CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

1. Tổng quan về dệt nhuộm

1.1. Nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm là tổng hợp nước thải từ các công đoạn hồ sợi, tẩy trắng, đánh bóng, nhuộm. Sau khi phân tích ,các chuyên gia cho biết trung bình các nhà máy dệt sử dụng một lượng nước đáng kể, lượng nước sử dụng trong khâu sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu ở công đoạn tạo màu và hoàn thiện sản phẩm. Xét hai yếu tố lưu lượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm thì ngành dệt nhuộm được xếp vào ngành ô nhiễm nhất, vật chất, các chất ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.

Thuốc nhuộm là chất hoạt động bề mặt, halogen hữu cơ có thể hấp phụ AOX, muối trung tính để tăng tổng chất rắn, tùy thuộc vào lượng nước đầu ra ở nhiệt độ cao (tối thiểu 40°C) và pH cao từ 9-12 do lượng kiềm có trong nước thải. Các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm bao gồm: Thuốc nhuộm, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không hòa tan, là loại khó xử lý nhất. Nó hiện là thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất, chiếm 60-70% thị phần.

Thông thường, bột màu nhuộm không bám vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà trong nước thải luôn tồn dư một lượng nhất định. Lượng thuốc nhuộm còn lại sau khi nhuộm có thể chiếm tới 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu. Đây là nguyên nhân chính khiến nước thải dệt nhuộm có độ màu và nồng độ các chất ô nhiễm cao.

1.2. Thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm là các chất hữu cơ có màu hấp thụ mạnh các phần của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng liên kết với vải dệt trong các điều kiện xác định (độ bền màu).

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay, người ta hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của thuốc nhuộm là độ bền màu và không bị phân hủy. Màu của một loại thuốc nhuộm được quyết định bởi cấu trúc hóa học của nó, nói chung, cấu trúc của một loại thuốc nhuộm bao gồm nhóm chất mang và chất trợ màu.

Một số loại thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi hiện nay:

Thuốc nhuộm sắc tố (pigment)

Thuốc nhuộm sắc tố là thuốc nhuộm dệt không tan trong nước. Là một loại thuốc nhuộm dệt được sản xuất giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Thuốc nhuộm sắc tố ổn định với tia cực tím và mỏng hơn thuốc nhuộm dệt thông thường. Nó là một loại thuốc nhuộm tiên tiến được sử dụng trong ngành dệt may. Với thuốc nhuộm này, vải không cần phải nhuộm trước.

Trong quá trình sử dụng thuốc nhuộm pigment rất cần sự trợ giúp của chất kết dính cation. Đây là hợp chất giúp thuốc nhuộm tạo độ liên kết cũng như tăng khả năng bám màu của thuốc nhuộm lên vải thành công hơn. Bột màu được sử dụng cho nhiều loại quần áo khác nhau như: áo sơ mi, áo phông, áo hoodie và nhiều loại quần áo khác.

Để có thể nhuộm được thuốc nhuộm pigment, tất cả các loại quần áo đều phải được may, vừa vặn rồi mới nhuộm. Với thuốc nhuộm pigment cho vải, quần áo sẽ có màu sắc cổ điển và màu sẽ phai ở đường may hoặc cạp quần. Thực hiện nhuộm quần áo theo cách này sẽ giúp tạo nên nét đặc trưng riêng. Dần dần khiến xu hướng này được sử dụng nhiều hơn, và vẫn được giới trẻ săn đón, săn lùng.

Thuốc nhuộm vải có sắc tố có độ bám dính rất cao, giúp quần áo giữ được vẻ đẹp bền lâu, màu sắc luôn như mới. Thuốc nhuộm sắc tố có thể được nhuộm trên nhiều loại vải khác nhau, kể cả những loại vải khó bám thuốc nhuộm. Quy trình nhuộm quần áo bằng bột màu rẻ tiền và không thải ra môi trường quá nhiều chất độc hại.

