Đang tải... (xem toàn văn)
MUC LỤCI. Mở đầu4I.1 Đặt vấn đề4I.2 Mục tiêu4I.3 Phương pháp thực hiện5II.Tổng quan tài liệu về đối tượng nghiên cứu5II.1 Đối tượng nghiên cứu51.Phân loại52.Thành phần của nước thải dệt nhuộm73.Đặc tính và ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm84.Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải dệt nhuộm9II.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm10II.2.1 Xử lý bậc 111II.2.1 Xử lý bậc 215III.2.3 Xử lý bậc 318III. Các nghiên cứu và ứng dụng25III.1. Các nghiên cứu.25III.1.1. Luận án của tiến sĩ Nguyễn Văn Dũng – viện môi trường và tài nguyên. Đại học quốc gia tp.HCM về nghiên cứu xử lý phần thuốc nhuộm azo trong môi trường nước bằng quá trình quang xúc tác TiO2 hoạt hóa.25III.1.2. Luận án của tiến sĩ kỹ thuật Tôn Thất Lãng – Viện môi trường và tài nguyên . Đại học quốc gia tp.HCM về Nghiên cứu mô hình thực nghiệm xử lý kị khí tốc độ cao để xử lý nước thải phát sinh từ công nghiệp dệt nhuộm .25III.1.3. Luận án tiến sĩ kỉ thuật của NCS Lê Tượng Mãn – Viện môi trường và tài nguyên – Đại học quốc gia tp.HCM về đề tài xử lý nước thải dệt nhuộm bằng azo với quá trình lọc dị thể .26III.2 Các nhà máy ứng dụng công nghệ này.27III.2.1 Quy trình xử lý nước thải dệt nhuộm ở Việt Nam.27III.2.2 Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới.28III.2.2.1 Hà Lan.28III.2.2.2. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ở Greven (Đức).29IV. ĐỀ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN31IV.1 Đề xuất quy trình31IV.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý31IV.1.2 Đề xuất công nghệ xử lý31IV.2 Tính toán34IV.2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải34IV.2.3 Bể điều hòa35IV.2.4 Bể phản ứng keo tụ36IV.2.5 Bể lắng I38IV.2.6 Bể trung hòa và bể trộn dung dịch dinh dưỡng40IV.2.7 Bể lọc sinh học (Aerotank)41IV.2.8 Bể lắng 242V. Kết luận và đề nghị43V.1 Kết luận43V.2 Đề nghị43
Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ****************** XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 10/2012 1 Nhóm 4 1 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm MUC LỤC 2 Nhóm 4 2 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm I. Mở đầu I.1 Đặt vấn đề Ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang là một vấn đề toàn cầu. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu là do các nguồn nước thải không được xử lý thải trực tiếp ra môi trường bao gồm từ: các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, vui chơi giải trí Trong đó, nước thải từ các hoạt động công nghiệp dệt nhuộm có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường do tính đa dạng và phức tạp. Đã có nhiều vụ việc các công ty trong lĩnh vực dệt may thải trực tiếp nước thải sản xuất ra môi trường. Có thể đưa ra đây vụ việc hàng chục cơ sở dệt nhuộm xả thẳng ra kênh Tham Lương ở quận 12 hay vụ việc dòng kênh Rạch Chiếc bị nhuộm đỏ bởi một số đơn vị như Công ty TNHH Saitex International Việt Nam (gọi tắt là Saitex), Công ty CP Dệt Gia dụng Phong Phú (Dệt Phong Phú) và Công ty TNHH Sản xuất – thương mại Việt Thắng Jean (Việt Thắng Jean) và Công ty dệt may Phước Long trong năm 2010. Trong nước thải dệt nhuộm, thành phần khó xử lý nhất là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Với bản chất khó phân hủy bởi vi sinh, tồn tại bền vững trong môi trường, chất hữu cơ khó phân hủy sinh học sẽ là mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe con người và môi trường. Chính vì thế nước thải của quá trình dệt nhuộm cần phải được xử lí trước khi được thải ra môi trường. I.2 Mục tiêu - Giới thiệu về nước thải dệt nhuộm và các đặc điểm cơ bản của nó - Tìm hiểu những phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm - Đưa ra quy trình xử lý nước thải dệt nhuộm đơn giản và dễ thực hiện - Tính toán đơn giản dựa trên số liệu thực tế của cơ sở nhuộm Thành Phát 3 Nhóm 4 3 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm I.3 Phương pháp thực hiện Trong quá trình tìm hiểu về đề tài này nhóm đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu khác nhau bao gồm sách, các bài báo và các hình ảnh trên internet, Luận văn tốt nghiệp của các khóa trước. II.Tổng quan tài liệu về đối tượng nghiên cứu II.