Ứng dụng trợ keo tụ sinh học từ hạt muồng hoàng yến xử lý nước thải dệt nhuộm

Khám phá giải pháp xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu quả, tiết kiệm chi phí bằng chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây muồng hoàng yến.

• Tác giả: Phạm Thị Ngọc Trâm
• Người hướng dẫn: ThS. Đào Minh Trung
• Trường học: Trường Đại Học Thủ Dầu Một
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng Chất Keo Tụ Hóa Học Kết Hợp Trợ Keo Tụ Sinh Học Điều Chế Từ Hạt Cây Muồng Hoàng Yến (Dumstrick Tree)
• Loại tài liệu: Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học Của Sinh Viên
• Năm xuất bản: 2014-2015
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Tổng quan phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu quả

Ngành dệt nhuộm Việt Nam, với sự phát triển mạnh mẽ, đóng góp lớn vào nền kinh tế nhưng cũng tạo ra thách thức môi trường không nhỏ. Nước thải từ các nhà máy là một trong những nguồn ô nhiễm phức tạp nhất, chứa nhiều hóa chất độc hại, phẩm nhuộm và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Hiện nay, có nhiều công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng, từ cơ học, hóa lý đến sinh học. Trong đó, phương pháp keo tụ tạo bông sử dụng các hóa chất như phèn nhôm (PAC) là phổ biến nhất do chi phí hợp lý và hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất rắn lơ lửng (SS). Tuy nhiên, phương pháp này tồn tại nhược điểm như tạo ra lượng bùn lớn, khó xử lý và có thể để lại dư lượng hóa chất trong nước sau xử lý. Trước bối cảnh đó, xu hướng tìm kiếm các vật liệu tự nhiên xử lý nước thải đang ngày càng được quan tâm. Các vật liệu này không chỉ thân thiện môi trường mà còn tận dụng được các phụ phẩm nông nghiệp, mở ra một hướng đi bền vững. Hạt muồng hoàng yến (tên khoa học: Cassia fistula) nổi lên như một giải pháp tiềm năng, đóng vai trò là một chất keo tụ sinh học hiệu quả. Việc kết hợp chất keo tụ hóa học truyền thống với một chất trợ keo tụ tự nhiên như chiết xuất từ hạt muồng hoàng yến hứa hẹn sẽ nâng cao hiệu suất xử lý, giảm chi phí vận hành và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Nghiên cứu tiên phong của Đại học Thủ Dầu Một đã chứng minh tiềm năng to lớn của hướng tiếp cận này.

1.1. Hiện trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp dệt may

Sự tăng trưởng của ngành dệt may kéo theo lượng nước thải khổng lồ, đặc trưng bởi độ màu cao, pH biến động mạnh, và nồng độ các chỉ số ô nhiễm như Nhu cầu Oxy Hóa học (COD) và Chất rắn lơ lửng (SS) vượt xa tiêu chuẩn cho phép. Theo báo cáo tổng quan, nước thải dệt nhuộm thường có COD dao động từ 60 - 5000 mg/L và độ màu lên tới 5000 Pt-Co. Các hóa chất sử dụng trong quá trình nhuộm và hoàn tất, đặc biệt là nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính, rất khó bị phân hủy sinh học và có thể gây độc cho hệ sinh thái thủy sinh. Việc xả thải không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để đã và đang gây áp lực nặng nề lên nguồn nước mặt, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và sự phát triển bền vững.

1.2. Giới thiệu vật liệu tự nhiên xử lý nước thải tiềm năng

Để giải quyết các hạn chế của phương pháp hóa học, các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu các chất keo tụ sinh học có nguồn gốc từ thực vật. Các vật liệu này, như hạt chùm ngây, vỏ quả, và đặc biệt là hạt muồng hoàng yến (Cassia fistula), chứa các hợp chất polymer tự nhiên như polysaccharide có khả năng hoạt động như chất keo tụ hoặc trợ keo tụ. Ưu điểm của chúng là khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn, không độc hại, sẵn có và chi phí thấp. Việc tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp này không chỉ là một giải pháp xử lý nước thải chi phí thấp mà còn góp phần vào nền kinh tế tuần hoàn, biến rác thải thành tài nguyên có giá trị.