Thuốc nhuộm hoạt tính – Thuốc nhuộm vải cotton

Thuốc nhuộm hoạt tính là loại thuốc nhuộm mà khi phản ứng hóa học xảy ra sẽ tạo thành liên kết cộng hóa trị giữa thuốc nhuộm và sợi lông tơ. Ngoài ra, các liên kết cộng hóa trị cũng được hình thành giữa các phân tử thuốc nhuộm và nhóm hydroxyl, để truyền màu cho vật liệu nhuộm. Thuốc nhuộm hoạt tính được sản xuất thành công vào năm 1950 bởi Imperial Chemical Industries dựa trên chlorotriazine và các nhóm tạo màu.

Trong số các loại thuốc nhuộm hoạt tính, Trichloro Triazine là một loại thuốc nhuộm tiêu biểu và được sử dụng phổ biến. Đây là một loại thuốc nhuộm dùng để nhuộm vải cotton. Thuốc nhuộm giúp vải cotton có độ bền màu cao hơn, tạo bề mặt vải tươi mới, mềm mại và không độc hại, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

Ngoài vải cotton, thuốc nhuộm dệt hoạt tính còn được sử dụng để nhuộm xơ xenlulo, protein và polyamit. Thuốc nhuộm hoạt tính tồn tại ở 3 dạng khác nhau: dạng lỏng, dạng bột và dạng sệt. Nhờ liên kết cộng hóa trị, thuốc nhuộm hoạt tính cho phép vải có độ bền màu rất cao. Tuy nhiên, thuốc nhuộm hòa tan trong nước nên trong quá trình nhuộm vải, thuốc nhuộm không dễ dàng bám vào các sợi vải.

Tương tự như thuốc nhuộm pigment, thuốc nhuộm hoạt tính có độ bền ánh sáng cao nên vải khó bị phai màu khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng. Nhưng đối với ma sát hay mồ hôi thì độ bền màu của vải chỉ ở mức trung bình. Phương pháp nhuộm vải khá đơn giản và tiết kiệm nhiều thời gian. Thuốc nhuộm hoạt tính có màu sắc đa dạng, không đậm nên luôn làm nổi bật trang phục.

Đối với các loại vải có nguồn gốc tự nhiên, khả năng nhuộm màu rất kém. Do đó, vải cotton thường sử dụng các loại thuốc nhuộm có độc tính cao như lưu huỳnh, thuốc nhuộm băng, v.v. Để đảm bảo sức khỏe con người, người ta sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính để thay thế các loại thuốc nhuộm độc hại này.

Thuốc nhuộm axit

Thuốc nhuộm axit là thuốc nhuộm dệt hòa tan trong nước. Nhóm axit được sử dụng trong thuốc nhuộm là muối natri sulfonat. Một số thuốc nhuộm khác có chứa nhóm natri cacboxylat có tính axit. Ngoài ra thuốc nhuộm axit còn có các thành phần khác như: triarylmethane, pyridazine, oxanthene, indigo, quinoline và phthalocyanine.

Trong số các loại thuốc nhuộm axit, azo là loại thuốc nhuộm được sản xuất rộng rãi và phổ biến nhất. Các màu chủ đạo của thuốc nhuộm azo là vàng, đỏ, đen, xanh nước biển và cam. Anthraquinone khá ổn định khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Cũng là một loại thuốc nhuộm có giá trị tạo màu sắc tươi sáng cho quần áo, màu sắc chủ yếu của antraquinone là tím, xanh lá cây và xanh lam.

Ngoài hai loại thuốc nhuộm trên, triarylmethane cũng là một loại thuốc nhuộm axit thường được sử dụng. Nó là một loại thuốc nhuộm được sản xuất với các màu như đỏ, tím, xanh xương, xanh lá cây. Tuy nhiên, triarylmethane có độ bền ánh sáng kém hơn.

