1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường chủ đề tập trung quan tâm nhiều nước giới Một vấn đề đặt cho nước phát triển có Việt Nam cải thiện môi trường ô nhiễm từ chất độc hại công nghiệp tạo Điển 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 ngành dệt nhuộm phát triển mạnh mẽ chiếm kim ngạch xuất cao Việt Nam Ngành dệt nhuộm phát triển từ lâu giới hình thành phát triển 100 năm nước ta Trong năm gần đây, nhờ sách đổi mở cửa Việt Nam có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh 100% vốn đầu tư nước tổ hợp hoạt động lĩnh vực dệt nhuộm Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải việc làm phù hợp với nước phát triển công nghiệp nặng phát triển mạnh nước ta Tuy nhiên, hầu hết nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm ta chưa có hệ thống xử lý nước thải mà có xu hướng thải trực tiếp sông, suối, ao, hồ… loại nước thải có độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại loài thủy sinh 1.2 M c tiêu xử lý Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 1.500m3/ngày.đêm công ty… xác định nguồn gây ô nhiễm mức độ ô nhiễm công ty Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu tác hại đến môi trường Yêu cầu nước thải theo tiêu chuẩn QUY CHUẨN QCVN 13:2008/BTNMT 1.3 hương pháp thực a Điều tra khảo sát thu thập số liệu tài liệu liên quan, quan sát trực tiếp, lấy mẫu đo đạc phân tích tiêu chất lượng nước thải trước sau xử lý, đánh giá tác động môi trường nguồn thải b hương pháp kế thừa, tham khảo kết xử lý công ty thực tế c Tham khảo kết mô hình xử lý phòng thí nghiệm d Tính toán thiết kế theo chuẩn mực quy định Từ số liệu đo đạc tính chất nước yêu cầu đầu nguồn thải, ta có phương pháp xử lý gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Xử lý phương pháp học hóa học – keo t , tạo bông, lắng cặn - Giai đoạn 2: Xử lý phương pháp sinh học MBBR - Giai đoạn 3: Xử lý tăng cường, cho nước thải qua bồn lọc áp lực, khử màu để xử lý triệt để độ màu nước, đảm bảo tiêu chuẩn dầu khử trùng nước thải trước thải vào hệ thống thoát nước II TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XLNT DỆT NHUỘM 2.1 Đặc điểm ngành dệt nhuộm Cùng với phát triển đất nước, ngành công nghiệp dệt nhuộm có nhiều thay đổi, bên cạnh nhà máy xí nghiệp quốc doanh, ngày có nhiều xí nghiệp đời Kết khảo sát cho thấy hầu hết nhà máy nhập thiết bị, hoá chất từ nhiều nước khác : - Thiết bị : Mỹ, Đức, Nhật, Ba Lan, Ấn Độ, Đài Loan, … - Thuốc nhuộm : Nhật, Đức, Th y Sĩ, Anh, … - Hóa chất : Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Việt Nam, … Với khối lượng lớn hóa chất sử d ng, nước thải ngành dệt nhuộm có mức ô nhiễm cao Tuy nhiên, năm gần kinh tế phát triển mạnh xuất nhiều nhà máy, xí nghiệp với công nghệ đại gây ô nhiễm môi trường –c XLNT d ộm a ác loại yê li d ộm: Nguyên liệu cho ngành dệt nhuộm chủ yếu loại sợi tự nhiên (sợi Cotton), sợi tổng hợp (sợi oly Ester) sợi pha, đó: - Sợi Cotton (Co): kéo từ sợi vải có đặc tính hút ẩm cao, xốp, bền môi trường kiềm, phân hủy môi trường axít Vải dệt từ loại sợi thích hợp cho khí hậu nóng mùa hè Tuy nhiên sợi lẫn nhiều sợi tạp chất sáp, mày lông dễ nhăn - Sợi tổng hợp ( E): sợi hóa học dạng cao phân tử tạo thành từ trình tổng hợp chất hữu Nó có đặc tính hút ẩm kém, cứng, bền