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.