Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xử lý màu của nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao

Phương pháp xử lý màu nước thải dệt nhuộm hiệu quả bằng công nghệ oxi hóa nâng cao giúp cải thiện chất lượng nước và bảo vệ môi trường

• Tác giả: Tạ Thị Trang Nhâm
• Người hướng dẫn: PSG.Trịnh Lê Hùng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Màu Của Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng Phương Pháp Oxi Hóa Nâng Cao
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM
• 1.1. Ngành dệt và các vấn đề môi trường nước thải dệt nhuộm
• 1.1.1. Sự phát triển của ngành dệt
• 1.1.2. Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm
• 1.1.3. Hiện trạng môi trường do nước thải dệt nhuộm
• 1.2. Ô nhiễm màu môi trường nước từ hoạt động dệt nhuộm
• 1.2.1. Nước thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm
• 1.2.1.1. Sản xuất sợi
• 1.2.1.2. Sản xuất vải
• 1.2.1.3. Xử lý vải
• 2. XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÍ MÀU
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về xử lý màu nước thải dệt nhuộm bằng oxy hóa nâng cao

Ngành dệt nhuộm đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, nhưng cũng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất độc hại, đặc biệt là các hợp chất màu khó phân hủy. Phương pháp oxy hóa nâng cao (AOP) đã được nghiên cứu và áp dụng để xử lý màu nước thải này. Phương pháp này sử dụng các tác nhân như O3 và H2O2 để oxy hóa các hợp chất hữu cơ, giúp giảm thiểu ô nhiễm màu trong nước.

1.1. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm và ô nhiễm màu

Nước thải dệt nhuộm thường chứa nhiều phẩm màu bền vững, khó phân hủy sinh học. Các chất này không chỉ gây ô nhiễm màu mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xử lý màu nước thải là một thách thức lớn cho ngành công nghiệp này.

1.2. Tại sao cần phương pháp oxy hóa nâng cao

Phương pháp oxy hóa nâng cao (AOP) được xem là giải pháp hiệu quả cho việc xử lý màu nước thải dệt nhuộm. AOP có khả năng oxy hóa mạnh mẽ, giúp phá vỡ cấu trúc hóa học của các hợp chất màu, tạo ra các sản phẩm không màu và ít độc hại hơn.

II. Vấn đề ô nhiễm màu trong nước thải dệt nhuộm hiện nay

Ô nhiễm màu từ nước thải dệt nhuộm đang trở thành vấn đề nghiêm trọng tại nhiều khu vực. Nước thải không được xử lý đúng cách đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Các nghiên cứu cho thấy, nồng độ phẩm màu trong nước thải dệt nhuộm có thể vượt quá giới hạn cho phép, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường.

2.1. Tác động của ô nhiễm màu đến môi trường

Ô nhiễm màu trong nước thải dệt nhuộm không chỉ làm giảm chất lượng nước mà còn ảnh hưởng đến sự sống của các loài thủy sinh. Các phẩm màu bền vững có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây hại cho sức khỏe con người.

2.2. Thách thức trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Các phương pháp xử lý truyền thống như hóa lý và sinh học thường không đạt hiệu quả cao trong việc xử lý màu nước thải dệt nhuộm. Điều này đòi hỏi cần có những giải pháp mới, hiệu quả hơn để giảm thiểu ô nhiễm.

III. Phương pháp oxy hóa nâng cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Phương pháp oxy hóa nâng cao (AOP) sử dụng các tác nhân như O3 và H2O2 để xử lý màu nước thải dệt nhuộm. AOP có khả năng oxy hóa mạnh mẽ, giúp phá vỡ cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ, tạo ra các sản phẩm không màu và ít độc hại hơn. Nghiên cứu cho thấy, AOP có thể đạt hiệu suất xử lý màu cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp oxy hóa nâng cao

Phương pháp AOP hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra các gốc tự do mạnh mẽ, có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Các gốc tự do này có thể phá vỡ liên kết hóa học của các phẩm màu, giúp loại bỏ màu trong nước.