trạng thái ướt - Sợi pha (sợi oly ester kết hợp với sợi cotton): sợi pha tạo thành khắc ph c nhược điểm sợi tổng hợp sợi tự nhiên b Q y rì c XLNT d ộm ổ g quát: Chuẩn bị nguyên liệu: - Làm nguyên liệu: Nguyên liệu thường đóng dạng kiện thô, chứa sợi có kích thước khác với tạp chất tự nhiên như: b i, đất,… Nguyên liệu thô đánh tung, làm trộn Sau trình làm tồn dạng phẳng - Chải: Các sợi chải song song tạo thành sợi thô - Kéo sợi thành ống, mắc sợi: Kéo sợi thô để giảm kích thước sợi, tăng độ bền, quấn sợi vào ống sợi thích hợp cho việc dệt vải sợi ống nhỏ đánh ống thành to để chuẩn bị dệt vải Mắc sợi dồn ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi - Hồ sợi: Hồ sợi hồ tinh bột hồ biến tính để tạo màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn độ bóng sợi để tiến hành dệt vải Ngoài dùng loại hồ nhân tạo như: polyvinlalol ( VA), polyacrylat,… Chuẩn bị nhuộm :- công nghệ XLNT dệt nhuộm Đây công đoạn tiền xử lý định trình nhuộm sau Vải mộc tiền xử lý tốt đảm bảo độ trắng cần thiết, đảm bảo cho thuốc nhuộm bám lên mặt vải giữ độ bền Các công đoạn chuẩn bị nhuộm bao gồm: đốt lông, giũ hồ, mấu tẩy,… - Rũ hồ: Các loại vải mộc xuất khỏi phân xưởng dệt mang nhiều tạp chất thiên nhiên sợi bông, vải mang nhiều b i, dầu mỡ, lượng hồ đáng kể trình dệt Do đó, m c đích rũ hồ dùng số hóa chất hủy bỏ lớp hồ Người ta thường dùng axit loãng như: axit sunfuric 0.5, bazo loãng, men vi sinh vật, muối, chất ngấm Vải sau rũ hồ giặt nước, xà phòng, chất ngấm đưa sang nấu tẩy - Nấu vải: M c đích nấu vải loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên xơ sợi như: dầu, mỡ sáp,…Sau nấu vải có độ mao dẫn khả thấm ướt cao, hấp th hóa chất-thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại đẹp Vải nấu dung dịch kiềm chất tẩy giặt áp suất cao (2-3 at) nhiệt độ cao (120-1300C) - Tẩy trắng: Công đoạn dùng để tẩy màu tự nhiên vải, làm chất bẩn, làm cho vải có độ trắng theo yêu cầu Các hóa chất thường sử d ng: Natriclorit (NaClO2), natri hypoclric (NaClO),… chất ph trợ như: Na2SiO¬3, Slovapon N Công đoạn nhuộm: công nghệ XLNT dệt nhuộm M c đích tạo màu sắc khác vải Để nhuộm vải người ta sử d ng chủ yếu loại thuốc nhuộm tổng hợp với chất trợ nhuộm để tạo gắn màu vải hần thuốc nhuộm không gắn vào vải mà theo dòng nước thải ra, phần thuốc thải ph thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ, loại vải, độ màu yêu cầu,… - Pigment: Là số thuốc nhuộm hữu không hòa tan số chất vô có màu bôxit muối kim loại Thông thường pigment dùng in hoa - Thuốc nhuộm Azo: Loại thuốc nhuộm sản xuất nhiều, chiếm 50% lượng thuốc nhuộm Đây loại thuốc nhuộm có chứa hay nhiều nhóm Azo: -N= N-, có loại sau: - Thuốc nhuộm phân tán: hợp chất màu, không tan nước nên thường nhuộm cho loại sợi tổng hợp ghét nước - Thuốc nhuộm hoàn nguyên: hợp chất màu hữu không tan nước,có dạng R=C=O Khi bị khử tan mạnh kiềm hấp th mạnh vào sợi, loại thuốc dễ bị thủy phân oxy hóa dạng không tan ban đầu - Thuốc nhuộm bazơ: hợp chất mày có cấu tạo khác nhau, hầu hết muối clorua, oxalate muối kép bazơ hữu Khi axit hòa tan, chúng phân ly thành cation mang màu anion không mang màu - Thuốc nhuộm axit: hòa tan nước, bắt màu vào xơ môi trường axit Thuốc thường dùng để nhuộm len nhuộm trực tiếp (là hợp chất