BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TP.HCM KHOA MÔI TRƢỜNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM CÔNG SUẤT 1000 M3/NGÀY GVHD : NGUYỄN ĐINH TUẤN SVTH : NGUYỄN THỊ ANH TP.HCM, 1/2011 Đồ án môn học Xử lý nước thải ngành dệt nhuộm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I 1.1 KHÁI QUÁT VỀ NG ÀNH DỆT NHUỘM 1.1.1 Các quy trình công nghệ dệt nhuộm 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng ngành dệt nhuộm 1.2 THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.3 TÁC ĐỘNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG 11 CHƢƠNG II 13 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ NƢỚC THẢI 13 13 14 2.1.3 Xử lý phƣơng pháp sinh học 17 2.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 18 2.2.1 Công nghệ xử lí nƣớc thải dệt nhuộm nƣớc 18 2.2.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm giới 21 CHƢƠNG III 24 3.1 24 24 3.1.2 Đề xuất công nghệ 26 3.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 30 3.2.1 Xác định thông số tính toán 30 3.2.2 Bể aeroten 31 SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn LỜI MỞ ĐẦU Vấn đề bảo vệ sử dụng hợp lý tài nguyên nước liên quan mật thiết với biện pháp tổng hợp chống ô nhiễm nguồn nước nước thải công nghiệp dệt nhuộm gây Một biện pháp phải xử lý nước thải trước chúng hòa vào nguồn nước mặt tự nhiên Để lựa chọn phương pháp cần phải có hiểu biết chung môi trường kiến thức nguyên lý công nghệ phương pháp Trên sở đưa giải pháp phù hợp Tuy nhiên, xuất phát từ yêu cầu phát triển thân thiện, hài hòa với môi trường ưu điểm trội phương pháp sinh học sử dụng vào công đoạn đưa phương án cụ thể cho việc xử lý ô nhiễm môi trường nước Đồng nghĩa với việc tạo nhiều loại mặt hàng, mẫu mã phong phú thải lượng lớn nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao vượt tiêu chuẩn cho phép, không xử lý gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường, làm cân sinh thái, làm cảnh quan môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người dân Do việc xử lý nước thải yêu cầu cần thiết đòi hỏi phải quan tâm Đồ án thực nhằm mục đích đề xuất hệ thống xử lý nước thải công nhiệp dệt nhuộm với lưu lượng 1000 m3/ngđ đạt tiêu chuẩn xả thải, hạn chế việc tác động đến môi trường Rất mong nhận nhận xét, góp ý thầy cô để kiến thức em hoàn thiện SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM 1.1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp dệt nhuộm góp phần lớn vào phát triển kinh tế chung nước ta Ngành công nghiệp dệt nhuộm đáp ứng nhu cầu lớn nước thu lượng ngoại tệ lớn nhờ xuất Mặt khác, ngành dệt nhuộm giải việc làm cho số lượng lớn lao động Hiện công nghiệp dệt nhuộm trở thành ngành mũi nhọn chiến lược phát triển kinh tế xã hội nước ta, quan tâm mạnh mẽ Nhà nước Ở nước ta sở, nhà máy dệt nhuộm lớn làng nghề truyền thống phát triển mạnh mẽ Song với phát triển trình phát sinh sản xuất Đây vấn đề khiến cho nhà quản lí nhà khoa học quan tâm Hàng năm ngành dệt nhuộm sử dụng lượng lớn nước để sản xuất sau thải môi trường chưa xử lí xử lí chưa đạt tiêu chuẩn môi trường Do việc xử lí nước thải nhà máy dệt nhuộm ngày trở thành vấn đề cấp thiết 1.1.1 Các quy trình công nghệ dệt nhuộm Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm trình bản: kéo sợi, dệt vải xử lý (nấu tẩy), nhuộm hoàn thiện vải Trong chia thành công đoạn sau: - Làm nguyên liệu: nguyên liệu thô đánh tung, làm trộn Sau trình làm thu dạng phẳng - Chải: sợi chải song song tạo thành sợi thô - Kéo sợi, đánh bóng, mắc sợi: tiếp tục kéo thô máy sợi để giảm kích thước sợi, tăng độ bền quấn sợi vào ống sợi thích hợp cho