Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng một số chất keo tụ trong xử lý nước thải dệt nhuộm

  • Số trang: 78 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 76 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

1 MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng về số lượng và chất lượng thì ngành công nghiệp Việt Nam cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái, có nhiều nhà máy làm ảnh hưởng đến môi trường qua nhiều hình thức như: khí thải, bụi công nghiệp, nước thải, chất thải rắn,…Trong đó, nước thải sản xuất đang là một vấn đề lớn, gây tác động xấu cho môi trường sống và ít nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc ngăn chặn, xử lý các dòng nuớc thải công nghiệp được đặt ra hết sức cấp thiết nhằm loại bỏ các chất thải công nghiệp ra khỏi dòng thải. Ngành công nghiệp dệt nhuộm đã đáp ứng nhu cầu lớn trong nước và còn thu được một một lượng ngọai tệ lớn nhờ xuất khẩu. Mặt khác ngành dệt nhuộm còn giải quyết việc làm cho một số lượng lớn lao động. Hiện nay công nghiệp dệt nhuộm đã trở thành một ngành mũi nhọn trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội của nước ta, đã và đang được sự quan tâm mạnh mẽ của nhà nước. Ở nước ta hiện nay ngoài các cơ sở, nhà máy dệt nhuộm lớn thì các làng nghề truyền thống cũng đang phát triển mạnh mẽ. Song cùng với sự phát triển này là những quá trình phát sinh trong sản xuất. Đây luôn là vấn đề khiến cho các nhà quản lý và các nhà khoa học quan tâm. Công nghiệp dệt nhuộm là một trong các ngành sử dụng nhiều nước, dòng thải cần phải xử lý truớc khi thải ra môi truờng. Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gồm có các chất ô nhiễm chính: Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi; Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3... các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loại vải, màu và chủ yếu đi vào nước thải của các công đoạn sản xuất. Nước thải dệt nhuộm luôn dao động rất lớn về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm, thay đổi theo mùa, theo loại hàng sản xuất và chất lượng sản phẩm. Tuy 2 nhiên, các đặc trưng ô nhiễm của nước thải công nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam gồm: pH = 9,0 - 11,0; BOD = 90 - 220 mg/L; COD = 570 - 1200 mg/L; TSS = 800 1100 mg/L; Độ màu= 1000- 1600 (Pt-Co). Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm, về cơ bản qua các bước sau: Tách rác - Xử lý hóa học - Xử lý hóa lý - Xử lý sinh học - Hấp phụ bằng than hoạt tính - Khử trùng - Xả ra nguồn tiếp nhận. Các phương pháp hóa học, hóa lý truyền thống để xử lý nước thải dệt nhuộm là trung hòa điều chỉnh pH, đông keo tụ, hấp phụ, oxy hóa. Tuy nhiên, độ màu và một số chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải dệt nhuộm rất khó xử lý, gây màu tối cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan. Tính chất của nuớc thải công nghệ dệt nhuộm hết sức phức tạp, phụ thuộc nhiều vào nhiều yếu tố như: tính chất loại thuốc nhuộm sử dụng, loại công nghệ, các hóa chất sử dụng đồng thời trong quá trình nhuộm. . . Sự phức tạp này càng tăng thêm độ khó trong việc xử lý loại nước thải này. Do vậy việc xử lý nước thải của nhà máy dệt nhuộm ngày càng trở thành vấn đề cấp thiết. Với mong muốn tìm hiểu về lĩnh vực này tôi đã chọn đề tài cho luận văn là: “Nghiên cứu ứng dụng một số chất keo tụ trong xử lý nước thải dệt nhuộm ”. Đề tài nghiên cứu đã đưa ra vấn đề ứng dụng khả năng keo tụ của một số chất trong xử lý nước thải dệt nhuộm nhằm giải quyết được các vấn đề: tiết kiệm chi phí cho nguyên liệu đầu vào của quá trình xử lý nước, ứng dụng phổ biến trong xử lý nước thải công nghiệp nói chung và có ý nghĩa trong công tác bảo vệ môi trường sống. 