màu hòa tan nước, có khả tự bắt mày vào xơ xenlulôz nhờ lực hấp ph môi trường trung tính kiềm) - Thuốc nhuộm hoạt tính: hợp chất màu mà phân tử có chứa nhóm nguyên tử thực mối liên kết hóa trị với xơ - Thuốc nhuộm hoạt tính: hợp chất màu mà phân tử có chứa nhóm nguyên tử thực mối liên kết hoá trị với xơ · Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Là hợp chất màu không tan nước số dung môi hữu tan môi trường kiềm Chúng sử d ng rộng rãi công nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ xenlulo, không nhuộm len tơ tằm dung dịch nhuộm có tính kiềm mạnh · Chất tẩy trắng quang học: Là hợp chất hữu trung tính, không màu có màu vàng nhạt, có lực với xơ Đặc điểm chúng nằm xơ sợi, chúng có khả hấp th số tia miền tử ngoại quang phổ phản xạ tia xanh lam tia tím Một số tên gọi tương ứng thuốc nhuộm dùng thực tế nước ta giới bảng 2.2 - hạm vi sử d ng thuốc – công nghệ XLNT dệt nhuộm: Thuốc nhuộm dịch nhuộm dạng hòa tan hay phân tán, loại thuốc nhuộm khác thích hợp cho loại vải khác Để nhuộm vải từ nguyên liệu ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hòa tan nước Các loại thuốc nhuộm khuếch tán gắn màng vào xơ sợi nhờ lực liên kết hóa lý (thuốc nhuộm trực tiếp), liên kết ion (thuốc nhuộm axit, bazơ), liên kết đồng hóa trị (thuốc nhuộm hoạt tính) Còn để nhuộm vải từ nguyên liệu sợi kỵ nước sợi tổng hợp người ta thường dùng thuốc nhuộm không tan nước (thuốc nhuộm phân tán) Đối với loại vải dệt từ sợi pha chia làm hai lần, lần nhuộm thành phần hay nhuộm lần cho hai thành phần - Mức độ gắn màu loại thuốc nhuộm Khi nhuộm vải trình nhuộm vải xảy theo bước: - Di chuyển phân tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi; - Gắn màu vào bề mặt sợi; - Khuếch tán màu vào bề mặt sợi, trình xảy chậm so với trình trên; - Cố định màu vào sợi Để tăng hiệu trình nhuộm, hóa chất sử d ng để ph trợ cho trình nhuộm loại axít H2SO4, CH3COOH, muối Natri sulfat, muối Amôni, chất cầm màu Syntephix, Tinofix Công đoạn in hoa: công nghệ XLNT dệt nhuộm - In hoa tạo văn hoa có hay nhiều màu vải trắng vải màu hồ in - Hồ in loại hỗn hợp loại thuốc nhuộm dạng hòa tan hay pigment dung môi Các loại thuốc nhuộm dùng cho in hoa pigment, hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan indigozol Hồ in có nhiều loại hồ tinh bột, dextrin, hồ liganit natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng hợp - Hồ tinh bột: + Tinh bột: 199 g + Nước: 987 g + HCl 28%: 1.5 g + CH3COONa:1.5g - Hồ dextrin: + British gum D: 500g + Nước: 500g Hồ dextrin dùng để in thuốc nhuộm hoàn nguyên in phá gắn màu - Hồ nhũ tương: + Chất nhũ tương dispersal R – 15g + Nước: 185 – 192g Khuấy để nguội, lúc khuấy tốc độ cao cho thêm vào xăng công nghệ hay dầu khác 800g, tiếp t c khuấy hồ đồng Công đoạn sau in hoa: công nghệ XLNT dệt nhuộm - Cao ôn: Sau in, vải cao ôn để cầm màu: + Thuốc hoạt tính:1500C phút; + Thuốc pigment: 1400C – 1500C phút; + Thuốc nhuộm phân tán: 2150C - Giặt: Sau nhuộm in vải giặt nóng lạnh nhiều lần để loại bỏ tạp chất hay thuốc nhuộm, in dư vải + Đối với nhuộm hoạt tính: lần + Đối với thuốc nhuộm pigment: lần + Đối với thuốc nhuộm phân tán: lần Công đoạn văng khổ hoàn tất: Văng khổ hay hoàn tất vải với m c đích ổn định kích thước vải, chống nhàu ổn định nhiệt, sử d