Tài liệu Nghiên cứu khảo sát hiệu quả của chế phẩm bio - b111 hv trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm bằng phượng pháp hiếu khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA CHẾ PHẨM BIO – B111 HV TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : Th.S Lâm Vĩnh Sơn Sinh viên thực hiện MSSV: 0951110126 : Nguyễn Thị Hồng Vân Lớp: 09DSH2 TP. Hồ Chí Minh, 2013 KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  TÊN SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN LỚP: 09DSH2 MSSV: 0951110126 GVHD: Th.S LÂM VĨNH SƠN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA CHẾ PHẨM BIO – B111 TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp này là kết quả lao động của tôi dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào. Các số liệu được sử dụng trong đồ án là để phục vụ cho việc nhận xét, đề xuất là số liệu nghiên cứu thực tế của tôi. Ngoài ra tôi cũng có sử dụng một số nhận xét, nhận định của các tác giả từ các nguồn khác nhau và được ghi trong phần tài liệu tham khảo. Nếu phát hiện có bất kì sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng cũng như kết quả đồ án của mình. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 7 năm 2013 SVTH Nguyễn Thị Hồng Vân LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên em xin cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học – trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. Thầy cô là những người đã truyền đạt, chỉ dạy những kiến thức chuyên môn bổ ích, những bài học quý báu là hành trang vô giá để em bước vào đời. Thầy cô là những người luôn kề vai sát cánh, sẵn sàng giúp đỡ em trong thời gian qua. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian học tập tại trường cũng như trong quá trình thực hiện đồ án này. Thầy đã cung cấp cho em nhiều kiến thức khoa học lý thú và quý giá giúp em hoàn thành tốt nội dung của đồ án. Em xin cảm ơn thầy Thạc sĩ Nguyễn Trung Dũng đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em được tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ em trong trong thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Mặc dù em đã cố gắng hoàn thiện đồ án bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh được những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 7 năm 2013 SVTH Nguyễn Thị Hồng Vân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1 1.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................... 2 1.4. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................ 3 1.5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.6. Giới hạn đề tài ............................................................................................................. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN .................................................................................................. 4 A – NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ........................................................................................ 4 2.1. Công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh nước thải ................................................. 4 2.2. Các nguồn gây ô nhiễm, đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm và các tác động đến môi trường ................................................................................................................... 8 2.2.1. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm.......... 8 2.2.2. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm ........... 9 2.3. Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm và xử lý nước thải ngành dệt nhuộm......................................................................................................................... 10 2.3.1. Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH .................................................................. 10 2.3.2. Phương pháp đông keo tụ ......................................................................................... 10 2.3.3. Hấp phụ ....................................................................................................................... 10 2.3.4. Phương pháp oxy hóa ................................................................................................ 11 2.3.5. Phương pháp màng .................................................................................................... 11 2.3.6. Phương pháp sinh học ............................................................................................... 11 2.4. Một số sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm.............................. 12 2.5. Công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học trong xử lý chất thải............................. 14 2.5.1. Chế phẩm sinh học ................................................................................................... 14 2.5.2. Chế phẩm sinh học xử lý nước thải dệt nhuộm .................................................... 16 2.5.2.1. Vi sinh xử lý màu ................................................................................................ 16 2.5.2.2. Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học xử lý nước thải dệt nhuộm .............. 16 2.5.3. Chế phẩm BIO – B111 HV ..................................................................................... 18 B - QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ .......... 21 2.6. Khái niệm .................................................................................................................. 21 2.6.1. Nguyên tắc ................................................................................................................. 21 2.6.2. Các điều kiện, yêu cầu và các yếu tố ảnh hưởng tối quá trình xử lý.................. 23 2.7. Cấu trúc của các chất bẩn và bùn hoạt tính ........................................................... 24 i 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Những đặc tính của vi sinh vật ............................................................................... 24 Sự phân giải các chất hữu cơ ở quá trình xử lý sinh học hiếu khí...................... 25 Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí ...................... 26 Ưu và nhược điểm .................................................................................................... 27 CHƯƠNG 3 - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 28 3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành nghiên cứu ............................................................. 28 3.1.1. Thời gian nghiên cứu................................................................................................. 28 3.1.2. Địa điểm đặt mô hình và tiến hành phân tích mẫu ................................................ 28 3.2. Vật liệu thí nghiệm ....................................................................................................... 28 3.2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................ 28 3.2.2. Mô hình nghiên cứu................................................................................................... 28 3.3. Các thí nghiệm được tiến hành.................................................................................... 29 3.4. Phương pháp vận hành mô hình, thu mẫu và phân tích mẫu................................... 30 3.4.1. Phương pháp thu mẫu................................................................................................ 30 3.4.2. Phương pháp phân tích mẫu ..................................................................................... 31 3.4.2.1. Phương pháp đo độ màu........................................................................................ 31 3.4.2.2. Phương pháp phân tích SS .................................................................................... 31 3.4.2.3. Phương pháp phân tích BOD 5 ......................................................................................................... 32 3.4.2.4. Phương pháp phân tích COD ............................................................................... 33 3.4.2.5. Phương pháp phân tích phospho tổng ................................................................. 35 3.4.2.6. Phương pháp phân tích Nitơ tổng ........................................................................ 36 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ....................................................................... 39 4.1. Giai đọan chạy thích nghi ............................................................................................ 39 4.1.1. Bể đối chứng .............................................................................................................. 39 4.1.2. Bể bổ sung nồng độ A chế phẩm ............................................................................. 40 4.2. Giai đọan chạy mô hình ............................................................................................... 42 4.2.1. Chạy tải trọng với thời gian lưu nước 12 giờ ......................................................... 42 4.2.1.1. Bể đối chứng ........................................................................................................... 42 4.2.1.2. Bể chứa nồng độ A chế phẩm................................................................................ 44 4.2.1.3. Bể chứa nồng độ B chế phẩm................................................................................ 45 4.2.1.4. Bể chứa nồng độ C chế phẩm ............................................................................... 46 4.2.2. Chạy tải trọng với thời gian lưu nước 8 giờ ........................................................... 47 4.2.2.1. Bể đối chứng ........................................................................................................... 47 4.2.2.2. Nồng độ A chế phẩm .............................................................................................. 48 4.2.2.3. Nồng độ B chế phẩm .............................................................................................. 49 4.2.2.4. Nồng độ C chế phẩm .............................................................................................. 50 ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.3. So sánh hiệu quả khử COD giữa các nồng độ chế phẩm khác nhau ...................... 