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  Nghiên cứu các phương pháp ứng dụng tính năng keo tụ của một số vật liệu thông dụng nhằm tiết kiệm kinh phí mua nguyên liệu đầu vào trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm nhằm bảo vệ nguồn nước nói chung và sức khỏe cộng đồng. 3  Khảo sát tính năng keo tụ của một số chất keo tụ trong xử lý nước thải dệt nhuộm.  Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của các loại vật liệu so với các phương pháp xử lý khác. 3. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Chỉ tiến hành nghiên cứu ứng dụng của một số chất keo tụ trong xử lý nước thải ở qui mô phòng thí nghiệm và thử tính năng keo tụ lắng trong nước của sản phẩm bằng phương pháp Jar-Test qua các mẫu nước thải. Luận văn thực nghiệm trên đối lượng là nước thải dệt nhuộm của công ty với những chất keo tụ thông dụng, được sử dụng nhiều trong xử lý nước thải hiện nay. 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI  Phương pháp thu thập thông tin, các thông số: tham khảo một số công trình nghiên cứu, sách và luận văn.  Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: thực hiện thí nghiệm trên mô hình Jartest với mẫu nước thải dệt nhuộm thực tế, xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả xử lý.  Phương pháp thống kê, so sánh, đối chiếu số liệu: dùng phần mềm Microsoft Offic Excel xử lý số liệu và vẽ đồ thị 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC ĐỀ TÀI Tận dụng được nguồn nguyên liệu dễ tìm và chi phí thấp để nghiên cứu ứng dụng một số chất keo tụ trong xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng và nước thải nói chung, góp phần cải thiện môi trường sống và mang lại lợi ích kinh tế. 6. DỰ KIẾN CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC CỦA LUẬN VĂN - Tìm ra các điều kiện tối ưu (pH, liều lượng chất keo tụ) trong quá trình keo tụ của các vật liệu keo tụ ở điều kiện phòng thí nghiệm. - Thực nghiệm xử lý nước thải dệt nhuộm của Công ty CP Đầu tư Thương Mại Dệt may Thành Công (36 Tây Thạnh – KCN Tân Bình – TpHCM) 4 CHƢƠNG 1: NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NGHUỘM VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG 1.1. GIỚI THIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM 1.1.1. Tình hình chung Dệt nhuộm là một ngành công nghiệp nhẹ quan trọng trong nền kinh tế của nước ta. Ngành dệt nhuộm giải quyết việc làm cho hàng chục triệu lao động. Tốc độ tăng trưởng bình quân của toàn ngành luôn đạt luôn đạt trên 10% một năm đem lại cho đất nước một nguồn ngoại tệ không nhỏ. Hàng năm ngành dệt nhuộm đóng góp khoảng 31% tổng sản lượng ngành công nghiệp, đứng thứ hai sau ngành dầu khí, chiếm 19,8% tổng kim ngạch xuất khẩu và khoảng 41% kim ngạch xuất khẩu của ngành công nghiệp [nguồn: Tập đoàn dệt may Việt Nam, 2010]. Bên cạnh đó, trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dệt nhuộm đã góp một phần lớn vào sự phát triển kinh tế chung của nước ta khi kim ngạch xuất khẩu năm 2012 đối với hàng dệt may và xơ sợi dệt các loại đạt 17,2 tỷ USD, tăng 8,5% so với 2011. Như vậy, đây là năm thứ tư liên tiếp dệt may dẫn đầu trong các ngành hàng xuất khẩu của Việt Nam. Cùng với nguồn tiền to lớn mà ngành hàng này đang đóng góp cho nền kinh tế, 2 triệu công nhân trong ngành may tiếp tục có việc để làm, góp phần ổn định an sinh xã hội cho đất nước. Dự báo năm 2013, nhu cầu hàng may mặc của thế giới sẽ tăng nhẹ, ngành Dệt may phấn đấu đạt khoảng 19 tỷ USD kim ngạch xuất khẩu trong năm 