3.2. Các tác nhân oxy hóa chính trong AOP

O3 và H2O2 là hai tác nhân oxy hóa chính được sử dụng trong phương pháp AOP. O3 có khả năng oxy hóa mạnh mẽ, trong khi H2O2 có thể tạo ra các gốc hydroxyl, giúp tăng cường hiệu quả xử lý màu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp oxy hóa nâng cao

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp oxy hóa nâng cao có thể áp dụng hiệu quả trong xử lý màu nước thải dệt nhuộm. Các thử nghiệm thực tế cho thấy, hiệu suất xử lý màu đạt được có thể lên đến 90% trong một số trường hợp. Điều này cho thấy AOP là một giải pháp khả thi cho ngành dệt nhuộm trong việc giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả xử lý màu

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng O3 và H2O2 trong xử lý màu nước thải dệt nhuộm có thể đạt hiệu suất cao. Kết quả cho thấy, thời gian và tỉ lệ H2O2/O3 có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý màu.

4.2. Thực tiễn áp dụng tại các nhà máy dệt

Nhiều nhà máy dệt đã bắt đầu áp dụng phương pháp AOP trong quy trình xử lý nước thải. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm chi phí.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của xử lý nước thải dệt nhuộm

Phương pháp oxy hóa nâng cao đang mở ra hướng đi mới cho việc xử lý màu nước thải dệt nhuộm. Với khả năng xử lý hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm, AOP có thể trở thành giải pháp chính cho ngành dệt nhuộm trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả xử lý và giảm chi phí.

5.1. Tương lai của công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sẽ tiếp tục phát triển với sự ra đời của các phương pháp mới. AOP có thể được kết hợp với các công nghệ khác để nâng cao hiệu quả xử lý.

5.2. Khuyến nghị cho ngành dệt nhuộm

Ngành dệt nhuộm cần chú trọng đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải hiện đại. Việc áp dụng các phương pháp tiên tiến như AOP sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt nhuộm tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, với kim ngạch xuất khẩu chiếm trên 15% tổng kim ngạch xuất khẩu quốc gia trong giai đoạn 2006-2011. Tuy nhiên, quá trình sản xuất dệt nhuộm phát sinh lượng lớn nước thải chứa các hợp chất phẩm màu bền vững, khó phân hủy sinh học, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước. Nước thải dệt nhuộm có đặc điểm pH kiềm, nhiệt độ cao, tải lượng BOD và COD lớn, cùng với hàm lượng phẩm nhuộm hòa tan cao, làm giảm khả năng truyền ánh sáng, ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh và sức khỏe con người. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả xử lý màu nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao dựa trên tác nhân ozon và hydro peroxit, xác định các điều kiện tối ưu như thời gian xử lý, tỷ lệ H2O2/O3 và pH, đồng thời khảo sát khả năng xử lý nước thải thực tế tại làng nghề Vạn Phúc, Hà Nội. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện trong phòng thí nghiệm và mô hình pilot xử lý nước thải dệt nhuộm thủ công, nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao chất lượng nước thải và thúc đẩy phát triển bền vững ngành dệt nhuộm truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm, tập trung vào:

• Quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs): Sử dụng các tác nhân oxy hóa mạnh như ozon (O3), hydro peroxit (H2O2) và gốc hydroxyl (*OH) để phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải. Gốc *OH có thế oxy hóa cao (2,8 V), phản ứng nhanh và không chọn lọc, giúp phá vỡ cấu trúc phẩm nhuộm phức tạp.
• Phương pháp Peroxon (H2O2/O3): Quá trình kết hợp ozon và hydro peroxit tạo ra gốc hydroxyl với hiệu quả oxy hóa cao hơn ozon đơn thuần, giúp tăng khả năng phân hủy màu và các chất ô nhiễm hữu cơ.
• Khái niệm phẩm nhuộm hoạt tính và trực tiếp: Các loại phẩm nhuộm phổ biến trong nước thải dệt nhuộm có cấu trúc azo, antraquinon, phtaloxianin với đặc tính bền màu, khó phân hủy sinh học, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu phẩm nhuộm nguyên chất (Reactive Red 261, Reactive Blue 19, Reactive Orange 122, Direct Red 23, Direct Blue 71, Direct Orange 39) và mẫu nước thải thực tế lấy từ làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc, Hà Nội.
• Phương pháp phân tích: Xác định hiệu quả xử lý màu bằng phương pháp trắc quang UV-VIS, đo độ màu tại bước sóng đặc trưng 455 nm, xác định hàm lượng ozon và hydro peroxit bằng các phương pháp chuẩn độ và quang phổ. Các chỉ tiêu môi trường khác như COD, BOD5, pH cũng được đo để đánh giá chất lượng nước thải trước và sau xử lý.
• Thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm xử lý màu trên dung dịch phẩm nhuộm tự pha với nồng độ 500 mg/l, khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý (tối đa 90 phút), tỷ lệ H2O2/O3 (từ 0 đến 0,7 mol/mol), và pH (6-8). Tiếp đó, áp dụng điều kiện tối ưu xử lý mẫu nước thải thực trên thiết bị pilot quy mô 50 lít.
• Timeline nghiên cứu: Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm kéo dài khoảng 3 tháng, tiếp theo là thử nghiệm mô hình pilot trong 1 tháng để đánh giá khả năng ứng dụng thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hiệu quả xử lý màu bằng ozon: Hiệu suất xử lý màu tăng nhanh trong 30 phút đầu, đạt khoảng 85-90% đối với các mẫu phẩm nhuộm hoạt tính và trực tiếp. Sau 60 phút, hiệu quả xử lý màu đạt trên 95%, cho thấy thời gian xử lý tối ưu là khoảng 60 phút.

