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

46

3.1 - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải in bằng quá trình keo tụ------------------- 46
3.1.1 - Nghiên cứu xử lý nước thải in tự tạo bằng quá trình keo tụ----------------------- 47
3.1.2 - Kiểm chứng, so sánh hiệu quả xử lý của quá trình keo tụ với các mẫu nước
thải in tự tạo và mẫu nước thải in thực tế ------------------------------------------- 64
3.1.3 - Nhận xét về khả năng xử lý nước thải in bằng quá trình keo tụ------------------ 66


3.2 - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải in bằng phương pháp fenton.------------- 66
3.2.1 - Nghiên cứu xử lý nước thải in tự tạo bằng quá trình fenton----------------------- 67
3.2.2 - Kiểm chứng, so sánh hiệu quả xử lý của quá trình fenton với các mẫu nước
thải in tự tạo và mẫu nước thải in thực tế ------------------------------------------- 75
3.2.3 - Nhận xét về khả năng xử lý nước thải in bằng quá trình fenton------------------ 76
3.3 - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải in bằng phương pháp điện hóa ----------- 77
3.3.1 - Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến q trình điện hóa xử lý
nước thải in------------------------------------------------------------------------------ 78

3.3.2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến suất xử lý nước thải in
bằng q trình điện hóa dùng điện cực ferosilic /Fe ------------------------------ 87
3.3.3 - Ảnh hưởng của pHban đầu của nước thải in đến hiệu suất xử lý COD và độ
màu bằng q trình điện hóa----------------------------------------------------------- 89
3.3.4 - Ảnh hưởng của thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý COD và tách màu ----- 93
3.3.5 - Kết quả kiểm tra, so sánh hiệu suất xử lý nước thải tự tạo với nước thải thực
tế trong q trình điện hóa xử lý nước thải in--------------------------------------- 94
3.3.6 - Nhận xét về khả năng xử lý nước thải in bằng q trình điện hóa--------------- 95
3.4 - So sánh hiệu quả xử lý nước thải in bằng các phương pháp đã nghiên cứu----- 96
3.5 - Qui hoạch hóa thực nghiệm ---------------------------------------------------------- 98
3.5.1 - Mơ hình hóa qui hoạch thực nghiệm xử lý nước thải in bằng keo tụ với PAC- 98
3.5.2 - Mơ hình hóa qui hoạch thực nghiệm xử lý nước thải in bằng điện hóa dùng
điện cực ferosilic / Fe------------------------------------------------------------------- 100
3.6 - Nghiên cứu xử lý nước thải in bằng quá trình gồm hai bậc----------------------- 103
3.7 - Đề xuất qui trình xử lý nước thải in offset------------------------------------------- 105
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ--------------------------------------------------------- 106
CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN--------------------------- 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO------------------------------------------------------------- 109
PHỤ LỤC-------------------------------------------------------------------------------- 117


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
BOD

Nhu cầu ơxi sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)

COD

Nhu cầu ơxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)

DO

Ơxi hịa tan (Dissolved Oxygen)

SS

Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid)

TDS

Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solid)

TS

Tổng chất rắn (Total Solid)

NT

Nước thải

CKT

Chất keo tụ

PAA

polyacrylamine

PAC

Poly Aluminium Chloride

PVA

Polyvinyl Alcohol

CMC

Cacboxyl Metyl Cenlulo

MW

Trọng lượng phân tử

QCVN

Qui chuẩn Việt Nam

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

ηkCOD

Hiệu suất khử COD

ηkmàu

Hiệu suất khử màu

i


DANH MỤC CÁC BẢNG
Ký hiệu
Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10Bảng 3.11Bảng 3.12Bảng 3.13Bảng 3.14Bảng 3.15Bảng 3.16Bảng 3.17Bảng 3.18Bảng 3.19Bảng 3.20Bảng 3.21Bảng 3.22Bảng 3.23Bảng 3.24-

Tên bảng
Mức độ ô nhiễm tại công đoạn chế tạo khuôn in----------------------------------Kết quả phân tích mẫu nước thải cơng đoạn in------------------------------------Thế ôxy hóa của một số tác nhân ôxy hóa ----------------------------------------Những hợp chất hữu cơ bị ơxy hóa bởi gốc hydroxyl----------------------------Quan hệ giữa các yếu tố, hệ số và số thí nghiệm trong quy hoạch 3k----------Sự phụ thuộc của α vào các yếu tố độc lập k--------------------------------------Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý COD và màu-----Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý trong quá trình keo tụ--------Kết quả của quá trình keo tụ với các chất keo tụ khác nhau---------------------Ảnh hưởng của tốc độ khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu suất xử lý

Trang
13
14
25
26
40
41
47
52
57
59
Ảnh hưởng của thời gian khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu suất xử lý- 59
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy giai đoạn tạo bông đến hiệu suất xử lý.---------- 61
Ảnh hưởng của thời gian khuấy giai đoạn tạo bông đến hiệu suất xử lý------- 62
Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu quả xử lý đối với các mẫu
nước thải in khác nhau---------------------------------------------------------------- 64
Hiệu quả xử lý bằng quá trình keo tụ với các mẫu nước thải in khác nhau---- 65
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 đến hiệu suất xử lý
nước thải in----------------------------------------------------------------------------- 68
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ mol /mol Fe+2/H2O2 đến hiệu suất

xử lý nước thải in---------------------------------------------------------------------- 72
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý nước thải in- 74
Hiệu suất xử lý COD và tách màu đối với các mẫu nước thải in khác nhau -- 76
Tổn thất điện cực trong quá trình xử lý nước thải in đối với các loại điện
cực anôt khác nhau.------------------------------------------------------------------- 80
Ảnh hưởng của điện cực đến hiệu quả xử lý nước thải in bằng q trình
điện hóa--------------------------------------------------------------------------------- 82
Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu suất xử lý nước thải in------------- 88
Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải in bằng q trình điện hóa- 90
Ảnh hưởng của thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý nước thải in------------ 93
Hiệu suất xử lý các mẫu nước thải in khác nhau bằng quá trình điện hóa------ 94
Hiệu suất xử lý nước thải in bằng các phương pháp khác nhau ----------------- 96
Bảng số liệu theo kế hoạch quy hoạch thực nghiệm keo tụ với PAC----------- 99
Bảng số liệu theo kế hoạch quy hoạch thực nghiệm điện hóa với điện
cực ferosilic---------------------------------------------------------------------------- 101
Hiệu suất xử lý sau quá trình xử lý bậc 1 là keo tụ, bậc 2 là điện hóa với
các mẫu nước thải khác nhau--------------------------------------------------------- 103
Các thông số đặc trưng của các mẫu nước thải in khác nhau sau quá trình xử 104
lý bằng hai bậc ------------------------------------------------------------------------ ii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Ký hiệu
Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình3.10Hình3.11Hình3.12Hình3.13Hình3.14Hình3.15Hình3.16Hình3.17Hình3.18Hình3.19Hình3.20Hình3.21Hình3.22Hình3.23Hình3.24Hình3.25Hình3.26-

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang
Sơ đồ cơng nghệ in kèm dịng thải----------------------------------------------------- 7
Sơ đồ cơng nghệ in offset kèm dịng thải---------------------------------------------- 10