II. Thách thức trong công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Việc xử lý nước thải ngành dệt nhuộm phải đối mặt với nhiều thách thức cố hữu do tính chất phức tạp và đa dạng của dòng thải. Nồng độ chất ô nhiễm thay đổi liên tục tùy thuộc vào loại vải, thuốc nhuộm và quy trình sản xuất. Một trong những khó khăn lớn nhất là khử màu nước thải, đặc biệt là các loại thuốc nhuộm hoạt tính có cấu trúc phân tử bền vững. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không thể loại bỏ hoàn toàn màu sắc, gây mất mỹ quan và cản trở quá trình quang hợp của sinh vật dưới nước. Bên cạnh đó, các phương pháp keo tụ hóa học, mặc dù hiệu quả trong việc loại bỏ SS, lại gặp hạn chế trong việc xử lý các chất hữu cơ hòa tan, dẫn đến chỉ số COD và BOD sau xử lý vẫn còn cao. Một vấn đề nan giải khác là xử lý bùn thải dệt nhuộm. Bùn sinh ra từ quá trình keo tụ hóa học thường chứa các hydroxit kim loại, khó xử lý, chi phí chôn lấp hoặc tiêu hủy cao, tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm thứ cấp cho đất và nước ngầm. Do đó, việc tìm kiếm một công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm toàn diện, vừa hiệu quả về mặt kỹ thuật, vừa khả thi về kinh tế và an toàn cho môi trường là một yêu cầu cấp bách.

2.1. Nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính và độ màu cao

Thuốc nhuộm hoạt tính được sử dụng rộng rãi do khả năng bám màu tốt trên sợi cellulose. Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ chỉ đạt khoảng 60-70%, phần còn lại sẽ đi vào nước thải. Các phân tử thuốc nhuộm này có cấu trúc phức tạp, chứa các vòng thơm và liên kết azo, khiến chúng rất bền với ánh sáng, quá trình oxy hóa và phân hủy sinh học. Điều này làm cho việc khử màu nước thải trở thành bài toán khó. Nước thải có độ màu cao không chỉ ảnh hưởng đến cảnh quan mà còn làm giảm khả năng xuyên thấu của ánh sáng mặt trời vào nước, ức chế sự phát triển của hệ thực vật thủy sinh và phá vỡ chuỗi thức ăn tự nhiên.

2.2. Hạn chế của phương pháp keo tụ hóa học truyền thống

Các chất keo tụ hóa học như phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃) hay Polyaluminium chloride (PAC) hoạt động hiệu quả trong một khoảng pH hẹp (thường là 5.5 - 7.5). Nước thải dệt nhuộm lại có pH biến động rất lớn (từ 2 đến 14), đòi hỏi phải tốn thêm chi phí cho hóa chất điều chỉnh pH. Ngoài ra, việc sử dụng quá liều phèn có thể gây ra hiện tượng tái ổn định của hạt keo, làm nước đục trở lại. Hàm lượng nhôm hoặc sắt dư trong nước sau xử lý cũng là một vấn đề đáng lo ngại, có thể vượt tiêu chuẩn cho phép và gây hại cho môi trường.

2.3. Vấn đề xử lý bùn thải dệt nhuộm phát sinh sau xử lý

Quá trình keo tụ bằng phèn nhôm hay phèn sắt tạo ra một lượng lớn bùn hydroxit kim loại. Lượng bùn này có thể chiếm một phần đáng kể trong tổng chi phí vận hành của hệ thống xử lý nước thải. Việc xử lý bùn thải dệt nhuộm là một công đoạn phức tạp và tốn kém, bao gồm các bước như làm đặc, khử nước và tiêu hủy cuối cùng. Việc sử dụng các chất trợ keo tụ tự nhiên có thể giúp giảm thể tích bùn, tạo ra bùn hữu cơ dễ phân hủy sinh học hơn, từ đó giảm gánh nặng chi phí và môi trường.