2. Tỷ lệ H2O2/O3 ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý màu trong quá trình Peroxon: Tỷ lệ tối ưu là 0,5 mol H2O2 trên 1 mol O3, khi đó hiệu suất xử lý màu đạt trên 98% cho các mẫu phẩm nhuộm Reactive Red 261 và Reactive Blue 19. Tỷ lệ cao hơn hoặc thấp hơn làm giảm hiệu quả do sự tiêu hao gốc hydroxyl hoặc phản ứng phụ.

3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý màu: pH tối ưu nằm trong khoảng 7-8, phù hợp với điều kiện môi trường nước thải dệt nhuộm. Ở pH này, quá trình tạo gốc hydroxyl diễn ra hiệu quả nhất, giúp phân hủy màu nhanh và triệt để.

4. Hiệu quả xử lý nước thải thực tế tại làng nghề Vạn Phúc: Sau xử lý bằng phương pháp Peroxon trên thiết bị pilot, độ màu giảm trung bình 92%, COD giảm 70%, BOD5 tăng nhẹ do tạo thành các hợp chất dễ phân hủy sinh học, mở ra khả năng xử lý sinh học tiếp theo. So sánh với phương pháp ozon đơn thuần, Peroxon cho hiệu quả xử lý màu cao hơn khoảng 10-15%.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý màu cao nhờ sự kết hợp giữa ozon và hydro peroxit tạo ra gốc hydroxyl có thế oxy hóa mạnh, phản ứng không chọn lọc với các nhóm chức trong phân tử phẩm nhuộm. Thời gian xử lý 60 phút là hợp lý để cân bằng giữa hiệu quả và chi phí vận hành. pH trung tính đến kiềm nhẹ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy ozon thành gốc hydroxyl, tăng hiệu quả oxy hóa. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về xử lý nước thải dệt nhuộm bằng AOPs, đồng thời khẳng định tính khả thi của phương pháp Peroxon trong điều kiện nước thải thực tế tại Việt Nam. Biểu đồ thể hiện sự giảm độ màu theo thời gian và tỷ lệ H2O2/O3 minh họa rõ ràng hiệu quả của quá trình. Kết quả COD và BOD5 cho thấy quá trình oxy hóa nâng cao không chỉ loại bỏ màu mà còn chuyển hóa các hợp chất khó phân hủy thành dạng dễ phân hủy sinh học, tạo điều kiện cho xử lý sinh học tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng công nghệ Peroxon trong xử lý nước thải dệt nhuộm tại các làng nghề truyền thống: Khuyến khích các cơ sở dệt nhuộm sử dụng hệ thống xử lý kết hợp ozon và hydro peroxit với tỷ lệ H2O2/O3 khoảng 0,5 mol/mol, thời gian xử lý 60 phút, pH duy trì 7-8 để đạt hiệu quả xử lý màu trên 90% trong vòng 1 năm tới.

2. Xây dựng mô hình xử lý pilot và mở rộng quy mô: Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp nên đầu tư thiết bị xử lý quy mô pilot để đánh giá hiệu quả thực tế, sau đó nhân rộng mô hình xử lý nước thải tại các làng nghề như Vạn Phúc trong vòng 2-3 năm.