51 4.4. So sánh hiệu quả khử màu giữa các nồng độ chế phẩm khác nhau ........................ 52 CHƯƠNG 5 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 54 5.1. Kết luận .......................................................................................................................... 54 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 56 iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l (Biochemical Oxygen Demand) COD: Nhu cầu oxy hóa học, mg/l (Chemical Oxygen Demand) CFU: Đơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony Forming Unit) DO: Nồng độ oxy hòa tan, mg/l (Dissolves Oxygen) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SS: Chất rắn lơ lửng, mg/l (Suspended Solid) iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt - nhuộm ............. 8 Bảng 2.2: Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam .................. 9 Bảng 4.1: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu giai đoạn thích nghi ở bể đối chứng ................................................................................................................................................. 39 Bảng 4.2: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu giai đoạn thích nghi ở bể bổ sung chế phẩm nồng độ A............................................................................................................. 40 Bảng 4.3: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể đối chứng .................................................................................................................................... ................................................................................................................................................. 42 Bảng 4.4: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể chứa nồng độ A chế phẩm ................................................................................................... 44 Bảng 4.5: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể chứa nồng độ B chế phẩm ................................................................................................... 45 Bảng 4.6: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể chứa nồng độ C chế phẩm ................................................................................................... 46 Bảng 4.7: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể đối chứng ...................................................................................................................................... 47 Bảng 4.8: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8giờ ở bể chứa nồng độ A chế phẩm ................................................................................................... 48 Bảng 4.9: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể chứa nồng độ B chế phẩm ................................................................................................... 49 Bảng 4.10: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể chứa nồng độ C chế phẩm ................................................................................................... 50 Bảng 4.11: So sánh hiệu quả khử màu ở các nồng độ chế phẩm khác nhau................. 52 v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các dòng nước thải ........................ 7 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải ngành dệt của công ty Schiessen Sachen (CHLB Đức) ............................................................................................................ 12 Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tại công ty Cổ phần ĐT-TM Thành Công ........................................................................................................................... 13 Hình 2.4: Chế phẩm Bio – systems B111.......................................................................... 18 Hình 3.1: Mô hình nghiên cứu ............................................................................................ 29 Hình 3.2: Máy đo độ màu .................................................................................................... 31 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian ở bể đối chứng ............. 39 Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian ở bể bổ sung chế phẩm nồng độ A ........................................................................................................................................ 40 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian trong giai đoạn thích nghi giữa bể đối chứng và bể chứa nồng độ A chế phẩm ........................................................ 41 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể đối chứng................................................................................................. 43 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu tải trọng 12 giờ ở bể chứa nồng độ A chế phẩm .............................................................................................. 44 Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể chứa nồng độ B chế phẩm ..................................................................... 