III. Hạt muồng hoàng yến Chất keo tụ sinh học đột phá

Hạt cây muồng hoàng yến (Cassia fistula) đã được chứng minh là một nguồn chất keo tụ sinh học đầy hứa hẹn, mang lại một giải pháp xanh cho ngành xử lý nước thải. Thành phần chính tạo nên khả năng keo tụ của hạt là một loại galactomannan, một dạng polysaccharide từ hạt muồng có cấu trúc mạch dài. Cấu trúc này cho phép nó hoạt động như một chất trợ keo tụ hiệu quả thông qua cơ chế tạo cầu nối, liên kết các hạt keo nhỏ đã được trung hòa điện tích lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn, nặng hơn và dễ lắng hơn. Điểm ưu việt của chất trợ keo tụ tự nhiên này là nguồn gốc hoàn toàn từ phụ phẩm nông nghiệp, giúp giảm chi phí và thân thiện với môi trường. Quá trình điều chế cũng tương đối đơn giản, không đòi hỏi công nghệ phức tạp. Theo nghiên cứu của nhóm sinh viên Đại học Thủ Dầu Một, gum chiết xuất từ hạt muồng hoàng yến khi kết hợp với PAC đã cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc khử màu nước thải và loại bỏ các chất ô nhiễm khác. Việc ứng dụng vật liệu tự nhiên xử lý nước thải này không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm giá trị gia tăng từ tài nguyên sinh học.

3.1. Đặc tính của Cassia fistula và polysaccharide từ hạt muồng

Muồng hoàng yến là loài cây phổ biến ở các nước nhiệt đới, bao gồm Việt Nam. Hạt của nó chứa hàm lượng cao galactomannan, một loại polysaccharide tự nhiên. Hợp chất này có khả năng hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch có độ nhớt cao. Các nhóm hydroxyl (-OH) trên mạch polymer có khả năng tạo liên kết hydro với các hạt cặn lơ lửng và phân tử thuốc nhuộm trong nước thải. Nhờ vậy, nó đóng vai trò như một chất trợ keo tụ tự nhiên hiệu quả, giúp tăng cường quá trình lắng và làm trong nước.

3.2. Quy trình điều chế chất trợ keo tụ tự nhiên từ hạt cây

Quy trình điều chế chất keo tụ sinh học từ hạt muồng hoàng yến khá đơn giản. Hạt sau khi thu hoạch sẽ được phơi khô, tách vỏ và nghiền thành bột mịn. Bột hạt sau đó được ngâm trong nước hoặc dung dịch muối loãng để ly trích hợp chất polysaccharide. Dung dịch thu được sau quá trình ly trích chính là chất trợ keo tụ sinh học, có thể được sử dụng trực tiếp hoặc sấy khô để bảo quản lâu dài. Sự đơn giản trong khâu điều chế làm cho đây trở thành một giải pháp xử lý nước thải chi phí thấp, dễ dàng áp dụng tại các nhà máy có quy mô khác nhau.

IV. Cách xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hạt muồng hoàng yến

Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hạt muồng hoàng yến dựa trên sự kết hợp giữa chất keo tụ hóa học PAC và chất trợ keo tụ tự nhiên từ hạt muồng. Quá trình này tận dụng ưu điểm của cả hai loại vật liệu để đạt hiệu suất xử lý tối ưu. Đầu tiên, PAC được thêm vào nước thải để trung hòa điện tích âm của các hạt keo (thuốc nhuộm, cặn lơ lửng), phá vỡ tính bền của hệ keo. Ngay sau đó, dung dịch chiết xuất từ hạt muồng hoàng yến được đưa vào. Các phân tử polysaccharide mạch dài sẽ đóng vai trò như những cây cầu, kết nối các vi bông cặn vừa hình thành lại với nhau, tạo ra các bông cặn lớn, chắc và có tốc độ lắng nhanh hơn nhiều so với chỉ dùng PAC đơn thuần. Để đạt được hiệu quả cao nhất, cần tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng như pH, liều lượng PAC, liều lượng chất trợ keo tụ và chế độ khuấy trộn. Nghiên cứu thực nghiệm qua mô hình Jartest là bước quan trọng để xác định các thông số vận hành lý tưởng cho từng loại nước thải cụ thể, đảm bảo hiệu suất khử màu và giảm COD và BOD ở mức cao nhất.

4.1. Cơ chế của phương pháp keo tụ tạo bông kết hợp

Cơ chế chính là sự tương hỗ giữa hai quá trình: keo tụ và tạo bông. PAC, với điện tích dương mạnh, sẽ hấp phụ lên bề mặt các hạt keo mang điện âm trong nước thải, làm giảm thế điện động zeta và gây mất ổn định. Ở giai đoạn tiếp theo, các chuỗi polymer dài của chất keo tụ sinh học từ hạt muồng hoàng yến sẽ hấp phụ đồng thời lên nhiều hạt keo đã được trung hòa, tạo thành các "cầu nối polymer" vững chắc. Quá trình này được gọi là cơ chế bắc cầu, giúp hình thành các bông cặn (floc) có kích thước lớn, dễ dàng tách ra khỏi pha lỏng bằng phương pháp lắng trọng lực.

