QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM -

Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển, trong đó, có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, luyện kim,…đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam.

Ngành dệt nhuộm thu hút nhiều lao động góp phần giải quyết việc làm và phù hợp với những nước đang phát triển như nước ta. Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy, xí nghiệp dệt nhuộm ở nước ta đều chưa có hệ thống xử lý nước thải mà đang có xu hướng thải trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ,…loại nước thải này có độ kiềm cao, độ màu lớn, nhiều hóa chất độc hại đối với loài thủy sinh.

Hình nước thải dệt nhuộm chưa xử lý

Nguồn gốc phát sinh nước thải

- Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các tạp chất chứa Nito, các chất bụi bẩn dính vào sợi,…

- Nguồn nước thải bao gồm từ các công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm và hoàn tất.

- Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn phát sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải. Các chất hồ vải với lượng BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt chính là nguyên nhân gây ra độc tính cho thủy sinh của nước thải dệt nhuộm.

Bên cạnh những lợi ích to lớn mà ngành công nghiệp dệt nhuộm mang lại cho đất nước thì cũng đồng thời có những tác động tiêu cực ngày càng mạnh mẽ đến hệ sinh thái và môi trường sống của con người.

Hiện nay có khoảng hơn 150 xí nghiệp dệt nhuộm với những quy mô khác nhau. Để đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu cho người tiêu dùng thì sản lượng cũng như chất lượng của ngành ngày càng tăng, và một lượng lớn hóa chất được đưa vào sử dụng để tạo ra những sản phẩm đẹp, chất lượng nhằm thỏa mãn nhu cầu sử dụng của con người. Với một lượng lớn hóa chất được sử dụng trong quá trình sản xuất thì chất lượng nguồn nước thải ngành dệt nhuộm này cũng bị ô nhiễm nghiêm trọng, nếu không được xử lý cẩn thận trước khi xả thải ra ngoài môi trường sẽ gây những tác động đến hệ sinh thái và môi trường sống của con người.

Để vải có màu, người ta sử dụng thuốc nhuộm, là tên chung chỉ những hợp chất hữu cơ có màu, rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, thuốc nhuộm có thể bắt màu hay được gắn trực tiếp lên vải để tạo màu cho sản phẩm.

Quy trình của công nghệ dệt nhuộm:

Có thể thấy nước thải của ngành dệt nhuộm chủ yếu từ các khâu: hồ sợi, rũ hồ, nấu, giặt, tẩy và hoàn tất. Mỗi công đoạn sản xuất sẽ có lượng nước được cung cấp khác nhau nên lượng nước thải cũng như thành phần, tính chất của nguồn nước thải ở từng giai đoạn cũng khác nhau.

Bảng: Các chất ô nhiễm và đặc tính của nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm

Công đoạn	Chất ô nhiễm trong nước thải	Đặc tính của nước thải
Hồ sợi, rũ hồ	Tinh bột, glucose, polyvinyl, acol, nhựa…	BOD cao(34-50 tổng lượng BOD)
Nấu tẩy	NaOH, chất sáp, soda, silicat, và sợi vải vụn	Độ kiềm cao màu tối, BOD cao
Tấy trắng	Hypoclorit, các hợp chất chứa clo, axit, NaOH…	Độ kiềm cao, chiếm 5%BOD tổng
Làm bóng	NaOH, tạp chất…	Độ kiềm cao, BOD thấp(dưới 1% BOD tổng)
Nhuộm	Các loại thuốc nhuộm, axit axetic, các muối kim loại,…	Độ màu rất cao, BOD cao(6% BOD tổng), SS cao
In	Chất màu, tinh bột, dầu muối, kim loại, axit,…	Độ màu cao, BOD cao
Hoàn tất	Vết tinh bột, mỡ động vật, muối,…	Kiềm nhẹ, BOD thấ

Nước thải ngành dệt nhuộm có thành phần Ô nhiễm không ổn định. Thành phần ô nhiễm này được thay đổi theo công nghệ và mặt hàng sản xuất. Vì vậy việc xác định thành phần và tính chất của nước thải rất khó. Thường thì giá trị pH trong nước thải dao động từ 7 cho tới 9. Nước thải có nhiệt độ cao khoảng 40^oC, cá chỉ số BOD₅, COD, độ màu, hàm lượng cặn lơ lửng cao vượt quy chuẩn nhiều lần.