ng số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm hóa chất mêtylit, axít axetic, formaldehyt,… Ngoài công nghệ xử lý học , người ta kết hợp với việc xử lý hóa học · Mặt hàng in 100% cotton: - Finish KVS 40g/l: chống nhàu nhăn vải - Ceramine HCL 10g/l: làm mềm vải - Slovapon N 0.1g/l: tăng khả thấm hóa chất + Mặt hàng in E/Co: - olysol S5 1g/l: chống nhàu nhăn vải - Repellan 77 10g/l: làm mềm vải sợi E - Softener NN 5g/l: làm mềm vải sợi Co - Slovapon N 0.1g/l: tăng khả thấm hóa chất + Mặt hàng nhuộm 100% cotton: - Finish PU 20g/l - Calalyst PU 1g/l · Mặt hàng nhuộm E/Co: - Hồ mềm: giống E/Co - Repellan HYN 40g/l: chất béo để tạo savon, làm mềm vải - Al2(S04)3 2g/l: muối làm tác nhân savon hóa · Mặt hàng in có diện tích ăn mòn nhỏ cần tăng độ trắng: - Leucophor BRB 2g/l: chất hoạt quang - Cibaoron BBlue 0.02g/l: màu hoạt tính c i m c i–c XLNT d ộm a N ốc p i c i: Các tạp chất tách từ vải sợi như: dầu mỡ, tạp chất chứa Nitơ, chất b i bẩn dính vào sợi (chiếm 6% khối lượng xơ) Hóa chất sử d ng: hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3,…các loại thuốc nhuộm, chất trơ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Thành phần nước thải ph thuộc vào: đặc tính vật liệu nhuộm, chất thuốc nhuộm, chất ph trợ hóa chất khác sử d ng Nguồn nước thải bao gồm từ công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm hoàn tất Các loại thuốc nhuộm đặc biệt quan tâm chúng thường nguồn sinh kim loại, muối màu nước thải Các chất hồ vải với lượng BOD, COD cao chất hoạt động bề mặt nguyên nhân gây tính độc cho thuỷ sinh nước thải dệt nhuộm b T p ầ í c c i–c XLNT d ộm: Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng thiết kế, vận hành hệ thống xử lý quản lý chất lượng môi trường Sự dao động lưu lượng tính chất nước thải định tải trọng thiết kế cho công trình đơn vị Nước thải dệt nhuộm khác sử d ng loại nguyên liệu khác Chẳng hạn len cotton thô thải chất bẩn tự nhiên sợi Nước thải có độ màu, độ kiềm, BOD chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp, nguồn gây ô nhiễm hóa học loại hóa chất sử d ng giai đoạn tẩy nhuộm Công nghệ XLNT dệt nhuộm: nước thải nhìn chung phức tạp đa dạng, có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo môi trường, tinh bột men, chất oxy hóa,…được đưa vào sử d ng Trong trình sản xuất, lượng nước thải 12-300 m3/tấn vải, chủ yếu từ công đoạn nhuộm nấu tẩy Nước thải dệt nhuộm ô nhiễm nặng môi trường sống độ màu, pH, chất lơ lửng, BOD, COD, nhiệt độ vượt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận Nước thải gây ô nhiễm cho nguồn xả chủ yếu độ đ c, độ màu, lượng chất hữu pH cao Nhiều công trình nghiên cứu trước cho thấy keo t phèn nhôm khử màu hiệu 50-90%, đặc biệt hiệu cao với loại thuốc nhuộm sulfur Tác ộ m i r –c XLNT d ộm Nguồn nước thải phát sinh công nghiệp dệt nhuộm từ công đoạn hồ sợi, rũ hồ, nấu tẩy, nhuộm hoàn tất Bảng 2: Các chất ô nhiễm đặc tính công nghệ XLNT dệt nhuộm Với hóa chất sử d ng thải nguồn tiếp nhận, sông ngòi, ao hồ gây độc cho loài thủy sinh Có thể phân chia nhóm hóa chất làm nhóm chính: Nhóm 1: Các chất độc hại vi sinh cá - Xút (NaOH) Natri Cacbonat (Na2CO3) dùng với số lượng lớn để nấu vải sợi xử lý vải sợi pha (chủ yếu l oslyeste, bông) - Axít vô (H2SO4) dùng để giặt, trung