Hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm – công nghệ và quy trình xử lý

Nước thải ngành dệt nhuộm là gì?

Nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại nước thải công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nhất. Nước thải này phát sinh từ các quá trình sản xuất các sản phẩm dệt may bằng cách sử dụng các công nghệ gia công ướt như hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, nhuộm, in và hoàn tất vải. Nước thải ngành dệt nhuộm có đặc điểm là có lưu lượng lớn, nhiệt độ cao, pH dao động rộng, độ màu cao, chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, kim loại nặng và các chất độc hại khác. Nếu không được xử lý đúng tiêu chuẩn, nước thải ngành dệt nhuộm sẽ gây hại cho sức khỏe con người và sinh vật thủy sinh, làm giảm chất lượng nước nguồn, ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái và phát triển bền vững.

Thành phần, tính chất của nước thải dệt nhuộm

Thành phần và tính chất của nước thải dệt nhuộm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại sợi, loại thuốc nhuộm, loại hóa chất, công nghệ sản xuất và hệ thống xử lý nước thải. Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 13-MT:2015/BTNMT, nước thải dệt nhuộm có các thành phần và tính chất sau:

– Nước thải dệt nhuộm có lưu lượng lớn, từ 120-300 m3 nước thải cho mỗi tấn vải sản xuất.

– Nước thải dệt nhuộm có nhiệt độ cao, từ 40-60°C, do quá trình nấu, tẩy và nhuộm vải yêu cầu nhiệt độ cao.

– Nước thải dệt nhuộm có pH dao động rộng, từ 3-12, do sử dụng nhiều loại hóa chất có tính axit, bazơ hoặc trung tính.

– Nước thải dệt nhuộm có độ màu cao, từ 100-1000 Pt-Co, do chứa nhiều loại thuốc nhuộm có màu sắc khác nhau.

– Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng chất hữu cơ cao, từ 500-3000 mg/l COD, do chứa nhiều chất hữu cơ như hồ tinh bột, dầu mỡ, thuốc nhuộm, hóa chất trợ nhuộm, chất ngấm, chất cầm màu và chất tẩy.

– Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng chất vô cơ cao, từ 1000-3000 mg/l TDS, do chứa nhiều ion như natri, clorua, sunfat, nitrat, amoni, kali, canxi, magiê, sắt, đồng, kẽm, mangan, crom, chì, thủy ngân và các kim loại nặng khác.

– Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, từ 100-500 mg/l TSS, do chứa nhiều tạp chất như bụi bẩn, sợi vải, cặn hóa chất và các phân tử lớn của thuốc nhuộm.

– Nước thải dệt nhuộm có hàm lượng chất độc hại cao, do chứa nhiều chất độc hại như formaldehyde, phenol, amin, azo, naftol, antrachinon, nitrobenzen, nitrosamin, dioxin, furan và các chất gây ung thư khác.

Các loại hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm là một trong những loại nước thải công nghiệp phức tạp và độc hại nhất, vì chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau như thuốc nhuộm, kim loại nặng, hóa chất tẩy rửa, chất hữu cơ, chất cơ học… Nếu không được xử lý kỹ lưỡng trước khi thải ra môi trường, nước thải dệt nhuộm sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và sinh thái. Do đó, việc sử dụng các loại hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm là rất cần thiết và quan trọng.

Các nhóm hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm

Các loại hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm thường được chia thành các nhóm chính sau:

