Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý và công nghệ để tuần hoàn tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty tnhh chyang sheng việt nam tỉnh bình dương

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường đề xuất giải pháp quản lý và công nghệ tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho Chyang Sheng Việt Nam.

• Tác giả: Bùi Thị Kim Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Phương
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đề Xuất Các Giải Pháp Quản Lý Và Công Nghệ Để Tuần Hoàn/Tái Sử Dụng Nước Thải Dệt Nhuộm Cho Công Ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÔNG NGHỆ TUẦN HOÀN/TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI
• 1.1. Đặc điểm về ngành dệt nhuộm
• 1.2. Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm
• 1.3. Thành phần đặc tính nước thải dệt nhuộm
• 1.4. Quy trình công nghệ tổng quát
• 1.5. Công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm
• 1.6. Khả năng tuần hoàn/tái sử dụng nước thải
• 1.7. Tình hình tuần hoàn/tái sử dụng nước thải trên thế giới và Việt Nam
• 1.8. Một số công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải
• 1.9. Lợi ích về kinh tế - môi trường và xã hội khi áp dụng công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH – ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ TUẦN HOÀN/TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM CHO CÔNG TY TNHH CHYANG SHENG VIỆT NAM
• 2.1. Tổng quan về công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam
• 2.2. Lịch sử hình thành công ty
• 2.3. Cơ sở hạ tầng và việc sản xuất của công ty
• 2.4. Quy trình sản xuất
• 2.5. Hiện trạng nhu cầu sử dụng nước và xử lý nước thải
• 2.6. Nhu cầu sử dụng nước và sơ đồ cân bằng nước
• 2.7. Quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải
• 2.8. Thành phần tính chất nước thải sau xử lý
• 2.9. Chất lượng nước yêu cầu cấp cho sản xuất
• 2.10. Phân tích, đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước
• 2.11. Đề xuất công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam
• 3. CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ TUẦN HOÀN/TÁI SỬ DỤNG TẠI CÔNG TY TNHH CHYANG SHENG VIỆT NAM CÔNG SUẤT 1M3/H
• 3.1. Vật liệu và phương pháp
• 3.2. Đối tượng thử nghiệm
• 3.3. Mô hình thử nghiệm
• 3.4. Lấy mẫu và phân tích, đánh giá kết quả vận hành mô hình
• 3.5. Kết quả thử nghiệm mô hình tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm. Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm qua từng công đoạn
• 3.6. Tỷ lệ thu hồi nước sau RO
• 3.7. Chi phí xử lý
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TUẦN HOÀN/TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM CHO CÔNG TY CHYANG SHENG VIỆT NAM CÔNG SUẤT 100M3/NGÀY VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP QUẢN LÝ
• 4.1. Đề xuất quy trình công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty Chyang Sheng Việt Nam (công suất 100m3/ngày)
• 4.2. Quy trình công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm công suất 100 m3/ngày
• 4.3. Yêu cầu chất lượng nước cho mỗi công đoạn sản xuất
• 4.4. Mô hình được chạy thử bằng phần mềm CSMPRO
• 4.5. Danh mục trang thiết bị, vật tư kỹ thuật công nghệ
• 4.6. Tính toán kinh tế
• 4.7. Chi phí đầu tư
• 4.8. Chi phí vận hành. Chi phí khấu hao thiết bị
• 4.9. Lợi ích kinh tế và môi trường trong tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm
• 4.10. Chi phí sử dụng nước tại công ty
• 4.11. Lợi ích kinh tế sau khi ứng dụng công nghệ tái sử dụng nước thải
• 4.12. Đề xuất giải pháp quản lý trong tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm
• 4.13. Giải pháp quản lý công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm
• 4.14. Giải pháp quản lý
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp quản lý nước thải dệt nhuộm

Ngành dệt nhuộm tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức về ô nhiễm môi trường. Việc quản lý nước thải dệt nhuộm là một trong những vấn đề cấp bách. Giải pháp quản lý hiệu quả không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm tài nguyên nước. Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam cần áp dụng các công nghệ tiên tiến để tái sử dụng nước thải, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

1.1. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm và tác động môi trường

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất ô nhiễm như phẩm màu, hóa chất độc hại. Những chất này không chỉ gây ô nhiễm nguồn nước mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật thủy sinh. Việc hiểu rõ thành phần và tính chất của nước thải là cần thiết để áp dụng các biện pháp xử lý hiệu quả.

1.2. Tình hình quản lý nước thải dệt nhuộm tại Việt Nam

Hiện nay, nhiều doanh nghiệp dệt nhuộm tại Việt Nam chưa có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Hầu hết nước thải sau xử lý đều được xả thải ra môi trường mà không tái sử dụng. Điều này dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong quản lý nước thải dệt nhuộm

Ngành dệt nhuộm đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý nước thải. Chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải cao, trong khi hiệu quả thu hồi nước chưa được tối ưu. Ngoài ra, việc thiếu kiến thức và công nghệ hiện đại cũng là một rào cản lớn. Cần có những giải pháp cụ thể để vượt qua những thách thức này.