3. Kết hợp xử lý oxy hóa nâng cao với xử lý sinh học: Sau quá trình oxy hóa, nước thải có thể được xử lý sinh học để giảm COD và BOD5 còn lại, nâng cao chất lượng nước thải đầu ra, giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho người lao động và chủ cơ sở dệt nhuộm: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ xử lý nước thải, quản lý hóa chất và bảo vệ môi trường nhằm nâng cao ý thức và kỹ năng vận hành hệ thống xử lý trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa môi trường, Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa nâng cao, hỗ trợ phát triển đề tài liên quan.

2. Doanh nghiệp và cơ sở sản xuất dệt nhuộm quy mô nhỏ và vừa: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao uy tín và tuân thủ quy định pháp luật.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Tham khảo để xây dựng các tiêu chuẩn, quy định về xử lý nước thải ngành dệt nhuộm, thúc đẩy phát triển bền vững ngành công nghiệp.

4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư tại các làng nghề dệt nhuộm: Nâng cao nhận thức về tác hại ô nhiễm nước thải và các giải pháp xử lý, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp oxy hóa nâng cao có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Phương pháp oxy hóa nâng cao tạo ra gốc hydroxyl có thế oxy hóa cao (2,8 V), phản ứng nhanh và không chọn lọc, giúp phân hủy triệt để các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, giảm màu và COD hiệu quả hơn so với phương pháp hóa lý và sinh học truyền thống.

2. Tại sao cần kết hợp ozon và hydro peroxit trong xử lý nước thải?
   Sự kết hợp tạo ra quá trình Peroxon, tăng sinh gốc hydroxyl mạnh hơn ozon đơn thuần, nâng cao hiệu quả oxy hóa, giảm thời gian xử lý và chi phí vận hành, đồng thời hạn chế tạo ra các sản phẩm phụ độc hại.

3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình xử lý màu bằng Peroxon như thế nào?
   pH ảnh hưởng đến sự phân hủy ozon thành gốc hydroxyl. pH từ 7 đến 8 là tối ưu, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng oxy hóa, giúp tăng hiệu quả xử lý màu và phân hủy các hợp chất hữu cơ.

4. Có thể áp dụng công nghệ này cho các loại nước thải dệt nhuộm khác nhau không?
   Có, nghiên cứu đã thử nghiệm trên nhiều loại phẩm nhuộm hoạt tính và trực tiếp phổ biến, cũng như nước thải thực tế, cho thấy hiệu quả xử lý cao, phù hợp với đa dạng nguồn nước thải dệt nhuộm.

5. Sau xử lý bằng Peroxon, nước thải có thể tiếp tục xử lý sinh học không?
   Có, quá trình oxy hóa nâng cao chuyển hóa các hợp chất khó phân hủy thành dạng dễ phân hủy sinh học, tăng BOD5, tạo điều kiện thuận lợi cho xử lý sinh học tiếp theo, giúp giảm tổng tải ô nhiễm hiệu quả hơn.

Kết luận

• Phương pháp oxy hóa nâng cao kết hợp ozon và hydro peroxit (Peroxon) hiệu quả trong xử lý màu nước thải dệt nhuộm, đạt hiệu suất xử lý màu trên 95% trong điều kiện tối ưu.
• Thời gian xử lý 60 phút, tỷ lệ H2O2/O3 khoảng 0,5 mol/mol và pH 7-8 là các thông số tối ưu cho quá trình xử lý.
• Ứng dụng trên mẫu nước thải thực tế tại làng nghề Vạn Phúc cho thấy giảm độ màu 92%, COD giảm 70%, mở ra khả năng xử lý sinh học tiếp theo.
• Nghiên cứu góp phần phát triển công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu quả, thân thiện môi trường, phù hợp với điều kiện sản xuất thủ công truyền thống.
• Khuyến nghị triển khai mô hình pilot và đào tạo vận hành để nhân rộng ứng dụng trong ngành dệt nhuộm Việt Nam, hướng tới phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