• Nhóm hóa chất tạo kết tủa: là các chất có khả năng kết hợp với các chất ô nhiễm trong nước thải để tạo thành các hạt kết tủa lớn, dễ lắng xuống hoặc nổi lên bề mặt. Các hóa chất này thường là các muối vô cơ như PAC, phèn đơn, FeSO4.7H2O, Al2(SO4)3…
• Nhóm hóa chất trung hòa pH: là các chất có khả năng điều chỉnh độ pH của nước thải về mức trung tính hoặc gần trung tính, để tạo điều kiện cho các quá trình xử lý khác diễn ra hiệu quả hơn. Các hóa chất này thường là các axit hoặc bazơ như HCl, NaOH, H2SO4, CH3COOH…
• Nhóm hóa chất khử màu: là các chất có khả năng phá vỡ các liên kết cấu trúc của các phân tử thuốc nhuộm, làm giảm độ màu của nước thải. Các hóa chất này thường là các chất oxy hóa mạnh như O3, H2O2, NaOCl, KMnO4…
• Nhóm hóa chất tạo bọt: là các chất có khả năng tạo ra các bọt khí nhỏ, bám vào các hạt kết tủa hoặc các chất ô nhiễm khác, giúp chúng nổi lên bề mặt và được tách ra khỏi nước thải. Các hóa chất này thường là các chất bề mặt hoặc các chất sinh học như polymer, bột đậu nành, men vi sinh…
• Nhóm hóa chất xử lý sinh học: là các chất có khả năng kích thích hoặc cung cấp các vi sinh vật có lợi, giúp chúng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Các hóa chất này thường là các chất dinh dưỡng hoặc các chế phẩm sinh học như ure, NH4NO3, vi sinh vật EM…

Các bước xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hóa chất

Quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hóa chất thường bao gồm các bước sau:

• Bước 1: Làm sạch cơ bản: là bước loại bỏ các tạp chất cơ học như bụi bẩn, sợi vải, cát… bằng các phương pháp lọc, lưới, rây… Đây là bước quan trọng để bảo vệ các thiết bị và hệ thống xử lý sau này.
• Bước 2: Trung hòa pH: là bước sử dụng các hóa chất trung hòa pH để điều chỉnh độ pH của nước thải về mức trung tính hoặc gần trung tính, thường là từ 6 đến 9. Đây là bước cần thiết để tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa học khác diễn ra tốt hơn.
• Bước 3: Tạo kết tủa: là bước sử dụng các hóa chất tạo kết tủa để kết hợp với các chất ô nhiễm trong nước thải, tạo thành các hạt kết tủa lớn, dễ lắng xuống hoặc nổi lên bề mặt. Đây là bước giúp loại bỏ được một lượng lớn các chất ô nhiễm như kim loại nặng, thuốc nhuộm, chất hữu cơ…
• Bước 4: Khử màu: là bước sử dụng các hóa chất khử màu để phá vỡ các liên kết cấu trúc của các phân tử thuốc nhuộm, làm giảm độ màu của nước thải. Đây là bước giúp cải thiện chất lượng nước thải, giảm tác hại của nước thải đối với môi trường.
• Bước 5: Tạo bọt: là bước sử dụng các hóa chất tạo bọt để tạo ra các bọt khí nhỏ, bám vào các hạt kết tủa hoặc các chất ô nhiễm khác, giúp chúng nổi lên bề mặt và được tách ra khỏi nước thải. Đây là bước giúp tăng hiệu quả của việc tách lắng và tách nổi, loại bỏ được các chất ô nhiễm nhỏ và khó lắng.
• Bước 6: Xử lý sinh học: là bước sử dụng các hóa chất xử lý sinh học để kích thích hoặc cung cấp các vi sinh vật có lợi, giúp chúng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Đây là bước giúp giảm độ độc và độ hữu cơ của nước thải, tăng khả năng tái sử dụng nước thải.

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM:

Nước thải dệt nhuộm là loại nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm cao như kim loại nặng, thuốc nhuộm, chất hữu cơ, độ màu, độ pH, nhiệt độ, COD, BOD, SS… Nếu không được xử lý kỹ lưỡng, nước thải này sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người. Do đó, việc xử lý nước thải dệt nhuộm là rất cần thiết và phải tuân thủ các tiêu chuẩn quy định.

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng, tùy thuộc vào đặc điểm và yêu cầu của từng loại nước thải. Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm có thể chia làm ba nhóm chính: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, và thường được kết hợp với nhau để đạt hiệu quả cao nhất.