45 Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể chứa nồng độ C chế phẩm ..................................................................... 46 Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể đối chứng ................................................................................................... 47 Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể chứa nồng độ A chế phẩm....................................................................... 48 Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể chứa nồng độ B chế phẩm ................................................................ 49 vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể chứa nồng độ C chế phẩm ................................................................ 50 Hình 4.12: So sánh hiệu quả khử COD ở các nồng độ khác nhau với thời gian lưu nước 12 giờ...................................................................................................................................... 51 Hình 4.13: So sánh hiệu quả khử COD ở các nồng độ khác nhau với thời gian lưu nước 8 giờ ........................................................................................................................................... 51 Hình 4.14: Sơ đồ biểu diễn hiệu quả khử màu ở các nồng độ chế phẩm khác nhau .. 52 vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành quan trọng và có từ lâu đời vì nó gắn liền với nhu cầu cơ bản của con người là ăn mặc. Sản lượng dệt thế giới ngày càng tăng cùng với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa dạng về màu sắc, mẫu mã sản phẩm. Chẳng hạn như Ần Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải với lực lượng lao động của ngành xấp xỉ 95 vạn người trong 670 xí nghiệp. Ở Việt Nam, ngành công nghiệp dệt may đang trở thành một trong những ngành mũi nhọn trong các ngành công nghiệp. Năm 1996, toàn ngành có 210 xí nghiệp với sản lượng 450 triệu mét vải/năm và đến năm 2000 sản xuất 2000 triệu mét vải [5]. Và để có được những tấm vải rực rỡ, đa dạng với nhiều họa tiết thì nhuộm màu là một công đoạn không thể thiếu. Thuốc nhuộm tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt nhuộm, cùng các ngành công nghiệp khác như giấy, in ấn, màu sắc, nhiếp ảnh, dược phẩm, mỹ phẩm… Trong số này, thuốc nhuộm azo đại diện cho các lớp lớn nhất và linh hoạt nhất của thuốc nhuộm tổng hợp. Thuốc nhuộm azo được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dệt may với đặc điểm thuận lợi về màu sắc, kỹ thuật ứng dụng nước nhanh chóng và đơn giản với khả năng tiêu thụ năng lượng thấp [10]. Nhiều chất gây ô nhiễm có trong nước thải, chẳng hạn như axit, bazơ, độc hữu cơ và chất rắn vô cơ hòa tan, và màu sắc. Trong số đó, màu sắc được coi là không mong muốn nhất và chủ yếu gây ra bởi thuốc nhuộm. Nó ảnh hưởng đến chất lượng nước và có thể trở thành một mối đe dọa cho sức khỏe cộng đồng, vì một số thuốc nhuộm azo hoặc họ chất chuyển hóa (amin thơm) có độc tính cao và có khả năng gây ung thư. Các chất ô nhiễm hóa chất lớn hiện diện trong nước thải dệt nhuộm là thuốc nhuộm có chứa , pentachlorophenol, clo tẩy trắng, họ chất gâ halogen, formaldehyde, chất diệt sinh vật, chất chống cháy và chất làm mềm [9]. Hiện có hơn 10.000 loại thuốc nhuộm thương mại với sản lượng hơn 7 × 10 5 tấn mỗi năm. Thuốc nhuộm azo, chiếm gần 60 đến 70% của tất cả các thuốc nhuộm tổng hợp sản xuất trên toàn cầu, và khoảng 10-15% thuốc nhuộm được thải vào môi trường trong quá trình sản xuất và sử dụng (Tripathi và Srivastava, 2012). Thuốc nhuộm azo được đặc trưng bởi sự hiện diện của một hoặc nhiều nhóm azo (- N = N-), màu sắc được tạo nên nhờ liên kết này, do đó khi liên kết bị phá vỡ, tức là hợp chất cũng bị phá vỡ theo, dẫn đến hiện tượng mất màu. Chúng là những lớp lớn nhất và linh hoạt nhất của thuốc nhuộm, nhưng có cấu trúc không phải là dễ dàng phân hủy trong điều kiện tự nhiên và thường ra khỏi nước bằng hệ thống nước thải thông thường. Thuốc nhuộm azo được 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thiết kế để chống lại hoá chất, vi sinh vật đồng thời cũng ổn định dưới tác động của ánh sáng và giặt rửa [6]. Phương pháp hóa lý khác nhau, chẳng hạn như hấp phụ trên than hoạt tính, điện keo tụ, tạo bông, bọt nổi, trao đổi ion, màng lọc, ozon hóa và thẩm thấu ngược đã được sử dụng làm mất màu thuốc nhuộm trong nước thải. Tuy nhiên, các phương pháp trên không hiệu quả, tốn kém, khả năng áp dụng hạn chế và tạo nhiều chất thải rất khó để xử lý [7]. Sự suy thoái của thuốc nhuộm azo là tạo ra các amin thơm gây ung thư và gây đột biến. Một số báo cáo cho thấy các vi sinh vật có khả năng không chỉ có thể khử màu mà còn có thể khử độc. Khả năng làm mất màu và suy thoái của vi khuẩn là một biệp pháp thân thiện với môi trường với chi phí cạnh tranh so với quá trình phân hủy hóa học [10]. Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu khảo sát hiệu quả của chế phẩm BIO – B111 HV trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm bằng phương pháp hiếu khí” được thực hiện với mong muốn vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường vừa tìm hiểu hiệu quả xử lý của chế phẩm sinh học BIO – B111 HV. 1.