Thuốc nhuộm axit giúp vải nhuộm có màu sắc tươi sáng, sắc nét. Nó là một loại thuốc nhuộm được sử dụng chủ yếu cho các loại vải có nguồn gốc từ polyamit. Ngoài nhuộm vải, thuốc nhuộm axit còn được dùng để nhuộm màu da, giấy, mỹ phẩm và chế tạo mực in. Thuốc nhuộm axit hiệu quả nhất khi nhuộm cho vải len, lụa và nylon, nhưng độ bền với quá trình xử lý ướt không đồng nhất giữa các chất liệu.

Thuốc nhuộm phân tán

Thuốc nhuộm phân tán là thuốc nhuộm có độ hòa tan thấp và không có nhóm ion hóa. Thuốc nhuộm này phù hợp với các loại vải kỵ nước. Thuốc nhuộm phân tán còn được gọi là thuốc nhuộm không ion. Độ hòa tan thấp có nghĩa là không hòa tan hoặc hòa tan rất ít. Tuy nhiên, chúng có thể tan trong dung môi hữu cơ benzen hoặc toluen...

Thuốc nhuộm phân tán dệt thích hợp cho sợi tổng hợp este cellulose. Ngoài ra, hợp chất còn được dùng để nhuộm các loại sợi tổng hợp như acrylic, polyester, nylon... Thuốc nhuộm phân tán có độ bền ánh sáng cấp 4 và 5, nghĩa là độ bền màu rất cao, hầu như không bị phai màu do tác động của ánh sáng. Tuy nhiên, nó là thuốc nhuộm có tác động xấu nhất đến môi trường.

Thuốc nhuộm phân tán được phân loại theo cấu trúc hóa học bao gồm: Thuốc nhuộm Aminoketone, Thuốc nhuộm Anthraquinonoid, Thuốc nhuộm Nitro, Thuốc nhuộm Disazo, Thuốc nhuộm Monoazo. Và nếu phân loại theo mức năng lượng hoạt động sẽ bao gồm: thuốc nhuộm năng lượng thấp, thuốc nhuộm năng lượng trung bình và thuốc nhuộm năng lượng cao.

1.3. Tính chất nước thải dệt nhuộm

Về cơ bản, nước thải dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ màu cao, pH>9, BOD và COD cao. Mặt khác, nước thải ngành dệt nhuộm có chứa một số hóa chất có kim loại nặng, thành phần độc hại không những có khả năng tiêu diệt các sinh vật dưới nước mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người.

Thành phần tính chất của nước thải dệt nhuộm:

2. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm như phương pháp nhiệt, nuôi cấy vi sinh, phương pháp hóa học, xử lý nước thải bằng hóa chất..., trong quá trình xử lý cần chú ý đến tỷ lệ COD/BOD có trong nước thải, ngoài ra, một điều cần lưu ý đối với nước thải dệt nhuộm là tính chất nước thải luôn biến động lên xuống liên tục trong ngày, lưu lượng nước thải hay pH thay đổi lên xuống tùy thuộc vào quá trình nhuộm, một số công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm đang được áp dụng phổ biến hiện nay như:

Kết hợp hóa lý (keo tụ/tạo bông) và lọc;
Kết hợp hóa lý và sinh học hiếu khí hay ngược lại;
Kết hợp hóa lý, sinh học hiếu khí và hóa lý;
Kết hợp hóa lý, sinh học và lọc (lọc cát hay than hoạt tính).

