MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm do các chất độc hại của phát triển công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam. Ngành dệt nhuộm đã phát triển từ rất lâu trên thế giới nhưng nó chỉ mới hình thành và phát triển hơn 100 năm nay ở nước ta.
Trong những năm gần đây, nhờ chính sách đổi mới mở cửa ở Việt Nam đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài cùng các tổ hợp đang hoạt động trong lĩnh vực dệt nhuộm. Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước đang phát triển không có nền công nghiệp nặng phát triển mạnh như nước ta. Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm đều chưa có hệ thống xử lý nước thải, nước thải được thải trực tiếp ra sông suối ao hồ. loại nước thải này có độ kiềm cao độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại đối với loài thủy sinh.
Chính vì vậy, đề tài là : “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800 m3/ngày đêm” đã được lựa chọn làm khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 1 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1.Tổng quan về ngành dệt nhuộm và ô nhiễm môi trƣờng [8] Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành lâu đời nhất vì nó gắn liền với nhu cầu cơ bản của loài người về may mặc. Sản phẩm của ngành ngày càng tăng cùng với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa dạng về màu sắc, mẫu mã của sản phẩm. Ngày nay, ở các nước tiên tiến, các sản phẩm dệt may chủ yếu được nhập khẩu từ các nước đang và chậm phát triển. Với các quốc gia đang phát triển do nguyên vật liệu và nhân công rẻ nên ngành dệt nhuộm là ngành có khả năng đem lại lợi nhuận lớn từ xuất khẩu các sản phẩm dệt may.
Đó là những yếu tố khách quan thuận lợi giúp cho công nghiệp dệt nhuộm ở các nước có điều kiện cạnh tranh trên thi trường quốc tế. Tuy nhiên, do điều kiện lịch sử và hoàn cảnh kinh tế, các cơ sở của ngành dệt nhuộm sử dụng các thiết bị và dây chuyền công nghệ với mức độ hiện đại khác nhau. Các cơ sở mới xây dựng đã lựa chọn những dây chuyền công nghệ hiện đại với những thiết bị có độ tự động cao và độ chính xác cao, trong khi đó nhiều cơ sở khác vẫn tiếp tục sử dụng các thiết bị cũ kĩ, lạc hậu, gây ảnh hưởng tới điều kiện làm việc và chất lượng sản phẩm cũng như môi trường. Ở Việt Nam, công nghiệp dệt may đang trên đà phát triển mạnh và đem lại nhiều lợi nhuận trong thu nhập kinh tế.
Tuy nhiên, do đặc thù của ngành mà ngành công nghiệp dệt may luôn là một trong những ngành có mức độ ô nhiễm môi trường trầm trọng, đặc biệt là ô nhiễm nước thải. Cho dù cải tiến trang thiết bị hiện đại, các hóa chất nhuộm được thay đổi và cải tiến, nguyên nhân ô nhiễm cơ bản không thể thay đổi được đó là ngành dệt may sử dụng các hóa chất mang màu làm nguyên liệu chính trong công đoạn nhuộm và hàng loạt các hóa chất khác. Cải tiến trang thiết bị cũng đem lại những giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể. Cho đến nay, toàn ngành dệt may của Việt Nam đã đổi mới thiết bị đạt 7%.
Tuy nhiên, tỷ lệ này vẫn còn thấp hơn so với các nước trong khu vực (20 – 25%). Thiết bị còn lại ngành dệt hư mòn nặng nề, nhiều thiết bị quá cũ kỹ, ngành không có đủ phụ tùng thay thế, khôi phục các tính năng công nghệ. Đây cũng là một nguyên nhân làm gia tăng chất thải, cần được khảo sát kỹ và nghiên cứu các phương pháp xử lý kịp thời. SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 2 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.
Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng ngành dệt nhuộm [6,8] 1. Quy trình chung công nghệ dệt nhuộm Tùy từng đặc thù công nghệ và sản phẩm của mỗi cơ sở sản xuất khác nhau mà quy trình sản xuất áp dụng có thể thay đổi cho phù hợp. Dây chuyền công nghệ sản xuất dệt nhuộm tổng quát được thể hiện trong hình 1.1, bao gồm các bước sau: Nguyên liệu đầu Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống H2O, tinh bột, phụ gia Nước thải chứa hồ tinh Hồ sợi bột, hóa chất Hơi nước Dệt vải Nước thải chứa hồ tinh Enzym, NaOH Giũ hồ bột bị thủy phân NaOH NaOH, hóa chất Nấu Nước thải Hơi nước H2SO4,H2O Nước thải Xử lý axit, giặt Chất tẩy giặt NaOH, hóa chất H2O2,Hơi NaOCl, nướchóa chất Tẩy trắng Nước thải H2SO4, H2O, chất tẩy giặt Giặt Nước thải NaOH, hóa chất Làm bóng Nước thải Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Dung dịch nhuộm H2SO4,H2O Nước thải Giặt Chất tẩy giặt Hơi nước, hồ, hóa chất Hoàn tất, văng khổ Nước thải Sản phẩm Hình 1. Quy trình công nghệ sản xuất dệt nhuộm SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 3 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ - Nhập nguyên liệu: nguyên liệu được nhập dưới các điều kiên bông khô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng các tạp chất tự nhiên như bụi đất, hạt cỏ rác.
Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các mặt hàng. - Làm sạch: đánh tung, làm sạch và trộn đều bông khô để thu nguyên liệu sạch và đồng đều. Sau quá trình làm sạch, bông được thu dưới dạng các tấm bông phẳng đều. - Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô xoắn trên máy chải.
- Kéo sợi: kéo sợi để giảm kích thước và tăng độ bền sợi. - Hồ sợi: đối với sợi bông sử dụng hồ tinh bột và tinh bột biến tính, đối với sợi nhân tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat. Mục đích của quá trình này là tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn và độ bông của sợi để tiến hành dệt. - Dệt vải: kết hợp các sợi ngang và sợi dọc để hình thành các tấm vải.
- Giũ hồ: sử dụng xút hoặc enzyme amilaza để tách phần hồ còn lại trên tấm vải. - Nấu vải: loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên bám vào sợi và tách dầu mỡ. - Tẩy trắng: làm cho vải sạch màu, sạch các vết dầu mỡ và làm cho vải đạt độ trắng đúng theo tiêu chuẩn đặt ra. Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO2, H2O2 cùng các hóa chất phụ trợ khác để tạo môi trường.
Nếu sử dụng H2O2 tuy giá thành sản phẩm cao hơn nhưng không ảnh hưởng tới môi trường sinh thái. Nước thải chủ yếu chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề mặt. Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo: giá thành thấp hơn nhưng tạo ra hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ) trong nước thải. Các chất này khả năng gây ung thư và ảnh hưởng tới môi trường sinh thái.
- Nhuộm vải: đây là công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa chất để tạo màu sắc khác nhau cho vải. Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính…tồn tại ở dạng tan hay phân tán trong dung dịch. Tỉ lệ màu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần còn lại đi vào trong nước thải. Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước: Di chuyển các phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi.
Gắn màu vào bề mặt sợi. SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 4 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Khuếch tán màu vào sợi, quá trình này xảy ra chậm. Cố định màu vào sợi. - In hoa: để tạo vân hoa, có một hay nhiều màu trên vải.
Các loại thuốc in hoa ở dạng hoà tan hay dung môi chất màu. Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính, hoàn nguyên azo không tan và Indigozol. Hồ in hoa là hồ tinh bột dextrin, natrialginat, hồ nhũ tương tổng hợp. - Văng khô, hoàn tất: mục đích ổn định kích thước của vải chống màu và ổn định nhiệt.
Trong đó sử dụng một số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, axitaxetic, focmandehit.Các loại hóa chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [8] a) Các loại thuốc nhuộm sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm Để sản xuất các mặt hàng vải màu và in hoa trong công nghiệp dệt nhuộm người ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau. Thuốc nhuộm chủ yếu là các hợp chất hữu cơ có màu, khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau thì khả năng bắt màu và giữ màu trên vật liệu khác nhau bằng các lực liên kết vật lý và hóa học. Hầu hết thuốc nhuộm là những hợp chất màu hữu cơ trừ thuốc nhuộm pigment có một số màu từ hợp chất vô cơ. Các loại thuốc nhuộm thường gặp, gồm: Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn goi thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất hòa tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một cách trực tiếp nhờ lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết các loại thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo, một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali nên được viết dưới dạng tổng quát là: Ar-SO3-Na ( Ar: gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm) Khi hòa tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau: Ar-SO3-Na → Ar-SO3 - + Na+ Ar-SO3- : là ion mang màu có điện tích âm. SVTH: Nguyễn Viết Trường-MT1101 5 Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800m3/ng.đ Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn.
