CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm 1. Tổng quan Dệt nhuộm là ngành công ngiệp đang phát triển mạnh do sự đầu tư của trong và ngoài nước. Trong điều kiện kinh tế thị trường thời mở cửa, dệt nhuộm là ngành công nghiệp chiếm được vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách Nhà nước và là nguồn giải quyết công ăn việc làm cho nhiều lao động.
Dệt nhuộm là loại hình công nghiệp đa dạng về chủng loại sản phẩm và có sự thay đổi lớn về nguyên liệu, đặc biệt là thuốc nhuộm. Trong toàn ngành, khâu nhuộm hoàn tất sản phẩm chưa đồng bộ với khâu dệt. Đa số thiết bị đã và đang được sử dụng thuộc loại cũ kỹ, lạc hậu, số lượng máy thủ công và cơ khí chiếm tỉ lệ lớn, do đó lượng chất thải tạo ra lớn và gây ảnh hưởng đến môi trường là điều tất yếu. Trong những năm gần đây có nhiều chuyển biến khá nhanh trong ngành công nghiệp dệt nhuộm.
Cùng với sự xuất hiện của hàng loạt xí nghiệp dệt nhuộm mới có vốn đầu tư nước ngoài với những máy móc thiết bị, công nghệ tương đối mới là sự đầu tư đổi mới thiết bị của các doanh nghiệp trong nước. Về vấn đề môi trường thì các xí nghiệp mới này tuy có khả năng gây ô nhiễm môi trường ít hơn các xí nghiệp cũ, tuy nhiên về cơ bản vẫn chưa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và với số lượng ngày càng nhiều xí nghiệp dệt nhuộm như hiện nay thì ngành công nghiệp dệt nhuộm đang thực sự là vấn đề đáng kể có khả năng gây ô nhiễm đến môi trường sống. Ngành công nghiệp dệt nhuộm được chia ra làm các loại như sau: Dệt và nhuộm vải cotton: với các loại vải này thuốc nhuộm hoạt tính hoặc hoàn nguyên hoặc trực tiếp được sử dụng ở hầu hết các nhà máy dệt (Dệt Thành Công, nhà máy dệt Thắng lợi, Công ty dệt Sài Gòn…) Dệt và nhuộm sợi tổng hợp (polymester): thuốc nhuộm phân tán, có các nhà máy tiêu biểu như: Thành Công, Thắng Lợi, Sài Gòn… Dệt và nhuộm vải peco: thuốc nhuộm hoàn nguyên hoặc phân tán (Nhà máy Sài Gòn) Ươm tơ và dệt lụa: chủ yếu là trong nước, trừ những hóa chất đặc dụng, đó là điểm khác biệt đối với các nhà máy dệt nhuộm khác: nguyên liệu chủ yếu hầu như nhập ngoại gần 100% (Xí nghiệp chế biến tơ tằm Bảo lộc, Bình Minh, Rạng Đông…) GVHD: ThS. Vũ Hải Yến 1 SVTH: Võ Thị Thúy Hậu - 15150067 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm Công ty TNHH Young Dong Vina, công suất 100 m3/ng.
Đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn để sản xuất và đồng thời thải ra một lượng nước thải đáng kể cho môi trường. Nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại nước thải ô nhiễm nặng, hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy, pH dao động từ 7- 12 do thành phần các chất tẩy. Trong quá trình sản xuất có rất nhiều hóa chất độc hại được sử dụng để sản xuất tạo màu: như là phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất trợ nhuộm, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất ôxy hoá… Các chất này thường có chứa các ion kim loại hòa tan, hay kim loại nặng rất khó phân hủy trong môi trường, có thể gây ô nhiễm môi trường trầm trọng trong thời gian dài. Nếu chưa được xử lý và xử lý chưa đạt QCVN mà thải ra ngoài thì các hóa chất này có thể giết chết vi sinh vật xung quanh, làm chết cá và các loại động vật sống dưới nước, các chất độc này còn có thể thấm vào đất, tồn tại lâu dài và ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm và bên cạnh đó còn ảnh hưởng đến đời sống của con người.
Ngoài ra, nước thải dệt nhuộm thường có độ màu rất lớn và thay đổi thường xuyên tùy loại thuốc nhuộm, và có nhiệt độ cao nên cần phải được xử lý triệt để trước khi thải ra, tránh gây ô nhiễm môi trường. Nước thải ngành dệt nhuộm phát sinh ra từ nhiều công đoạn, chứa tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao. Cho nên việc lựa chọn phương án xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lưu lượng nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý nước thải tập trung hay cục bộ, trong đó, tính chất nớc thải là yếu tố quan trọng trong thiết kế, vận hành, quản lý hệ thống xử lý là môi trường. Thành phẩm nhành dệt nhuộm được tạo ra cần qua nhiều công đoạn, sau đây là sơ đồ chung của ngành dệt nhuộm cho thấy cụ thể những nguồn phát sinh nước thải của ngành này.