2.1. Chi phí và hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải

Chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm thường rất cao, điều này khiến nhiều doanh nghiệp ngần ngại trong việc áp dụng công nghệ mới. Tuy nhiên, việc không đầu tư có thể dẫn đến thiệt hại lớn hơn do ô nhiễm môi trường.

2.2. Thiếu hụt công nghệ và kiến thức

Nhiều doanh nghiệp dệt nhuộm chưa cập nhật công nghệ mới trong xử lý nước thải. Việc thiếu hụt kiến thức về công nghệ tái sử dụng nước thải cũng là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm.

III. Giải pháp công nghệ tái sử dụng nước thải dệt nhuộm

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm, công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam cần áp dụng các công nghệ tiên tiến trong việc tái sử dụng nước thải. Các giải pháp như hệ thống lọc RO, MBR và công nghệ sinh học có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm nước. Việc áp dụng các công nghệ này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn bảo vệ môi trường.

3.1. Công nghệ lọc RO trong xử lý nước thải

Công nghệ lọc RO (Reverse Osmosis) là một trong những phương pháp hiệu quả nhất trong việc tái sử dụng nước thải dệt nhuộm. Công nghệ này giúp loại bỏ hầu hết các tạp chất và ô nhiễm, mang lại nguồn nước sạch cho sản xuất.

3.2. Hệ thống MBR và lợi ích của nó

Hệ thống MBR (Membrane Bioreactor) kết hợp giữa xử lý sinh học và lọc màng, giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Công nghệ này không chỉ tiết kiệm diện tích mà còn giảm thiểu ô nhiễm, mang lại nguồn nước tái sử dụng chất lượng cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Việc áp dụng các giải pháp công nghệ tái sử dụng nước thải tại công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam đã cho thấy những kết quả khả quan. Mô hình thử nghiệm cho thấy tỷ lệ thu hồi nước đạt mức cao, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các kết quả này chứng minh rằng việc đầu tư vào công nghệ tái sử dụng nước thải là cần thiết và hiệu quả.

4.1. Kết quả thử nghiệm mô hình tái sử dụng nước

Mô hình thử nghiệm tại công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam cho thấy hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm cao, với tỷ lệ thu hồi nước đạt trên 80%. Điều này chứng tỏ rằng công nghệ tái sử dụng nước thải có thể áp dụng thành công trong thực tiễn.

4.2. Lợi ích kinh tế từ việc tái sử dụng nước

Việc tái sử dụng nước thải không chỉ giúp giảm chi phí cho doanh nghiệp mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các doanh nghiệp có thể tiết kiệm được một lượng lớn nước, từ đó giảm thiểu chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh doanh.

V. Kết luận và hướng đi tương lai

Giải pháp quản lý và công nghệ tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam là một bước đi quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên nước. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, đồng thời nâng cao nhận thức của doanh nghiệp về tầm quan trọng của việc tái sử dụng nước thải.

5.1. Tầm quan trọng của việc tái sử dụng nước

Tái sử dụng nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn bảo vệ nguồn nước ngọt. Đây là một giải pháp bền vững cho ngành dệt nhuộm trong bối cảnh khan hiếm nước hiện nay.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ trong tương lai

Cần có những chính sách hỗ trợ và khuyến khích doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ tái sử dụng nước thải. Việc phát triển công nghệ xanh sẽ giúp ngành dệt nhuộm phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp dệt nhuộm đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam nhờ khả năng giải quyết việc làm và thúc đẩy kim ngạch xuất khẩu. Tuy nhiên, đây là ngành công nghiệp tiêu thụ lượng nước rất lớn và phát sinh dòng thải chứa tải lượng ô nhiễm cao. Tại tỉnh Bình Dương, tốc độ phát triển của ngành dệt nhuộm gia tăng nhanh chóng, kéo theo áp lực suy giảm trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm cũng như nước mặt. Nước thải dệt nhuộm sau xử lý đạt quy chuẩn xả thải hiện hành hầu như đều bị xả thẳng ra nguồn tiếp nhận mà không qua công đoạn thu hồi, gây lãng phí lớn nguồn tài nguyên nước và làm tăng chi phí vận hành cho doanh nghiệp.

Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài "Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý và công nghệ để tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam tỉnh Bình Dương" được thực hiện nhằm đạt các mục tiêu và giải quyết các nhiệm vụ cụ thể:

• Mục tiêu nghiên cứu: Đề xuất các giải pháp quản lý và công nghệ để tuần hoàn, tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bổ sung nguồn nước cấp cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt.
• Nhiệm vụ nghiên cứu (theo phiếu giao đề tài):
  1. Tìm hiểu tổng quan về ngành dệt nhuộm và các công nghệ tuần hoàn, tái sử dụng nước thải.
  2. Thu thập dữ liệu, khảo sát thực tế tại Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam và đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải tại nguồn.
  3. Thử nghiệm công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải quy mô mô hình pilot công suất 1 m³/h tại nhà máy.
  4. Đề xuất quy trình công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm công suất 100 m³/ngày ứng dụng phần mềm mô phỏng và tính toán hiệu quả kinh tế - chi phí thu hồi nước.
  5. Đề xuất các giải pháp quản lý kỹ thuật và nội vi trong việc tuần hoàn/tái sử dụng nước.
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
  • Đối tượng nghiên cứu: Dòng nước thải sau hệ thống xử lý của Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam.
  • Phạm vi không gian: Nhà máy của Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam tại Khu phố 2, Phường An Phú, Thị xã Thuận An, Tỉnh Bình Dương.
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu quan trắc, khảo sát và thực nghiệm được tiến hành trong năm 2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về các quá trình tách phân tử bằng màng bán thấm (Membrane Filtration Technologies) bao gồm: Vi lọc (Microfiltration - MF), Siêu lọc (Ultrafiltration - UF), Lọc nano (Nanofiltration - NF) và Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO). Trong đó, công nghệ thẩm thấu ngược (RO) giữ vai trò hạt nhân nhờ khả năng loại bỏ các ion khoáng, kim loại nặng, phẩm nhuộm hòa tan và chất hữu cơ không phân hủy sinh học với hiệu suất trên 90%.

Quá trình lọc	Kích thước lỗ rỗng (µm)	Áp suất vận hành (bar)	Khả năng phân tách chính
Vi lọc (MF)	0,1 – 10	< 1	Tách hạt lơ lửng, vi khuẩn, cặn kích thước micro
Siêu lọc (UF)	0,01 – 0,1	1 – 10	Tách đại phân tử, protein, hạt keo, tiền xử lý cho NF/RO
Lọc nano (NF)	0,001 – 0,01	20 – 40	Tách ion hóa trị II, phân tử hữu cơ MW > 300, khử màu
Thẩm thấu ngược (RO)	0,0001 – 0,001	30 – 60 (lý thuyết) / 5 – 10 (thực nghiệm)	Tách tất cả các muối hòa tan, ion hóa trị I và II, chất hữu cơ

Hệ thống pháp lý và quy chuẩn tham chiếu trong nghiên cứu gồm có:

• Nghị định số 38/2015/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu (quy định khuyến khích giảm thiểu, tái sử dụng nước thải).
• QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
• Các tiêu chuẩn chất lượng nước cấp sản xuất dệt nhuộm và xả thải hiện hành.

Phương pháp nghiên cứu

1. Phương pháp thu thập thông tin: Thu thập hồ sơ cơ sở hạ tầng, dây chuyền sản xuất, lịch sử hình thành nhà máy và tài liệu công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm quốc tế và trong nước.
2. Phương pháp khảo sát thực tế: Thực hiện quan trắc, đo đạc, lấy mẫu nước thải đầu ra của hệ thống xử lý hiện hữu liên tục trong 6 ngày để phân tích các chỉ tiêu: pH, COD, SS, TDS, độ màu, độ dẫn điện (EC), độ đục.
3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Thống kê, tổng hợp dữ liệu cân bằng nước và tải lượng ô nhiễm; so sánh chất lượng nước sau xử lý với yêu cầu chất lượng nước cấp cho từng công đoạn dệt nhuộm.
4. Phương pháp thực nghiệm pilot: Chế tạo và vận hành mô hình pilot công suất 1 m³/h tại chỗ với các bước tiền xử lý kết hợp màng RO ở hai chế độ áp lực (5 bar và 10 bar).
5. Phương pháp mô phỏng kỹ thuật: Ứng dụng phần mềm CSMPRO để tính toán thiết kế, cân bằng vật chất và lựa chọn module màng cho hệ thống quy mô 100 m³/ngày.
6. Phương pháp kế thừa và chuyên gia: Kế thừa số liệu thực nghiệm từ Viện Nhiệt đới Môi trường (Phòng Kiểm soát Ô nhiễm Nước) và các công trình nghiên cứu màng lọc trong xử lý nước thải dệt nhuộm.

Thiết kế và triển khai công nghệ

Mô hình thực nghiệm pilot công suất 1 m³/h

Hệ thống thử nghiệm pilot được lắp đặt trực tiếp tại Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam. Nước thải đầu vào là nước thải sau hệ thống xử lý sinh học/hóa lý hiện hữu của nhà máy (đạt cột B, QCVN 40:2011/BTNMT).

• Cấu hình mô hình: Bao gồm cụm tiền xử lý (lọc thô/cát áp lực, lõi lọc vi lọc Cartridge filter) nhằm khử cặn lơ lửng (SS) và chỉ số mật độ bùn (SDI), tiếp theo là bơm cao áp đẩy dòng nước qua cụm module màng lọc thẩm thấu ngược (RO).
• Chế độ vận hành: Thử nghiệm được tiến hành tại hai mức áp suất vận hành của màng RO: 5 bar và 10 bar.
• Thông số giám sát: Đo lường sự biến thiên của các chỉ tiêu pH, SS, COD, độ đục, độ màu (Pt-Co), TDS, Electrical Conductivity (EC), cùng tỷ lệ thu hồi nước sạch (Permeate recovery rate) và năng lượng tiêu thụ trên 1 m³ nước thành phẩm.