hòa xút, màu thuốc nhuộm hoàn nguyên tan (Indigisol) - Clo hoạt động (nước tẩy Javen) dùng để tẩy trắng vải sợi - Fomatđêhyt có chất cầm màu chất dùng xử lý hoàn tất - Dầu hỏa dùng để chế tạo hồ in pigment - Một hàm lượng kim loại nặng vào nước thải: • Trong xút công nghiệp sản xuất điện cực thuỷ ngân có 4g thuỷ ngân (Hg) • Tạp chất kim loại nặng có thuốc nhuộm sử d ng - Một lượng halogen hữu độc hại đưa vào nước thải từ số thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tán, hoạt tính, pigment … Nhóm : Các chất khó phân giải vi sinh - Các chất giặt vòng thơm, mạch Etylenoxit dài có cấu trúc mạch nhánh Alkyl - Các olyme tổng hợp bao gồm chất hồ hoàn tất, chất hồ sợi dọc polyvinylalcol, polyacrylat,… - hần lớn chất làm mềm vải, chất tạo phức xử lý hoàn tất - Nhiều thuốc nhuộm chất tăng trắng quang học sử d ng,… Nhóm 3: Các chất độc phân giải vi sinh - Xơ sợi tạp chất thiên nhiên có xơ sợi bị loại bỏ công đoạn xử lý trước - Các chất dùng để hồ sợi dọc - Axít axetic (CH3COOH), axít fomic (HCOOH) để điều chỉnh pH… - Tải lượng ô nhiễm ph thuộc vào nhiều loại sợi thuộc thiên nhiên hay tổng hợp, công nghệ nhuộm (nhuộm liên t c hay gián đoạn), công nghệ in hoa độ hòa tan hóa chất sử d ng Khi hòa trộn nước thải công đoạn, thành phần nước thải khái quát sau: · pH: – 12 (pH = 4.5 cho công nghệ nhuộm sợi E, pH = 11 cho công nghệ nhuộm sợi Co) · Nhiệt độ: dao động theo thời gian thấp 400C So sánh với nhiệt độ cao không ức chế hoạt động vi sinh 370C nước thải gây ảnh hưởng bất lợi đến hiệu xử lý sinh học · COD: 250 – 1500 mg 02/l ( 50 – 150 kg/tấn vải) · BOD5: 80 – 500 mg 02/l · Độ màu: 500 – 2000 Pt – Co · Chất rắn lơ lửng: 30 – 400 mg/l, cao đến 1000 mg/l (trường hợp nhuộm sợi cotton) · SS: – 50 mg/l · Chất hoạt tính bề mặt: 10 – 50 mg/l Qua số liệu vừa nêu cho thấy nước thải ngành dệt nhuộm độc cho hệ sinh thái nước Những ảnh hưởng cho chất ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm tới nguồn tiếp nhận tóm tắt sau : - Độ kiềm cao làm tăng pH nước, pH >9 gây độc hại cho loài thủy sinh - Muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn Nếu lượng nước thải lớn gây độc hại cho loài thủy sinh tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến trình trao đổi chất tế bào - Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD nguồn nước gây tác hại đời sống thuỷ sinh làm giảm oxy hòa tan nước - Độ màu cao dư lượng thuốc nhuộm nước thải gây màu cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng tới trình quang hợp loài thuỷ sinh, ảnh hưởng tới cảnh quang Các chất độc nặng sunfit kim loại nặng, hợp chất halogen hữu (AOX) có khả tích t thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn hệ sinh thái nguồn nước, gây số bệnh mãn tính người động vật - Hàm lượng ô nhiễm chất hữu cao làm giảm oxy hòa tan nước, ảnh hưởng đến sống loài thuỷ sinh III ÔNG NGHỆ XLNT DỆT NHUỘM i a L l ợ í c dò i: Hệ thống xử lý nước thải có nhiệm v tiếp nhận xử lý lượng nước thải dệt nhuộm có lưu lượng 1500 m3/ngày.đêm Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam QUY CHUẨN QCVN 13:2008/BTNMT - Lưu lượng nước thải ngày: Q = 1500 m3/ngày.