2013. (Nguồn: Tập đoàn dệt may Việt Nam) 1.1.2. Quá trình sản xuất của ngành công nghiệp dệt nhuộm Ngành dệt nhuộm là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ sản xuất phức tạp, áp dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng các nguồn nhiên liệu, hóa chất khác nhau cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã màu sắc chủng loại khác nhau. 5 Nguyên liệu chủ yếu của quá trình là xơ sợi, xơ nhân tạo để sản xuất các loại 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 tương ứng . Thường công nghệ dệt nhuộm gồm 3 quá tình cơ bản: Kéo sợi, dệt vải và xử lý, nhuộm và hoàn thiện vải. Cụ thể gồm các công đoạn sau:  Làm sạch nguyên liệu Nguyên liệu thường được đóng gói dưới dạng các linh kiện bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng với các tạp chất tự nhiên như bụi, đất, cỏ, rác...nguyên liệu bông thô được đánh tung, làm sạch và trộn đều. Sau quá trình này thu về các tấm bông phẳng đều, các sợi bông này được chải song song tạo thành các sợi thô.  Kéo sợi, đánh ống, mắc sợi Tiếp tục kéo sợi thô tại các máy sợi con để giảm kích thước sợi đống đồng thời tăng độ bền và cuốn sợi vào các ống sợi thích hợp cho việc dệt vải. Sợi con trong các ống nhỏ được đánh thành quả to để chuẩn bị dệt vải. Tiếp tục mắc sợi dồn là các quả ống để chuẩn bị cho công tác 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 trơn và độ bóng của sợi để tiến hành dệt vải. Ngoài ra còn dùng các loại hồ nhân tạo như poly vinylacol pva, polyarxylat.  Dệt vải Kết hợp sợi ngang và sợi dọc đã mắc để hình thành tấm vải mộc.  Giũ hồ Tách các thành phần của hồ bám trên vải mộc bằng phương pháp enzim (1% enzim, muối, và các chất ngấm) hoặc các axit (dung dịch axit hay sunfuric 0,5%). Vải sau khi giũ hồ được giặt bằng nước, xà phòng, xút, chất ngấm, rồi đưa sang công đoạn nấu tẩy. 6  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 phụ hóa chất và 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 (120-130 º C), sau đó vải được giặt nhiều lần.  Làm bóng vải Để làm cho sợi coton 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 hơn, sợi bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải bông thường bằng dung dịch kiềm NaOH có nồng độ từ 280g/l đến 300g/l, ở nhiệt độ thấp từ 10-20˚C. Sau đó vải được giặt nhiều lần đối với vải nhân tạo không cần làm bóng.  Tẩy trắng Với mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm cho vải có độ sáng đúng với yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy hay dùng: NaClO2, NaOCl2, cùng với các chất phụ trợ khác. Trong đó, đối vải bông đều có thể dùng các loại chất tẩy này, còn đối với vải như polyeste thì NaClO2 có tác dụng tẩy tốt hơn và chỉ dùng NaOCl2, H2O2 khi cần thiết vì tác dụng của nó đối với loại vải này yếu. Riêng đối với loại hàng len, tơ lụa, và các loại vải có nguồn gốc thực vật thì sử dụng H2O2 là hiêu quả nhất và tránh dùng NaClO. Tẩy vải bằng H2O2 sẽ giảm ô nhiễm môi trường nước. Còn dùng chất tẩy là hợp chất có chứa clo sẽ tăng hàm lượng AOX của nước thải và thực chất đó là các hợp chất clo sinh ra từ phản ứng phụ trong quá trình tẩy, chính các hợp chất này có khả năng gây ung thư.  Nhuộm vải và hoàn thiện Với mục đích là tạo màu sắc khác nhau của vải, để nhuộm vải người ta dùng chủ yếu các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hóa chất trợ nhuộm để tạo sự 7 gắn màu cho vải. Vải sau khi nhuộm xong luôn luôn được giặt để tẩy thuốc nhuộm cho vải và hóa chất dư thừa khỏi bề mặt vải sợi. Phần hóa chất và thuốc nhuộm dư này đi vào nước thải phụ thuộc vào tính chất của quy trình nhuộm tính chất của thuốc nhuộm và độ đậm nhạt màu cần nhuộm. Nói chung màu sắc càng đậm thì lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải càng lớn. Đối với màu nhạt, lượng này vào khoảng 10 đến 20%, còn với màu đậm là 30 đến 50%. 