Cơ chế dính bám-------------------------------------------------------------------------- 18
Cơ chế kết tủa quét----------------------------------------------------------------------- 18
Sơ đồ máy Jartest------------------------------------------------------------------------- 38
Sơ đồ nguyên tắc của hệ thống bình điện phân xử lý nước thải in------------------ 39
Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến sự biến thiên của COD--------------- 48
Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến sự biến thiên của màu---------------- 48
Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất khử COD------------------- 49
Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất khử màu-------------------- 49
Ảnh hưởng của pH ban đầu khi keo tụ đến sự biến thiên của COD--------------- 53
Ảnh hưởng của pH ban đầu đến sự biến thiên của độ màu------------------------- 53
Ảnh hưởng của pH ban đầu khi keo tụ đến hiệu suất khử COD ------------------- 54
Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất khử màu--------------------------------- 54
Cấu trúc bã lắng của quá trình keo tụ-------------------------------------------------- 58
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu suất xử lý -- 60
Ảnh hưởng của thời gian khuấy giai đoạn phản ứng đông tụ đến hiệu suất xử lý 60
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy giai đoạn tạo bông đến hiệu suất xử lý ------------- 62
Ảnh hưởng của thời gian khuấy giai đoạn tạo bông đến hiệu suất xử lý----------- 63
Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2 / COD ban đầu đến sự biến thiên của COD----------- 68
Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2 / COD ban đầu đến sự biến thiên của độ màu-------- 69
Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/COD ban đầu đến hiệu suất khử màu và COD------- 69
Ảnh hưởng của tỷ lệ mol/mol Fe+2/H2O2 ban đầu đến hiệu suất khử màu
và COD------------------------------------------------------------------------------------ 72
Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất khử COD và màu----------------------- 74
Điện thế ổn định của các vật liệu điện cực trong dung dịch nước thải in khi
chưa xử lý--------------------------------------------------------------------------------- 78
Điện thế ổn định của vật liệu điện cực trong dung dịch nước thải in sau xử lý- 79
Đường cong phân cực của điện cực anot Ferosilic trong dung dịch nước thải i
trướcvà sau khi xử lý đơng tụ điện hố.---------------------------------------------- 81
Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu suất xử lý------------------------------- 88
Ảnh hưởng của pH trong q trình điện hóa đến hiệu suất xử lý------------------ 90

Ảnh hưởng của thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý ----------------------------- 93
Phổ UV-Vic của nước thải in trước và sau xử lý bằng các phương pháp
khác nhau-------------------------------------------------------------------------------- 97
Sơ đồ công nghệ đề suất xử lý nước thải in------------------------------------------- 105
iii


MỞ ĐẦU
1 - Đặt vấn đề
Công nghệ in chủ yếu được nước ta áp dụng hiện nay là công nghệ in offset
(đang chiếm trên 50% trong tổng số các loại hình cơng nghệ in), bên cạnh đó cũng áp
dụng cơng nghệ in flexo, công nghệ in ống đồng, công nghệ in lưới, công nghệ in phun
nhưng ở mức hạn chế.
Ngành In tuy không thải ra môi trường lượng nước thải lớn nhưng chứa nhiều
tác nhân gây ơ nhiễm, có nhiều chất độc hại gây ô nhiễm nguồn nước, gây độc hại tới
các lồi thủy sinh. Trong nước thải có đầy đủ các hóa chất sử dụng trong q trình sản
xuất từ ít độc đến rất độc như các chất mang màu, dầu mỡ và dung môi hữu cơ, các
chất rắn không tan trong nước, cả kim loại nặng và nhiều chất ô nhiễm khác. Nước thải
trong công nghiệp in gây độc hại chủ yếu là từ các quá trình gia công phim, hiện bản in
và in.
Hiện tại một số nhà máy lớn của Việt Nam đang dần áp dụng hệ thống cơng
nghệ “máy tính ra bản” và trên thế giới sẽ tiến tới cơng nghệ “máy tính ra in ln”. Với
loại thiết bị này, các công đoạn làm phim, hiện bản sẽ được loại bỏ hoặc được làm một
cách tự động, con người phải điều khiển chúng thông qua màn hình máy tính chứ
khơng phải trực tiếp thao tác, tác động như trước đây nữa. Bên cạnh việc rút ngắn công
đoạn sản xuất, hạn chế được công nhân tham gia sản xuất, dây truyền này cũng hạn chế
được các ảnh hưởng tiêu cực của hóa chất độc từ q trình gia công phim. Như vậy
trong tương lai, nguồn sinh ra nước thải độc hại sẽ chủ yếu là công đoạn in, trong đó
nhiều năm tới cơng nghệ in offset vẫn là công nghệ in chủ đạo. Cho tới nay trong nước
hầu như chưa có nhà máy nào có hệ thống xử lý nước thải hoàn thiện (trừ nhà máy In

Tiền Quốc gia có hệ thống xử lý nước thải của Đức áp dụng phương pháp keo tụ
nhưng hệ thống đơn giản chưa đạt hiệu quả) [8]. Do vậy, việc nghiên cứu các phương
pháp xử lý nước thải in nhằm đưa ra qui trình xử lý nước thải có hiệu quả cho mỗi loại
hình cơng nghệ in để có thể ứng dụng vào thực tế các nhà máy in là có ý nghĩa thực
tiễn thiết thực.
Trong quá trình sản xuất, nước thải ở mỗi cơng đoạn có đặc thù khác hẳn nhau,
nên để hợp lý hơn cần phân luồng dòng thải để xử lý riêng rẽ, tạo điều kiện thuận lợi
về mặt kỹ thuật cũng như giảm chi phí cho đầu tư xây dựng và vận hành hệ thống xử
lý. Mặt khác mỗi loại hình cơng nghệ in khác nhau nước thải có đặc trưng riêng nên
cần nghiên cứu để đưa ra cơng nghệ hợp lý cho từng loại hình cơng nghệ. Chính vì vậy
NCS chọn việc nghiên cứu xử lý nước thải in offset là hướng nghiên cứu chính của
mình.
Với đặc tính của nước thải in cần có một q trình kết hợp của nhiều phương
pháp để khử triệt để màu có trong nước thải, các hạt keo huyền phù khó lắng, hàng loạt
các loại dung mơi hữu cơ, những muối vô cơ và cả kim loại.
1


2 - Mục đích nghiên cứu của luận án
Nghiên cứu tìm ra phương pháp thích hợp cho xử lý nước thải in nhằm định
hình cơng nghệ xử lý nước thải in offset hợp lý đạt hiệu quả xử lý cao

3 - Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: là nước thải in offset
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm một số phương pháp hóa lý và
hóa học để xử lý nước thải in. Qua đó đề xuất công nghệ xử lý nước thải in offset.