Thiết kế hệ thống tuần hoàn quy mô 100 m³/ngày

• Quy trình công nghệ đề xuất: Nước thải sau hệ thống xử lý hiện hữu -> Bể trung gian -> Thiết bị lọc cát/than hoạt tính -> Lõi lọc tinh (Cartridge 5 µm) -> Hệ thống màng lọc RO -> Bể chứa nước tái sử dụng cấp về phân xưởng sản xuất; dòng thải đậm đặc (Concentrate) được dẫn về đầu hệ thống xử lý nước thải chung.
• Mô phỏng bằng CSMPRO: Sử dụng phần mềm CSMPRO để thiết lập cấu hình màng xoắn ốc (Spiral Wound), tính toán thông lượng dòng thấm (Flux rate, gfd), diện tích màng cần thiết, áp lực làm việc tối ưu và dự báo chất lượng dòng thấm.
• Hạng mục thiết bị: Xác định danh mục máy bơm cao áp, vỏ màng chịu áp lực, cột lọc áp lực, hệ thống định lượng hóa chất chống cáu cặn (Anti-scalant), hệ thống rửa màng tại chỗ (CIP - Clean In Place) và đồng hồ đo lưu lượng, áp suất, độ dẫn điện online.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về ngành dệt nhuộm và công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải

Chương 1 tổng hợp đặc điểm kỹ thuật của công nghệ dệt nhuộm, nguyên liệu (bông thô, xơ sợi tổng hợp polyeste - PES, tơ tằm, len) và các loại hóa chất phụ trợ (thuốc nhuộm hoạt tính, axit, phân tán, sunphua, hồ tinh bột, PVA, NaOH, chất tẩy trắng chứa clo). Lượng nước thải phát sinh trong ngành dao động từ 12 đến 300 m³/tấn vải, trong đó 88,4% lượng nước cấp chuyển thành nước thải và 11,6% thất thoát do bay hơi.

Chỉ tiêu	Đơn vị	Nồng độ trong nước thải dệt nhuộm thô
pH	-	8,6 – 9,8
Nhiệt độ	°C	36 – 52
Độ màu	Pt-Co	350 – 3.710
SS	mg/L	69 – 380
COD	mgO₂/L	360 – 2.448
BOD₅	mgO₂/L	200 – 1.450
N_tổng	mg/L	22 – 43
P_tổng	mg/L	0,9 – 37,2
Cr⁶⁺	mg/L	0,093 – 0,364
Pb	mg/L	KPH – 0,007

Chương này phân tích tổng quan các công nghệ xử lý nâng cao (MBR, oxy hóa bậc cao, trao đổi ion, hấp phụ than hoạt tính, lọc màng MF/UF/NF/RO) và tổng kết kinh nghiệm tái sử dụng nước trên thế giới (Mỹ, Singapore với NEWater, Thụy Điển, Israel, Nhật Bản, Trung Quốc) và thực tiễn tại Việt Nam (Trạm xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân, Nhà máy Intel Products Việt Nam, Công ty TPV Vina Đồng Nai).

Chương 2: Phân tích – đánh giá tiềm năng và đề xuất công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam

Chương 2 trình bày hồ sơ hoạt động của Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam (thành lập 1996, 100% vốn Đài Loan, 315 lao động, năng lực sản xuất trên 13 triệu mét vải thành phẩm/năm, công đoạn chính là nhuộm và giặt hoàn tất).

Hạng mục sử dụng nước	Lưu lượng (m³/ngày)	Nguồn cấp	Tỷ lệ (%)	Mục đích sử dụng
Nước cấp sản xuất	2.910	Nước ngầm (chỉnh pH)	95,4%	Cấp cho dây chuyền nhuộm, giặt, rũ hồ, tẩy
Nước cấp lò hơi & XL khí thải	90	Nước ngầm	3,0 – 5,0%	Cấp lò hơi, cấp nước dập bụi/khí thải
Nước sinh hoạt & làm mát	50	Nước thủy cục	1,5 – 2,0%	Sinh hoạt CBCNV, tưới cây, tháp giải nhiệt
Tổng cộng	3.050	-	100%	-

Dòng nước thải phát sinh từ sản xuất khoảng 2.700 m³/ngày và nước xả lò hơi 10 m³/ngày được gom về Trạm xử lý nước thải công suất thiết kế 3.000 m³/ngày đêm (xử lý đạt Cột B QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra kênh tiêu Bình Hòa). Đánh giá tiềm năng cho thấy việc tách dòng nước sau xử lý để cấp qua hệ màng RO tái sử dụng cho các công đoạn giặt và nhuộm là hoàn toàn khả thi.

