Đặt vấn đề Bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, trong các năm qua kinh tế và xã hội nước ta phát triển với tốc độ cao. Đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân được cải thiện và nâng cao, song người dân cũng đã và đang phải đối mặt với những vấn đề môi trường rất bức xúc đặc biệt là môi trường nước. Việt Nam có kim ngạch xuất khẩu ngành da dày tương đối cao tuy nhiên vấn đề về nước thải cũng đang làm nhức nhối cho các cơ quan chức năng cũng như cho xã hội. Xử lý nước thải thuộc da tốn chi phí rất cao nên gây khó khăn cho các doanh nghiệp Công nghệ trước đây xử nước thải thuộc da thường gồm 2 công đoạn, công đoạn khử Cr 6+ và công đoạn xử lý sinh học.
Nước thải thuộc da có hàm lượng nitơ cao. Hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về xử lý nước thải thuộc da bằng công nghệ nitrit hóa bán phần kết hợp công nghệ Anammox và khử nitrat. Công nghệ trước đây xử lý nitơ thường được xử lý theo phương pháp truyền thống gồm 2 giai đoạn là: nitrat hóa và khử nitrat. Quá trình này tiêu tốn một lượng oxy rất lớn, tương ứng đó là nhu cầu năng lượng cao.
Bên cạnh đó việc khử nitrat bắt buộc phải có mặt các chất hữu cơ như là nguồn cung cấp carbon cho vi khuẩn khử nitrat sử dụng, dẫn đến gia tăng chi phí xử lý. Vì vậy quá trình xử lý nitơ truyền thống không đáp ứng được nhu cầu trong quá trình xử lý nước, cũng như các loại nước thải có hàm lượng nitơ cao. Do đó, cần phải có công nghệ thỏa mãn cả hai vấn đề trên vừa xử lý được nước thải có hàm lượng nitơ cao vừa không cần bổ sung cacbon nhằm tiết kiệm chi phí xử lý. Công nghệ nitrit hóa bán phần kết hợp công nghệ Anammox và khử nitrat (Simultaneous partial Nitrification Anammox and Denitrification) xử lý nitơ trong 2 bể đã và đang được nghiên cứu.
Công nghệ này cần được nghiên cứu để ứng dụng thực tế nhằm mang lại hiệu quả kinh tế trong quá trình xử lý nước thải. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ hàm lượng cao trong nước thải thuộc da bằng công nghệ Nirit hóa bán phần (partial Nitritation) kết hợp công nghệ Anammox và khử nitrat.”được tiến hành, nhằm mang lại một giải pháp mới cho vấn đề xử lý nitơ trong nước thải thuộc da.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.1 Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng nitơ trong nước thải thuộc da bằng công nghệnitrit hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat với giá thể Polyester Non- Wovenở các tải trọng khác nhau. - Đánh giá hiệu quả xử lý COD bởi sự kết hợp quá trình anammox và quá trình khử nitrat (denitrification).2 Nội dung nghiên cứu. - Thiết kế mô hình Anammox và khử nitrat quy mô phòng thí nghiệm.
- Kiểm soát các yếu tố pH, DO, HRT đến quá trình nitrit hóa bán phần nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho hiệu quả xử lý. - Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thuộc da của công ty TNHH Đặng Tư Ký, Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân nghiên cứu tập trung đánh giá hiệu quả xử lý nitơ và COD qua từng tải trọng và các thông số vận hành đi kèm của mô hình đã thiết kế.3 Đối tượng nghiên cứu. Nghiên cứu tập trung vào các đối tượng sau: Nước thải thuộc da với nồng độ nitơ – Amonia cao và hàm lượng muối cao. Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa khoa học Khi nghiên cứu hoàn thành sẽ đóng góp cho khoa học thêm cơ sở lý thuyết cho quá trình nitrit hóa bán phần xử lý Amonia trong nước thải thuộc da. Lý thuyết về ảnh hưởng của DO và pH trong quá trình nghiên cứu, vận hành đối với công nghệ kết hợp Partial Nitritation – Anammox- khử nitrat để loại bỏ nitơ và COD trong nước thải thuộc da 2 1. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu sẽ góp phần đóng góp thêm về lý thuyết công nghệ xử lý nitơ mới đạt hiệu quả cao, chi phí thấp hơn so với quá trình khử nitơ truyền thống đang áp dụng hiện nay.5 Tính mới của đề tài. - Nghiên cứu xử lý nước thải có hàm lượng nitơ cao trong nước thải thuộc da ứng dụng quá trình nitri hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat (denitrification) là một hướng mới, nghiên cứu còn hạn chế và chưa được ứng dụng thực tế.