Vũ Hải Yến 2 SVTH: Võ Thị Thúy Hậu - 15150067 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm Công ty TNHH Young Dong Vina, công suất 100 m3/ng.1: Sơ đồ chung sản xuất các sản phầm ngành dệt nhuộm Hội hóa học Việt Nam đã chỉ ra các chất ô nhiễm thường gặp trong thành phần nước thải dệt nhuộm và đặc tính chung của ngành này. Vũ Hải Yến 3 SVTH: Võ Thị Thúy Hậu - 15150067 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm Công ty TNHH Young Dong Vina, công suất 100 m3/ng.1: 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 Tinh bột, glucose, polyvinyl, alcol, BOD cao (34 – 50% tổng lượng Hồ sợi, rũ hồ COD) nhựa,… NaOH, chất sáp, soda, silicat và sợi Nấu tẩy Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao vải vụn Hypoclorit, các hợp chất chứa Clo, Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD Tẩy trắng tổng acid, tạp chất,… Làm bóng NaOH, tạp chất,… Độ kiềm cao, BOD thấp Các loại thuốc nhuộm, acid acetic, Độ màu cao, BOD khá cao, SS Nhuộm cao các muối kim loại Chất màu, tinh bột, dầu muối, kim In Độ màu cao, BOD cao loại, acid,… Hòan tất Vết tinh bột, mỡ động vật, muối Kiềm nhẹ, BOD thấp Nước thải dệt nhuộm có pH thay đổi từ 7.0 Trong các nhà máy dệt nhuộm, pH là yếu tố rất quan trọng. Nó được điều chỉnh ở các bước khác nhau để có kết quả tốt hơn. Độ pH quan trọng trong bước nhuộm vì độ hòa tan của thuốc nhuộm phụ thuộc vào pH.
Độ pH cũng thay đổi theo loại vải. Độ pH của nước thải ở vào khoảng từ 7. Do đó, nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm trung tính với tính kiềm mạnh bởi vì trong hầu hết các bước, sút và các chất tẩy rửa khác có tính kiềm được sử dụng với số lượng lớn. Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải dệt nhuộm cao Nước thải chứa chất rắn lơ lửng với hàm lượng cao nên bị nhớt.
Các chất rắn lơ lửng hình thành do các hạt rắn không hòa tan được lấy ra từ vải. Thỉnh thoảng, các hóa chất được sử dụng cũng bị kết tủa do pH thay đổi làm gia tăng các hạt lơ lửng. BOD dao động từ 500 đến 1010 mg/l BOD của nước thải là do sự hiện diện của các chất hữu cơ không bị oxy hóa. Bông là một loại sợi tự nhiên có chứa cellulose.
Qua các quá trình khác nhau, một phần của bông bị loại bỏ. Trong bước định cỡ và giảm kích thước, vải được xử lý bằng tinh bột, gum và các enzym. Các chất này cuối cùng đi vào nước thải làm cho BOD cao. Khi sản xuất vải bằng sợi tổng hợp, BOD thấp hơn.
Vũ Hải Yến 4 SVTH: Võ Thị Thúy Hậu - 15150067 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm Công ty TNHH Young Dong Vina, công suất 100 m3/ng.đ Nhu cầu oxy hóa học (COD) từ 1600 đến 3200 mg/L COD cao là do có các hợp chất oxy hóa được sử dụng trong các bước khác nhau của quá trình sản xuất. Đặc biết, COD chủ yếu được sinh ra từ thuốc nhuộm tồn dư có trong nước thải, vì các thuốc nhuộm trên thực tế đang sử dụng chủ yếu là các loại thuốc nhuộm chứa nhiều thành phần hóa học khó phân hủy. Khi nguyên liệu nhuộm là các loại sợi polymer thì nước thải sẽ chứa thành phần COD cao hơn so với khi nhuộm sợi vải coton, sợi tự nhiên. COD cao cho thấy trong ngành dệt nhuộm, ô nhiễm hóa chất nhiều hơn là ô nhiễm sinh học.
Nhiệt độ nước thải cao, từ 40- 700C Điều này không thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. Độ màu cao Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan- loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60- 70% thị phần. Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải. Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu [2].
Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn. Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm: - Thuốc nhuộm phân tán: Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử từ gốc azo và antraquinon và nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước. - Thuốc nhuộm Acid: Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu. - Thuốc nhuộm hoạt tính: Là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vật liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm.
Chúng được sử dụng để nhuộm và in hoa cho các vật liệu cellulozo, tơ tằm, len, vật liệu từ xơ polyamit. Thuốc nhuộm hoạt tính có gam màu rộng, màu tươi và thuần sắc, có độ bền cao với gia công ướt, dễ làm sạch nước thải, giá thành vừa phải. Tuy nhiên loại này có những nhợc điểm là khó giặt sạch phần thuốc nhuộm bị thủy phân, tốn nhiều hóa chất, độ bền màu với ánh sáng không cao nhất là màu đỏ và màu cam. - thuốc nhuộm trực tiếp: Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối -S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.