4 - Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu định hướng xử lý nước thải in bằng phương pháp keo tụ, phương
pháp Fenton và phương pháp điện hóa trên cơ sở khảo sát thực nghiệm các yếu tố

chính ảnh hưởng đến các quá trình trên trong xử lý nước thải in offset.
- Từ thực nghiệm, xác định được chất keo tụ thích hợp cho xử lý nước thải in
offset bằng quá trình keo tụ và xác định phương pháp ơxy hóa thích hợp dùng để xử lý
nước thải in offset.
- Áp dụng qui hoạch hóa thực nghiệm để xác định các thơng số tối ưu của các
quá trình xử lý nước thải in offset.
- Đề xuất qui trình cơng nghệ hợp lý cho quá trình xử lý nước thải in offset

5 - Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học của luận án: Luận án đã áp dụng khoa học kỹ thuật vào xử lý
nước thải nói chung và nước thải in nói riêng (đặc biệt là nước thải in offset), phục vụ
thực tế, góp phần bảo vệ môi trường. Đồng thời luận án đã định hướng trong nghiên
cứu, lựa chọn các phương pháp hợp lý cho xử lý nước thải công nghiệp in, là tiền đề
cho việc nghiên cứu để tìm ra cơng nghệ xử lý nước thải in của các loại hình cơng
nghệ in khác nhau.
Ý nghĩa thực tiến của luận án : Luận án đã xác định được khả năng xử lý nước
thải in bằng các phương pháp keo tụ, phương pháp Fenton và phương pháp điện hóa;
Đã xây dựng được q trình xử lý nước thải in offset có hiệu quả là quá trình kết hợp
phương pháp keo tụ dùng chất keo tụ PAC với phương pháp điện hóa dùng điện cực
anot ít tan ferosilic.

6 - Tính mới của đề tài
- Đã chọn được hợp chất PAC (polyaluminium chloride PAC) là chất keo tụ
thích hợp có hiệu quả cho xử lý giảm thiểu COD (nhu cầu ơxy hóa học) và mất màu
nước thải in offset bằng phương pháp keo tụ.
- Xác định được điện cực anot ferosilic có độ bền điện hóa cao, ít sinh bùn trong
q trình xử lý, rất có hiệu quả cho xử lý nước thải in offset bằng q trình điện hóa
(làm mất màu nước thải và đạt hiệu suất xử lý COD cao).
2

- Đã xây dựng được một công nghệ hợp lý để xử lý nước thải in offset đạt hiệu
quả cao, bao gồm hai bậc: bậc 1 keo tụ với tác nhân keo tụ PAC và bậc hai điện hóa
dùng điện cực anot ferosilic. Trên cơ sở đó đã kết hợp thực nghiệm và áp dụng phương
pháp qui hoạch hóa thực nghiệm trực giao bậc hai để xác định các thông số kỹ thuật tối
ưu cho quá trình nhằm đạt hiệu quả khử COD cao và làm mất màu nước thải. Kết quả
thu được là nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải vào môi trường.

3


CHƯƠNG1 - TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP IN
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
1.1 - Đặc điểm công nghệ in và môi trường trong công nghiệp in
1.1.1 - Đặc điểm công nghệ in
Về mặt công nghệ để tạo ra sản phẩm từ trước đến nay của bất kỳ phương pháp
in nào đều chia thành ba công đoạn: trước in thường gọi là công đoạn chế tạo khuôn in,
đến quá trình in và sau in là cơng đoạn gia cơng tờ in hoặc đóng sách. Mặt khác, để tạo
ra bất kỳ sản phẩm in nào cũng phải có thiết bị in, khn in và vật liệu in.
Mục đích của cơng đoạn chế tạo khuôn in là tạo ra khuôn mẫu chứa chữ và hình
ảnh đúng theo maket của khách hàng.
Quá trình in là quá trình đưa mực in lên bề mặt vật liệu nhận hình ảnh dưới
dạng các chữ hoặc hình ảnh. Thiết bị để truyền mực lên bề mặt vật liệu giấy, tấm kim
loại, nylon,..dưới dạng các chữ, hình ảnh để tạo ra nhiều tờ in giống nhau gọi là máy
in. Việc tạo ra nhiều tờ in có hình ảnh, chữ giống nhau nhờ khuôn in (đã được sản xuất
từ công đoạn trước).
Trên khuôn in chứa hai vùng khác nhau là vùng in và vùng không in. Vùng in
nhận mực để tạo ra hình ảnh, chữ và vùng khơng in là những chỗ không nhận mực
trong lúc in. Trên bất kỳ một khn in nào cũng phải có hai phần khác nhau là phần in
và khơng in. Chính sự khác nhau của phần tử in và phần tử không in người ta có các

phương pháp in khác nhau. Phần tử in có thể khác nhau về vị trí cao thấp, về tính chất
bề mặt (thủng, kín), khác nhau về tính chất hóa lý (ưa nước và kỵ nước), khác nhau về
tĩnh điện,..
Một thiết bị in bất kỳ nào cũng đều có nguyên lý cấu tạo chung gồm hệ thống
chứa mực in và chứa vật liệu in (giấy, tấm kim loại, nylon, màng kim loại,..), hệ thống
truyền mực từ máng chứa mực lên bề mặt khuôn in dưới dạng các chữ, hình ảnh sau đó
có hệ hệ thống truyền mực từ khuôn in sang giấy in để tạo tờ in.
Tùy thuộc vào loại khuôn in và cách truyền mực lên khn in khác nhau người
ta có những cách in khác nhau và thường gọi là các phương pháp in. Ngày nay, chúng
ta thường có các phương pháp in chính là in typo, in flexo (in cao), in ống đồng (in
lõm), in lưới, in offset, in laser. Mỗi phương pháp in có sự thích hợp để in các sản
phẩm in khác nhau. Phương pháp in offset đang là phương pháp in phổ biến nhất hiện
nay, nó dùng để in phần lớn các loại sản phẩm. In laser là những máy in nhỏ chủ yếu
cho in văn phòng. Phương pháp in ống đồng và in flexo chủ yếu dùng để in bao bì
hàng hóa. Phương pháp in lưới là phương pháp in đơn giản nhất kể cả thiết bị và công
nghệ dùng để in nhiều chất liệu khác nhau với số lượng ít, tuy nhiên tốc độ in chậm và
chất lượng hình ảnh khơng cao.
Mục đích của cơng đoạn gia cơng sau in là từ các tờ in (được sản xuất từ công
đoạn in) tạo ra các sản phẩm in theo yêu cầu của khách hàng.
4


1.1.1.1- Công đoạn chế tạo khuôn in
Do đặc điểm các loại khuôn in của các phương pháp in khác nhau nên công
nghệ để làm khuôn in cũng rất khác nhau. Tuy phương pháp chế tạo khuôn in khác
nhau nhưng chúng cũng có những bước chung giống nhau: sắp chữ để tạo ra nội dung
bản thảo cần in; chụp ảnh để được các phim âm bản hoặc dương bản chứa các hình ảnh
cần in; ghép các chữ và hình ảnh đã tạo ra thành những trang, những tờ in phù hợp với
bản mẫu và loại máy in; cuối cùng là truyền hình ảnh, chữ đó lên vật liệu làm khn
(gọi là bản in) để tạo ra khn in hồn chỉnh. Các khuôn in này được lắp lên máy in để

