CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dệt là xơ bông, xơ nhân tạo hoặc tổng hợp và len. Ngoài ra còn dùng các xơ đay gai, tơ tằm. Các quá trình cơ bản trong công nghệ dệt nhuộm Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản: Kéo sợi, dệt vải và xử lý (nấu tẩy), nhuộm và hoàn thiện vải.
Trong đó được chia thành các công đoạn sau: Làm sạch nguyên liệu: Nguyên liệu thường được đóng dưới các dạng kiện bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, hạt, cỏ rác,… Nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình làm sạch, bông được thu dưới dạng các tấm phẳng đều. Chải: Các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô. Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Tiếp tục kéo thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi, tăng độ bền và 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. Tiếp tục mắc sợi là dồn qua các quả ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi. Hồ sợi dọc: Hồ sợi bằng hồ tinh bột và tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để có thể tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như polyvinylacol PVA, polyacrylat,… Dệt vải: Kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc thành hình tấm vải mộc.
Giũ hồ: Tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzyme (1% enzyme, muối và các chất ngấm) hoặc axit (dung dịch axit sunfuric 0. Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xả phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. Nấu tẩy: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên như dầu mỡ, sáp,… Sau khi nấu, vải có độ mao dẫn và khả năng thấm nước 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 ở nhiệt độ cao (120 - 130oC).
Sau đó, vải được giặt nhiều lần. 11 do an Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải thông thường bằng dung dịch kiềm NaOH (C = 280 - 300 g/l), ở nhiệt độ thấp 10 - 20oC, sau đó vải được giặt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng.
Tẩy trắng: Mục đích là tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là NaClO2, NaOCl hoặc H2O2 cùng với các chất phụ trợ. Nhuộm vải hoàn thiện: Mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Thường sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hợp chất trợ nhuộm để tạo sự gắn màu của vải.
Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải. Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Qúa trình nhuộm xảy ra theo 4 bước: - Di chuyển các phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. - Gắn màu vào bề mặt sợi.
- Khuếch tán màu vào trong sợi, quá trình này xảy ra chậm hơn quá trình trên. - Cố định màu và sợi. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu, hồ in là hỗn hợp các loại thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigment dung môi. Các lớp thuốc nhuộm cùng cho in như pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol.
Hồ in có nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginate natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp. Sau nhuộm và in, vải được giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải. Văng khổ, 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 metylic, axit axetic, formaldehit.
12 do an Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hang sợi bông và các nguồn nước thải Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm hang sợi bông và các nguồn nước thải 13 do an 1. Các loại thuốc nhuộm thường dùng trong ngành dệt nhuộm Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F-T-X, trong đó: - S: Là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan. - F: Là phần mang màu, thường là các hợp chất azo (-N=N-), antraquinon, axit chưa kim loại hoặc ftaloxiamin. - T: Là gốc mang nhóm phản ứng.
- X: Là nhóm phản ứng. Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là chất gây ung thư. Thuốc nhuộm trực tiếp Đây là thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo và một số dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: Nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C=O, trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng có tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý, thải ra môi trường có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. 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 lưu huỳnh Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch dị hình như tianol, tiazin, zin,… trong đó có cầu nối -S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose. 14 do an Thuốc nhuộm axit 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 là R-SO3 mang màu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất của antraquinon, triaryl, matan,… Thuốc in, nhuộm pigmen Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn xuất của antraquinon,… 1. Lưu lượng và thành phần nước thải Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm từ ngành dệt may, nước thải là mối quan tâm đặc biệt do quá trình nhuộm và hoàn tất sử dụng một lượng lớn nguyên liệu thô, nước, thuốc nhuộm và chất trợ nhuộm.
Tiêu thụ nước trong quá trình nhuộm dao động rất lớn từ 16- 900 m3/tấn sản phẩm. Tiêu thụ nước đối với một số loại vải khác nhau được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.1: Lượng nước tiêu thụ đối với một số loại vải trong ngành dệt may Loại vải Lượng nước tiêu thụ (m3/tấn sản phẩm) Vải cotton 80 – 240 Vải cotton dệt thoi 70 – 180 Len 100 – 250 Vải polyacrylic 10 – 70 Nguồn: Sổ tay kỹ thuật: Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải, TS. Nguyễn Thế Đồng (trang 57) Hầu như tất cả các công đoạn của quá trình nhuộm và hoàn tất đều phát sinh nước thải, thành phần nước thải thường không ổn định, thay đổi theo loại thiết bị nhuộm, nguyên liệu nhuộm, khi sử dụng các loại thuốc nhuộm khác nhau có bản chất và màu sắc khác nhau. Nước thải dệt nhuộm thường có nhiệt độ, độ màu và COD cao.
Nước thải phát sinh từ nhà máy dệt nhuộm thường khó xử lý do cấu tạo phức tạp của thuốc nhuộm cũng như nhiều loại thuốc nhuộm và trợ nhuộm được sử dụng trong quá trình nhuộm và hoàn tất. 15 do an Thành phần nước thải dệt nhuộm được trình bày trong bảng sau: Bảng 1.2: Thành phần nước thải dệt nhuộm Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pH - 8.8 Nhiệt độ o C 36 – 52 Độ màu Pt-Co 350 – 3710 SS mg/l 69 – 380 COD mg O2/l 360 – 2448 BOD5 mg O2/l 200 – 1450 Ntổng mg/l 22 – 43 Ptổng mg/l 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: Sổ tay kỹ thuật: Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải, TS. Nguyễn Thế Đồng (trang 57) 16 do an 1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.
Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải của ngành dệt nhuộm Do đặc thù của ngành dệt nhuộm là sử dụng nhiệt trong quá trình nhuộm do đó nước thải thường có nhiệt độ cao. Trong dây chuyền công nghệ xử lý của một số công ty thường sử dụng tháp giải nhiệt hoặc giàn làm mát như là công trình đơn vị đầu tiên của hệ thống xử lý để giảm nhiệt độ của nước thải. Hầu như các hệ thống xử lý được khảo sát đều không có công đoạn khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận do đó chỉ tiêu coliform của nước thải đầu ra đều vượt tiêu chuẩn cho phép. Tùy thuộc vào vị trí của nhà máy nằm trong hay ngoài KCN và nguồn tiếp nhận nước thải, công nghệ xử lý áp dụng thay đổi để đáp ứng với tiêu chuẩn hay quy chuẩn xả thải.
Những doanh nghiệp dệt may (quy mô nhỏ) nằm trong KCN (đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung), nước thải phải được xử lý đạt tiêu chuẩn của KCN trước khi vào hệ thống xử lý nước của KCN (QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, cột A hoặc cột B) công nghệ thường được áp dụng đối với các nhà máy là hóa lý kết hợp với lắng lọc để giảm tối thiểu hàm lượng chất hữu cơ, độ màu và chất rắn lơ lửng có trong nước thải.