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất trong quá trình dệt nhuộm. 1. Phân loại Nước thải nhuộm bao gồm các loại chính: - Nước thải dệt nhuộm hoạt tính:là nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính. Thuốc nhuộm hoạt tính: là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với xơ sợi tạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi. Trong cấu tạo của thuốc nhuộm hoạt tính có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác nhau, quan trọng nhất là các nhóm: vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin. Dạng tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính: S – R – T – Y, trong đó: -S: nhóm cho thuốc nhuộm độ hòa tan cần thiết (-SO 3 Na, -COONa, -SO 2 CH 3 ) -R: nhóm mang màu của thuốc nhuộm -Y: nhóm nguyên tử phản ứng, trong điều kiện nhuộm nó tách khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm phản ứng với xơ (-Cl, -SO 2 , -SO 3 H, -CH=CH 2 , ) -T: nhóm mang nguyên tử hay nhóm nguyên tử phản ứng, thực hiện liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ. 4 Nhóm 4 4 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm Là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bền màu giặt và độ bền màu ướt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc nhuộm được phát triển mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đồng thời là lớp thuốc nhuộm quan trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phần bông trong vải sợi pha. Tuy nhiên, thuốc nhuộm hoạt tính có nhược điểm là: trong điều kiện nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu nhuộm (xơ sợi), thuốc nhuộm hoạt tính không chỉ tham gia vào phản ứng với vật liệu mà còn bị thủy phân. Ví dụ: Thuốc nhuộm sunfatoetylsunfon Thuốc nhuộm Vinylsunfon (dạng hoạt hóa của thuốc nhuộm gốc) Thuốc nhuộm Vinylsunfon Xơ được nhuộm (X là O-Xenlullo) Thuốc nhuộm thủy phân (X là OH) Do tham gia vào phản ứng thủy phân nên phản ứng giữa thuốc nhuộm và xơ sợi không đạt hiệu suất 100%. Để đạt độ bền màu giặt và độ bền màu tối ưu, hàng nhuộm được giặt hoàn toàn để loại bỏ phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân. Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10÷50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm. Hơn nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống màu thuốc nhuộm gốc nên nó gây ra vấn đề màu nước thải và ô nhiễm nước thải. - Nước thải phẩm nhuộm sunfua: loại nước thải chứa phẩm nhuộm sunfu Phẩm nhuộm sunfua (PNS) là hỗn hợp phức tạp gồm nhiều chất mà phân tử có chứa các phần dị vòng, vòng thơm và vòng quinoit; các phần này được liên kết với nhau 5 Nhóm 4 5 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng các nhóm đisunfua, sunfoxit hoặc các nhóm cầu nối khác. PNS không tan trong nước, nhưng nếu khử bằng dung dịch Na 2 S trong nước thì phẩm nhuộm chuyển thành dạng lơco tan được (chủ yếu là do khử các nhóm cầu nối SS thành nhóm SNa) và bám chắc vào vải bông. Sau khi bị oxi hoá bởi không khí trên thớ sợi, phẩm nhuộm lại chuyển thành dạng không tan. Màu PNS không tươi nhưng bền với ánh sáng (trừ màu vàng, màu da cam) và độ ẩm, không bền với vò xát và tác dụng của clo. PNS không bền khi bảo quản, phương pháp nhuộm phức tạp; thang màu thiếu màu đỏ. Điều chế bằng cách cho hợp chất hữu cơ (vd. aminophenol, nitrophenol, các amin và điamin thơm, các inđophenol, các azin, các dẫn xuất của điphenylamin) tác dụng với lưu huỳnh (S) hoặc dung dịch nước Na 2 Sx (x ≥ 2). - Nước thải tẩy rửa: là nước thải ra từ các quá trình hồ sợi, giũ hồ, nấu tẩy,tẩy trắng, làm bong, nhuộm, in, hoàn thiện. 