4.2. Tối ưu hóa liều lượng PAC và hạt muồng hoàng yến

Việc xác định liều lượng tối ưu là yếu tố quyết định đến hiệu quả và chi phí của quá trình. Theo nghiên cứu của Đại học Thủ Dầu Một, liều lượng PAC tối ưu được xác định là 200 mg/l. Ở liều lượng này, hiệu suất xử lý màu và COD đạt mức cao. Sau khi xác định được lượng PAC tối ưu, các thí nghiệm tiếp theo tập trung vào việc tìm ra liều lượng chất trợ keo tụ tự nhiên phù hợp để tối đa hóa hiệu quả. Việc sử dụng liều lượng vừa đủ sẽ giúp tiết kiệm hóa chất và tránh các hiện tượng không mong muốn như tái ổn định hệ keo khi dùng quá liều.

V. Kết quả xử lý nước thải bằng hạt muồng hoàng yến

Nghiên cứu ứng dụng hạt muồng hoàng yến trong xử lý nước thải dệt nhuộm đã cho thấy những kết quả vô cùng khả quan, khẳng định tiềm năng của giải pháp bền vững này. Dựa trên báo cáo khoa học của sinh viên Đại học Thủ Dầu Một, việc kết hợp chất keo tụ PAC với chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây Cassia fistula đã mang lại hiệu quả xử lý vượt trội. Cụ thể, tại điều kiện tối ưu (pH = 7, liều lượng PAC 200 mg/l kết hợp với liều lượng MHY tối ưu), hệ thống đã đạt được hiệu suất khử màu lên đến 86,4%. Đây là một con số rất ấn tượng đối với loại nước thải có độ màu cao và phức tạp như dệt nhuộm. Đồng thời, hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng (SS) đạt 94,4% và hiệu suất giảm COD và BOD (cụ thể là COD) đạt 70,2%. Các kết quả này cho thấy nước thải sau xử lý có chất lượng tốt hơn đáng kể, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về môi trường. So với việc chỉ sử dụng PAC, việc bổ sung chất trợ keo tụ từ hạt muồng hoàng yến không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn tạo ra bông cặn lớn hơn, lắng nhanh hơn, góp phần tối ưu hóa toàn bộ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm.

5.1. Hiệu suất khử màu nước thải vượt trội lên đến 86 4

Độ màu là một trong những chỉ tiêu khó xử lý nhất trong nước thải dệt nhuộm. Nghiên cứu đã chứng minh rằng, sự kết hợp giữa PAC và chiết xuất hạt muồng hoàng yến có khả năng phá vỡ và loại bỏ hiệu quả các phân tử thuốc nhuộm. Mẫu nước thải ban đầu có độ hấp thụ quang là 1,7208 đã giảm xuống chỉ còn khoảng 0,2445 sau xử lý. Hiệu suất khử màu đạt 86,4% cho thấy khả năng ứng dụng thực tiễn cao của phương pháp, giúp trả lại độ trong cho nguồn nước, một yếu tố quan trọng để bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh.

5.2. Khả năng giảm COD và BOD trong nước thải công nghiệp

Chỉ số COD (Nhu cầu Oxy Hóa học) đại diện cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Trong nghiên cứu, nồng độ COD ban đầu là 800 mgO₂/l đã giảm xuống còn khoảng 298,4 mgO₂/l, tương ứng hiệu suất xử lý đạt 62,7% (trong một thí nghiệm khác đạt 70,2%). Việc giảm COD và BOD hiệu quả cho thấy phương pháp keo tụ tạo bông kết hợp này không chỉ loại bỏ các chất gây màu mà còn có khả năng xử lý một phần đáng kể các chất hữu cơ khó phân hủy, giảm tải lượng ô nhiễm cho các công đoạn xử lý sinh học phía sau nếu có.