Chương 3: Thử nghiệm công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng tại công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam công suất 1m³/h

Chương 3 công bố kết quả quan trắc nước thải đầu vào liên tục 6 ngày và kết quả vận hành mô hình pilot 1 m³/h.

• Khi vận hành ở áp suất 5 bar: Hiệu suất loại bỏ COD, độ màu và TDS đạt mức cao; tuy nhiên lưu lượng dòng thấm còn hạn chế.
• Khi nâng áp suất vận hành lên 10 bar: Hiệu suất khử COD đạt > 90%, độ màu triệt tiêu gần như hoàn toàn (đạt dưới 5-10 Pt-Co), độ dẫn điện EC và tổng chất rắn hòa tan TDS giảm trên 95%, loại bỏ hoàn toàn độ đục và SS. Nước sau xử lý trong suốt, đạt các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của nước cấp công đoạn nhuộm màu sáng.
• Tỷ lệ thu hồi nước dòng thấm (Permeate) đạt từ 65% đến 75% tùy thuộc vào chế độ súc rửa màng và áp lực.
• Chi phí tiêu thụ điện năng được đo đạc, tính toán cụ thể cho việc xử lý và thu hồi 1.000 L (1 m³) nước sạch.

Chương 4: Đề xuất quy trình công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm cho công ty Chyang Sheng Việt Nam công suất 100m³/ngày và đưa ra giải pháp quản lý

Chương 4 thiết kế hoàn chỉnh hệ thống tuần hoàn 100 m³/ngày:

• Thiết lập thông số kỹ thuật chi tiết các hạng mục xây dựng (bể trung gian, bể chứa nước sau RO), cụm thiết bị lọc áp lực, bơm cao áp, màng RO công nghiệp.
• Ứng dụng phần mềm CSMPRO tính toán thủy lực và số lượng phần tử màng.
• Phân tích hiệu quả kinh tế: Tổng mức đầu tư xây dựng và thiết bị; chi phí vận hành hàng ngày (điện năng tiêu thụ theo đơn giá sản xuất, hóa chất chống cáu cặn, hóa chất CIP, nhân công, chi phí khấu hao thiết bị). So sánh chi phí sản xuất 1 m³ nước tái chế với đơn giá khai thác/xử lý nước ngầm và nước thủy cục hiện hành tại Bình Dương để xác định thời gian hoàn vốn.
• Đề xuất giải pháp quản lý: Thiết lập quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP), kế hoạch bảo dưỡng định kỳ và rửa màng CIP, kiểm soát nội vi nhằm giảm thất thoát nước tại các công đoạn dệt, quản lý dữ liệu online chất lượng nước cấp tuần hoàn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

1. Khảo sát toàn diện hiện trạng tiêu thụ nước của Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam, xác lập sơ đồ cân bằng nước với tổng lưu lượng sử dụng 3.050 m³/ngày (trong đó nước ngầm chiếm 98,4% và sản xuất chiếm 95,4%).
2. Chứng minh thực nghiệm mô hình pilot màng lọc RO (1 m³/h) tại nhà máy: Dưới áp lực 10 bar, hệ thống loại bỏ triệt để độ màu, giảm COD > 90%, TDS và EC > 95%, cung cấp nguồn nước permeate đạt tiêu chuẩn cấp cho cả công đoạn nhuộm màu nhạy cảm.
3. Hoàn thiện hồ sơ thiết kế kỹ thuật - công nghệ cho hệ thống tuần hoàn nước công suất 100 m³/ngày bằng phần mềm chuyên dụng CSMPRO, đi kèm dự toán chi tiết các hạng mục xây dựng, thiết bị, điện năng và hóa chất vận hành.
4. Xây dựng hệ thống giải pháp quản lý kỹ thuật và quản lý môi trường nội vi phục vụ vận hành bền vững hệ thống tái sử dụng nước tại cơ sở dệt nhuộm.

Đóng góp của đề tài

• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm thực tế về việc áp dụng công nghệ màng RO trực tiếp trên nguồn nước thải sau xử lý sinh học/hóa lý của một nhà máy dệt nhuộm quy mô lớn tại Bình Dương, không dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm.
• Đưa ra bài toán kinh tế - kỹ thuật hoàn chỉnh chứng minh tính khả thi của mô hình kinh tế tuần hoàn nước cho doanh nghiệp dệt nhuộm, góp phần bảo vệ tài nguyên nước ngầm tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Quy mô thử nghiệm thực tế tại hiện trường mới dừng ở mức pilot công suất 1 m³/h trong thời gian ngắn; hệ thống 100 m³/ngày mới dừng ở mức thiết kế công nghệ và mô phỏng trên phần mềm CSMPRO. Đề tài chưa đi sâu giải quyết phương án xử lý dòng thải đậm đặc (Concentrate) chứa hàm lượng muối và chất ô nhiễm cao ngoài việc hồi lưu về trạm xử lý nước thải chung.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục theo dõi tuổi thọ của màng RO và hiện tượng bám bẩn màng (fouling) trong điều kiện vận hành liên tục dài hạn; nghiên cứu ứng dụng công nghệ cô đặc/bốc hơi chân không hoặc kết tinh để xử lý triệt để dòng thải đậm đặc hướng tới mục tiêu không xả thải chất lỏng (Zero Liquid Discharge - ZLD).