Hành động tiếp theo: Các cơ sở sản xuất và nhà quản lý môi trường nên phối hợp triển khai thử nghiệm mô hình xử lý Peroxon quy mô thực tế, đồng thời tổ chức đào tạo kỹ thuật vận hành để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm trên toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Ở nƣớc ta, ngành dệt chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đƣợc tổ chức sản xuất rộng rãi từ quy mô hộ gia đình, làng nghề, hợp tác xã đến các nhà máy xí nghiệp. Trong quá trình sản xuất, ngành dệt nhuộm sản sinh ra một lƣợng lớn nƣớc thải. Thành phần nƣớc thải rất phức tạp bao gồm nhiều loại hóa chất, đặc biệt là các loại phẩm màu, hầu hết các loại phẩm màu đều bền trong môi trƣờng, khó phân hủy sinh học làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào nƣớc; cản trở quá trình quang hợp ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sự sống của các loài thủy sinh và sức khỏe con ngƣời. Nhiều nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đặc biệt là xử lý màu của chúng trên thế giới đã đƣợc tiến hành nhằm hạn chế ảnh hƣởng tiêu cực của nó tới môi trƣờng.

Các phƣơng pháp xử lý thông thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ hóa lí và sinh học. Tuy nhiên, hai phƣơng pháp này cho hiệu quả xử lý không cao tốn nhiều thời gian và không triệt để, phát sinh một lƣợng lớn bùn thải sau đó phải tiếp tục xử lý nhƣ xử lý chất thải rắn, đòi hỏi vốn đầu tƣ cao, hiệu quả kinh tế thấp. Vì vậy, cần nghiên cứu áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến đạt hiệu quả cao hơn nhƣ: hấp phụ, điện keo tụ, màng sinh học, oxy hóa. Trong đó, phƣơng pháp oxy hóa với khả năng oxy hóa không chọn lọc các hợp chất hữu cơ đƣợc xem là giải pháp phù hợp hơn cả.

Phƣơng pháp oxy hóa nâng cao sử dụng các tác nhân chủ yếu: O3 , H2O2, UV có khả năng oxy hóa mạnh phá vỡ cấu trúc hóa học tạo ra các chất mới không màu, ít độc tính, khối lƣợng phân tử nhỏ thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo nên nó có tính ứng dụng thực tiễn cao, vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý màu cho nước thải dệt nhuộm bằng tác nhân oxy hóa nâng” với mục đích tìm phƣơng pháp khả thi cho xử lý độ màu của nƣớc thải dệt nhuộm đã qua quá trình sản xuất thủ công. Đại học Khoa học Tự nhiên 5 Khoa Hóa học TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MÀU NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1. Ngành dệt và các vấn đề môi trường nước thải dệt nhuộm 1.

Sự phát triển của ngành dệt Sự hình thành của ngành dệt may Việt Nam với vai trò là một ngành công nghiệp bởi sự ra đời của nhà máy liên hợp dệt Nam Định năm 1897. Năm 1976, các sản phẩm bắt đầu đƣợc xuất khẩu tới các nƣớc thuộc khối Hội Đồng Tƣơng Trợ Kinh Tế với bạn hàng đầu tiên và quan trọng nhất là Liên Xô cũ thông qua các hợp đồng gia công. Với các hợp đồng gia công nhƣ vậy, ngành dệt may Việt Nam phát triển nhanh chóng trong các năm 1987-1990, các xí nghiệp dệt may đƣợc thành lập khắp trên cả nƣớc. Nhờ có tiến trình đổi mới và quá trình dịch chuyển sản xuất ngành công nghiệp dệt may bƣớc sang một giai đoạn mới với sự hội nhập quốc tế rộng rãi.

Theo số liệu của trung tâm thƣơng mại thế giới, Việt Nam đứng trong danh sách nhóm 10 nƣớc có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất thế giới về hàng dệt may trong giai đoạn 2007-2009 và đứng ở vị trí thứ 7 [2]. Giai đoạn 2006 đến tháng 10 năm 2011, ngành dệt may đóng góp trên 15% vào tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nƣớc. Kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may Nguồn: GSO, HBBS Việt Nam xuất khẩu hàng dệt may đi 54 thị trƣờng trên toàn thế giới, 9 tháng đầu năm 2011, kim ngạch xuất khẩu hàng dệt may đến các thị trƣờng này chiếm gần 89,5% [2] tổng kim ngạch. Tính chung cho cả ngành dệt may, Việt Nam là nƣớc xuất khẩu ròng, tuy nhiên, do ngành dệt may phải nhập khẩu đầu vào cho ngành với giá trị rất lớn, chiếm bình quân khoảng 60% tổng kim ngạch xuất khẩu từ 2007 đến tháng 10 năm 2011 (đơn vị: triệu USD).