Ngoài ra hiện nay tạo một số nhà máy còn áp dụng công nghệ nano vào quy trình xử lý nước thải:

Công nghệ nano trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm

Ưu điểm của việc áp dụng công nghệ nano trong xử lý nước thải là công nghệ nano cần ít áp lực hơn để nước dễ dang đi qua bộ lọc, chúng chỉ hiệu quả khi diện tích tiếp xúc về mặt lớn và dễ dàng làm sạch bằng cách rửa ngược so với các phương pháp thông thường, chẳng hạn màng ống nano có thể loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm, độ đục, dầu, vi khuẩn, virus và các chất hữu cơ, hoặc hấp thụ ion với công nghệ nano bằng cách giữ lại chất hữu cơ, kim loại nặng trên bề mặt vật liệu hấp thụ, các vật liệu này thường có bề mặt riêng lớn, nồng độ hấp phụ cao, kích thước lỗ có thể điều chỉnh giúp tăng tốc độ và dung lượng hấp thụ cao hơn.

Về mặt hạn chế thì công nghệ nano chưa được áp dụng phổ biến, rộng rãi do chi phí mua nguyên vật liệu khá cao, thời gian vận chuyển hệ thống từ nước ngoài về Việt Nam tương đối lâu, thủ tục vận chuyển rườm rà hoặc các công ty, xí nghiệp chưa chi phí để lắp đặt, vì vậy việc chọn lựa, áp dụng hoặc lắp đặt hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm vẫn còn là một vấn đề đang được các doanh nghiệp cân nhắc, thế nên ngoài sử dụng công nghệ nano ra thì một số doanh nghiệp trong nước vẫn còn áp dụng các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống và phổ biến hiện nay như:

Thuyết minh quy trình:

Nước thải theo hệ thống đường ống vào bể điều hòa thứ nhất, trước khi vào bể điều hòa thứ nhất nước thải đi qua màng lọc để lọc bỏ các chất rắn có kích thước lớn, tại bể điều hòa có lắp đặt máy bơm. Bơm tuần hoàn được sử dụng để bơm nước thải vào đường ống phân phối để giảm nhiệt độ nước thải. Bên cạnh bơm tuần hoàn, trong bể điều hòa thứ nhất được lắp đặt một quạt gió để cấp khí cho nước thải nhằm mục đích thay đổi nhiệt độ của nước thải. thay đổi nồng độ chất thải và tiếp tục giảm nhiệt độ nước

Nước thải tiếp tục theo hệ thống ống dẫn qua bể điều hòa thứ hai, tại đây nước thải cũng được xử lý như tại bể điều hòa thứ nhất để đảm bảo ổn định nồng độ và nhiệt độ nước thải. Nước thải theo hệ thống ống dẫn từ bể điều hòa đợt hai sang bể keo tụ, tại đây các hóa chất như hóa chất phèn nhôm, polyme được cho vào để hỗ trợ quá trình keo tụ, sau khi cho hóa chất vào nước chi trong bể để tạo bông. Bể keo tụ có tác dụng kết dính các tạp chất lơ lửng thành khối để xử lý tốt hơn, để thúc đẩy quá trình này cần bổ sung hóa chất Polymer.

Sau đó, nước thải từ ao keo tụ chảy vào ao lắng để tách các khối cặn phát sinh trong ao keo tụ. Tiếp tục cho nước thải qua bể trung gian để ổn định lưu lượng nước thải. Sau khi ổn định lưu lượng nước thải được đưa vào bể sục khí. Tại đây, người ta sử dụng phương pháp sinh học để giúp các vi sinh vật ở dạng hiếu khí phân hủy các tạp chất hữu cơ còn sót lại. Tiếp tục nước thải sang bể lắng đợt hai, tại đây nước thải được chia làm hai loại là bùn và nước, bùn sẽ lắng và theo đường ống về bãi chứa bùn, còn nước thải sẽ được đưa qua bể lọc áp lực và sau cùng đưa vào bể khử trùng. Bơm dung dịch Ca(OCl)2 khử trùng và tiêu diệt vi khuẩn còn sót lại trong nước thải và sau đó sẽ thải ra nguồn tiếp nhận với chuẩn đầu ra phù hợp với QCVN 13-MT:2015-BTNMT.

>> LẬP BÁO CÁO ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG ( ĐTM )