thực hiện q trình in. Việc chế tạo khn in phức tạp, mất nhiều thời gian và tiêu tốn
nhiều hóa chất (nhất là công đoạn làm phim). Ngày nay người ta dùng máy vi tính với
những phần mềm chuyên dụng để sắp chữ, dàn trang, dùng thiết bị xử lý hình ảnh, làm
phim trên các hệ thống máy tính chuyên dụng nên quá trình làm phim nhanh hơn, khả
năng trình bày một ấn phẩm đa dạng ngày càng đáp ứng yêu cầu khách hàng hơn.
Trong một phương pháp in có thể dùng nhiều loại vật liệu làm khuôn khác nhau và mỗi
loại vật liệu làm khn lại có một cơng nghệ chế tạo khuôn in khác nhau. Xu hướng
trong tương lai, để rút ngắn công đoạn chế tạo khuôn in người ta bỏ công đoạn làm
phim, chuyển từ công nghệ CTF (công nghệ chế khn in có làm phim là chữ và hình
ảnh chuyển qua phim tới bản in) sang cơng nghệ CTP (công nghệ chế khuôn in không
làm phim: chữ và hình ảnh khơng truyền qua phim mà truyền ra thẳng bản in ln). Có
thể nói cơng nghệ CTP là “cơng nghệ sạch hơn” công nghệ CTF do đỡ tiêu tốn hóa
chất làm phim, đồng thời sẽ khơng thải ra mơi trường lượng nước thải lớn và rất độc từ
việc làm phim. Hiện nay đã có nhiều nhà máy đang thay dần công nghệ CTF thành
công nghệ CTP.
1.1.1.2- Công đoạn in
Đây là cơng đoạn chủ yếu trong q trình sản xuất in, công đoạn này trực tiếp
tạo ra tờ in trên các máy in cụ thể: máy in tờ rời (đưa từng tờ giấy vào in) và máy in
cuộn (đưa giấy in vào dưới dạng băng giấy). Nhìn chung cơng nghệ in trên các máy in
của tất cả các phương pháp in đều có nguyên lý giống nhau là mực từ máng mực được
hệ thống cấp mực truyền một lớp mỏng đều lên tất cả các phần tử in trên khuôn in, sau
đó mực này được truyền trực tiếp lên giấy in (trừ công nghệ in offset mực in truyền từ
khuôn in sang giấy in gián tiếp qua tấm cao su offset) nhờ hệ thống ép in để tạo thành
tờ in. Khi hình ảnh in nhiều màu, tất cả các máy in đều in từng màu một nối tiếp nhau,
hết màu nọ đến màu kia. Phần lớn các ảnh nhiều màu đều in bằng các màu: đỏ cánh
sen - xanh da trời - vàng - đen.
1.1.1.3- Công đoạn gia công sau in
Đây là khâu cuối cùng của quá trình sản xuất in để tạo ra sản phẩm in hoàn
chỉnh theo yêu cầu của khách hàng. Ở công đoạn này, công nghệ và thiết bị đa dạng có
sự khác nhau nhiều, nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm. Nếu sản phẩm là sách thì

cơng đoạn gia cơng tờ in gồm dây chuyền đóng sách. Nếu hộp hàng hóa thì nó là dây
chuyền bế hộp và gián hộp. Nếu tem nhãn thì nó là dây chuyền cắt xén. Bộ phận này
sử dụng nhiều hoặc ít thiết bị tùy thuộc vào đặc thù sản phẩm. Dây chuyền có thể được
5


thiết kế độc lập với bộ phận máy in, cũng có thể được ghép liền với hệ thống máy in.
Cơng nghệ sản xuất ở công đoạn gia công tờ in khơng phụ thuộc vào phương pháp nào
mà nó phụ thuộc vào đặc thù của sản phẩm in là cái gì. Nó có thể được sản xuất bằng
máy nhưng cũng có thể được làm bằng thủ cơng. Nhìn chung cơng nghệ gia cơng rất
đa dạng, có thể đơn giản nhưng cũng có thể rất phức tạp và có thể sử dụng nhiều chủng
loại thiết bị khác nhau.
1.1.2 - Đặc điểm môi trường trong công nghiệp in [1, 5 - 7, 26]
Trong quá trình sản xuất in đã phát sinh rất nhiều chất thải độc hại, ảnh hưởng
trực tiếp tới môi trường trong các nhà máy in như ơ nhiễm khí thải, ô nhiễm do nước
thải, ô nhiễm do chất thải rắn, ô nhiễm do tiếng ồn, ô nhiễm bức xạ nhiệt và ô nhiễm
nhiệt. Mỗi công nghệ in khác nhau sử dụng nguyên vật liệu và hóa chất khác nhau nên
quá trình sản xuất sinh ra các chất thải khác nhau, đồng thời từng cơng đoạn trong q
trình sản xuất sinh ra các chất thải có đặc thù riêng.
Trong q trình sản xuất ô nhiễm bức xạ nhiệt phát sinh chủ yếu từ cơng đoạn
làm việc với máy tính, máy qt, đặc biệt là q trình phơi bản; Ơ nhiễm tiếng ồn chủ
yếu từ công đoạn in và gia công sau in do sử dụng nhiều thiết bị lớn chạy với tốc độ
cao gây ồn; Ơ nhiễm khí thải và bụi phát sinh chủ yếu ở công đoạn in và gia cơng sau
in. Đó là bụi giấy, bụi mực và hơi hóa chất do cơng đoạn in dùng nhiều dung mơi hữu
cơ bay hơi. Bụi giấy từ công đoạn gia công sau in do quá trình cắt xén giấy; Chất thải
rắn là các thùng đựng hóa chất (ở cả ba cơng đoạn chế khuôn, in và gia công sau in),
các loại phim, phụ liệu và bản loại, đặc biệt ở khâu gia cơng có nhiều giấy thải loại,
các dẻo giấy sinh ra do quá trình cắt, xén..; Nước thải được sinh ra từ nhiều nguồn
khác nhau, mỗi nguồn có đặc thù riêng, bao gồm: nước thải từ công đoạn làm phim
(hiện phim, định phim), nước thải từ công đoạn hiện bản và ăn mịn, nước thải từ cơng

đoạn in. Nước thải ngành in biến đổi theo thời gian, tuỳ thuộc vào công nghệ in,
phương pháp in và thiết bị in, qui mô sản xuất của nhà máy in, các loại nguyên vật liệu
và hóa chất sử dụng. Ngồi ra cịn có nước thải sinh hoạt rất lớn.
Có thể biểu diễn sơ đồ cơng nghệ in kèm dịng thải cho các loại hình cơng nghệ
in khác nhau theo hình 1.1 (Sơ đồ cơng nghệ in kèm dịng thải).

6


Đầu vào

Quá trình sản xuất

Chất thải đầu ra

Bản mẫu

- Giấy can và
các phụ liệu
- Phim và các
dung dịch dùng
làm phim

- Ánh sáng hoạt tính

- Bản in, phim đã phơi

Chữ

Hình ảnh

Vi tính

Tách mầu

- Chất thải rắn
- Khí thải

Làm phim

Q trình làm
khn in

- Nước thải làm phim

Chất thải rắn
Bức xạ nhiệt.