1.1.3. Hóa chất, thuốc nhuộm Các cơ sở sản xuất thuộc làng nghề dệt nhuộm sử dụng một lượng hóa chất lớn cho quá trình tẩy nhuộm. Sản phẩm dệt từ làng nghề chủ yếu là sản phẩm để trắng, sản phẩm nhuộm chiếm một tỷ lệ nhỏ và chỉ sản xuất khi có yêu cầu. Thành phần và lượng hóa chất cho sản xuất dệt nhuộm rất đa dạng, về cơ bản bao gồm: hóa chất nấu tẩy (H2O2, javen, xút, Na2SiO3, Na2CO3 axit dùng để giặt, trung hòa xút (HCl), các chất tẩy giặt, tẩy trắng, các loại hồ (tinh bột sắn,bột gạo,...)) và các loại thuốc nhuộm Các loại hóa chất sử dụng trong ngành dệt nhuộm có thể phân thành hai loại: (1) Thuốc nhuộm là hóa chất chính mang màu đã lựa chọn, không thể thay được trong quá trình nhuộm, và (2) Các hóa chất khác: là chất trợ dùng trong như chất trợ giúp cho tất cả các khâu của qui trình dệt nhuộm, bao gồm chất trợ nấu, trợ tẩy, trợ nhuộm, trợ in hoa và trợ hoàn tất. 1.1.3.1. Thuốc nhuộm Ở nước ta hiện nay, thuốc nhuộm thương phẩm vẫn chưa được sản xuất, tất cả các loại thuốc nhuộm đều phải nhập của các hãng sản xuất thuốc nhuộm trên thế giới. Có hai cách để phân loại thuốc nhộm: Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học: thuốc nhuộm trong cấu trúc có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro... Các loại thuốc nhuộm được phân loại theo lớp kĩ thuật hay phạm vi sử dụng được trình bày trong bảng 1.1 8 Bảng 1.1. Các loại thuốc nhuộm hay được sử dụng Tên thuốc nhuộm Cấu tạo Tính chất Thuốc nhuộm trực dạng tổng quát là Ar-SO3Na tự bắt màu, chủ yếu là tiếp polyazo, hòa tan trong nước, nhuộm trắng cho sợi xenlulo không cần qua giai đoạn gia công trung gian Thuốc nhuộm axit A thuộc nhóm mono và điazo Có độ chịu ẩm kém thích hyđroxit aminosunfo, axit hợp cho việc nhuộm các loại antraquynon, triaryl metan sợi nylon, tơ tằm và len chứa một hoặc nhiều nhóm axit sunfoaxit Thuốc nhuộm axit B Dạng công thức hóa học tổng phản ứng với phân tử quát của thuốc nhuộm hoạt xenlulo hoặc thủy phân, nếu tính là S-R-T-X để bốc bụi ra ngoài sẽ gây dị ứng da hoạc gây khó thở khi bị hít phải cho nước thải có độ màu cao Thuốc nhuộm bazơ hầu hết là muối clorua, có độ hòa tan trong nước hay thuốc nhuộm oxalate hoặc muối kép của cao, liên kết với các sợi cation bazơ hữu cơ, chủ yếu chứa acrylic bằng liên kết ion các dẫn xuất của đi và triphenyl metan, mono và diazo, polymetyl, azometyl, atraquynon và ftaloxiamin - Thuốc nhuộm có nhóm hoàn nguyên đa hấp phụ rất mạnh vào xơ hoàn nguyên vòng và indogoit không tan xenlulo, dễ bị thủy phân và trong nước có màu tươi và độ oxy hóa về dạng không tan 9 bền cao, chứa nhóm xêton R- ban đầu C=O Thuốc nhuộm lưu Trong phân tử chứa nhiều huỳnh nguyên tử S không hòa tan trong nước Thuốc nhuộm azo được tổng hợp trực tiếp từ một số chứa kim loại, chúng không tan thành phần azo (R-OH) và có khả năng tạo phức với Cu thành phần diazo và Cr. Các loại thuốc nhuộm này gây ô nhiễm các kim loại nặng có mặt trong nước thải Thuốc nhuộm phân chứa các nhóm amin tự do có độ hòa tan trong nước rất tán hoặc đã bị alkyl hóa (-NH2 , - thấp đồng thời có khả năng NHR, - NR2) chịu ẩm cao, có độ phân tán cao - Thuốc nhuộm Thuộc nhóm hydroxit antra hòa tan trong nước cho cầm màu quinon, kinon imin không bền nên chủ yếu để nhuộm xơ xenlulo Độ gắn màu cuả các loại thuốc nhuộm vào sợi vải rất khác nhau. Tỷ lệ màu gắn vào sợi nằm trong khoảng 50 đến 98% và phần còn lại sẽ đi vào nước thải. In