việc dệt vải Tiếp tục mắc sợi dồn qua ống để chuẩn bị cho công đoạn hồ sợi - Hồ sợi dọc: hồ sợi hồ tinh bột tinh bột biến tính để tạo màng hố bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn độ bóng sợi để tiến hành dệt vải - Dệt vải: kết hợp sợi ngang với sợi dọc mắc thành hình vải mộc - Giũ hồ: tách thành phần hồ bám vải mộc phương pháp enzym (1% enzym, muối chất ngấm) axit ( dung dịch H2SO4 0.5%) SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn Vải sau giũ hồ giặt nước, xà phòng, xút, chất ngấm đưa sang nấu tẩy - Nấu vải: loại trừ phần hồ lại tạp chất thiên nhiên dầu mỡ, sáp Vải nấu dung dịch kiềm chất tẩy giặt áp suất cao (2 – at) nhiệt độ cao (120 – 130 0C Sau vải giặt nhiều lần - Làm bóng vải: làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước mao quản làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn, tăng khả bắt màu thuốc nhuộm - Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên vải, làm vết bẩn Các chất tẩy thường dùng natri clorit NaClO2, natri hypoclorit NaOCl hydro peroxyte H2 O2 với chất phụ trợ - Nhuộm vải hoàn thiện: mục đích tạo màu sắc khác vải.Thường sử dụng loại thuốc nhuộm tổng hợp với hợp chất trợ nhuộm để tạo gắn màu vải In hoa tạo vân hoa có nhiều màu vải trắng vải màu Sau nhuộm in, vải giặt lạnh nhiều lần Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải hóa chất vào nước thải Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu ổn định nhiệt, sử dụng số hóa chất chống màu, chất làm mềm hóa chất metylic, axit axetic, formaldehit SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn Chuẩn bị sợi nguyên liệu Hồ sợi Dệt vải Chuẩn bị nhuộm: rũ hồ, nấu tẩy Làm bóng Nhuộm In Cầm màu Giặt tẩy Hồ văng Co ủi Cào lông Kiểm gấp Đóng kiện Hình : Sơ đồ quy trình công nghệ dệt nhuộm SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn 1.1.2 Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng ngành dệt nhuộm a Thuốc nhuộm hòa tan nước: 1) Thuốc nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp hòa tan nước, nhiệt độ nhỏ 25 0C khó hòa tan Khi nhuộm in hoa, thuốc nhuộm trực tiếp bắt màu thẳng vào vật liệu qua khâu xử lí trung gian, thường sử dụng để nhuộm loại vật liệu từ xenlulo như: vải sợi bông, lụa vixco, đay, gai 2) Thuốc nhuộm axit Là muối sunfonat hợp chất hữu khác có công thức RSO3 Na tan nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang màu Thuốc nhuộm axit dùng để nhuộm in hoa loại xơ sợi vật liệu cấu tạo từ protein như: len, lụa tơ tằm, lông thú, da thuộc xơ tổng hợp họ polyamid Thuốc nhuộm axit gồm loại: - Thuốc nhuộm axit thông thường - Thuốc nhuộm axit cầm màu - Thuốc nhuộm axit chứa kim loại 3) Thuốc nhuộm hoạt tính Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm có công thức cấu tạo tổng quát SAr-T-X Trong đó: S nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; Ar gốc thuốc nhuộm, thường hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại ftaloxiamin; T gốc mang nguyên tử phản ứng; X nguyên tử phản ứng Loại thuốc nhuộm thải vào môi có khả tạo thành amin thơm xem tác nhân gây ung thư 4) Thuốc nhuộm bazơ – cation Thuốc nhuộm bazơ hòa tan nước chúng phân ly thành phần mang màu tích điện dương Tuy tổng hợp từ gốc màu khác tất thuốc nhuộm bazơ hòa tan tốt nước, có cường độ màu độ tươi cao SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn Thuốc nhuộm cation loại thuốc nhuộm bazơ đặc biệt sản xuất sau Chúng có đặc điểm thuốc nhuộm bazơ, khác chúng bắt màu mạnh vào xơ polyacrylnitril dùng cho thuốc nhuộm in hoa loại vải, hàng dệt kim từ loại xơ Chúng bắt màu tốt nhiệt độ 90 – 100oC b Thuốc nhuộm không tan nước 