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện qua các vấn đề sau: - Tổng hợp các tài liệu liên quan về nước thải dệt nhuộm, chế phẩm vi sinh môi trường, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý hiếu khí. - Thiết lập mô hình thực nghiệm và chạy mô hình. - Phân tích các thông số liên quan để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của chế phẩm vi sinh BIO - B111 HV. 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Môi trường ô nhiễm – một vấn nạn của nhân loại – đang đi đôi với sự phát triển kinh tế. Khả năng tự làm sạch của các dòng sông, kênh rạch đã thuộc về quá khứ. Do đó, việc xử lý nước thải là rất cần thiết cho “hành tinh xanh”. Mỗi loại nước thải sẽ có những đặc thù khác nhau nên cần có những thay đổi trong phương pháp xử lý để đạt hiệu quả tốt nhất. Từ đó góp phần cải thiện chất lượng môi trường và sức khỏe cộng đồng. Đề tài nhằm xác định khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chế phẩm BIO – B111 HV trên mô hình hiếu khí để bổ sung thêm một phương pháp xử lý cho loại nước thải dệt nhuộm nói riêng và bảo vệ môi trường nói chung. 2 1.4. - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Chế phẩm BIO – B111 HV của Mỹ. Nước thải dệt nhuộm của công ty Cổ phần ĐT-TM Thành Công. Mô hình hiếu khí lơ lửng. 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài được thực hiện dựa trên các phương pháp sau:  Phương pháp luận: Thành phần chính, khó xử lý của nước thải dệt nhuộm đó là thuốc nhuộm với nhiều dạng khác nhau, nhiều màu sắc khác nhau, bên cạnh đó cũng có các hợp chất hữu cơ, vô cơ phức tạp khác làm cho nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm có độ kiềm khá cao, có độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, tổng chất rắn cao. Nếu không xử lý trước khi xả thải ra môi trường thì gây ô nhiễm môi trường rất cao. Quy chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ban hành ngày 31 tháng 12 năm 2008 quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp dệt may trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận. Chính vì thế, việc khảo sát mức độ xử lý của chế phẩm BIO – B111 HV đối với nước thải dệt nhuộm là cần thiết.  Phương pháp cụ thể: - Phương pháp tổng quan tài liệu. - Phương pháp thực nghiệm: lập kế hoạch thực nghiệm, xây dựng và vận hành mô hình quy mô phòng thí nghiệm. - Phương pháp phân tích mẫu: phân tích các thông số trước, trong và sau xử lý như độ màu, pH, COD, BOD 5 , SS, N tổng, P tổng. - Phương pháp phân tích, xử lý, tổng hợp kết quả bằng phần mềm Excel. 1.6. - GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Thời gian tiến hành nghiên cứu: từ ngày 01/04/2013 đến ngày 17/07/2013. Nước thải dệt nhuộm có nhiều chỉ tiêu để đánh giá nhưng với điều kiện khách quan nên đề tài chỉ phân tích các chỉ tiêu: độ màu, COD, SS. 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN A – NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 2.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ NGUỒN PHÁT SINH Ngành dệt là ngành có dây chuyền công nghệ phức tạp, áp dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng các nguồn nguyên liệu, hóa chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã, màu sắc, chủng loại khác nhau. Nguyên liệu chủ yếu là xơ bông, xơ nhân tạo để sản xuất các loại vải cotton và vải pha. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các mặt hàng vải tương ứng. Thông thường công nghệ dệt – nhuộm gồm 3 quá trình cơ bản: kéo sợi, dệt vải và xử lý, nhuộm và hoàn thiện vải. Trong đó được chia thành các công đoạn sau: • Làm sạch nguyên liệu: nguyên liệu thường được đóng gói dưới dạng bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng 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 thu dưới dạng các tấm bông phẳng đều. • Chải: Các sợi bông được chải song song và tạo thành sợi thô. • Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi: Tiếp tục kéo sợi 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 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 hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ trơn và độ bóng của sợi để tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như poly vinyl alcol PVA, polyacrylat, v.v… • Dệt vải: Kết hợp sợi ngang với sợi dọc đã mắc để hình thành 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 acid (dung dịch acid 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sunfuric 0.5%). Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm rồi đưa sang nấu tẩy. • Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như dầu mỡ, sáp,… Sau khi nấu, vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt 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 atm) và ở nhiệt độ cao (120 – 1300C). Sau đó vải được giặt nhiều lần. • Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các mao quản giữa các mạch phân tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước, sợi bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải bông thường bằng dung dịch kiềm NaOH có nồng độ từ 280 – 300 g/l, ở nhiệt độ thấp 10 – 200C, sau đó vải được giắt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng. • Tẩy trắng: Mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm vải có yêu cầu độ trắng đúng chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là Natri clorit NaClO 2 , natri hypoclorit NaOCl, hoặc hydro peroxit H 2 O 2 cùng với các chất phụ trợ. • Nhuộm vải và hoàn thiện: Mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Để nhuộm vải người ta chủ yếu sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hóa chất trợ nhuộm để gắn màu của vải. Phần thuốc nhuộm dư không gắn vào vải, đi vào nước thải phụ thuộc nhiều yếu tố như công nghệ nhuộm, loại vải cần nhuộm, độ màu yêu cầu,… Thuốc nhuộm trong dịch nhuộm có thể ở dạng tan hay dạng phân tán. Quá 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 xảy ra chậm hơn so với quá trình trên - Cố định màu vào sợi. Các loại thuốc nhuộm thường dùng như: thuốc nhuộm trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính, naphthol, thuốc nhuộm phân tán, acid, phức kim loại,... Tùy vào loại sợi khác nhau mà sử dụng loại thuốc nhuộm phù hợp vì độ gắn màu của các loại 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thuốc nhuộm vào sợi rất khác nhau. Tỷ lệ màu gắn vào sợi nằm trong khoảng 50 đến 98%, phần còn lại sẽ đi vào nước thải. Do đó, để tăng hiệu quả quá trình nhuộm, các hóa chất được sử dụng như các loại acid H 2 SO 4 , CH 3 COOH, các muối natri sulfat, muối amon, các chất cầm màu như syntephix, tinofix. In hoa là tạo ra các vân hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu. Hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm dạng hòa tan. Các lớp thuốc nhuộm dùng cho in như 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 nóng, 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 nhàu, chất làm mềm và hóa chất như metylic, acid acetic, formaldehyde. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyên liệu đầu vào Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống Nước, tinh bột, phụ gia, hơi nước Hồ sợi Nước thải Dệt vải Nước thải Giũ hồ Nước thải Nấu Nước thải Acid, H2 O, chất tẩy, ngấm, Xử lý, giặt Nước thải Hóa chất (H2 O2 , NaOCl) Tẩy trắng Nước thải Hóa chất, acid, chất giặt Trung hòa / Giặt Nước thải NaOH, hóa chất Làm bóng Nước thải Dung dịch nhuộm Nhuộm, in hoa Dung dịch nhuộm thải Acid, chất tẩy giặt Giặt Nước thải Hóa chất, hồ hoàn tất Hoàn tất, văng khổ Nước thải Enzym, Na2 CO3 (NaOH) NaOH, hóa chất, hơi nước Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các dòng nước thải 7 2.2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÁC NGUỒN G ÂY Ô NHIỄM, ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI NG ÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 2.2.1. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm gồm: - Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi). - Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H 2 SO 4 , CH 3 COOH, NaOH, NaOCl, H 2 O 2 , Na2 CO 3 , Na2 SO 3 ,… các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng với từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải của từng công đoạn tương ứng. Bảng 2.1 Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt - nhuộm [2] Công đoạn Hồ sợi, giũ hồ Nấu tẩy Tẩy trắng Làm bóng Nhuộm In Hoàn thiện Chất gây ô nhiễm trong nước thải Tinh bột, glucose, carboxy metyl xelulo, polyvinyl alcol, nhựa, chất béo và sáp NaOH: chất sáp và dầu mỡ, tro, soda, silicat natri và xơ sợi vụn Đặc tính của nước thải BOD cao (34 – 50% tổng sản lượng BOD) Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao (30% tổng BOD) Hypoclorit, hợp chất chứa Độ kiềm cao, chiếm 5% clo, NaOH, AOX, axit,… tổng BOD Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% tổng BOD) Các loại thuốc nhuộm, axit Độ màu rất cao, BOD khá acetic và các muối kim loại cao (6% tổng BOD), TS cao Chất màu, tinh bột, đất sét, Độ màu cao, BOD cao và dầu, muối kim loại, axit,.. dầu mỡ Vết tinh bột, mỡ động vật, Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng muối nhỏ NaOH, tạp chất 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.2 Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam [5] Các thông số Đặc tính sản phẩm Đơn vị Nước thải m3/1 tấn vải Ph 1 2 3 4 5 Hàng bông Hàng pha dệt thoi dệt kim Hàng pha dệt kim Dệt len Sợi 394 264 280 114 236 8 - 11 9 - 10 9 -10 9 9 – 11 800-1300 TS mg/l 400-1000 950-1380 800-110 420 BOD 5 mg/l 70-135 90-220 120-400 120-130 90-130 COD mg/l 150-380 230-500 570-1200 400-450 210-230 Độ màu Pt-Co 350-600 250-500 1000-1600 260-300 2.2.2. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm tới nguồn tiếp nhận có thể tóm tắt như sau: - Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại với các loải thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải. - Muối trung tính làm tăng hàm lượng TS. Lượng thải lớn gây tác hại với các loài thủy sinh, ảnh hưởng quá trình trao đổi chất của tế bào. - Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại tới đời sống thủy sinh. - Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hưởng quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan. Các chất độc như sulfit, kim loại nặng, AOX có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nguồn nước, gây một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với người và động vật. - Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh. 9