VI. Tương lai giải pháp xử lý nước thải chi phí thấp bền vững

Việc ứng dụng thành công hạt muồng hoàng yến mở ra một chương mới cho các giải pháp xử lý nước thải chi phí thấp và bền vững tại Việt Nam. Phương pháp này không chỉ giải quyết được bài toán môi trường nan giải của ngành dệt nhuộm mà còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế - xã hội. Việc tận dụng một phụ phẩm nông nghiệp sẵn có như hạt muồng hoàng yến giúp giảm sự phụ thuộc vào hóa chất nhập khẩu, giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp. Hơn nữa, đây là một hướng đi điển hình cho kinh tế tuần hoàn, biến một nguồn tài nguyên chưa được khai thác thành một sản phẩm có giá trị cao. Tương lai của công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sẽ hướng đến việc tích hợp sâu rộng hơn các vật liệu tự nhiên xử lý nước thải. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất, thử nghiệm trên nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau và phát triển sản phẩm chất keo tụ sinh học thương mại. Đây là một hướng đi đầy triển vọng, góp phần thúc đẩy sản xuất công nghiệp theo hướng xanh và bền vững, là minh chứng cho việc xử lý nước thải thân thiện môi trường hoàn toàn khả thi và hiệu quả.

6.1. Tiềm năng ứng dụng rộng rãi từ phụ phẩm nông nghiệp

Thành công của mô hình xử lý bằng hạt muồng hoàng yến có thể được nhân rộng và áp dụng cho nhiều loại phụ phẩm nông nghiệp khác có chứa polymer tự nhiên. Việt Nam, với nền nông nghiệp phong phú, có một nguồn tài nguyên dồi dào từ vỏ trái cây, hạt, bã thực vật... có thể được nghiên cứu và phát triển thành các chất trợ keo tụ tự nhiên. Điều này không chỉ tạo ra một giải pháp xử lý nước thải chi phí thấp mà còn tạo thêm nguồn thu nhập cho người nông dân, thúc đẩy một chuỗi giá trị nông nghiệp bền vững.

6.2. Hướng đi mới cho xử lý nước thải thân thiện môi trường

Sự kết hợp giữa hóa chất truyền thống và vật liệu sinh học đại diện cho một hướng tiếp cận cân bằng và hiệu quả. Nó giảm thiểu nhược điểm của từng phương pháp riêng lẻ và tối đa hóa ưu điểm của cả hai. Tương lai của ngành môi trường sẽ chứng kiến sự trỗi dậy của các công nghệ lai, nơi các giải pháp dựa trên tự nhiên được tích hợp vào các quy trình công nghiệp hiện có. Việc theo đuổi hướng đi xử lý nước thải thân thiện môi trường này là cam kết cho sự phát triển bền vững, bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá cho các thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Trước năm 1986, kinh tế Việt Nam là kinh tế bao cấp, trong thời kì này, không tồn tại kinh tế tư nhân, không có các hoạt động thương mại buôn bán tự do trên thị trường. Kinh tế bao cấp hoạt động theo kiểu toàn dân làm cho nhà nước và nhà nước bao cấp cho toàn dân, mọi người làm theo năng lực và hưởng theo nhu cầu. Điều này khiến tình trạng kinh tế ngày càng chậm phát triển, đời sống người dân ngày càng trở nên khó khăn và trở thành một trong những quốc gia nghèo nhất trên thế giới với thu nhập bình quân đầu người dưới 100 đô la Mỹ.

Năm 1986, do nhận thấy những bất cập của nền kinh tế bao cấp, Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI đã quyết định nước Việt Nam chuyển từ nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường, mở cửa cho các doanh nghiệp, mở rộng giao lưu kinh tế và hợp tác quốc tế. Từ 1986 đến nay, nền kinh tế ở Việt Nam đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc. Năm 1990 Việt Nam có 500 đô thị, đến năm 2000 thì Việt Nam đã có 694 đô thị các loại, năm 2003 Việt Nam đã có trên 800 cơ sở sản xuất công nghiệp với gần 70 khu chế xuất – khu công nghiệp tập trung. Trong vòng 10 năm qua, tỉ lệ tăng trưởng kinh tế Việt Nam đạt 6,4%/năm và thu nhập đầu người lên tới 1.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống người dân không ngừng nâng cao thì tình tình ô nhiễm môi trường của nước ta cũng gia tăng. Nguyên nhân xuất phát từ việc điều kiện kinh tế của các công ty còn khó khăn, chi phí xử lý cao cho các chất ô nhiễm, mặt khác nước ta là một nước đông dân, trình độ nhận thức của người dân còn hạn chế và thiếu sự quản lý về môi trường chặt chẽ của nhà nước. Điều đó dẫn đến môi trường càng bị ô nhiễm trầm trọng hơn, ảnh hưởng đến đời sống người dân, mỹ quan khu vực, cản trở sự phát triển bền vững của đất nước. Bình Dương là tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, là cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế - văn hóa của cả nước, có các trục -6- lộ giao thông huyết mạch của quốc gia.

Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế luôn ở mức cao, GDP tăng bình quân khoảng 14,5% năm. Đến nay, toàn tỉnh có 28 khu công nghiệp và 8 cụm công nghiệp (tổng diện tích khoảng 10.000 ha) với nhiều ngành công nghiệp phát triển thúc đẩy sự phát triển kinh tế của tỉnh. Trong đó có ngành dệt nhuộm đã và đang góp phần tạo nên sự phát triển của tỉnh. Tuy nhiên, các ngành này tạo ra một lượng lớn chất thải gây ô nhiễm (chất thải rắn, khí thải, nước thải,…), điển hình là nước thải với các thông số như chất rắn lơ lửng, coliform, BOD, COD, pH, TN, TP,…cao là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường tại khu vực.Vì vậy, việc xử lí nước thải dệt nhuộm là một vấn đề cách bách hiện nay.Lý do chọn đề tài.

Trong nước thải thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng biện pháp xử lý cơ học trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được các cặn có kích thước lớn hơn 10 -4mm. Còn các hạt có kích thước nhỏ hơn 10 -4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng, phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với các biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng.

Hiện nay công nghệ xử lý nước sử dụng chất keo tụ hóa học kết hợp với trợ keo tụ hóa học là chủ yếu, tuy nhiên gây ra không ít trở ngại như hiệu quả khử màu phụ thuộc mạnh vào độ pH và sau khi sử lý sẽ để lại một lượng chất thải nguy hại cho môi trường với chi phí xử lý cao. Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển thế hệ chất trợ keo tụ mới thân thiện với môi trường với chi phí thấp hơn để xử lý nước thải là một điều quan trọng và cấp thiết. Trên cơ sở đó nhóm chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài “Ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợp với chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây Muồng Hoàng Yến (Dumstrick tree).Mục tiêu nghiên cứu. Nghiên cứu khả năng xử lý độ màu, SS, COD của nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợp với chất trợ keo tụ sinh học được điều chế từ hạt cây Muồng Hoàng Yến.

Đối tượng nghiên cứu: Nước thải dệt nhuộm có thông số đầu vào như sau: COD = 800 mg/l; độ màu =1,720 Pt-Co; SS =162mg/l. Phạm vi nghiên cứu: Hiệu quả xử lý độ màu, TSS, COD và một số kim loại nặng trong nước thải dệt nhuộm. Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 10/2014 đến 4/2015. Phương pháp nghiên cứu.

 Phương pháp lấy mẫu. - Lấy mẫu theo TCVN 4556-88. - Mẫu nước thải dệt nhuộm được đựng trong chai thủy tinh có nút mài hoặc nút bấc đã tráng paraphin hoặc chai polyetylen, dung tích 250; 500; 1000 ml.  Phương pháp bảo quản mẫu.

- Bảo quản mẫu theo TCVN 4556-88 - Thời gian vận chuyển từ nơi lấy mẫu đến phòng thí nghiệm càng ngắn càng tốt. Phải giữ mẫu ở chổ tối và nhiệt độ thấp. -8- - Khi vận chuyển mẫu phải, chèn lót giữa các chai bằng giấy mềm cho an toàn tránh đổ vỡ. - Hóa chất bảo quản mẫu là hóa chất tinh khiết.

 Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp phân tích. + Phương pháp phân tích pH theo TCVN 6492:1999. + Phương pháp phân tích COD theo tiêu chuẩn SM 5220C.

+ Phương pháp phân tích độ màu theo TCVN 6185:2008. Phương pháp xử lý số liệu. Phương pháp phân tích tổng hợp. Cách tiến hành lấy mẫu.

- Bước 1 : Lấy mẫu. lấy 500ml mẫu nước thải cho vào cốc 1000ml. - Bước 2: Cho phèn. cho 1,5ml phèn vào 500ml.

- Bước 3: Khuấy nhanh: 30 phút có tốc độ 120 vòng/phút. - Bước 4: Khuấy chậm : 10 phút có tốc độ 30 vòng/ phút. - Bước 5: Đề lắng sau khi khuấy nhanh: 30 phút. - Bước 6: Phân tích đánh giá: + Quan sát hiện tượng.