hoa là tạo ra các văn hoa có một hoặc nhiều màu trên nền vải trắng hoặc vải màu. Hồ in là một hỗn hợp gồm các lọai thuốc nhuộm ở dạng hòa tan hay pigmen dung môi. Các loại thuốc nhuộm dùng cho in như pigmen, hoạt tính, azo không tan và indigozol. Hồ in có nhiều loại như tinh bột, dextrin, hồ alginat natri, hồ nhũ tương, 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.Vắt khô và hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn định nhiệt, trong đó sử dụng một số loại hóa chất chống phai màu, chất làm nền... 10 Trong các nguồn phát sinh nước thải của công nghệ dệt nhuộm thì nước thải của công đoạn nhuộm có mức độ ô nhiễm cao thành phần phức tạp, khó xử lí đòi hỏi phải có những nghiên cứu đầy đủ về các nguồn thải. 1.1.3.2. Các loại hóa chất khác (chất trợ) sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm Tùy thuộc vào mỗi loại quy trình công nghệ và công đoạn khác nhau sẽ sử dụng các chất trợ khác nhau. Trong đó, các loại chất phụ gia sử dụng trong mỗi cơ sở sản xuất và mỗi qui trình công nghệ thường là khác nhau. Sự thay đổi này phụ thuộc vào yêu cầu của nhà sản xuất, và mỗi quy trình công nghệ thường là khác nhau. Theo các số liệu thống kê lượng hóa chất sử dụng ở Việt Nam ngày càng tăng lên. Bảng 1.2 đưa ra các loại lượng hóa chất và các loại phụ gia sử dụng tại Việt Nam. Bảng 1.2 : Hóa chất sử dụng trong ngành công nghiệp nhuộm ở Việt Nam [Tổng công ty dệt may, 2010] Stt Loại hóa chất Lƣợng dùng (kg) Năm 1996 Năm 2000 Năm 2010 1.263.000 4.319.000 6.315.000 I Chất trợ hồ sợi 1 Tinh bột 2 Tinh bột biến tính 201.000 8.040.000 1.507.500 3 PVA 394.500 1.349.000 2.645.300 4 Acrylic 136.000 465.000 913.100 5 Hồ tổng hợp 14.700 50.200 98.600 6 Men rũ hồ 17.000 58.000 144.500 II Chất trợ nấu tẩy 7 Chất ngấm 252.000 861.800 1.699.000 8 Chất căng hóa 135.000 461.700 906.400 III. Chất trợ nhuộm 9 Ngấm 105.000 359.100 704.900 10 Đều màu 69.000 235.900 463.300 11 11 Giặt 540.500 1.849.500 3.628.900 12 Cầm màu 70.200 240.000 471.300 IV.Chất trợ in hoa 13 Hồ tinh bột 15.000 47.800 94.000 14 Alginat 14.000 358.700 704.300 15 Nhũ hóa 104.900 549.200 1.078.300 16 Binder 160.600 309.800 679.500 V. Chất trợ hoàn tất 17 Chống nhầu 90.600 2.565.000 5.035.500 18 Làm mềm 750.000 1.710.000 3.357.000 19 Các loại khác 500.000 348.000 684.800 20 Chất trợ xử lý nước 102.000 1.2. ĐẶC TRƢNG DÒNG THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM VÀ CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG 1.2.1. Đặc tính dòng thải Công nghệ dệt nhuộm tạo ra khí thải, nước thải, chất thải rắn, ô nhiễm nhiệt và tiếng ồn. Nhưng nước thải tạo ra nhiều nhất và là nguồn gây ô nhiễm được quan tâm nhất. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghệ dệt nhuộm bao 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 (chiếm khoảng 6% khối lượng xơ sợi). - Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2 ...các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải của từng công đoạn tương ứng. 12 Trong đó chỉ khoảng 10% tổng lượng nước thải đã được xử lý, còn lại đều thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận (cống thoát hoặc mương tiêu thoát). Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may sử dụng hàng nghìn tấn thuốc nhuộm. Hiệu suất sử dụng của các loại thuốc nhuộm vào khoảng 70-80% và tối đa là 95%. Như vậy, một phần các loại hóa chất thuốc nhuộm sử dụng sẽ bị thải ra môi trường. Theo số liệu thống kê ngành dệt may thải ra môi trường khoảng 24-30 triệu m³ nước thải/năm. Trong đó có sự dao động lớn cả về lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm, nó thay đổi theo mùa theo mặt hàng sản phẩm và chất lượng sản phẩm. Thành phần nước thải của công nghệ dệt nhuộm rất đa dạng bao gồm các chất ô nhiễm dạng hữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp chất) và dạng vô cơ (các muối trung tính, các chất trợ nhuộm..v..v) Theo kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm từ công đoạn nhuộm rất khác nhau độ pH cũng khá chênh lệch, phụ thuộc vào đặc tính riêng của từng công đoạn. Tuy nhiên, hầu hết các công đoạn có nước thải pH kiềm tính. Giá trị COD cao ở công đoạn làm sáng huỳnh quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm và công đoạn tẩy trắng đều lớn hơn 2000mg/l. Đáng chú ý nhất là công đoạn nhuộm vì ở đây sinh ra chủ yếu là chất hữu cơ khó phân hủy, còn những công đoạn khác phần lớn là các chất hữu cơ dễ phân hủy. 13 Sợi Sọi Nước, H202, Dệt ån, bôi Tẩy Nước N- íc th¶ithải c ã ODcóc ao COD cao nhiệt Hóa chất màu, thuốc Nhuộm Nước, H202 Giặt giÆt Hồ tinh bột Hồ Nhiệt Sấy Nhiệt Căng Độ màu COD cao Nước thải giặt có độ kiềm cao Nước thải giặt có COD cao Sản phẩm Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ dệt nhuộm và các dòng thải Bảng 1.3. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải dệt nhuộm Công đoạn Hồ sợi, giũ hồ Chất ô nhiễm trong nƣớc thải Đặc tính của nƣớc thải Tinh bột, glucozơ, cacbon mêtyl BOD cao (34 – 50% tổng xelulozơ, polyvinyl alcol, nhựa, lượng BOD) chất béo và sáp 14 Nấu, tẩy NaOH, chất sáp và dầu mỡ, tro, Độ kiềm cao, màu tối, soda, silicat natri và xơ sợi vụn BOD cao (30% tổng BOD) Tẩy trắng Làm bóng Hipoclorit, hợp chất chứa clo, Độ kiềm cao, chiếm 5% NaOH, axit... BOD NaOH, tạp chất Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1% tổng BOD) các loại thuốc nhuộm, axit axetic và Độ màu rất cao, BOD khá Nhuộm các muối kim loại cao (6% tổng BOD), TS cao Chất màu, tinh bột, dầu, đất sét, Độ màu cao, BOD cao và In muối kim loại, axít dầu mỡ Thực tế ô nhiễm nước thải phụ thuộc vào - Loại sợi tự nhiên hay tổng hợp - Phương pháp nhuộm (bề rộng, máy nhuộm, nồi hấp cao áp) và in hoa - Hóa chất làm phẩm nhuộm, in hoa và làm các chất phụ trợ, các chất dùng để xử lý sơ bộ. Bảng 1.4. Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam [Tổng công ty dệt may Việt Nam, 2010] (Mẫu hỗn hợp các dòng thải) Đặc điểm Nước thải Đơn vị m3/1tấn Hàng hàng Hàng pha Dệt len Sợi bông dệt pha dệt dệt kim thoi kim 394 264 280 114 236 8-11 9-10 9-10 9 9-11 400-1000 950- 800-1100 420 800- vải pH TS (tổng mg/l 15 hàm lượng 1380 1300 chất rắn) BOD5 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 Pt – Co 350-600 250-500 1000-1600 260-300 Độ màu Nước thải sản xuất dệt nhuộm có đặc tính như sau: - pH từ 4-12 thường là kiềm dệt len và tơ tằm - COD: 250-1500 mg/l (50-150 kg/tấn) - BOD: 80-500 mg/l với tỉ lệ COD : BOD5 = 3 đến 5 - Màu sắc 500-2000 đơn vị Pt-Co - Rắn lơ lửng (SS): 30-40 mg/l Phần thuốc nhuộm không được gắn vào sợi vải, vào nước thải ra ngoài. Chất nhuộm vải bông có thể bị mất mát nhiều trong nước (quá 20%). Bảng 1.5. Thuốc nhuộm và chất thải trong quá trình hoàn thiện vải Hoà tan trong nƣớc Sản phẩm Khoáng chất Không tan trong nƣớc Axít vô cơ Axít hữu cơ (axetíc, formic, tartric) Chất oxi hoá (NaOCl, H2O2, borat) Chất khử Thuốc nhuộm Axít (len), bazơ Bột màu và lưu huỳnh Locô-este (chàm), thuốc nhuộm Lưu huỳnh (pH<8.5) (vải bông), thuốc nhuộm màu kim NiH, Amiliđen loại (Ni, Co, Cr), thuốc nhuộm màu Cr Các chất phụ Alimat Gôm trong ngành dệt CMC Tinh bột Chất làm chậm, chất tẩy rửa 16 Như vậy, tất cả các công đoạn trong quá trình dệt nhuộm đều tạo ra chất thải. Các chất thải có trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm nhìn chung có thể được chia thành hai loại: + Các loại hóa chất và phụ gia còn dư đi vào trong chất thải là các loại chất vô cơ và hữu cơ dễ phân hủy. + Thuốc nhuộm không tận trích hết là các chất hữu cơ dễ phân hủy. Kết quả nghiên cứu cho thấy công đoạn hồ nấu nước thải ô nhiễm nặng nhất chỉ số hàm lượng về BOD5, TOC, TSS là cao nhất. 1.2.2. Độ màu nƣớc thải dệt nhuộm Nước thải của công đoạn nhuộm có độ màu cao nhất, lên đến hơn 25000 PtCo. Trong công đoạn này độ kiềm (tính theo đơn vị mg CaCO3/l) cũng khá cao, vì sử dụng môi trường kiềm mạnh để bắt màu cho vải đối với một vài loại thuốc nhuộm. Nước thải có màu khá đậm chủ yếu do nhuộm gây ra, ngay cả với nồng độ thuốc nhuộm rất thấp (0,3mg/l) cũng nhìn thấy màu bằng mắt thường. Nguyên nhân chủ yếu gây màu là do thuốc nhuộm không „‟tận trích‟‟ hết, hoặc không gắn màu vào xơ sợi và thải ra ngoài môi trường. Các thuốc nhuộm có mức độ không gắn màu khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh mức độ bắt màu của các thuốc nhuộm khác nhau Bảng 1.6. Mức độ không gắn màu của một số thuốc nhuộm Loại thuốc nhuộm Mức độ không gắn màu (%) Trực tiếp (Direct dyes) 10 – 30 Phân tán (Disperse dyes) 1 – 10 Axit (acid dyes) 5 – 15 Bazơ, Cation (cation dyes) 1–5 Hoạt tính (Reactive dyes) 15 – 40 Hoàn nguyên (Vat dyes) 5 – 15 Thuốc nhuộm hoạt tính là “thủ phạm chính gây ra màu nước thải”. Nơi nào càng sử dụng nhiều thuốc nhuộm hoạt tính thì nước thải có màu càng đậm. Ước tính 17 rằng nếu nhuộm với tỷ lệ 3% thuốc nhuộm hoạt tính với dung tỉ nhuộm là 1:10 mà đã tận dụng tới 80% thì sau khi giặt trong nước thải vẫn còn 60mg/l thuốc nhuộm hoạt tính thủy phân. Để đạt tới giới hạn tương ứng với 0,3mg/l thì cần phải pha loãng 200 lần. Màu nước thải ảnh hưởng trước hết là “ngoại quan” hay thẩm mỹ khó được chấp nhận Hơn nữa, độ màu của nước thải cản trở hấp thụ oxi và bức xạ mặt trời, bất lợi cho hô hấp và sinh trưởng của quần thể vi sinh. 1.2.3. Độc tính thuốc nhuộm Độc tính thuốc nhuộm đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu tương đối đầy đủ. Nhìn chung thuốc nhuộm đều thuộc loại có độc tính, giá trị LD50 của thuốc nhuộm đối với loài chuột nhắt vào khoảng 5000 mg/kg và LD50 đối với loài chuột hương là khoảng 2600mg/kg. Quá trình nhiễm độc có thể xảy ra theo cơ chế sau : - Nhiễm độc do tiếp xúc qua da và mắt gây ra những triệu chứng như mắt đỏ, sưng tấy, đau rát, tinh thần bị kích thích, cáu gắt - Nhiễm độc qua đường hô hấp sẽ gây ra những triệu chứng: thở khò khè, ho, thở ngắn, nóng miệng, cổ họng, ngực. - Nhiễm độc do ăn uống gây triệu chứng: co giật, bất tỉnh. Thuốc nhuộm là hóa chất cơ bản do vậy dễ có những độc tính nhất định, ngoài ra một số thuốc nhuộm là độc chất có khả năng gây ung thư. Trên thế giới đã có qui định tiêu chuẩn về độc chất đối với một số loại thuốc nhuộm, ví dụ như tiêu chuẩn về các hóa chất trong công nghiệp dệt đã xác định những loại thuốc azo có thể tạo ra những hợp chất amide gây ung thư do sự phân hủy. Một số loại thuốc gây bệnh ung thư được chỉ ra ở bảng 1.7. Để đảm bảo cho vấn đề môi trường, những loại thuốc nhuộm có chứa hợp chất nhóm azo amin đazo bị cấm sử dụng, ví dụ thuốc nhuộm Ismament Yellow 2G, Pigmatex Yellow TCGG, Imperon Red KG 3R, Imperon Violet K-B, Imperon Dark Brown K-BRC Bảng 1.7. Những loại thuốc gây ung thư 18 Nhóm thuốc nhóm azo có thể sinh ra hợp chất amit gây ung thư loại (A1) 1 4-aminobiphenyl 2 Benzedrin 3 4-cloro-o-toluidin 4 2-naptylamin Nhóm thuốc nhóm azo có thể sinh ra hợp chất amit gây ung thư loại (A2) 1 o-aminoazotoluen 2 2-amino-4-nitotoluen 3 3 4-cloroanilin 4 