2. Thành phần của nước thải dệt nhuộm Nước thải từ các xí nghiệp dệt nhuộm rất phức tạp, nó bao gồm cả các chất hữu cơ, các chất màu và các chất độc hại cho môi trường. Các chất gây ô nhiễm môi trường chính có trong nước thải của xí nghiệp dệt, nhuộm bao gồm: - Tạp chất tách ra từ xơ sợi, như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi (trung bình là 6% khới lượng xơ sợi). - Các hóa chất dùng trong quá trình công nghệ: hồ tinh bột, tinh bột biến tính, dextrin, aginat, các loại axit, xút, NaOCl, H 2 O 2 , soda, sunfit… Các loại thuốc nhuộm các chấtphụ trợ, chất màu, chất cầm màu, h óa chất tẩy giặt.Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại mầu là rất khác nhau và phần dư thừa đi vào nước thải tương ứng. - Đối với mặt hàng len từ lông cừu, nguyên liệu là len thô mang rất nhiều tạp chất (250-600 kg/tấn) được chia thành: + 25-30% mỡ (axít béo và sản phẩm cất mỡ, lông cừu) + 10-15% đất và cát + 40-60% mưối hữu cơ và các sản phẩm cất mỡ, lông cừu. 6 Nhóm 4 6 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm 3. Đặc tính và ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm Các đặc tính của nước thải và những chất gây ô nhiễm khác trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm đánh giá theo tiêu chuẩn môi trường như sau: + Lượng ôxi sinh học (BOD5): sự cấu thành nước thải hữu cơ trong ngành công nghiệp dệt nhuộm rất cao, bao gồm cùng một lúc các chất hòa tan sinh học dễ dàng (ví dụ bột hồ vải) và sinh vật học với độ phân giải cao (thuốc nhuộm, PVA, các tạp chất từ sợi tự nhiên và chất tẩy trắng quang học). + Nhu cầu ôxi hóa học (COD): trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có nhiều chất hữu cơ bền sinh học. Mức ô nhiễm hữu cơ trong trường hợp này được tính thông qua các chỉ số COD. Trong những năm gần đây, do nhu cầu sử dụng sợi tổng hợp (ví dụ vải nhân tạo) trong ngành công nghiệp dệt nhuộm tăng nên khối lượng các chất nhuộm và các chất sinh học khó hoặc không thể phân giải dùng để nhuộm và in cũng tăng lên. Do vậy nước thải công nghiệp dệt nhuộm COD thường cao. Lượng BOD,COD cao trong nước gây tác hại đối với đời sống thủy sinh do làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước. + Giá trị nồng độ pH: sự sử dụng hoá chất công nghiệp NaOH trong các quy trình như đun sôi, tẩy trắng và nhuộm màu. Nước thải có tính kiềm cao, do đó, nồng độ pH trong 7 Nhóm 4 7 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm nước thải của các công ty dệt nhuộm dao động từ 8.5 tới 12. Nồng độ pH như vậy không được phép thải trực tiếp vào môi trường ( theo TCVN mức độ B). pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải. + Màu sắc: Nước thải của các công ty dệt nhuộm có màu khá đen. Lý do bởi thuốc nhuộm không sử dụng đủ và không thêm màu để chiết sợi cũng như những tạp chất khác từ sợi tự nhiên. Thậm chí nồng độ thuốc nhuộm thấp (khoảng 0.5 mg/1) cũng có thể được nhìn thấy bằng mắt thường. nước thải có màu đen gây ra những tác động tiêu cực tới hệ thống sinh học và những nguồn tiếp nhận. Nó gây cản trở việc hấp thụ, phân giải ôxi trong nước. + Trị số kim loại: một lượng nhỏ các kim loại nặng như đồng, crom, kền, coban, kẽm, chì, thủy ngân được bổ sung vào sự nhuộm hoạt tính, nhuộm trực tiếp và một vài hỗ trợ chất hóa học. thậm chí, chỉ với một lượng nhỏ các kim loại trong nước thải, nhưng nếu không được xử lý sẽ gây ra những nguy hại tới sinh vật và nhân loại. + Chất độc: Nước thải bao gồm các chất hoạt tính bề mặt, các hợp chất amin, các chất cơ bản của các hợp chất ankylphenol etoxylat, và gasoline được sử dụng trong thuốc nhuộm. + Các hợp chất hữu cơ halogen độc hại: sinh ra từ các thuốc nhuộm hoạt tính, một vài thuốc nhuộm phân tán và chất màu. + Muối trung tính (Na 2 SO 4 hoặc NaCl): thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải với nồng độ cao từ 0.9 tới 2.8g, gây độc hại cho cá. + Nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể chứa xyanua (CN), đây là chất độc hại nhất với nước nếu không được xử lý. Tóm lại, nước thải của các công ty dệt nhuộm thường có mức độ ô nhiễm vượt quá giới hạn chất thải cho tiêu chuẩn môi trường B (QCVN 13:2008). Cộng đồng không chấp nhận nước thải với độ độc hại và ô nhiễm cao. 4. Tiêu chuẩn đầu ra của nước thải dệt nhuộm Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ( QCVN 13 : 2008/BTNMT): 8 Nhóm 4 8 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm II.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 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: - Phương pháp cơ học. - Phương pháp hóa học. - Phương pháp hóa – lý. - Phương pháp sinh học. Xử lý nước thải dệt nhuộm cần thiết giải quyết các vấn đề như: độ màu khó xử lý, tỷ lệ COD/BOD cao, nhiệt độ cao, tính chất nước thải thay đổi liên tục theo giờ, lưu lượng 9 Nhóm 4 9 Kỹ thuật mơi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm nước thải ln đột biến. Hệ thống xử lý nước thải thông thường được chia thành 3 công đoạn: xử lý bậc một, bậc hai và bậc ba II.2.1 Xử lý bậc 1 Xử lý bậc 1 nhằm tách các chất rắn lơ lững, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải. Rác cặn có kích thước lớn được loại bỏ bằng song chắn rác. Cặn vơ cơ (cát, sạn, mảnh kim loại ) được tách ra khi qua bể lắng cát. Xử lý bậc 1 là xử lý ban đầu cho xử lý sinh học. Trong giai đoạn này thường có các cơng trình đơn vị như sau: Song chắn rác: gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục. Song chắn rác gồm hai loại: di động và cố định. Nó được đặt nghiêng một góc 60 - 90º theo hướng dòng chảy. Lưới chắn rác: khử các chất lơ lững có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0.5 - 1mm. Bể lắng cát: loại bỏ cặn thơ, nặng như cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, nhăf bảo vệ các thiết bị cơ khí và tiện cho q trình xử lý về sau. Bể lắng cát gồm những loại sau: − Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể. − Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy. − Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể cheo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngồi. 10 Nhóm 4 10 [...]... nồng độ nước thải là vô cùng cần thiết và đôi khi đóng vai trò quyết đònh trong quá trình xử lý nước thải Bể trung hòa: có tác dụng trung hòa nước thải tẩy nhuộm có độ kiềm hoặc acid cao nhằm tạo một môi trường thuận lợi cho vi sinh vật (pH=6,5-8,5) Quá trình trung hòa có thể diễn ra liên tục hoặc gián đoạn theo mẻ Cơ sơ của phương pháp: H++OH-→H2O Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách . 4 1 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm MUC LỤC 2 Nhóm 4 2 Kỹ thuật môi trường Xử lý nước thải dệt nhuộm I. Mở đầu I.1 Đặt vấn đề Ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước. riêng đang là một vấn đề toàn cầu. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu là do các nguồn nước thải không được xử lý thải trực tiếp ra môi trường bao gồm từ: các hoạt động sản xuất công nghiệp,. nhuộm có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường do tính đa dạng và phức tạp. Đã có nhiều vụ việc các công ty trong lĩnh vực dệt may thải trực tiếp nước thải sản xuất ra môi trường. Có thể đưa ra đây