Đại học Khoa học Tự nhiên 6 Khoa Hóa học TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Hình 1. Cán cân xuất – nhập khẩu 2007-10/2011 (Nguồn: GSO, HBBS) Trong kim ngạch nhập khẩu nói chung, vải là sản phẩm đƣợc nhập khẩu nhiều nhất, chiếm bình quân gần 62% giá trị nhập khẩu nguyên liệu hàng năm trong giai đoạn 2007 đến tháng 10 năm 2011. Chiếm tỉ trọng lớn thứ 2 là nguyên phụ liệu với tỉ trọng bình quân gần 20%. Bông và xơ sợi các loại đứng thứ 3 và thứ 4 tổng kim ngạch nhập khẩu.

Đặc điểm làng nghề dệt nhuộm Các làng nghề dệt nhuộm tập trung chủ yếu khu vực miền bắc là những làng nghề truyền thống có từ lâu đời cùng với sự phát triển chung của ngành dệt Việt Nam, các làng nghề đóng góp một tỉ trọng không nhỏ khoảng 25-30% [1, 2] sản lƣợng dệt nhuộm. Sản phẩm tập trung chủ yếu là hàng truyền thống tơ, lụa phục vụ xuất khẩu. Số lƣợng thiết bị dệt thoi 6.670 máy chiếm 10% [4] so với toàn ngành dệt may. - Công nghệ sản xuất cũ, không đồng bộ mang tính thủ công cao.

- Các thiết bị phụ trợ xử lý giảm thiểu ô nhiễm không đƣợc trang bị. - Cơ sở hạ tầng thiếu thốn, nghèo nàn, tự phát. Một số làng nghề dệt nhuộm điển hình nhƣ các làng nghề ở Hà Tây cũ nay thuộc Hà Nội: làng nghề dệt truyền thống Vạn Phúc, Dƣơng Nội, Phùng Xá số hộ gia đình tham gia dệt nhuộm chiếm từ 80 - 85%. Đại học Khoa học Tự nhiên 7 Khoa Hóa học TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Sản xuất của các làng nghề chủ yếu ở quy mô hộ gia đình, hợp tác xã, tổ hợp sản xuất.

Tại xã Dƣơng Nội, số lao động làm nghề dệt, nhuộm khoảng 2.000 ngƣời, một năm sản xuất trung bình gần 11. Hiện trạng môi trường do nước thải dệt nhuộm Trong những năm gần đây, ngành dệt nhuộm – may mặc đƣợc sự quan tâm của nhà nƣớc và đầu tƣ của nƣớc ngoài, một số nhà máy lớn đã đầu tƣ trang bị kỹ thuật, công nghiệp hiện đại. Nhiều loại máy móc, thiết bị hiện đại đã đƣợc đầu tƣ chiều sâu, nhƣ các máy văng sấy Monforts, máy nhuộm liên tục Monforts; các máy in lƣới quay Stork, máy in lƣới phẳng Buser; các máy nhuộm “khí động lực” (Air- Thies). Tuy vậy, theo đánh giá của các chuyên gia, công đoạn nhuộm với 30% máy móc thiết bị cần khôi phục, hiện đại hóa do đã sử dụng trên 20 năm [4], công đoạn dệt nhuộm vẫn đang là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng khá mạnh cả về lƣợng cũng nhƣ chất.

Đối với các làng nghề hầu hết công nghệ cũ kĩ, thủ công, vì vậy, các thành phần thải của quá trình sản xuất dệt nhuộm đang gây ô nhiễm môi trƣờng. Khảo sát tại một số làng nghề Dƣơng Nội, Vạn Phúc, Phùng Xá, La Phù, Cộng Hòa thuộc Hà Nội, hầu hết các hộ gia đình không có khu sản xuất riêng mà sản xuất trực tiếp ngay trong khu sinh hoạt của gia đình trong điều kiện đất đai ở các làng nghề chật hẹp, khiến mức độ ảnh hƣởng trực tiếp của ô nhiễm môi trƣờng gây ra cho ngƣời lao động rất lớn. Nƣớc thải từ các hộ gia đình và các doanh nghiệp dệt, tẩy nhuộm chƣa đƣợc xử lý xả thẳng xuống kênh dẫn chảy ra sông Nhuệ khiến nƣớc bị ô nhiễm nặng. Vào mùa khô, lòng mƣơng cạn, nƣớc bốc mùi, khi trời mƣa nƣớc thải dệt nhuộm chảy tràn xuống ruộng canh tác gây hại cho cây trồng.