2,4-diaminoanisole 5 4,4'-diaminodiphenylmetan 6 3,3-diclorobenzidin 7 o-dianisidin; 3,3'-Dimetoxybenzidin 8 o-tolidin; 3,3'-Dimetylbenzidin 9 4,4'-diamino-3,3'-dimetyldiphenylmetan 10 p-cresidin 11 4,4'-diamino-3,3'-diclorodiphenylmetan 12 4,4'-diaminodiphenylete 13 4,4'-diaminodiphenylsunfid 14 o-toluidin 15 2,4-diaminotoluen 16 2,4,5-trimetylanilin 17 o-anisidin 18 2,4-xylidin 19 2,6-xylidin 20 4amino-azo-benzen Nhóm thuốc gây ung thư loại trực tiếp 1 C.I. Basic red 9 19 2 C.I. Disperse blue 1 3 C.I. Axit red 26 4 C.I. Axit red 114 5 C.I. Direct blue 6 6 C.I. Direct black 38 7 C.I. Direct red 28 8 C.I. Disperse yellow 3 Với các đặc tính trên, nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm đã có những tác động nghiêm trọng đến môi trường. Các tác động đó được thể hiện thông qua một số chỉ tiêu ô nhiễm sau: + Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5: Thành phần hữu cơ trong nước thải của ngành dệt nhuộm khá cao, bao gồm đồng thời cả những chất dễ phân hủy vi sinh (như tinh bột dùng hồ sợi dọc) và những chất khó phân giải vi sinh (PVA, thuốc nhuộm, các chất tẩy trắng quang học). Căn cứ vào báo cáo đánh giá tác động môi trường gần đây của các cơ sở thì giá trị BOD5 trung bình thải ra môi trường đều vượt quá giới hạn cho phép từ 2 đến 3 lần. + Nhu cầu oxy hóa học COD: Trong nước thải ngành đệt nhuộm có những chất hữu cơ rất khó phân hủy sinh học. Mức độ ô nhiễm hữu cơ trong trường hợp này thường được đánh giá thông qua chỉ tiêu COD. Trong những năm gần đây nhu cầu sản xuất xơ sợi tổng hợp (như polyeste) trong ngành dệt nhuộm tăng lên, lượng thuốc nhuộm và các chất trợ (khó hoặc không phân giải vi sinh) để nhuộm và in hoa được sử dụng cũng tăng lên tương ứng. Chính vì vậy COD nước thải ngành dệt nhuộm thường khá cao. + Độ pH: Việc sử dụng NaOH trong các công đoạn sản xuất như nấu, tẩy, nhuộm đã làm cho nước thải của các cơ sở có tính kiềm cao. Độ pH đo được từ 8,5 đến 12. Nước thải này không được thải trực tiếp ra môi trường (theo tiêu chuẩn nước thải loại B, độ pH quy định là 5,5 đến 9). 20 + Màu nước thải: Nước thải của các cơ sở có màu khá đậm do thuốc nhuộm không tận trích và không gắn màu vào sợi gây ra. Ngay cả với nồng độ thuốc nhuộm thấp (0,3mg/l) cũng nhìn thấy màu bằng mắt thường. Màu đậm của nước thải gây mất mỹ quan đồng thời tác động tiêu cực đến hệ sinh vật trong nguồn nước do màu, làm cản trở hòa tan oxy của nguồn nước. + Kim loại nặng: có một hàm lượng đồng, crôm, niken, côban, kẽm, chì, thủy ngân, do sử dụng các loại thuốc nhuộm hoạt tính, trực tiếp, hoàn nguyên, một số hóa chất và chất trợ. Cho dù chỉ một lượng nhỏ các kim loại trên trong nước thải nhưng nếu không được xử lý sẽ gây độc hại đến các loài sinh vật và con người. + Các chất độc khác có trong nước thải gồm các chất hoạt động bề mặt, các chất cầm màu là hợp chất amoni bậc 4, các chất trợ trên cơ sở hợp chất ankyl phenol etoxylat (APEO), dầu hỏa dùng trong hồ pigment. + Các hợp chất halogen hữu cơ độc hại sinh ra từ thuốc nhuộm hoạt tính, một số thuốc nhuộm phân tán, hoàn nguyên và pigment sử dụng. + Các muối trung tính (Na2SO4 hay NaCl) trong thuốc nhuộm hoạt tính đưa vào nước thải có nồng độ cao từ 0,9 đến 2,8 g/l độc đối với cá và các loại thủy sinh do tạo áp suất thẩm thấu. + Nước thải dệt nhuộm có thể chứa xianua (CN) gây độc hại lớn đến nguồn nước nếu không được xử lý. Tóm lại, nước thải của các cơ sở dệt nhuộm thường có mức độ ô nhiễm vượt xa các giới hạn cho phép thải ra môi trường theo tiêu chuẩn nước thải, có tính độc cao đối vói động thực vật thủy sinh, có màu đậm khó chấp nhận bởi cộng đồng.
- Xem thêm -