• Phương pháp cơ học: là phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng cách sử dụng các thiết bị cơ khí để loại bỏ các vật chất có kích thước lớn, tách các chất không hòa tan, giảm nhiệt độ và độ pH của nước thải. Các thiết bị cơ khí thường được sử dụng trong phương pháp này là song chắn rác, bể lắng, bể tuyển nổi, bể điều hòa, tháp giải nhiệt, bể lọc cát, bể lọc than hoạt tính…
• Phương pháp hóa học: là phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng cách sử dụng các tác nhân hóa học để trung hòa, oxy hóa, khử trùng, keo tụ, tạo bông, tẩy màu các chất độc hại có trong nước thải. Các tác nhân hóa học thường được sử dụng trong phương pháp này là axit, bazo, clo, ozone, peroxide, PAC, PAM, FeCl3, Al2(SO4)3…
• Phương pháp sinh học: là phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng cách sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, giảm COD, BOD, SS, độ màu của nước thải. Các vi sinh vật thường được sử dụng trong phương pháp này là các vi khuẩn, nấm, vi tảo, cơ thể sinh học… Phương pháp sinh học có thể chia làm hai loại: sinh học hiếu khí và sinh học kỵ khí. Sinh học hiếu khí là phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng cách cung cấp oxy cho các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ. Sinh học kỵ khí là phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm bằng cách không cung cấp oxy cho các vi sinh vật, mà để chúng phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM:

1. Bể tiếp nhận: Là nơi chứa nước thải dệt nhuộm từ các công đoạn sản xuất khác nhau. Nước thải có độ pH, độ màu, BOD, COD, SS và các chất hữu cơ cao. Bể tiếp nhận có tác dụng ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi đưa vào các bước xử lý tiếp theo.
2. Bể điều hòa: Là nơi cân bằng pH, nhiệt độ và động học của nước thải. Nước thải được bơm từ bể tiếp nhận vào bể điều hòa và được trộn với các hóa chất như NaOH, H2SO4, PAC, PAM để điều chỉnh pH, khử màu và tạo bông. Bể điều hòa có thể được trang bị hệ thống khuấy trộn, sục khí hoặc bơm hồi lưu để tăng hiệu quả trộn lẫn.
3. Tháp giải nhiệt: Là nơi giảm nhiệt độ của nước thải dệt nhuộm trước khi đưa vào các bước xử lý sinh học. Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên tháp giải nhiệt và phun ra thành mưa nhỏ. Quá trình này giúp trao đổi nhiệt với không khí và làm mát nước thải. Nước thải sau khi qua tháp giải nhiệt có nhiệt độ khoảng 25-30 độ C, thích hợp cho sự phát triển của các vi sinh vật xử lý nước thải.
4. Bể keo tụ: Là nơi loại bỏ các chất rắn lơ lửng, các kim loại nặng, độ màu và một phần BOD, COD của nước thải. Nước thải từ tháp giải nhiệt được bơm vào bể keo tụ và được châm thêm các hóa chất keo tụ và trợ keo tụ như PAC, PAM, FeCl3, Al2(SO4)3 để tăng hiệu quả kết tủa. Quá trình trộn thủy lực sẽ làm nước thải và hóa chất trộn lẫn với nhau. Các hợp chất keo tụ sẽ kết hợp với các tạp chất trong nước thải và tạo thành các hạt bông lớn, dễ lắng xuống.
5. Bể tạo bông: Là nơi tăng thời gian lưu để các hạt bông trong nước thải có thể kết dính với nhau và tạo thành các hạt lớn hơn. Bể tạo bông có thể được thiết kế dạng trụ, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục. Bể tạo bông có thể có hệ thống khuấy trộn nhẹ hoặc không có khuấy trộn tùy theo yêu cầu của quá trình xử lý.
6. Bể tuyển nổi: Là nơi tách bùn kết tủa từ nước thải bằng cách sử dụng khí nén. Nước thải từ bể tạo bông được bơm vào bể tuyển nổi và được cung cấp khí nén từ đáy bể. Các bong bóng khí sẽ bám vào các hạt bông và kéo chúng lên bề mặt. Bùn nổi trên bề mặt sẽ được gạt ra khỏi bể bằng các thiết bị gạt bùn. Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi sẽ có độ trong cao hơn và có thể đưa vào các bước xử lý sinh học.
7. Bể trung gian: Là nơi ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi đưa vào bể xử lý sinh học kỵ khí. Nước thải sau bể tuyển nổi được bơm vào bể trung gian và được trộn với nước tái sử dụng từ các bước xử lý sau. Bể trung gian có thể có hệ thống khuấy trộn hoặc không tùy theo yêu cầu của quá trình xử lý.
8. Bể EGSB: Là nơi xử lý sinh học kỵ khí của nước thải dệt nhuộm. Bể EGSB là viết tắt của Expanded Granular Sludge Bed, là loại bể kỵ khí có lớp bùn kết tủa dạng hạt được mở rộng bằng cách sục khí từ đáy bể. Bể EGSB có tác dụng xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và giảm độ màu của nước thải. Nước thải từ bể trung gian được bơm vào bể EGSB và được tiếp xúc với các vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn. Các vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản như CO2, CH4, H2O. Quá trình này cũng giúp giảm độ màu của nước thải do các hợp chất màu bị khử. Bể EGSB có thể thu hồi khí sinh ra từ quá trình phân hủy để sử dụng làm năng lượng hoặc xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường.
9. Bể Aerotank:Nước thải sau khi qua bể EGBS sẽ tiếp tục được xử lý sinh học hiếu khí tại bể Aerotank. Bể bùn hoạt tính hiếu khí sử dụng vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính lơ lửng) trong điều kiện giàu oxy (DO >2mg/l) nhằm loại bỏ chất hữu cơ và một phần độ màu của nước thải. Hệ thống máy thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động.
10. Bể lắng:Nước thải từ bể Aerotank được chảy tràn tự nhiên qua bể lắng. Tại đây xảy ra quá trình tách bông bùn khỏi nước thải dưới tác dụng của trọng lực.Bùn sau lắng được bơm đến bể chứa bùn và một phần bùn hồi lưu bổ sung vi sinh vật cho bể bùn hoạt tính hiếu khí. Nước thải sau bể lắng tự chảy qua bể trung gian
11. Bể lọc áp lực than hoạt tính:Bể lọc áp lực với than hoạt tính được sử dụng để xử lý các chất khó phân hủy sinh học còn lại sau các quá trình xử lý và độ màu còn lại trong nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Nước thải sau quy trình công nghệ đạt quy chuẩn QCVN 13:2015/BTNMT cột A