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Công nghệ Hóa học chuyên ngành xử lý nước và nước thải.
• Kỹ sư môi trường, cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy dệt nhuộm, đơn vị tư vấn thiết kế hệ thống xử lý nước cấp và nước thải công nghiệp.
• Các phần có giá trị tham khảo cao: Phương pháp thiết lập sơ đồ cân bằng nước nhà máy; quy trình vận hành thử nghiệm mô hình pilot màng RO; phương pháp ứng dụng phần mềm CSMPRO để tính toán thiết kế hệ thống màng lọc công nghiệp; phương pháp tính toán chi phí vận hành và hiệu quả kinh tế của trạm tái sử dụng nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn nước cấp chính cho sản xuất của Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam lấy từ đâu và lưu lượng là bao nhiêu?
Nguồn nước cấp cho sản xuất của công ty chủ yếu được khai thác từ nguồn nước ngầm với lưu lượng 3.000 m³/ngày (trong đó 2.910 m³/ngày cấp trực tiếp cho công đoạn sản xuất như nhuộm, giặt; 90 m³/ngày cấp cho lò hơi và xử lý khí thải). Nước sau khi khai thác chỉ qua bước điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH trước khi cấp vào dây chuyền.

2. Công nghệ nào được tác giả lựa chọn làm công nghệ cốt lõi để tái sử dụng nước thải dệt nhuộm?
Tác giả lựa chọn công nghệ màng lọc thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO) kết hợp các bước tiền xử lý lọc cát áp lực và lọc lõi Cartridge filter 5 µm để loại bỏ cặn lơ lửng, độ màu, muối khoáng hòa tan và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.

3. Tại sao màng siêu lọc (UF) hoặc vi lọc (MF) đơn thuần không thể đáp ứng yêu cầu tuần hoàn nước cho công đoạn nhuộm?
Màng MF và UF chỉ có khả năng giữ lại chất rắn lơ lửng, vi sinh vật và các đại phân tử hữu cơ nhưng không thể loại bỏ được các muối vô cơ hòa tan, chất điện ly và các phân tử thuốc nhuộm kích thước nhỏ. Do đó, nước sau MF/UF chỉ phù hợp cho công đoạn giặt thô hoặc làm bước tiền xử lý bảo vệ màng RO/NF.

4. Mô hình pilot thử nghiệm tại công ty vận hành ở những mức áp suất nào và kết quả ra sao?
Mô hình pilot công suất 1 m³/h được thử nghiệm ở hai mức áp suất vận hành là 5 bar và 10 bar. Tại áp lực 10 bar, màng RO cho hiệu quả khử COD > 90%, loại bỏ gần như hoàn toàn độ màu, giảm trên 95% TDS và EC, tạo ra dòng nước thấm đạt tiêu chuẩn cấp cho toàn bộ chu trình nhuộm.

5. Phần mềm nào được sử dụng để thiết kế hệ thống tuần hoàn nước công suất 100 m³/ngày?
Tác giả sử dụng phần mềm chuyên dụng CSMPRO để chạy mô phỏng, tính toán thủy lực, thông lượng dòng thấm và xác định quy cách, số lượng module màng lọc RO cho hệ thống công suất 100 m³/ngày.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Bùi Thị Kim Ngân đã giải quyết thành công bài toán tuần hoàn và tái sử dụng nước thải dệt nhuộm tại Công ty TNHH Chyang Sheng Việt Nam. Thông qua phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình pilot 1 m³/h và mô phỏng thiết kế hệ thống 100 m³/ngày bằng phần mềm CSMPRO, công trình chứng minh màng lọc RO là giải pháp công nghệ khả thi giúp thu hồi nguồn nước sạch đạt tiêu chuẩn cấp cho sản xuất. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở kỹ thuật và bài toán kinh tế cụ thể, đóng góp thiết thực cho xu hướng phát triển bền vững và giảm thiểu khai thác tài nguyên nước ngầm trong ngành dệt nhuộm tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÔNG NGHỆ TUẦN HOÀN/TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI 1. Đặc điểm về ngành dệt nhuộm Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành truyền thống của nước ta, thu hút nhiều lao động với trình độ lao động thấp, đặc trưng của ngành là tính đa dạng về sản phẩm với rất nhiều chủng loại, quy cách, chất liệu khác nhau. Nguyên liệu chủ yếu của ngành này là bông và xơ sợi tổng hợp polyeste (PES), tơ tằm, len… Ngoài ra, ngành này cũng sử dụng rất nhiều nước, năng lượng và hóa chất. Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng lớn nước phục vụ cho các công đoạn sản xuất, đồng thời cũng thải ra một lượng nước thải lớn.