- Hóa chất

Nước thải

- Mực in, vật liệu in

- Chất thải rắn

- Các hóa chất phụ trợ,

In

- Khí thải, bụi, tiếng ồn
- Nước thải

dung dịch tẩy rửa

Gia cơng

Sản phẩm

Hình 1.1 - Sơ đồ cơng nghệ in kèm dịng thải

7


1.1.3 - Đặc điểm công nghệ in offset và các nguồn nước thải
1.1.3.1- Đặc điểm công nghệ in offset và các dòng thải
Để tạo ra sản phẩm trong dây chuyền công nghệ in offset cũng được chia thành
ba công đoạn là công đoạn chế tạo khuôn in, công đoạn in và công đoạn gia công sau
in.
1- Công đoạn chế tạo khuôn
Công đoạn chế tạo khuôn in bao gồm công đoạn sắp chữ, chụp ảnh, dàn trang
và bình bản để tạo tờ mẫu phơi, phơi bản, hiện bản và hòan thiện khuôn in.
- Sắp chữ
Công đoạn sắp chữ bao gồm nhập văn bản (dùng bàn phím để nhập nội dung
chữ vào máy tính bằng những phần mềm soạn thảo văn bản) và dàn trang (chuyển mã
các nội dung đã soạn thảo vào máy tính và dùng một số phần mềm dàn trang để sắp
chữ thành trang theo yêu cầu).
- Chụp ảnh
Công đoạn này dùng máy quét (scanner) và hệ thống máy tính để xử lý ảnh.
Đây là q trình số hóa hình ảnh và truyền nó lên phim. Q trình gồm quét ảnh, xử lý

hình ảnh, ghi phim, hiện hình và định hình trên phim.
- Bình bản
Sau khi chữ được sắp xếp và in trên các tờ giấy can hoặc phim, ảnh được chụp
thành phim tram, tiến hành ghép các chữ và hình ảnh vào cùng một trang. Bình bản là
người ta sắp xếp các trang theo tay sách tượng trưng và maket để tạo thành các tờ mẫu
phơi. Trên tờ mẫu phơi là nội dung, chữ, ảnh của tờ in cần in. Nó là nội dung của các
khn in sau này.
- Phơi và hiện bản in offset
Quá trình phơi bản là q trình truyền nội dung chữ, hình ảnh có trên tờ mẫu
phơi sang bản in chưa lộ sáng để thành một khuôn in offset. Trên khuôn in này sẽ gồm
hai phần khác nhau: phần tử in và phần tử không in. Khi in những phần tử in sẽ bắt
mực và truyền sang tấm cao su offset, sau đó mực từ tấm cao su offset tiếp tục truyền
sang giấy in (vật liệu in) để tạo hình ảnh, chữ trên giấy (trên vật liệu in). Bản sử dụng
trong các nhà máy in offset chủ yếu là bản điazơ. Q trình tạo khuôn in từ bản điazô
bao gồm lộ sáng (gọi là phơi bản), hiện hình và gơm bản. Lộ sáng là q trình dùng
ánh sáng hoạt tính của đèn phơi halơgien kim loại tác dụng chọn lọc lên bản in điazô.
Tại những chỗ phần tử in ánh sáng bị giữ lại, phần tử không in ánh sáng đi xuyên qua
tờ mẫu phơi tác dụng lên lớp điazô nhạy sáng gây ra phản ứng quang hóa. Kết quả của
phản ứng quang hóa là phân hủy màng điazơ và biến nó thành một chất mới, chất này
có khả năng tan trong dung dịch kiềm yếu, đồng thời giải phóng nitơ. Q trình hiện
hình là bản in sau khi lộ sáng người ta nhúng vào dung dịch kiềm lỗng và khi đó phần
màng cảm quang đã bị lộ sáng (phần tử không in) trên bản in điazô sẽ tách khỏi bề mặt
8


bản và tan vào dung dịch hiện. Sau khi hiện xong bản, dùng gôm Arabic phủ lên bề
mặt bản và được khn in hồn chỉnh.
Như vậy, trong cơng đoạn này cần chuẩn bị bản in, máy phơi bản, dung dịch
hiện bản (là dung dịch kiềm lỗng).
2- Cơng đoạn in

Cũng như các loại hình cơng nghệ in khác, q trình chuẩn bị sản xuất bao gồm:
chuẩn bị máy in (vệ sinh máy, kiểm tra máy), chuẩn bị khuôn in và lắp khuôn in lên
máy, chuẩn bị hệ thống truyền mực, chuẩn bị mực và đưa lên hệ thống chứa mực,
chuẩn bị giấy in và đưa giấy vào máy. Ngoài ra, khác với công nghệ in khác, in offset
phải chuẩn bị thêm hệ thống truyền ẩm và chuẩn bị dung dịch ẩm. Tiếp theo là in thử,
căn chỉnh máy và sau đó mới in sản lượng.
Đặc điểm của in offset là khuôn in chỉ in được khi chà lên nó một màng nước
trước khi chà mực, vì màng nước đó làm cho phần tử không in không nhận mực. Từ
đặc điểm này, bắt buộc mực in offset phải là loại mực gốc dầu (là loại mực không được
tan trong nước). Đồng thời do đặc điểm này mà in offset khác các phương pháp in khác
là máy in phải có hệ thống làm ẩm khuôn in bằng dung dịch làm ẩm.
Khi in hết số lượng, nếu thay màu mới cần phải lấy hết mực cũ trong máng chứa
mực ra, sau đó dùng dung dịch rửa lô (là các loại dầu, cồn, dung môi hữu cơ, dầu
hỏa,..) để rửa sạch các lô in.
3- Công đoạn gia cơng sau in
Cũng giống như các loại hình công nghệ in khác, đây là khâu cuối cùng của
quá trình sản xuất in để tạo ra sản phẩm in hoàn chỉnh theo yêu cầu của khách hàng
(xem thêm ở phần 3 của mục 1.1.3.1).
Do đặc điểm công nghệ nên q trình sản xuất sản phẩm in dùng cơng nghệ in
offset thải ra môi trường nhiều chất thải độc hại từ q trình chế tạo khn in, q trình
in và q trình gia cơng sau in. Điều đó thể hiện qua sơ đồ cơng nghệ in offset kèm
dịng thải (sơ đồ hình 1.2)

9


Đầu vào

Quá trình sản xuất

Chất thải đầu ra

Bản mẫu

- Giấy can, phim
và các phụ liệu
- Các dung dịch
dùng làm phim

Chữ

Hình ảnh

Vi tính

Tách mầu

- Chất thải rắn
- Khí thải

Làm phim

- Nước thải làm phim

Bình

Chất thải rắn

Phơi

- Chất thải rắn
- Bức xạ nhiệt.

- Ánh sáng đèn
halogen kim loại
- Bản in sống,
- Phim đã phơi
- Khí thải

- Bản đã phơi
- Dung dịch hiện bản

Hiện

- Nước thải từ dung dịch hiện

- Mực in, giấy in
- Dung dịch ẩm
- Các dung dịch tẩy rửa

- Chất thải rắn

In

- Các chất phụ trợ

- Chất thải rắn
- Khí thải, bụi, tiếng ồn
- Nước thải từ dung dịch ẩm,
dung dịch tẩy rửa, ..