đêm - Thời gian hoạt động trạm T = 24 h - Số ngày hoạt động n = ngày/tuần b Tí c c i r c lý: ( em p ầ rê ) T y mi c XLNT d ộm Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải dệt nhuộm a Hố c XLNT d ộm: Nước thải từ nguồn phát sinh theo mạng lưới thu gom chảy vào hố thu trạm xử lý Bẫy cát đặt trước hố thu nhằm loại bỏ cát vật thể nặng để bảo vệ thiết bị hệ thống đường ống công nghệ phía sau, song chắn rác thô để loại bỏ tạp chất có kích thước lớn khỏi nước thải Sau nước thải bơm lên tháp giải nhiệt Thiết bị lọc rác tinh đặt sau hố thu trước bơm lên tháp giải nhiệt để loại bỏ rác có kích thước nhỏ như: sợi vải, vải v n…, làm giảm SS nước thải b T áp i i i c XLNT d ộm: Tháp giải nhiệt có chức luồng nước nóng xả bề mặt tản nhiệt, thông qua luồng không khí nước nóng luân chuyển tiếp xúc với nhau, nước nóng luồng không khí sản sinh trao đổi nhiệt với nhau, đồng thời phận nước nóng bị bốc hơi, nước nóng hòa vào không khí, sau nước nóng giải nhiệt chảy xuống bể điều hòa c B iề òa c XLNT d ộm: Tại bể điều hòa, bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm m c đích hòa trộn đồng nước thải toàn diện tích bể, ngăn ngừa tượng lắng cặn bể, sinh mùi khó chịu Điều hòa lưu lượng phương pháp áp d ng để khắc ph c vấn đề sinh dao động lưu lượng, cải thiện hiệu hoạt động trình xử lý Bơm lắp đặt bể điều hòa để đưa nước lên công trình phía sau d B p ứ c XLNT d ộm: Trong nước thải cặn bẩn, thuốc nhuộm, sản phẩm vô cơ, chất ô nhiễm …có kích thước nhỏ nên chúng tham gia vào chuyển động nhiệt với phân tử nước tạo nên hệ keo phân tán toàn thể tích nước Chúng có độ bền nhỏ độ bền phân tử nên dễ phá huỷ phèn hèn cho vào nước thải nhằm làm độ keo thiên nhiên nước thải, đồng thời tạo hệ keo có khả kết hợp chất ô nhiễm thành cặn, có hoạt tính bề mặt cao, dễ lắng Các trình phản ứng diễn sau: - Khuấy trộn phèn với nước thải; - Thuỷ phân phèn; - há huỷ độ bền keo (làm ổn định hệ keo); - Dính kết hấp th keo t chuyển động nhiệt khuấy trộn Tại bể phản ứng, hoá chất keo t ( AC phèn Sắt) châm vào bể với liều lượng định kiểm soát chặt chẽ thiết bị điện tử Dưới tác d ng hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn lắp đặt bể, hóa chất hòa trộn nhanh vào nước thải Trong điều kiện môi trường thuận lợi cho trình keo t , hóa chất keo t chất ô nhiễm nước thải tiếp xúc, tương tác với nhau, hình thành cặn nhỏ li ti khắp thể tích bể Hỗn hợp nước thải tự chảy qua bể keo t tạo e B eo ụ ạo b c XLNT d ộm: Chất keo t cho vào nước thải mang điện tích dương (+), bao gồm phèn Nhôm, phèn Sắt loại olymer cao phân tử khác ( olymer +) tạo nên hệ keo mang điện tích dương Chất trợ keo t olymer âm (-) phối hợp với hệ keo mang ion dương giúp cho trình lắng bùn xảy nhanh Tại bể keo t tạo bông, hóa chất trợ keo t ( olymer -) châm vào bể với liều lượng định Dưới tác d ng hóa chất hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, cặn li ti từ bể phản ứng chuyển động, va chạm, dính kết hình thành nên cặn bể keo t tạo có kích thước khối lượng lớn gấp nhiều lần cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho trình lắng bể lắng Hỗn hợp nước cặn hữu d ng tự chảy sang bể lắng hóa lý f B lắ óa lý c XLNT d ộm: Nước thải từ bể keo t tạo phân phối vào vùng phân phối nước bể lắng Nước cặn chuyển động qua vùng phân phối nước vào vùng lắng bể lắng theo phương pháp lắng trọng lực Khi hỗn hợp nước cặn vào bể, bùn va