Đặc biệt sự ô nhiễm đã đến mức báo động tại sông Nhuệ và sông Đáy. Ô nhiễm màu môi trường nước từ hoạt động dệt nhuộm 1. Nước thải phát sinh trong quá trình dệt nhuộm Quá trình sản xuất vải Vải đƣợc tạo thành từ nguyên liệu qua ba bƣớc chính sau: • Sản xuất sợi • Sản xuất vải • Xử lý vải Đại học Khoa học Tự nhiên 8 Khoa Hóa học TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tạ Thị Trang Nhâm Luận văn thạc sĩ Sản xuất sợi Quy trình sản xuất các loại sợi khác nhau đƣợc thực hiện qua các công đoạn tƣơng tự nhau. Đầu tiên, xơ đƣợc làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất.

Xơ đƣợc pha trộn theo tỉ lệ và kéo dài dƣới dạng cúi sợi để các xơ gần nhƣ là song song. Quá trình pha trộn đƣợc tiếp tục bằng cách kết hợp các cuộn cúi và xe mảnh, đƣợc gọi là kéo duỗi. Việc loại bỏ các xơ sợi quá ngắn để xơ sợi trong con cúi đều nằm trong giới hạn chiều dài nhất định đƣợc gọi là chải thô. Công đoạn chải kỹ sẽ tiếp tục làm các sợi song song với nhau đến khi còn rất ít sợi bị quấn vào nhau.

Lúc này, xơ sợi đƣợc gọi là sợi thô. Cuối cùng, xơ sợi đồng nhất ở dạng sợi thô đƣợc kéo và xe lại tạo ra sợi thành phẩm. Chất thải sinh ra chủ yếu trong bƣớc đầu tiên khi làm sạch xơ và khi chải thô. Xơ len thô chứa khoảng 50% tạp chất ở dạng dầu mỡ tự nhiên và nƣớc ẩm [6].

Các loại tạp chất này đƣợc loại bỏ bằng cách nấu trong dung dịch xà phòng có chứa kiềm. Khoảng 25% lụa thô có chứa nhựa tơ, có thể loại bỏ bằng cách nấu tơ trong dung dịch xà phòng đậm đặc. Sản xuất vải Xơ và sợi là nguyên liệu sản xuất vải. Các loại vải đƣợc sản xuất gồm: vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, các công đoạn sản xuất vải bao gồm: Xử lý vải: Các công đoạn chính đƣợc áp dụng trong giai đoạn này bao gồm: Xử lý sơ bộ (giũ hồ, nấu chuội, kiềm bóng, tẩy trắng); nhuộm và in hoa; hoàn tất Giũ hồ: là quy trình nhằm loại bỏ các chất hồ.

Có 3 loại chất hồ: hồ tự nhiên, hồ tổng hợp và hồ hỗn hợp. Đối với vải tổng hợp, vải mộc thƣờng có chứa các chất hồ tổng hợp tan đƣợc trong nƣớc và đất nhƣ polyvinyl alcohol (PVA), carboxyl methyl cellulose (CMC) và polyacrylytes. Tuy nhiên, trong các loại vải cotton, thì hồ tinh bột là chủ yếu. Chất thải sinh ra khi loại bỏ các chất hồ này là các chất hữu cơ và có khả năng phân hủy sinh học cao.

Trong công đoạn giũ hồ, 90% các chất hồ đƣợc thải ra theo nƣớc thải, khiến cho dòng thải này trở thành một trong các dòng thải có độ ô nhiễm cao. Dòng thải có tải lƣợng BOD và COD cao ở mức 600. Các chất hồ tổng hợp không thể phân huỷ sinh học có thể thoát qua hệ thống xử lý và gây độc hại cho nguồn nƣớc tiếp nhận.