Các thông số ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm:

Sơ đồ công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải dệt nhuộm:

Nước thải sản xuất từ các nhà máy trong KCN và nước thải sinh hoạt được gom về hệ thống mương thu nước tập trung; sau đó, chảy qua song chắn rác thô tự động; tránh các sự cố về máy bơm (nghẹt bơm, gãy cánh bơm…) đồng thời làm giảm một phần nhỏ lượng SS và lượng COD. Tại đây các chất rắn lơ lửng, rác và các dạng sơ, sợi vải với kích thước lớn bị giữ lại. Sau đó, chúng sẽ được định kỳ vớt bỏ (1 ngày 1 lần). Sau khi qua song chắn rác thô tự động thì nước thải chảy vào bể tiếp nhận. Nước thải từ bể tiếp nhận được bơm lên tách rác tinh trống quay với kích thước lỗ lọc rác 2 mm. Rác được giữ lại tại đây giữ lại chủ yếu là các chất rắn lơ lửng, rác có kích thước nhỏ. Rác tại thùng rác tinh được định kỳ loại bỏ bằng thiết bị chuyên dụng.

Nước thải sau khi qua tách rác tinh trống quay chảy vào trong bể điều hòa. Lưu lượng và nồng độ các chất thải của nước thải không ổn định và thường dao động rất lớn vào các thời điểm sản xuất khác nhau trong ngày. Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về thể tích cũng như hàm lượng các chất cần xử lý 24/24 giờ. Vì vậy bể điều hòa có tác dụng, điều hòa lưu lượng và đảm bảo nồng độ chất thải có trong nước thải luôn ổn định hoặc dao động ở mức độ chấp nhận khi đi vào hệ thống xử lý, bảo đảm hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau. Nó chứa nước thải và các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử dụng để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống sinh học phía sau. Nhờ đó làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc liên tục ổn định cho các công trình xử lý tiếp theo, tránh hiện tượng quá tải, nhằm hạn chế việc gây “shock” tải trọng cho vi sinh vật cũng như giữ cho hiệu quả xử lý nước thải được ổn định, các bể sinh học phía sau hoạt động hiệu quả. Đồng thời máy thổi khí cấp khí vào bể điều hòa nhằm xáo trộn ổn định nồng độ chất thải trong nước và làm giảm 1 phần nhiệt độ nước thải. Trong bể điều hòa có lắp đặt bơm nước thải lên tháp giải nhiệt để làm giảm nhiệt độ của dòng nước thải. Bơm điều hòa được điều khiển bằng biến tần giúp điều chỉnh lưu lượng dễ dàng.

Tháp giải nhiệt sử dụng các tấm đệm bằng gỗ với khả năng chịu được nhiệt độ cao, độ bền lớn phù hợp với nước thải nhuộm và giúp tăng hiệu quả, tuổi thọ của thiết bị. Nước thải dẫn qua tháp giải nhiệt sẽ làm giảm nhiệt độ dòng nước xuống thấp hơn 40oC. Nhiệt độ nước thải thấp hơn 40^oC giúp tăng hiệu quả keo tụ (giảm lượng hóa chất và bùn thải) và thích hợp cho vi sinh vật phát triển. Sau khi nước thải qua tháp giải nhiệt nước thải được dẫn tự chảy qua cụm bể hoá lý 1 (ngăn trung hoà, keo tụ, tạo bông).

Tại ngăn trung hoà, nước thải được hòa trộn với hóa chất chỉnh pH như axit với một liều lượng nhất định, mục đích là làm tăng hiệu suất của quá trình keo tụ.

Tại bể keo tụ, nước thải được hòa trộn với phèn và được khuấy trộn bằng motor khuấy trộn với tốc độ khuấy 50-100vòng/phút. Với tốc độ khuấy trộn trên thì phèn được hòa trộn hoàn toàn với nước thải và phèn sẽ kết hợp với nhân keo tụ. Trong điều kiện môi trường thuận lợi cho quá trình keo tụ, hóa chất keo tụ và các chất ô nhiễm trong nước thải tiếp xúc, tương tác với nhau, hình thành các bông cặn nhỏ li ti trên khắp thể tích bể.

Khi quá trình keo tụ hình thành các bông cặn với kích thước nhỏ thì các bông cặn cùng nước thải được dẫn qua ngăn tạo bông. Hóa chất trợ keo tụ polymer anion được châm vào bể với liều lượng nhất định. Dưới tác dụng của hóa chất này và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti từ bể phản ứng sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn tại bể keo tụ tạo bông có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng, giúp các bông cặn lắng nhanh hơn tránh hiện tượng bùn nổi trong bể lắng bùn hóa lý 1. Hỗn hợp nước và bông cặn hữu dụng tự chảy sang bể lắng bùn hóa lý 1.

Nước thải từ bể keo tụ tạo bông 1 được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng. Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể lắng theo phương pháp lắng trọng lực. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi vào bể, các bông bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này sẽ có khối lượng riêng lớn hơn nước nên tự lắng xuống tại vùng chứa cặn của bể lắng. Bùn lắng hóa lý được bơm về bể nén bùn để xử lý.