Trong đó, nguồn gây ô nhiễm chính là từ nước thải công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy. Nước thải nhuộm thì không ổn định và đa dạng thay đổi trong từng nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau, môi trường nhuộm có thể là axit hay kiềm, hoặc trung tính. Cho đến nay hiệu quả hấp thụ thuốc nhuộm chỉ đạt 60 - 70%, 30 - 40% các phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hoặc một số đã chuyển đổi sang dạng khác, ngoài ra một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt… là thành phần tồn tại trong nước thải nhuộm. Đó là nguyên nhân gây ra độ màu cao của nước thải dệt nhuộm.

Nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường sống, các chỉ số như: pH, COD, BOD, độ màu, nhiệt độ điều vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép xả thải, vậy nên khi xả nước thải vào các nguồn nước như sông, kênh rạch thì nó tạo màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuyếch tán ôxy vào môi trường nước gây nguy hại cho các động thực vật thủy sinh và làm tăng nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm Nước được sử dụng trong toàn bộ quá trình sản xuất vải, hầu hết các công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, quá trình nhuộm và hoàn tất đều phát sinh nước thải trong đó quá trình nhuộm là một trong những công đoạn tiêu thụ nhiều nước nhất. Trong 6 Đồ Án Tốt Nghiệp tổng lượng nước sử dụng thì 88,4 % được thải ra ngoài thành nước thải và phần còn lại 11,6 % là lượng nước thất thoát do bay hơi. Bên cạnh nước, các tạp chất bẩn có trong xơ cũng gây ra các chất ô nhiễm trong nước thải ngành dệt.

Hầu hết các tạp chất có mặt trong xơ sợi như các kim loại và hydrocacbon được đưa vào có mục đích trong quá trình kéo sợi nhằm tăng cường những đặc tính vật lý và vận hành của sợi. Các chất này thường được tách ra trước khi tiến hành khâu xử lý cuối cùng, do đó sẽ sinh ra một lượng chất ô nhiễm trong dòng thải. Các loại thuốc nhuộm là nguồn sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải, chất hồ vải với hàm lượng BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây nên tính độc thủy sinh của nước thải dệt nhuộm. Các chất phụ trợ cho quá trình dệt nhuộm được chia thành những loại khác nhau theo mối nguy hiểm mà chúng gây ra.1: Nguồn phát sinh các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm Thoâng soá chaát oâ Nguoàn phaùt sinh nhieãm Kieàm pH Nhuoäm baèng caùc loaïi thuoác nhuoäm hoaït tính, thuoác nhuoäm hoaøn nguyeân khoâng tan Axit pH Thuoác nhuoäm axit, thuoác nhuoäm phaân taùn Maøu Thuoác nhuoäm hoaït tính vaø thuoác nhuoäm sunphua Kim loaïi naëng Thuoác nhuoäm phöùc chaát kim loaïi vaø pigment.

Hydrocacbon chöùa Chaát taåy röûa, chaát khöû nhôøn, chaát taûi, taåy halogen traéng clo Daàu khoaùng Laøm hoà in, chaát khöû vaø choáng taïo boït Photpho Caùc chaát taïo phöùc Muoái trung tính Thuoác nhuoäm hoaït tính 7 Đồ Án Tốt Nghiệp 1. Thành phần đặc tính nước thải dệt nhuộm Thành phần nước thải thường không ổn định, phụ thuộc vào các loại nguyên liệu, loại thuốc nhuộm, loại hóa chất, chất trợ, quy trình công nghệ. Trong quá trình sản xuất, lượng nước thải ra 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm và nấu tẩy Nói chung, nước thải dệt nhuộm có độ màu, độ kiềm, pH cao, nhiệt độ,, độ dẫn điện lớn, chất lơ lửng (SS) cao, BOD, COD, đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận. và tỷ lệ BOD: COD thấp (có nghĩa là khả năng phân hủy sinh học thấp).2: Thành phần nước thải dệt nhuộm Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pH - 8,6 - 9,8 Nhiệt độ 0 C 36 - 52 Độ màu Pt-Co 350 - 3710 SS mg/L 69 - 380 COD mgO2/L 360 - 2448 BOD5 mgO2/L 200 - 1450 Ntổng mg/L 22 - 43 Ptổng mg/L 0,9 - 37,2 Cr6+ mg/L 0,093 - 0,364 Pb mg/L KPH-0,007 Cd mg/L KPH-0,00025 Hg mg/L KPH As mg/L KPH-0,013 Nguồn: Centema 2010 8 Đồ Án Tốt Nghiệp Bảng 1.3: Các chất ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm Công đoạn Chất ô nhiễm trong nước thải Đặc tính của nước thải Hồ sợi, rũ hồ Tinh bột, glucose, polyvinyl, alcol, BOD cao (34 – 50 tổng lượng nhựa… BOD) Nấu tẩy NaOH, chất sáp, soda, silicat và Độ kiềm cao màu tối, BOD cao sợi vải vụn Tẩy trắng Hypoclorit, các hợp chất chứa Clo, Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD axit, tạp chất… tổng Làm bóng NaOH, tạp chất… Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% BOD tổng), SS cao Nhuộm Các loại thuốc nhuộm, axit axetic, Độ màu rất cao BOD khá cao các muối kim loại (6% BOD tổng), SS cao In Chất màu, tinh bột, dầu muối, kim Độ màu cao, BOD cao loại, axit… Hoàn tất Vết tinh bột Kiềm nhẹ, BOD thấp… 1.