Gia cơng

Sản phẩm

Hình 1.2 - Sơ đồ cơng nghệ in offset kèm dịng thải

10


1.1.3.2 - Đặc điểm thành phần của các nguồn nước thải sinh ra trong sản xuất dùng
công nghệ in offset [1 - 5, 26]
Cũng giống như các loại hình cơng nghệ in khác, trong q trình sản xuất in
dùng cơng nghệ in offset, nước thải được sinh ra từ các công đoạn làm phim (hiện
phim, định phim, rửa phim), từ quá trình hiện bản (hiện bản, rửa bản), quá trình in (thải
ra từ dung dịch ẩm và dung dịch tẩy rửa) và cả nguồn nước thải sinh hoạt rất lớn.
1-Thành phần của nước thải từ công đoạn làm khuôn in [4, 5, 26]
Vấn đề chủ yếu của công đoạn làm khn in là q trình sản xuất sinh ra nhiều
nước thải (đặc biệt nếu sử dụng công nghệ CTF sinh ra nhiều nước thải từ quá trình
làm phim). Nước thải của q trình làm khn in sinh ra từ q trình hiện phim, định
phim, rửa phim và quá trình hiện bản, rửa bản. Mỗi công đoạn thải ra lưu lượng nước
thải khác nhau, chứa các thành phần và mức độ độc hại khác nhau. Do đặc điểm của
quá trình sản xuất nên trong công đoạn chế khuôn in sử dụng nhiều nước và trung bình
một nhà máy dùng tới 5m3 nước cho một ca sản xuất nên một ca cũng sinh ra một
lượng nước thải tương ứng như vậy.
- Thành phần của nước thải từ làm phim
Nước thải từ quá trình làm phim chứa các chất hiện hình là các dẫn suất của
benzen như naphtalin, hydroquinon, metol, sunfit natri, cacbonatkali, phenidol,
hydroxiaminsunfat, fericyanuakali, bicromakali, hexanmetaphotphat, foocmandehyt
các axit sunfuric, axit clohydric, kalibicromat, phèn nhơm, thuốc tím, natrisunfat, các

chất phụ trợ như KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3, Na2B4O7, phèn, hợp chất thuỷ ngân
như HgCl2, hợp chất xyanua như K3Fe(CN)6….
- Thành phần của nước thải từ cơng đoạn hiện bản
Nước thải từ q trình hiện bản in chứa các hoá chất sử dụng trong quá trình tạo
màng của bản in đazơ như chất tạo màng phenolphomandehyt, các chất nhạy sáng như
O-Napthoquinon-diazid, các chất màu, các chất hoạt động bề mặt, muối của axit
cacboxylic, hóa chất dùng để hiện bản như NaOH, Na2SiO3, và có thể có các kim loại
tan ra từ bản in như Zn, Al, Ni, ..
Như vậy, nếu nhà máy in không dùng công nghệ chế khuôn in CTF mà chuyển
sang dùng công nghệ chế khn in CTP thì cơng đoạn làm khn khơng cần dùng hóa
chất làm phim và q trình sản xuất cũng không sinh ra lượng nước thải lớn, độc hại từ
quá trình làm phim.
2- Thành phần của nước thải từ công đoạn in offset [1 - 3, 26]
Trong công đoạn in offset đã sử dụng nhiều hoá chất khác nhau và đều có thể đi
vào nước thải, nên trong nước thải chứa nhiều hóa chất độc hại thải ra từ dung dịch ẩm,
từ các dung dịch tẩy rửa bản in, lơ in, tấm cao su offset, các hố chất phụ trợ sử dụng
trong quá trình pha chế mực in, trong quá trình in.

11


- Thành phần của nước thải từ dung dịch ẩm của cơng đoạn in offset
Tùy từng nhà máy có qui mô sản xuất khác nhau mà thành phần cũng như hàm
lượng các chất có trong dung dịch ẩm thay đổi. Tất cả các hóa chất sử dụng trong dung
dịch ẩm đều đi vào nước thải bao gồm: nước; chất đệm là hỗn hợp của những muối
axit yếu với nước (như Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, (NH4)3PO4, (NH4)2HPO4,
(NH4)H2PO4),..); chất keo dùng để giữ ẩm cho máng nước, cải thiện tính thấm ướt cho
bề mặt bản in như gôm Arabic, keo CMC, glyxêrin (0.05 - 0.1%); cồn isopropanol là
phụ gia quan trọng trong dung dịch ẩm, nâng cao khả năng thấm ướt cho bề mặt bản và
sử dụng với hàm lượng cao (5% đến 20 %); EDTA- complexon III (trilon B) làm sạch

nước trong dung dịch ẩm; Mg(NO3)2 là chất chống ăn mòn bản in; COCl làm tăng khả
năng khô của màng mực và các chất diệt vi khuẩn cho dung dịch ẩm như CuSO4.
- Thành phần của nước thải từ quá trình tẩy rửa khuôn in, lô in và tấm
su offset
Trước khi in và sau khi in xong đều phải sử dụng các dung dịch tẩy rửa để rửa
sạch khuôn in, các lô in, tấm cao su offset. Do vậy, nước thải sẽ sinh ra từ q trình tẩy
rửa khn in, tẩy rửa lô in và tấm cao su offset. Nước thải tẩy rửa chứa các chất:
H3PO4 (dùng để xử lý bề mặt và tăng tính thấm ướt cho bề mặt bản); Diclometal,
axeton, xylen,.. (dùng để rửa lô cao su và tấm cao su offset); các loại dung môi hữu cơ
như xylen, toluen, xăng, dầu hỏa, cồn, ...(dùng để tẩy rửa lô in) và mực in trên khuôn
in, lô in, tấm cao su offset đi vào nước thải do tẩy rửa. Mực in có thành phần rất phức
tạp (trong thành phần của mực in có rất nhiều loại hố chất khác nhau như chất màu
pigment phân tán và hầu như không tan trong nước, chất liên kết là các loại dầu như
dầu thực vật, dầu khoáng, dầu ankit,.. cùng các loại nhựa như nhựa thông, nhựa ankit,
các loại nhựa tổng hợp, các chất phụ gia như dầu in, dung môi hữu cơ, chất hoạt động
bề mặt, các muối kim loại tăng tốc độ khơ, các loại dầu bóng, các loại mỡ in, các
pigment vô cơ,….) nên mực in đi vào nước thải làm cho nước thải ở cơng đoạn in có
màu và chứa nhiều thành phần phức tạp từ mực in . Ngoài ra trong quá trình in dùng
Mg3(OH).(Si4O10) để xoa bề mặt tấm cao su, trục lô in và dùng CaCO3 để làm bột phun
chống bẩn tờ in đều có thể đi vào nước thải do q trình sử dụng.
Tóm lại, chúng ta có thể khái quát thành phần hóa chất có trong nước thải in bao
gồm các chất thải độc hại thải ra từ dung dịch ẩm, từ các dung dịch tẩy rửa khuôn in, lô
in, tấm cao su offset, là các hố chất phụ trợ sử dụng trong q trình pha chế mực in,
trong q trình in,...Cơng đoạn in thải ra lưu lượng nước thải khơng nhiều (trung bình
mỗi ngày dùng 300 – 500 l nước) nhưng nước thải ở công đoạn in rất phức tạp, chứa
nhiều thành phần, chứa mực in nên mang màu, chứa nhiều dầu, mỡ, các chất lơ lửng
khó lắng khơng tan trong nước, chứa nhiều loại dung môi hữu cơ như xăng, dầu, cồn,
các hợp chất chứa phot pho, chứa nhiều tạp chất, và có thể chứa cả kim loại có trong
thành phần của mực in cùng nhiều chất hữu cơ, vô cơ gây độc hại đến môi trường sinh
thái.