chạm với nhau, tạo thành bùn có kích thước khối lượng lớn gấp nhiều lần bùn ban đầu Các bùn có khối lượng riêng lớn nước nên tự lắng xuống vùng chứa cặn bể lắng Nước thu phía máng cưa bể lắng chảy vào bể sinh học giá thể lưu động MBBR (moving bed biological reactor) B i c MBB c XLNT d ộm: hương pháp sinh học hiếu khí sử d ng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động điều kiện cung cấp oxy liên t c Quá trình phân hủy chất hữu nhờ vi sinh vật gọi trình oxy hóa sinh hóa Các vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu có nước thải thu lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, phần chất hữu bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3- , SO42- ,…Vi sinh vật tồn bùn hoạt tính bể sinh học bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, Geotrichum tồn Để thực trình oxy hóa sinh hóa chất hữu hòa tan, chất keo chất phân tán nhỏ nước thải cần di chuyển vào bên tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn sau: - Chuyển chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật; - Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm chênh lệch nồng độ bên bên tế bào; - Chuyển hóa chất tế bào vi sinh vật, sản sinh lượng tổng hợp tế bào Tốc độ trình oxy hóa sinh hóa ph thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất, mật độ vi sinh vật mức độ ổn định lưu lượng nước thải trạm xử lý Ở điều kiện xử lý định, yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa chế độ thủy động, hàm lượng oxy nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu bể sinh học hiếu khí truyền thống thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm Nồng độ oxy hòa tan nước thải bể sinh học hiếu khí cần luôn trì giá trị lớn 2,5 mg/l Tốc độ sử d ng oxy hòa tan bể sinh học hiếu khí ph thuộc vào: - Tỷ số lượng thức ăn (chất hữu có nước thải) lượng vi sinh vật: tỷ lệ F/M; - Nhiệt độ; - Tốc độ sinh trưởng hoạt độ sinh lý vi sinh vật (bùn hoạt tính); - Nồng độ sản phẩm độc tích t trình trao đổi chất; - Lượng chất cấu tạo tế bào; - Hàm lượng oxy hòa tan Các phản ứng sinh hóa trình phân hủy chất hữu nước thải gồm có: • Oxy hóa chất hữu cơ: HCxHyOz + O2 CO2 + H2O + • Tổng hợp tế bào mới: HCxHyOz + NH3 + O2 Tế bào vi khuẩn+CO2+H2O+C5H7NO2 – • hân hủy nội bào: H  C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 u điểm công nghệ XLNT dệt nhuộm MBBR so với công nghệ truyền thống: - Tất thiết kế nhằm m c đích hiệu xử lý, tiết kiệm lượng Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, cần mật độ vi sinh vật cao nhằm m c đích đẩy nhanh trình oxy hóa sinh hóa Nói nôm na nhiều vi sinh ăn chất hữu có nước trình xử lý nhanh Vấn đề cho bề mặt tiếp xúc nước thải, oxi vi sinh vật cao tốt - Giá thể lưu động MBBR ứng d ng rộng rãi giới vài năm trở lại Giá thể MBBR dạng hình cầu có kích thước 10- 20 cm, có tỷ trọng nhẹ nước nên trình s c khí có giá thể vi sinh bám dính di chuyển khắp nơi bể MMBR Các giá thể cho phép tăng mật độ vi sinh lên đến 9.000-14.000 g/m3 Với mật độ trình oxy hóa để khử BOD, COD NH4 diễn nhanh gần 10 lần so với phương pháp truyền thống (Ở phương pháp bùn hoạt tính Aeroten thông thường nồng độ vi sinh đạt 1.000-1.500 g/m3, thiết bị với đệm vi sinh bám cố định đạt 2.500-3.000 g/m3) Do đó, thời gian lưu bể