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm là một trong những loại nước thải công nghiệp phức tạp và độc hại nhất, vì chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau như thuốc nhuộm, kim loại nặng, hóa chất tẩy rửa, chất hữu cơ, chất cơ học… Nếu không được xử lý kỹ lưỡng trước khi thải ra môi trường, nước thải dệt nhuộm sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và sinh thái. Do đó, việc sử dụng các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm là rất cần thiết và quan trọng.

Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm thường có những ưu điểm sau:

• Giảm độ màu, độ độc, độ kiềm, độ hữu cơ, độ lơ lửng, độ cặn của nước thải, đảm bảo đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường hoặc tái sử dụng.
• Tiết kiệm nước nguyên, giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế
• Thu hồi được một số chất có giá trị từ nước thải, như thuốc nhuộm, kim loại nặng, khí sinh học…
• Sử dụng ít hóa chất, giảm lượng bùn phát sinh, giảm chi phí xử lý bùn
• Chiếm ít không gian, dễ dàng lắp đặt, vận hành và bảo trì
• Có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải dệt nhuộm khác nhau, có khả năng thích ứng với sự thay đổi của thành phần nước thải

Nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm cũng có những nhược điểm sau:

• Đòi hỏi đầu tư ban đầu cao, cần có các thiết bị và hệ thống hiện đại và tiên tiến
• Đòi hỏi đào tạo chuyên sâu về nhân công để vận hành, kiểm soát và giám sát quá trình xử lý
• Có thể gặp khó khăn trong việc xử lý các chất ô nhiễm khó phân hủy, như các hợp chất chứa clo, các hợp chất hữu cơ hòa tan, các hợp chất hữu cơ không hòa tan…
• Có thể gây ra một số tác hại phụ cho môi trường, như sinh ra các chất ô nhiễm mới, làm thay đổi cân bằng sinh thái, gây ảnh hưởng đến các loài thủy sinh…

Hi vọng bài viết trên của Hóa Chất Môi Trường sẽ cung cấp cho bạn các thông tin bổ ích về các loại hóa chất xử lý nước thải dệt nhuộm