Quy trình công nghệ tổng quát 9 Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1.1: Quy trình công nghệ tổng quát Từ quy trình công nghệ tổng quát của ngành dệt nhuộm có thể thấy rằng các công đoạn sử dụng rất nhiều nước và hóa chất và nguồn thải ra chủ yếu là nước thải. 10 Đồ Án Tốt Nghiệp  Chuẩn bị nguyên liệu  Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng dưới dạng các kiện bông thô chứa các sợi bông có các kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình làm sạch bông dưới dạng các tấm bông phẳng đều.  Chải: các sợi bông được chải song song tạo thành sợi thô.

 Kéo sợi đánh ống, mắc sợi: kéo sợi thô để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, quấn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi con trong các ống nhỏ được đánh ống thành các quả to để chuẩn bị dệt vải. Mắc sợi là dồn các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi.  Hồ sợi, dệt vải  Hồ sợi: bằng hồ tinh bột và hồ biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải.

Ngoài ra còn có dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylalol (PVA), polyacrylat…  Dệt vải: kết hợp sợi ngang và sợi dọc đã mắc tạo thành tấm vải mộc.  Chuẩn bị nhuộm Đây là công đoạn tiền xử lý và quyết định các quá trình nhuộm về sau. Vải mộc được tiền xử lý tốt mới đảm bảo được độ trắng cần thiết, đảm bảo cho thuốc nhuộm bám đều lên mặt vải và giữ được độ bền trên đó. Các công đoạn chuẩn bị nhuộm bao gồm: đốt lông, rũ hồ, nấu tẩy …  Rũ hồ: các loại vải mộc xuất ra khỏi phân xưởng dệt mang nhiều tạp chất thiên nhiên của sợi bông, vải còn mang nhiều bụi dầu mỡ, lượng hồ đáng kể trong quá trình dệt.

Do đó, mục đích của rũ hồ là dùng một số hoá chất hủy bỏ lớp hồ này. Người ta thường dùng axít loãng như axít sulfuric, bazơ loãng, men vi sinh vật, muối, các chất ngấm. Vải sau khi rũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy.  Nấu vải: mục đích của nấu vải là loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên 11 Đồ Án Tốt Nghiệp nhiên của xơ sợi như dầu mỡ sáp… Sau khi nấu vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ hóa chất thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn.

Vải được nấu trong dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2-3 at) và nhiệt độ cao (1200 – 1300).  Tẩy trắng: công đoạn này dùng để tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng theo yêu cầu. Các hóa chất thường sử dụng: Natriclorit NaClO2, Natri Hypoclric (NaClO)… và các chất phụ trợ như Na2SiO3, SlovaponN.  Công đoạn nhuộm Mục đích là tạo ra những sắc màu khác nhau của vải.

Để nhuộm vải người ta sử dụng chủ yếu các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm như không gắn vào vải mà theo dòng nước thải đi ra, phần thuốc thải này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ, loại vải, độ màu yêu cầu…  Công đoạn in hoa In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu bằng hồ in. Hồ in là một loại hỗn hợp các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dng môi. Các loại thuốc nhuộm dùng cho in hoa như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan.

Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ liganit natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp.  Công đoạn sau in hoa + Cao ôn: Sau khi in, vải được cao ôn để cầm màu. Sau khi nhuộm và in vải được giặt nóng và lạnh nhiều lần để loại bỏ tạp chất hay thuốc nhuộm, in dư trên vải.  Công đoạn văng khổ hoàn tất 12 Đồ Án Tốt Nghiệp Văng khổ hay hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống màu, chất làm mềm và hóa chất như mêtylit, axít axetic, formaldehyt… Ngoài công nghệ xử lý cơ học, người ta còn kết hợp với xử lý hóa học.

+ Mặt hàng in bông 100% cotton + Mặt hàng in bông PE/Co + Mặt hàng nhuộm 100% cotton + Mặt hàng nhuộm PE/Co + Mặt hàng in bông có diện tích ăn mòn nhỏ cần tăng độ trắng. Công nghệ tuần hoàn/tái sử dụng nước thải dệt nhuộm Tình trạng thiếu nước sạch ngày càng nghiêm trọng nên việc tuần hoàn/tái sử dụng nước đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi quốc gia. Việc tuần hoàn/tái sử dụng nước thải mang lại nhiều lợi ích và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.