- Công nghệ được nghiên cứu là sự kết hợp quả quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp Anammox và quá trình khử nitrat nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nitơ và COD, đồng thời COD sẽ là nguồn cơ chất trong quá trình khử nitrat.1Tổng quan hiện trạng ngành công nghiệp Thuộc da của Việt Nam. Về công nghệ: o Hầu hết các doanh nghiệp thuộc da ở Việt Nam đều đang sử dụng công nghệ thuộc truyền thống, tiêu tốn nước, hoá chất, năng lượng, nước thải có mức độ ô nhiễm cao. Hiện nay, tai Việt Nam đang tồn tại 3 công nghệ sản xuất như sau: - Công nghệ 1: Từ da muối hoặc da tươi đến da hòan thành. Tập trung chủ yếu ở khu vực phía Bắc và miền Trung - Công nghệ 2: Từ công đoạn da muối hoặc da tươi đến da phèn (da wet-blue).
Tập trung tại miền Nam - Công nghệ 3: Từ công đoạn da phèn đến da hòan thành. Tập trung tại miền Nam và các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngòai. Do vậy, đặc điểm của nước thải và lượng nước sử dụng đối với mỗi quy trình sản xuất là khác nhau như sau: Bảng 2. Đặc điểm và lượng nước tiêu thụ trong các cơ sở thuộc da Việt Nam Công nghệ sản Lượng nước sử Đặc điểm xuất dụng/tấn da nguyên liệu (m3) Quy trình 1 40-50 Mùi hôi, hàm lượng BOD, COD, TSS rất cao, S2- cao, hàm lượng Crôm cao Quy trình 2 25-35 Mùi hôi thối, hàm lượng BOD, COD, TSS rất cao, S2- cao, hàm lượng Crôm cao nhưng thấp hơn quy trình 1 Quy trình 3 5 – 15 Mùi hôi, các thông số ô nhiễm đều thấp hơn quy trình trên.
o Công nghệ thuộc da sử dụng Crôm là chủ yếu, có thể nói là 100% cơ sở thuộc da ở Việt Nam dùng chất thuộc là Crôm. 4 o Các cơ sở thuộc da chưa áp dụng công nghệ thuộc thay thế hoặc công nghệ thuộc kết hợp như công nghệ thuộc thảo mộc, thuộc kết hợp Crôm - Syntan (Tanin tổng hợp). o Viện Nghiên cứu Da - Giầy đã nghiên cứu công nghệ thay thế chất thuộc crôm (công nghệ thuộc phi crôm) và áp dụng sản xuất sạch hơn trong thuộc da, đã cho kết quả khả quan. Về môi trường: o Đa số các cơ sở thuộc da ở Việt Nam chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt yêu cầu QCVN 40:2011/BTNMT.