12


1.1.3.3 - Mức độ ô nhiễm của nước thải từ các nguồn nước thải sinh ra trong sản xuất
dùng công nghệ in offset [5,8]
Từ đặc điểm thành phần của nước thải trong các cơng đoạn của q trình sản
xuất cho thấy, lưu lượng cũng như thành phần nước thải của các công đoạn trong dây
chuyền sản xuất rất khác nhau. Do vậy mức độ ô nhiễm của nước thải từ các khu vực
cũng khác nhau. Ở mỗi công đoạn của q trình sản xuất, lưu lượng nước thải, mức độ
ơ nhiễm nước thải phụ thuộc vào nguyên vật liệu và hóa chất sử dụng trong q trình
sản xuất, vào qui mơ sản xuất, đặc điển sản phẩm, trình độ cơng nghệ, hệ thống máy
móc thiết bị sử dụng. Điều đó thể hiện qua số liệu khảo sát của các nhà máy in offset
về mức độ ô nhiễm của nước thải ở hai công đoạn chế tạo khuôn in và công đoạn in
tương ứng (ở bảng 1.1 và 1.2).
1-Mức độ ô nhiễm của nước thải từ khu vực chế tạo khuôn in
Bảng 1.1- Mức độ ô nhiễm tại công đoạn chế tạp khuôn in[ 5]
Nước thải ở bộ phận làm phim
TT

Tên nhà máy
pH

SS

BOD5

COD

mg/l

mg/l

mg/l

Nước thải ở bộ phận hiện bản
pH

SS

BOD5

COD

mg/l

mg/l

mg/l

Nước thải ở bộ phận rửa bản
pH

SS

BOD5

COD

mg/l

mg/l

mg/l

1

In Thống nhất

9.0

69.5

3921

12620

12.4

78

391.7

1512

8.5

25

16.2

47.6

2

In Tạp chí Cơng sản

8.2

139.5

1126

3070

11

107.5

1112

3709

8.3

6.2

9.0

26.5

3

In báo nhân dân

7.9

482

18388

79109

12.5

678.5

1781

15290

8.3

2.1

6.1

23

4

In sách giáo khoa

8.3

145.5

1896

6524

12.3

17.5

235

866.3

8.5

5.15

7.9

24.7

5

In Qn đội

6.3

233

1707

5488

10.1

29.5

5798

11391

7.6

15

15.6

46.6

6

In Cơng đồn

8.6

342

1561

4544

11.5

369

1034

5033

10.3

9

24.3

61.6

7

In Hàng khơng

8.1

276

1413

4671

10.3

21.5

71.0

504.3

8.9

7.7

15.0

46

8

In khoa học Kỹ thuật

8.9

293

1145

3477

10.6

59.5

161.9

302.7

8.3

9.5

8.7

17.6

9

In Hải phịng

8.4

237

1457

4460

12.2

61.6

361

3535

8.7

21

5.6

246.6

10

In báo Hải phòng

8.6

148

1687

5310

12.4

93.5

50

1750

8.7

11

8.3

26.3

QCVN 40:2011/
BTNMT(loại A)
QCVN 40:2011/
BTNMT(loại B)

5.5 - 9

50

30

50

5.5- 9

50

30

50

5.5 - 9

50

30

50

6-9

100

50

100

6-9

100

50

100

6-9

100

50

100

13


Bảng 1.2 - Kết quả phân tích mẫu nước thải công đoạn in [8, 12]

6.76
6.5
6.78
6.98
6.8
12
5.5 – 9

COD
(mg/l)
2167
5625
2842
2880
2800
8800
50

BOD5
(mg/l)
430
520
450
470
470
560
30

SS
(mg/l)
926
1240
1538
1638
1240
3000
50

TDS
(mg/l)
1078
2450
2546
2646
2350
4610
100

Độ màu
Pt-Co
2016
1848
2552
2820
2550
41000
50

6–9

100

50

100

100

150

TT

Tên nhà máy in

pH

1

2
3
4
5
9

In Cơng đồn đợt 1
In Cơng đồn đợt 2
In Cơng đồn đợt 3
In Cơng đồn đợt 4
In Cơng đồn đợt 5
In tiền Quốc gia
QCVN 40:2011/BTNMT
(loại A)
QCVN 40:2011/BTNMT
(loại B)

Trên cơ sở số liệu thực tế từ việc đánh giá mức độ độc hại từ các công đoạn sản
xuất của các nhà máy in dùng công nghệ in offset cho thấy, nước thải ở mỗi công đoạn
rất khác nhau về thành phần, đặc điểm, mức độ ô nhiễm và lưu lượng thải. Hiện nay và
trong tương lai gần, nhiều nhà máy sử dụng dây chuyền công nghệ CTP (là công nghệ
trong quá trình chế tạo khn in khơng có cơng đoạn làm phim nên q trình sản xuất
sẽ khơng có nước thải làm phim). Như vậy, nếu quá trình sản xuất in dùng cơng nghệ
CTP thì nước thải chỉ sinh ra từ q trình hiện, rửa bản và từ cơng đoạn in.
Nước thải tại khu vực hiện bản có lưu lượng lớn, độ pH cao hơn các công đoạn
khác (do dung dịch hiện là kiềm), trong khi đó hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) nhỏ
hơn tiêu chuẩn cho phép.
Nước thải tại khu vực rửa bản có lưu lượng lớn, chứa rất ít hóa chất nên các
thơng số ơ nhiễm đều nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (do khu vực này chủ yếu dùng
nước để làm sạch bản sau khi hiện).

Qua số liệu về đặc trưng các dòng thải cho thấy, nước thải tại khu vực in có lưu
lượng nhỏ và độ pH gần trung tính. Nhưng nước thải ở khu vực này có thành phần
phức tạp nhất, hàm lượng BOD5 và COD cao, đặc biệt có hàm lượng chất rắn lơ lửng
(SS) và độ màu cao hơn các khu vực khác. Do vậy trong nhà máy in cần phân luồng
dòng thải, tách riêng nước thải khu vực in với khu vực khác để xử lý riêng trước khi
thải ra nguồn thải chung. Vì vậy, luận án tập trung nghiên cứu xử lý nước thải công
đoạn in.
Mặc dù lưu lượng thải không cao nhưng trong nước thải ở công đoạn in chứa
mực in nên có màu, chứa nhiều dầu mỡ, các chất lơ lửng khó lắng khơng tan trong
nước, các dung mơi hữu cơ như xăng, dầu, cồn, các hợp chất chứa phot pho và có thể
chứa cả kim loại và các chất hữu cơ, vô cơ gây độc hại đến môi trường sinh thái. Do
nồng độ COD và độ màu cao, đặc biệt tỷ lệ BOD5/COD < 0.50, lượng nước thải phát
sinh ít, khơng liên tục, nên nước thải khơng thể xử lý bằng các biện pháp sinh học. Do
14