1) Thuốc nhuộm hoàn nguyên Là hợp chất màu hữu không tan nước, sử dụng chủ yếu để nhuộm chế phẩm từ xenlulo Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm loại hợp chất hữu cơ: - Hợp chất kiểu indigo (xanh chàm) - Các hợp chất thơm đa vòng gồm nhiều phân nhóm 2) Thuốc nhuộm lưu huỳnh Là hợp chất màu không tan nước số dung môi hữu cơ, tác dụng chất khử chuyển dạng axit, tan môi trường kiềm tạo dạng bazơ dễ phân bị hủy oxy hóa màu Thuốc nhuộm lưu huỳnh có chứa mạch dị tiazol, tiazin, zin có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm loại sợi cotton viscose 3) Thuốc nhuộm phân tán Nhóm thuốc nhuộm có cấu tạo phân tử từ gốc azo antraquinon nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste ) không ưa nước 4) Thuốc nhuộm Pigment Là chất màu không hòa tan nước, dung môi hữu cơ, lực với xơ sợi vật liệu khác Thuốc in, nhuộm pigment có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn xuất antraquinon 5) Thuốc nhuộm azo không tan Trong phân tử chúng có chứa nhóm mang màu azo (-N = N-) không chứa nhóm có tính tan (- SO3 Na, - COONa) nên chúng không tan nước Thuốc nhuộm azo đượcdùng nhiều để nhuộm in hoa theo kiểu in phá gắn màu không bền tác dụng ánh sáng SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn 1.2 THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Nước thải công nghiệp dệt nhuộm có đa dạng phức tạp Theo tính toán từ loại hóa chất sử dụng như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất oxy hóa…đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng chất hòa tan kim loại nặng Nước thải tẩy giặt có pH dao động lớn từ – 12, hàm lượng chất hữu cao (COD = 1000 – 3000 mg/l) thành phần chất tẩy gây nên Độ màu nước thải lớn giai đoạn tẩy ban đầu lên đến 10.000 Pt-Co, hàm lượng cặn lơ lửng SS đạt đến trị số 2000 mg/l, nồng độ giảm dần cuối chu kỳ xả giặt Thành phần chủ yếu nước thải bao gồm: thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động bề mặt, chất oxy hóa, cellulose, xáp, xút, chất điện ly… Còn thành phần nước thải nhuộm thường không ổn định đa dạng, thay đổi nhà máy nhuộm loại vải khác nhau, chí loại vải với loại thuốc nhuộm khác Môi trường nhuộm acid kiềm, trung tính Phần lớn hiệu hấp thụ thuốc nhuộm vải đạt 60 – 70%, 30 – 40% phẩm nhuộm thừa lại dạng nguyên thủy số bị phân hủy dạng khác, số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường…cũng tồn thành phần loại nước thải Đó nguyên nhân gây độ màu cao nước thải dệt nhuộm Nhìn chung, thành phần phẩm nhuộm thường chứa gốc như: R-SO3Na, RSO3H, N-OH, R-NH2, R-Cl… pH nước thải thay đổi từ – 14, độ màu cao lên đến 50.000 Pt-Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l Tùy theo loại phẩm nhuộm (phân tán hay trực tiếp, hoạt tính…) mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải, riêng trường hợp sử dụng phẩm nhuộm phân tán, số mẫu định nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng thấp, nước suốt, độ màu không đáng kể, đa số cặn không tan lắng Ngoài ra, thành phần nước thải chứa nhóm hòa tan như: acid axetic, formic, chất oxy hóa (NaClO, H2O2), phẩm nhuộm trực tiếp, crom, hoạt tính, acid, bazơ, chất tẩy giặt, chất khử…và nhóm không tan là: phẩm nhuộm azo, aniline black, naphtine, phẩm nhuộm phân tán, tinh bột… Mặt khác, thành phần tính chất nước thải thay đổi liên tục ngày dẫn đến độ màu, hàm lượng chất hữu cơ, độ pH, hàm lượng cặn không ổn định SVTH: Nguyễn Thị Anh GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn Bảng 1.1 Nồng độ thành phần nước thải dệt nhuộm: Thành phần Đặc điểm pH - 14 COD (mg/l) 60 - 5000 BOD (mg/l) 20 - 3000 PO4 3- (mg/l) 10 - 1800 SO4 2- (mg/l)