Hơn nữa vấn đề xử lý nước thải thuộc da bằng công nghệ nitrit hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat còn mới đối với các cơ sở thuộc da. o Phần lớn nước thải được thải ra đường thoát nước chung của cộng đồng dân cư, chất thải rắn chủ yếu chôn lấp hoặc đổ ra bãi rác công cộng. o Vấn đề ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp thuộc da hiện nay là nghiêm trọng và rất bức xúc, cần sớm có giải pháp giải quyết. Về hệ thống kiểm tra chất lượng: o Hầu hết các cở sở thuộc da ở Việt Nam không có hệ thống kiểm tra chất lượng, kiểm tra chất lượng chủ yếu bằng kinh nghiệm và cảm quan.
o Viện Nghiên cứu Da - Giầy được UNDP tài trợ hệ thống kiểm tra chất lượng theo Dự án VIE 85/013 nhưng không đồng bộ. Đặc biệt là các thiết bị kiểm tra hoá chất độc hại.2 Khái quát Công ty Đặng Tư Ký - Tên công ty: Công ty TNHH Thuộc da Đặng Tư Ký. - Tên quốc tế: DANG TU KY LEATHER CO. - Địa chỉ: H25 – 26 – 27 – 24A đường số 3, khu công nghiệp Lê Minh Xuân, xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh.
- Giấy phép kinh doanh số: 0302825247; ngày cấp 19/12/2002. 5 - Ngày hoạt động: 01/02/2003.1 Công ty Đặng Tư Ký 2.3 Quy trình sản xuất của Công ty Đặng Tư Ký Da muối Nạo thịt Thịt vụn Rửa – ngâm (Hồi tươi 1 ngày) Nước thải Quay vôi, tẩy lông (1 ngày) Nước thải 6 Nước, muối, phèn crôm, axit Thuộc phèn (1 formic, Axit acetic, soda, muối Nước thải ngày đêm) diêm, men Nước rửa Nước thải Bào cán nước khô Nước thải Hơi nước, soda, syntan, Nhuộm màu, ăn keo, bột màu, dầu mềm. dầu (6-7 giờ) Nước thải Nước rửa Nước thải Chải thẳng Nước thải Sấy Nước ngưng về nồi hơi Làm mềm Keo tổng hợp, hơi nước Kẹp căng Keo tổng hợp, hơi nước Chà láng Sơn Sơn, in Hơi dung môi, bụi sơn Thành phẩm Hình 2.2 Quy trình sản xuất thuộc da Công Ty Đặng Tư Ký 7 - Căn cứ trên dây chuyền sản xuất và đặc điểm, tính chất của dòng thải trong quá trình thuộc da, ta có thể chia nước thải thuộc da thành các dòng thải chính là: Dòng thải chứa vôi - sunphua (có tính kiềm): Đây là dòng thải thu được từ quá trình tẩy lông, ngâm vôi, rửa vôi. Nước thải có độ kiềm, BOD, sunphua, SS cao.
Dòng thải chứa Crôm (có tính axit): Đây là dòng thải thu được từ quá trình thuộc da, thuộc lại. Nước thải có tính axit, hàm lượng Crôm khá cao, TDS lớn. Nước thải rửa da và các dòng thải khác: Đây là dòng thải thu được từ các quá trình rửa da, thành phần nước thải chủ yếu chứa BOD, COD, SS. - Công đoạn hồi tươi: Các chất gây ô nhiễm gồm mỡ, bạc nhạc, diềm da, cặn vôi, lông là các chất thải rắn.
Chất thải lỏng có hàm lượng BOD, COD, SS, Cl-, sunphua cao. - Công đoạn thuộc: các axit, muối Crôm, chất thuộc, hàm lượng BOD, COD, SS… - Hoàn thành ướt: ép nước, bào, xẻ da, trung hòa, thuộc lại, nhuộm ăn dầu: mùn bào, diềm da, nước chứa Crôm, tannin, chất chống mốc, BOD, COD, SS … - Hoàn thành khô: sấy, hồi ẩm, vò mềm, trau chuốt. Chất thải chứa kim loại nặng…, cặn bã chất trau chuốt. Nhìn chung, nước thải thuộc da chứa nhiều hóa chất tổng hợp như thuốc nhuộm, dung môi hữu cơ, hàm lượng TS, TSS, độ màu, chất hữu cơ cao.2 Đặc tính nước thải thuộc da từ các công đoạn khác nhau.