MBBR cần 4h, bể Aeroten 8-12h Điều quan trọng phương pháp MBBR không cần phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại phương pháp Aeroten, nhược điểm việc tuần hoàn bùn làm giảm hoạt động vi sinh hiếu khí vi sinh phải nằm bể lắng, dưỡng khí, bơm bùn hoàn lưu bể aeroten làm cho vi sinh bị shock tải trọng, hiệu xử lý không cao phương pháp giá thể MBBR Chúng ta không cần phải xây dựng bể thiếu khí Anoxic để khử N, bể MBBR chứa đựng giá thể di động nơi lưu trú cho chủng vi sinh bám dính nên trình nitrat hoá xảy liên t c Hai loại vi khuẩn tham gia vào trình Nitrosomonas Nitrobacter Ta có phương trình sau: NH4+ Oxidation NO2- + NO3- + H+ + H2O NO2-,NO3Redution N2 => escape to air PO4-3 Microorganism (PO4-3)salt =>sludge Như bể sinh học hiếu khí MBBR có nhiệm v xử lý chất hữu lại nước thải Trong bể MBBR diễn trình oxy hóa chất hữu hòa tan dạng keo nước thải tham gia vi sinh vật hiếu khí Tại bể MBBR có hệ thống s c khí khắp diện tích bể nhằm cung cấp ôxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển phân giải chất ô nhiễm Vi sinh vật hiếu khí tiêu th chất hữu dạng keo hòa tan có nước để sinh trưởng Ở điều kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tồn dạng bùn dễ lắng tạo thành bùn hoạt tính Sau trình oxy hóa (bằng s c không khí) với đệm vi sinh di động, bùn hoạt tính (tức lượng vi sinh phát triển hoạt động tham gia trình xử lý) bám giữ giá thể bám dính di động dạng cầu Nước thải sau qua bể MBBR tự chảy vào bể lắng sinh học B lắ i cc XLNT d ộm: Nước thải sau qua bể MBBR phân phối vào vùng phân phối nước bể lắng sinh học lamella Cấu tạo chức bể lắng sinh học lamella tương tự bể lắng hóa lý Nước thu bề mặt bể lắng thông qua máng tràn cưa Nước thải sau bể lắng tự chảy sang bể trung gian chứa nước kết hợp khử màu, khử trùng i B r ia ợp mà c XLNT d ộm: Với thời gian lưu thích hợp, bể s c khí để hoà trộn hoá chất khử màu với nước thải Hiện thị trường có nhiều loại hóa chất khử màu hiệu quả, đặc biệt hóa chất khử màu có tên gọi HANO Đây hóa chất đặc biệt, khử tất màu, kể màu khó chất quang sắc, đặc biệt HANO hoạt động tốt mà không ph thuộc vào yếu tố nhiệt độ, pH, độ oxi hóa… Nước sau qua bể trung gian kết hợp khử màu bơm qua c m lọc áp lực j ụm l c áp lực c XLNT d ộm: Bể lọc áp lực sử d ng công nghệ bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh than hoạt tính để loại bỏ chất lơ lửng, chất rắn không hòa tan, nguyên tố dạng vết, halogen hữu nhằm đảm bảo độ nước Nước sau qua c m lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải môi trường theo QCVN 24:2009 cột B B c ứa bù c XLNT d ộm: Bùn từ hố thu, bể lắng phần bùn dư bể lắng đưa tới bể chứa bùn để lưu trữ khoảng thời gian định Tại bể chứa bùn, không khí cấp vào bể để tránh mùi hôi phân hủy sinh học chất hữu Sau bùn bơm qua máy ép bùn khuôn để loại bỏ nước Bùn khô lưu trữ nhà chứa bùn thời gian định Sau đó, bùn quan chức thu gom xử lý theo quy định Nước từ bể nén bùn máy ép bùn theo đường ống chảy trở lại hố thu gom trạm để tái xử lý Kết luận: Công nghệ XLNT dệt nhuộm nêu giải tất vấn đề khó khăn việc xử lý nước thải dệt nhuộm nhiệt độ, độ màu khó phân giải vi sinh, COD cao … Đây công nghệ mới, đại, tiết kiệm nhiều diện tích đất, hiệu xử lý cao, giảm chi phí vận hành đến mức thấp