+ Phân tích các thông số ô nhiễm, pH, nhiệt độ, COD, màu,TSS. -9- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN. Tình hình nghiên cứu trong nước. Ngô Kim Định, Đào Minh Trung, Phan thị Tuyết San, Nghiên cứu khả năng ứng dụng hiệu quả xử lý nước thải của hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt bằng phương pháp hóa lí, Năm 2013, NXB: Tạp Chí Thủ Dầu Một số 3(10)-2013.

Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Thị Mỹ Phương, Đặng Thị Thúy, NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ MÔ HÌNH BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG KẾT, năm 2014, NXB : Tạp chí ĐH Cần Thơ, số 34. Các kết quả của các thí nghiệm Jartest cho thấy FeCl3.6H2O có hiệu quả keo tụ cao hơn Al 2(SO4)3.18H2O; liều lượng chất keo tụ là 400 mg/L FeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi là liều lượng khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế. Kết quả vận hành mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng ở liều lượng 400 mg/L FeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi cho hiệu suất loại bỏ SS, BOD, COD, TKN, TP lần lượt là 79,54%, 64,75%, 70,61, 68,69%, 71,33%; cao hơn nhiều so với hiệu quả khi vận hành không sử dụng chất keo tụ. Các thông số của nước thải sau quá trình keo tụ - lắng đều đảm bảo điều kiện để tiếp tục đưa vào công đoạn xử lý sinh học.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước. Ứng dụng hạt cây chùm ngây hay ba đậu dại làm bột keo tụ sinh học làm trong nguồn nước ở Nigeria. Hạt cây chùm ngây chiết xuất đã được thử nghiệm ở các nước khác nhau và phát hiện rất thành công trong keo tụ các chất lơ lửng trong nước Nigeria mặc dù cây này được trồng ở nhiều hộ gia đình, giới hạn sử dụng của nó là cho việc chuẩn bị thực phẩm và ứng dụng dược liệu. Đối với xử lý nước, hiệu quả phụ thuộc vào độ đục của nước thô, theo báo cáo của Katayon et al, (2004, 2006).

Vỏ quả Lablab purpureus cũng được sử dụng như chất làm đông tụ tự nhiên trong xử lý nước với hiệu quả 77%. -10- Khả năng hoạt động của chiết xuất hạt giống của Trigonella foenumgraecum (T. foenum-graecum) và Cuminum cyminum (C. cyminum) để hoạt động như chất keo tụ tự nhiên đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng nước đục tự nhiên.

(1986) đã xử lý màu nước thải công đoạn tẩy của quá trình dệt nhuộm bằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng 300 mg/l FeCl3 thì hiệu quả xử lý màu là 95 – 99%. Khi sử dụng 500 mg/l thỉ hiệu quả xử lý màu là 100%. (1975) đã sử dụng chất keo tụ Al2(SO4)3 để xử lý nước thải công đoạn trước tẩy của quá trình dệt nhuộm.

Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng phèn sử dụng là 70 – 100 mg/l, hiệu quả xử lý đạt được so với SS là 95% và BOD5 là 38%. Tổng quan nước thải dệt nhuộm. Ngành dệt nhuộm nước ta đã những bước phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng, đa màu sắc, chất lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của thị trường. Ngành cũng là nơi thu hút nhiều lao động, thúc đẩy tăng trưởng nhanh kim ngạch xuất khẩu cho đất nước.

Tuy vậy, ô nhiễm môi trường do nước thải ngành dệt nhuộm là một thực tế cần có giải pháp xử lý và là nhiệm vụ rất cần thiết. Dệt nhuộm là một trong những ngành đòi hỏi sử dụng nhiều nước và hóa chất. Nước thải công nghiệp dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp. Thành phần nước thải dệt nhuộm không ổn định và đa dạng, thay đổi theo từng nhà máy khi nhuộm và các loại vải khác nhau, môi trường nhuộm là axit hay kiềm hoặc trung tính.

Hiệu quả hấp phụ thuốc nhuộm chỉ đạt 60-70%, các phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hay ở dạng phân hủy khác. Ngoài ra, một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường… cũng tồn tại trong nước thải [1, 2, 3, 5]. Đó là nguyên nhân gây độ màu rất cao trong nước thải dệt nhuộm. -11- Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành dệt nhuộm cũng đã có những bước tiến vượt bậc với khoảng 900 nhà máy, xí nghiệp.