vậy nếu chỉ dùng phương pháp đông keo tụ sẽ không xử lý hết được COD, BOD5 và
cần sử dụng phương pháp ơxy hố thơng thường thì lượng hố chất tiêu tốn lớn. Do đó
hướng nghiên cứu của luận án tập trung vào sử dụng phương pháp keo tụ kết hợp
phương pháp ơxy hố nâng cao (Fenton, Fenton điện hố, điện hoá với điện cực anot
tan) để xử lý nước thải của công đoạn in offset.
Trong công đoạn in, nước thải sinh ra từ việc thải bỏ dung dịch ẩm, sử dụng chất tẩy
rửa để loại bỏ mực in từ khuôn in, lô cao su và lô in sau mỗi lần thay mực in. Do vậy
thành phần, hàm lượng các chất có trong nước thải in cũng như lưu lượng nước thải
phụ thuộc vào việc thải dung dịch ẩm, việc sử dụng dung môi hữu cơ hay các chất phụ
gia như thế nào. Mặt khác, tùy sản phẩm in, điều kiện môi trường, thiết bị , thời tiết mà
trong quá trình sản xuất dùng phụ gia nhiều hay ít (như dùng chất chống bẩn tờ in hay
không, tùy từng thời tiết mà dùng hàm lượng cồn trong dung dịch ẩm nhiều hay ít ,..).
Kết quả phân tích cho thấy nước thải từ cơng đoạn in có các chỉ số TDS, SS,
COD, BOD5, độ màu đều vượt xa so với QCVN 40:2011/ BTNMT [13], đặc biệt với

nước thải của công đoạn in của các nhà máy có nồng độ COD và độ màu cao nên nếu
nước thải không được xử lý, khi thải ra môi trường sẽ ảnh hưởng rất lớn đến môi
trương sinh thái:
- SS trong nước thải cao làm cho nước đục, có mùi do sự phân hủy sinh học và
làm giảm lượng ơxy hồ tan trong nước, gây cản trở cho việc phát triển của sinh vật
trong nước.
- Nhu cầu ơxy sinh hố BOD5 càng lớn thì mức độ ơ nhiễm hữu cơ càng cao, do
đó làm giảm lượng ơxy hồ tan trong nước, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các vi
sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, phân huỷ celluloza, đường, và những chất bẩn trong
nước thải. Kết quả của quá trình hoạt động này làm tăng hàm lượng CO2 tự do trong
nước, tăng nồng độ khí CH4, H2S và những chất độc hại, gây mùi hôi thối cho khu vực
xung quanh và tiêu diệt các vi sinh vật nước, làm giảm khả năng tự làm sạch của kênh
rạch và sông. Đồng thời làm ảnh hưởng đến con người qua con đường lan truyền của
chuỗi thực phẩm.
- Nhu cầu ơxy hố học COD tác động tương tự như BOD5 đối với môi trường,
mặt khác hàm lượng COD cao ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải sau này.
- Khi nước thải có màu chúng ta nhận thấy ngay bằng trực giác nên cộng đồng
khó chấp nhận. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ ôxy và bức xạ mặt trời, gây
bất lợi cho sự hô hấp và sinh trưởng của quần thể vi sinh và các loài thuỷ sinh khác.
Như vậy làm ảnh hưởng xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các hợp chất
hữu cơ có trong nước thải. Chất màu ở đây chủ yếu là các loại pigment khơng tan, khó
lắng, phân tán tốt trong nước và một phần nhỏ chất màu tan trong nước.
Mặt khác tỷ lệ BOD5/COD của nước thải in đều < 0.50, lưu lượng thải không lớn
nên nước thải in không thể xử lý bằng các biện pháp sinh học [16].
15


1.2 - Các phương pháp xử lý nước thải in
Nâng cao khả năng xử lý nước thải bằng hóa học đang thu hút sự quan tâm đáng
kể, đặc biệt là đối với nước thải mà không phải tuân theo sự xử lý bởi các chiến lược

xử lý sinh học thông thường. Xử lý sinh học có thể khơng phải lúc nào cũng phù hợp,
đặc biệt là cho các tình huống cụ thể, chẳng hạn như lưu lượng dòng thải liên tục, chất
thải có chứa chất độc hại đối với sự phát triển sinh học và nước thải có chứa các tạp
chất không phân huỷ sinh học như nước thải in. Do vậy cần nghiên cứu các phương
pháp tiền xử lý giảm thiểu các chất thải độc hại để nước thải sau đó có khả năng xử lý
bằng phương pháp sinh học. Trong số các phương pháp hiện nay đang dùng trong xử
lý nước thải, phương pháp keo tụ, phương pháp ôxy hóa như dùng tác nhân ozôn,
Fenton, điện hóa đã nhận được sự chú ý đáng kể mang lại hiệu quả cao để loại bỏ chất
gây ô nhiễm [11, 14].
Hiện nay, một số quốc gia dựa trên q trình hóa học để xử lý nước thải thơ của
mình, vừa như phương pháp xử lý hóa học chỉ sơ cấp nâng cao hoặc thứ cấp, hay như
là một giai đoạn tiền xử lý trước khi xử lý sinh học. Hơn nữa, các nhà máy có nước
thải khác nhau hiện tồn tại xử lý sơ cấp thông thường đang chuyển dịch theo hướng
tăng cường xử lý hóa học để cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý. Một sự cải tiến
như vậy sẽ giảm độ phức tạp và chi phí xử lý thứ cấp để phù hợp với các quy định môi
trường [15, 44, 53].
1.2.1 - Phương pháp keo tụ
Trong xử lý nước và nước thải, phương pháp keo tụ được sử dụng để loại bỏ các
chất ô nhiễm hữu cơ nồng độ cao, loại bỏ kim loại nặng, một số anion, dùng để tăng
cường mức độ loại bỏ các chất rắn lơ lửng (SS) [ 41- 43], loại bỏ màu [46, 104-107],
giảm nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD), nhu cầu ôxy hóa học (COD) và quần thể vi khuẩn
trong các thiết bị xử lý sơ cấp cũng như cải thiện hiệu năng các quá trình xử lý thứ cấp
[109]. Mặt khác, keo tụ là phương pháp thường thực hiện trước q trình hóa học hay
sinh học, tiền xử lý cho việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, loại bỏ độ đục để làm trong
nước, giảm bớt tải trọng hữu cơ, bọt và các hợp chất có khối lượng phân tử cao [112].
Các chất keo tụ hóa học có thể làm mất ổn định các hạt keo bởi các cơ chế riêng
biệt: nén ép lớp khuếch tán, hấp phụ và trung hịa điện tích, cơ chế bám dính và kết
tủa, cơ chế kết tủa quét, hấp phụ tạo cầu nối và cơ chế tăng cường quá trình keo tụ
bằng các hợp chất cao phân tử [10, 49].
- Cơ chế nén ép lớp khuếch tán

Các ion nằm trong lớp khuếch tán là các ion đối của ion tạo thế. Chính số lượng
và sự phân bố của các ion đối trong lớp khuếch tán quyết định giá trị điện thế zeta ở bề
mặt trượt (bề mặt ngoài của lớp hấp phụ - lớp kép).

16