Nước thải sau khi được tách SS được thu ở phía trên máng răng cưa bể lắng và được dẫn sang bể bơm trung chuyển nhằm ổn định lưu lượng trước khi được bơm vào bể sinh học kị khí vật liệu đệm.

Khi nước thải chuyển động từ dưới lên trên, nó sẽ đi xuyên qua lớp bùn đáy bể. Các vi khuẩn kỵ khí có rất nhiều trong lớp bùn cặn đáy bể, sẽ hấp thụ, phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, đồng thời cặn cũng được giữ lại và phân hủy.

Tại bể aerotank diễn quá trình sinh học hiếu khí, có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thong qua quá trình oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải dưới sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Không khí cấp từ các máy thổi khí thông qua hệ thống phân phối khí dưới bể sẽ xáo trộn đều hỗn hợp bùn và nước. Thiết bị thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi sinh vật hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như: CO₂, H₂O… theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí → H₂O + CO₂ + sinh khối mới + …

Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng. Ở điều kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng và tồn tại dưới dạng bông bùn dễ lắng tạo thành bùn hoạt tính. Hiệu suất xử lý của bể aerotank tính theo COD, BOD đạt khoảng 90-95%. Nước thải khi xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm, trong nước vẫn còn một lượng bông bùn lơ lửng. Do đó, để giảm lượng chất rắn thải ra ngoài, nước thải được đưa qua bể lắng bùn sinh học để lắng các bông cặn này nhờ phương pháp lắng trọng lực. Bể này cũng được thiết kế dạng vát đáy hình côn. Tại đây diễn ra quá trình phân tách giữa nước và bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy và được dẫn ra bể bơm bùn thông qua hệ thống thu bùn dưới đáy, còn nước thải ở phía trên mặt sẽ chảy tràn sang cụm bể hoá lý 2. Bùn trong bể bơm bùn sẽ được bơm tuần hoàn về bể aerotank liên tục bằng bơm bùn tuần hoàn để ổn định mật độ vi sinh. Khi bùn vi sinh trong bể aerotank nhiều thì bùn sẽ được bơm về bể nén bùn để xử lý.

Tại ngăn keo tụ của cụm bể hoá lý 2, các hóa chất như decolor, PAC được châm vào nhằm để tăng hiệu suất của quá trình keo tụ. Dưới tác dụng của hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, các hóa chất được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải. Từ ngăn keo tụ nước thải tự chảy qua ngăn tạo bông. Tại đây hóa chất polymer anion được thêm vào với một liều lượng nhất định nhằm tăng hiệu suất quá trình tạo bông cặn, dưới tác dụng cả hệ thống cánh khuấy các chất bẩn trong nước ở dạng lơ lửng được kết dính thành các bông cặn có khả năng lắng. Nước thải tiếp tục tự chảy qua bể lắng bùn hoá lý 2 nhằm tách các bông cặn hình thành từ ngăn tạo bông. Tại đây, dưới tác dụng của trọng lực và sự chênh lệch tỉ trọng giữa nước và bùn cặn, phần bùn rơi xuống đáy.

Quy trình hoá lý 2 sẽ xử lý triệt để COD, SS và toàn bộ lượng màu cần thiết để đạt tiêu chuẩn xả thải đầu ra. Nước thải sau bể lắng bùn hoá lý 2 được dẫn qua bể khử trùng.

Tại bể khử trùng, dung dịch khử trùng được bơm định lượng bơm đi để xử lý triệt để các vi trùng gây bệnh như E. Coli, Coliform... trong dòng thải. Nước thải sau khi qua bể khử trùng đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, cột A.

Cụm xử lý bùn

Bùn hóa lý ở đáy bể lắng bùn hoá lý 1, 2 và bùn sinh học từ bể lắng bùn sinh học được bơm về bể nén bùn. Tại bể nén bùn, lượng bùn sẽ nén dưới bể nhằm làm giảm độ ẩm. Tiếp tục, phần bùn sau khi nén ở phía dưới được bơm trục vít đặc dụng bơm bùn lên máy ép bùn. Bơm định lượng polymer cation (được khuấy trộn bằng máy khuấy trộn trong bồn hóa chất 5000l) bơm polymer và được hòa trộn cùng với bùn bằng máy khuấy chậm. Bùn được khuấy trộn với polymer sẽ chảy xuống máy ép bùn để ép bùn thải thành các bùn khô và nước. Phần bùn khô được thải bỏ như chất thải rắn công nghiệp, còn phần nước bùn trên bề mặt bể nén bùn, và sau khi ép bùn được dẫn trở lại bể tiếp nhận.

Bùn sau ép có độ ẩm rất thấp được đóng gói theo kích thước hợp lý để xe nâng di chuyển đi phơi để giảm độ ẩm giúp giảm giá thành xử lý bùn.

Một số hình ảnh hệ thống xử lý nước thải tiêu biểu: