MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 10
1. Đặt vấn đề
2. Mục tiêu đề tài
3. Nội dung NGHIÊN CỨU
4. Phương pháp nghiên cứu
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ ẢNH HƯỞNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 12
1.1 Tổng quan về ngành dệt nhuộm
1.2 Quy trình công nghệ tổng quát của ngành dệt nhuộm
1.2.1 Đặc tính nguyên liệu
1.2.1.1 Nguyên liệu dệt
1.2.1.2 Nguyên liệu nhuộm và in hoa
1.2.2 Quy trình công nghệ tổng quát
1.2.2.1 Nấu tẩy
1.2.2.2 Nấu xút
1.2.2.3 Tẩy trắng
1.2.3 Công nghệ dệt nhuộm
1.2.3.1 Thuốc nhuộm được sử dụng
1.2.3.2 Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm
1.2.3.3 Công nghệ in hoa và sau khi in
1.2.3.4 Công nghệ hoàn tất
1.3 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm
1.3.1 Bản chất của nước thải dệt nhuộm
1.3.2 Đặc tính của nước thải dệt nhuộm ở TPHCM
1.3.2.1 Ô nhiễm hữu cơ
1.3.2.2 Tính độc
1.3.2.3 Màu nước thải
1.3.3 Các chất độc hai từ nước thải dệt nhuộm
1.3.3.1 Nhóm thứ nhất – Các chất độc hại với vi sinh và cá
1.3.3.2 Nhóm thứ hai – Các chất khó phân giải vi sinh
1.3.4 Nồng độ ô nhiễm nước thải dệt nhuộm của TPHCM
1.4 ẢNH HƯỞNG gây ô nhiễm MÔI TRƯỜNG của nước thải dệt nhuộm
1.4.1 Tình hình máy móc thiết bị trong nhà máy dệt nhuộm
1.4.2 Lượng thuốc nhuộm, hóa chất và chất trợ
1.4.3 Khả năng gây ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm
1.5 Nhận xét chung vể ngành dệt nhuộm
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 34
2.1 Các bước cơ bản trong xử lý nước thải dệt nhuộm
2.1.1 Xử lý sơ bộ
2.1.2 Xử lý hóa lý
2.1.3 Xử lý sinh học
2.1.4 Xử lý bậc ba
2.2 Khái quát một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm TẠI VIỆT NAM
2.2.1 Điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải
2.2.2 Phương pháp cơ học
2.2.3 Phương pháp hóa lý
2.2.3.1 Phương pháp keo tụ
2.2.3.2 Phương pháp hấp phụ
2.2.4 Phương pháp hóa học
2.2.5 Phương pháp sinh học
2.2.6 Xử lý bùn
2.3 Giới thiệu về hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm
2.4 Một số sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm TẠI VIỆT NAM
2.5 nHẬN XÉT CHUNG
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 53
3.1 Mục tiêu của thực nghiệm
3.2 Mô tả mô hình thực nghiệm
3.3 Phương pháp tiến hành
3.4 Kết quả thí nghiện nhận được
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ – THẢO LUẬN 74
KẾT LUẬN 80
- TÀI LIỆU THAM KHẢO
- PHỤ LỤC
88 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 4672 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiên cứu vai trò và hiệu quả của phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải dệt nhuộm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bị cũ với công nghệ cổ điển và những máy móc có trình độ kỹ thuật tiên tiến. Các thiết bị mới ngày càng được khai thác sử dụng tốt, công nghiệp các công nghệ kỹ thuật cao được áp dụng thì sẽ tận dụng thuốc nhuộm, hoá chất tốt hơn và nhiều hóa chất mới ít độc hại, ô nhiễm được sử dụng. Kết quả là nước thải ra sẽ ít hơn và giảm tải lượng ô nhiễm cho môi trường.
Lượng thuốc nhuộm, hóa chất và chất trợ:
Thuốc nhuộm, hóa chất, chất trợ sử dụng với khối lượng lớn.
Đối với thuốc nhuộm: bình quân khoảng 2,5% trọng lượng vải.
Đối với hóa chất, chất tẩy, chất trợ: bình quân khoảng 28% trọng lượng vải.
Các loại hồ: khoảng 45% trọng lượng vải.
Aûnh hưởng gây ô nhiễm môi trường của nước thải dệt nhuộm:
Do đặc điểm của ngành công nghiệp dệt nhuộm là công nghệ sản xuất gồm nhiều công đoạn, thay đổi theo mặt hàng nên khó xác định chính xác thành phần và tính chất nước thải. Trong nước thải dệt nhuộm có chứa nhiều xơ, sợi chất dầu mỡ, chất hoạt tính bề mặt, axit, kiềm, tạp chất, thuốc nhuộm, chất điện ly, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất oxy hóa, kim loại nặng …Có thể tóm tắt chất lượng nước thải trong các công đoạn như sau:
Nấu: lượng nước thải 60 m3/ tấn vải
BOD5 = 20 – 60 kg / tấn vải
pH = 12 – 14
Giặt tẩy: Lượng nước thải 5 – 6 m3 / tấn vải
BOD5 = 20 – 150 kg / tấn vải
pH = 11 – 13
Rũ hồ: lượng nước thải 10 – 20 m3 / tấn vải
BOD5 = 20 – 50 kg / tấn vải
COD /BOD = 1,5
Tấy trắng, nhuộm, in và hoàn tất: lượng nước thải tùy thuộc vào loại sợi:
Sợi Acrylic: 35 m3 nước thải / tấn vải
Len (PE): 70 m3 nước thải / tấn vải
Cotton ( Co ): 100 m3 nước thải / tấn vải
Vải thấm: 200 m3 nước thải / tấn vải.
Thông thường, trong các công trình xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm, lượng nước thải được tính 100 m3 / tấn vải. Ngoài ra có thể tính khối lượng nước dựa trên lượng nước cấp sử dụng trong nhà máy, vì hầu như trong nhà máy không có hệ thống hoàn lưu.
Tải lượng ô nhiễm tùy thuộc vào nhiều loại sợi tự nhiên hay tổng hợp, công nghệ nhuộm có nhuộm liên tục hay gián đoạn, côngnghệ in và độ hòa tan của hoác chất sử dụng. Khó hòa trộn nước thải của các công đoạn, thành phần nước thải có thể khái quát như sau:
pH :
pH = 4 – 12; pH = 4,5 cho công nghệ nhuộm sợi PE
pH = 11 cho công nghệ nhuộm sợi Co
Nhiệt độ:
Dao động theo thời gian, thấp nhất là 40 0 C. So sánh với nhiệt độ cao nhất không ức chế hoạt động của vi sinh là 37 0 C thì nước thải ra ở đây gây ảnh hưởng bất lợi đến hiệu quả xử lý sinh học.
COD
COD = 250 – 1500 mg O2 / l ~ 50 – 150 kg / tấn vải
BOD
BOD 5 = 80 – 500 mg O2/ l; tỷ lệ COD / BOD = 3 – 5, nước thải khó bị phân giải vi sinh vật.
Độ màu:
Độ màu = 500 – 2000 đv Pt / Co
SS: Chất rắn lo lửng = 30 – 400 mg /l , đôi khi cao đến 1000 mg/l trong trường hợp nhuộm sợi cotton.
Chất hoạt động bề mặt:
Chất hoạt động bề mặt = 10 – 50 mg /l
Nhận xét chung về ngành dệt nhuộm:
Ngành dệt may là một trong những ngành sản xuất quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội tại Việt Nam. Công nghiệp dệt may góp phần tăng tỷ trọng xuất khẩu, giải quyết công ăn việc làm cho một số lượng lớn lao động hiện nay. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích kinh tế mang lại, vấn đề cần quan tâm đó là vấn nạn ô nhiễm môi trường do các nhà máy gây ra. Theo dự báo đến năm 2010, ngành dệt nhuộm cả nước sẽ sản xuất được 2 tỷ m vải, xuất khẩu tử 3,5 – 4 tỷ USD, tạo ra 1,8 triệu việc làm , với mức tăng trưởng hàng năm là 14%. Các nhà máy dệt nhuộm tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Huế, Đà Nẵng, … Song, ngành dệt nhuộm lại chính là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ phức tạp và sử dụng nhiều nguyên vật liệu cũng như các hoá chất khác nhau bao gồm nhập nguyên liệu, làm sạch nguyên liệu, kéo sợi,đánh ống, hồ sợi dọc bằng hồ tinh bột biến tính hoặc poluvinyl alcohol đối với sợi tổng hợp, tẩy vải, nhuộm vải bằng các loại thuốc nhuộm khác nhau, làm bền màu và giặt, sấy khô, in hoa và hoàn thiện sản phẩm. Trong đó, các công đoạn tạo ra nước thải của công nghệ dệt nhuộm bao gồm hồ sợi, rũ hồ, nấu vải, tẩy, nhuộm, làm bền màu và giặt vải. Tùy theo công đoạn và phương pháp công nghệ sử dụng nước thải có chứa các chất ô nhiễm khác nhau. Đáng chú ý nhất là công đoạn tẩy trắng và nhuộm màu.
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, lượng nước sử dụng cho từng công đoạn dệt nhuộm là tẩy mở len 20 – 40 m3 / tấn thành phẩm, hoàn thiện nhuộm len 70 – 200 m3 / tấn thành phẩm. Các kết quả phân tích đặc tính nước thải dệt nhuộm cho thấy trong nước thải có những chất dễ phân giải vi sinh như bột sắn dùng hồ sợi dọc, những chất khó phân giải vi sinh như polyvilyl axetat, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính và các chất tẩy trắng vải. Có những chất chỉ có thể oxy hóa bằng phương pháp hoá học, không thể phân giải vi sinh. Càng sử dụng nhiều sợi tổng hợp như polyeste thì càng dùng nhiều thuốc nhuộm và các chất trợ khó hoặc không phân giải vi sinh dẫn tới giá trị COD trong nước thải càng cao, quá trình xử lý phức tạp, tốn kém rất nhiều. Nhìn chung, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng phổ biến ở các cơ sở dệt nhuộm ở nước ta chủ yếu là phương pháp hoá học, sử dụng axit trung hòa kiềm và các chất tạo phản ứng oxy hóa khử. Để xử lý nước thải có hiệu quả, công tác nghiên cứu phải xây dựng rõ các yếu tố cơ bản như đặc điểm công nghệ sản xuất, các loại hóa chất sử dụng trong từng công đoạn. Tuy nhiên, thành phần nước thải dệt nhuộm không ổn định, lưu lượng, tính chất nước thải thay đổi phụ thuộc vào thiết bị, sản phẩm, công nghệ nhuộm, … Nước thải chủ yếu phát sinh từ công đoạn nhuộm, môi trường nhuộm có thể là axit hoặc bazơ hoặc trung tính. Do đó, giá trị pH dao động rất lớn từ 5 – 12. Nước thải nhuộm có hàm lượng hữu cơ cao, khả năng phân hủy sinh học thấp BOD:COD < 50%, nồng độ COD dao động khác lớn từ 120 -10000 mgO2 / l, nồng độ COD cao thường thuộc về các nhà máy sản xuất với quy mô nhỏ và vừa. Ngoài ra, độ màu nước thải rất cao đặc biệt ở các nhà máy vừa và nhỏ dao động từ 1500 – 3700 Pt/Co, chứng tỏ lượng thuốc nhuộm được sử dụng cho các cơ sở sản xuất này còn dư khá nhiều sau quá trình. Trong khi đó, tại các nhà máy lớn độ màu chỉ thay đổi trong khoảng 140 – 300 Pt/Co, chứng tỏ lượng thuốc nhuộm được sử dụng khá triệt để. Lượng nước thải phát sinh dao động từ 10 – 300 m3 / 1 tấn sản phẩm.
Các bước xử lý nước thải dệt nhuộm cơ bản
Nước thải dệt nhuộm thuộc loại nước thải khó xử lý vì thành phần và tính chất nước không ổn định. Vì vậy trong quá trình xử lý nươc thải dệt nhuộm, người ta có thể áp dụng đồng thời hai phương pháp là phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học. Tùy thuộc vào loại nước thải mà dây chuyền công nghệ xử lý có thứ tự xử lý khác nhau. Tất cả các công trình xử lý nước thải dệt nhuộm đều tuân thủ theo các phương pháp xử lý cơ bản như sau:
Xử lý sơ bộ:
Xử lý sơ bộ hay còn gọi là xử lý cơ học là giai đoạn hầu như không thể thiếu trong các hệ thống xử lý nước thải. Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý sau đó diễn ra thuận lợi và ổn định hơn. Trong giai đoạn này thường có các công trình đơn vị như: song chắn rác hoặc lưới chắn rác, máy nghiền rác, bể lắng cát, sân phơi cát, bể điều hòa, bể làm thoáng sơ bộ và bể lắng đợt 1.
Công đoạn xử lý ban đầu nhằm loại bỏ những chất rắn ở dạng thô và dạng tinh. Giai đoạn dầu tiên trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm nhằm tạo điều kiện tốt nhất loại bỏ những thành phần của lông tơ và sơ sợi có trong nước thải giúp cho quá trình xử lý về sau được đảm bảo. Những công trình đơn vị thường được sử dụng tại giai đoạn dầu tiên này là song chắn rác, lưới lọc, bể trung hòa hay bể điều hòa. Các công trình dơn vị này có nhiệm vụ ổn định lại nguồn nước thải trước khi vào các công trình xử lý nước thải chung, với mục đích nước thải luôn đảm bảo được tính chất và thành phần nước thải bị thay đổi đảm bảo đấu vào của các công trình xử lý.
Xử lý hóa lý;
Xử lý bằng phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng trong trường hợp nước thải có chứa các chất ô nhiễm thuộc nhóm acid, kiềm, các kim loại nặng và các hợp chất hóa học đặc biệt khác.
Phương pháp xử lý này thường dùng cho nước thải có độ màu cao như nước thải dệt nhuộm. Phương pháp nàu đáp ứng được hiệu suất khử màu cao đối với nước thải dệt nhuộm. Trong phương pháp này có thể gồm một hay nhiều công đoạn sau;
Oxy hóa xúc tác của sunphua trong bể làm thoáng cộng thêm với sự kiểm tra muối sắt và mangan.
Kết bông bằng định liều lượng muối sắt hay muối nhôm trong bể phản ứng có khuấy chậm, sau đó thêm một polume hữu cơ để nâng cao hiệu suất lắng.
Lọc trong bằng lắng hay tuyển nổi.
Xử lý sinh học:
Tùy theo chất mang ô nhiễm và hiệu suất lọc mong muốn, có thể có nhiều sơ đố khác nhau:
Xử lý sinh học theo một bể lắng: có hiệu suất BOD từ 50% - 70%. Tuy nhiên nó đòi hỏi nước thô hoàn hảo đã loại bỏ sợi để tránh bít tắc lớp vật liệu đệm. Do vậy, tốt nhất là thực hiện hóa lý với kết bông – lắng trước khi lọc sinh học. Tuỳ theo hiệu quả mong muốn mà sau khi lọc bằng lớp vi khuẩn có thể đặt thêm hay không đặt thêm một bể lắng bậc hai.
Bùn hoạt tính: bế lắng cần phải tính toán mở rộng chú ý đến khả năng lắng bình thường của bùn hoạt tính mà ta có thể thêm một lượng lớn chất hoạt tính bề mặt vào nước thải cần xử lý. Hiệu quả loại bỏ BOD 5 khoảng 90% - 95%.
Xử lý bậc ba:
Chúng có ích để loại bỏ COD không phân hủy sinh học và đặc biệt để khử màu. Các xử lý đặc biệt này có thể là kết tủa hóa học, hòa tan ozôn, hấp phụ trên than hoạt tính. Điều luôn có lợi là thực hiện phép thử nghiệm xử lý để chọn và thiết kế phương pháp hợp lý nhất.
Khái quát một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
Phương pháp điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải
Nước thải dệt nhuộm có lưu lượng, thành phần tính chất khác nhau tùy thuộc vào từng loại dây chuyền sản xuất khác nhau. Đặc biệt là nguyên liệu, thành phẩm sử dụng trong quá trình dệt nhuộm. Vì vậy, nước thải thay đổi theo mỗi ngày. Mức độ dao động lưu lượng và nồng độ ô nhiễm nước thải đó đã làm cho công trình không ổn định và cân bằng. Trong quá trình thiết kế hệ thống xử lý, rất cần xây dựng bể điều hòa.
Ngoài ra, trong quá trình thiết kế xây dựng quy trình xử lý, sẽ gặp nhiều khó khăn, vì lưu lượng và nồng độ nước thải thay đổi, ảnh hưởng đến việc xử lý không ổn định. Cho nên, bể điều hòa rất quan trọng, nó quyết định cho cả một quy trình xử lý. Lúc xây dựng, ta cần cân nhắc thật kỹ để đảm bảo tính cân bằng về lưu lượng nước thải lúc ban đầu, tức là phụ thuộc vào dung tích bể. Thời gian lưu nước từ 6 – 12 giờ, cung cấp nước liên tục 24/24 cho các bể xử lý tiếp theo. Thông thường trong bể điều hòa, nước thải được hòa trộn bằng hệ thống sục khí và hóa chất được sử dụng vừa đủ, nhằm đưa pH về mức cần thiết.
Phương pháp cơ học
Xử lý cơ học là giai đoạn không thể thiếu trong các hệ thống xử lý nước thải. Nó là bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý sau đó diễn ra thuận lợi và ổn định hơn. Trong giai đoạn này thường có các công trình đơn vị như: song chắn rác hoặc lưới chắn rác, máy nghiền rác, bể lắng cát, sân phơi cát, bể điều hòa, bể làm thoáng sơ bộ và bể lắng đợt 1.
Phương pháp cơ học là nhằm loại bỏ các hợp chất không tan ra khỏi nước thải như cát, sỏi, thủy tinh, …
Song chắn rác:
Nó được đặt trước các công trình làm sạch nước thải, loại bỏ các tạp chất như xơ, sợi trong nước thải dệt nhuộm. Do lượng xơ sợi không đáng kể, nên thường sử dụng bằng phương pháp thủ công để thu gom rác và chúng được xử lý ở dạng chất thải rắn.
Đây là công trình được thiết kế nhằm mục đích tác loại rác và các tạp chất không tan có kích thứơc lớn ra khỏi nước thải. Song chắn rác thường có khoảng cách giữa các khe hở >15mm, có thể giử lại các tạp chất thô như đá cuội, nhánh cây, thanh gỗ, lá cây, giấy, rể cây, nilông, vải vụn rách,… trong đó vải vụn thông thường chiếm 60 - 70% lượng rác tổng cộng. Rác thô này có hàm lượng chất rắn dễ bay hơi VSS cao khoảng 80 đến 90% hàm lượng chất rắn SS. Hàm lượng chất rắn vào khoảng 15 – 20% trọng lượng, có khối lượng riêng khoảng 640 – 960 kg/m3 ( Metcalf & Eddy, 1991 ). Rác có thể được lấy ra khỏi song chắn rác bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ khí. Các trạm xử lý có công suất lớn hoặc trung bình đòi hỏi thiết bị cào rác cơ khí nhằm giảm thiểu công sức lao động và những mối nguy hiểm cho công nhân vận hành trạm xử lý, giữ cho song chắn rác luôn sạch sẽ và tránh trường hợp chảu tràn do bị nghẹt rác. Rác sau khi thu gom có thể xử lý bằng các biện pháp như:
Chuyên chở tới các bãi rác của thành phố để tiếp tục xử lý ở đó.
Chôn lấp hợp vệ sinh ngay trong khu vực trạm xử lý,
Phơi khô và đốt cháy cùng với bùn đã nén.
Nghiền vụn rác sau đó cho vào dòng chảy và chúng sẽ được lắng lại ở bể lắng 1 hoặc dẫn trực tiếp đến công trình xử lý cặn.
Bể lắng đợt 1:
Đây là công trình thiết kế nhằm các mục đích loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây nên hiện tượng bồi lắng trong nguồn tiếp nhận, tách dầu mỡ hoặc các chất nổi khác, giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau. Bể lắng đợt 1 khi thiết kế vận hành tốt có thể loại bỏ 50 – 70% hàm lượng cặn lơ lửng SS và 25 – 40% BOD5. Hai thông số thiết kế quan trọng cho bể lắng đợt 1 là tải trọng bề mặt thường từ 32 – 45 m3/m3.ngày và thời gian lưu nước 1,5 – 2,5 giờ. Bể lắng đợt 1 thường có 3 dạng: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm. Aùp dụng bể lắng nào trong từng trường hợp cụ thể còn phụ thuộc vào công suất trạm xử lý và điều kiện địa chất công trình, tính chất cặn lắng v.v…Cặn lắng ở bể lắng đợt 1 còn gọi là cặn tươi có tỉ trọng khoảng 1,03 – 1,05, hàm lượng chất rắn khoảng 4 – 12%, độ ẩm khoảng 93 – 95%.
Bể được dùng để tách các tạp chất không tan ở dạng vô cơ ra khỏi nước thải như đá, cát, sỏi, …
Các không tan ở dạng hữu cơ được giữ lại ở các bể lắng khác nhau kế tiếp, phụ thuộc vào chỉ tiêu và nồng độ ô nhiễm. Các chỉ tiêu này ảnh hưởng đến việc lựa chọn bể lắng như nồng độ các chất lơ lửng, tính chất vất lý củ chúng, kích thước hạt, trọng lượng riêng của cặn khô.
Lọc qua lớp vật liệu:
Phương pháp này dùng để tách các tạp chất phân tán nhỏ ra khỏi nước thải mà bể lắng không lắng được. Các loại vật liệu chủ yếu lá cát, thạch anh, sỏi nghiền, than cốc, … ta có thể sử dụng các vật liệu lọc này từ một hay nhiều lớp vật liệu khác nhau, để chất lưọng nước thải lọc đạt hiệu quả cao hơn.
Trong quá trình lọc, cơ chế làm việc thường là sự kết hợp của nhiều giai đoạn trong cùng một bể như lắng trên bề mặt, lọc qua lớp vật liệu, hấp phụ, dính bám trên bề mặt. Ngoài ra, trong các bể lọc lớp vật liệu nổi có thể kết hợp cả quy trình kết cợn và tách cặn trong một bể.
Phương pháp hóa lý:
Là quá trình xử lý nước thải có hàm lượng chất lơ lửng, chất độc hại, và nước có độ màu cao. Trong phương pháp này, người ta thường cho vào nước thải các loại muối sắt, muối nhôm để thực hiện phản ứng keo tụ, kết cợn, lượng cặn tạo ra sẽ được tách ra nhờ bể lắng đợt 1. Vì vậy, bước đầu trong việc xử lý bằng phương pháp hóa lý sẽ làm giảm lượng chất ô nhiễm cho quá trình xử lý sinh học tốt hơn. Người ta sử dụng phương pháp xử lý hóa lý, bởi phương phap này có một số ưu điểm như;
Aùp dụng đối với nguồn nước thải dao động.
Hiệu quả tách cặn cao hơn trường hợp lắng sơ bộ.
Thiết bị gọn nhẹ, không ảnh hưởng đến môi trường
Ngoài những ưu điểm , phương pháp này cũng có một số khuết điểm như:
Hiệu quả xử lý thấp hơn quá trình xử lý sinh học, do không tách được cặn hòa tan.
Lượng bùn lớn.
Chi phí hóa chất cao
Nếu dùng các muối sắt sẽ có hiện tượng nhuộm màu.
Sau khi xử lý bằng phương pháp hóa lý, độ màu trong nước thải giảm từ 75% - 95%, COD giảm từ 60% - 70%, chất rắn lơ lửng giảm 75%.
Trong phương pháp hoá lý còn chia ra hai phương pháp là phương pháp keo tụ và phương pháp hấp phụ
Phương pháp keo tụ:
Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân nhỏ, keo, thậm chí cả nhựa nhũ tương polimer và các tạp chất khác, người ta tường áp dụng phương pháp keo tụ nước thải.
Đối với một số ngành công nghiệp đặc trưng như công nghiệp bột giấy, dệt nhuộm, in ấn văn phòng phẩm, bao bì.v.v…, ngoài vấn đề ô nhiễm hữu cơ, nước thải còn có độ màu khá cao nên cần thiết phải khử màu nước thải đến giới hạn cho phép trước khi thải ra môi trường ngoài.
Để khử màu nước thải, có thể áp dụng các quá trình khác nhau như: keo tụ, oxy hóa, hấp phụ v.v… Trong số đó cần quan tâm nhiều đến quá trình keo tụ bằng phèn nhôm vì tính khả thi và thích dụng trong điều kiện Việt Nam.
Các chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm, phèn sắt và trong thời gain gần đây chất keo tụ không phân ly ( dạng cao phân tử ) được ứng dụng nhiều nơi trên thế giới vì chúng cho phép na7ng cao đáng kể hiệu quả của quá trình keo tụ và lắng bông cặn sau đó.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ bao gồm pH, bản chất của hệ keo, sự có mặt của các ion khác trong nước, thành phần của các chất hữu cơ có chứa trong nước, nhiệt độ,…
Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành bông cặn, người ta xây dựng các bể phản ứng với mục đích đáp ứng các yêu cầu của chế độ keo tụ tối ưu. Phụ thuộc vào phương pháp khuấy trộn, bể phản ứng sẽ được phân thành hai loại thủy lục và cơ khí.
Có thể làm trong và khử màu nước thải bằng các dùng các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng và keo thành những bông có kích thước lớn hơn. Những bông cặn đó khi lắng xuống kéo theo các chất phân tán không tan.
Các công trình, thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ đòi hỏi phải thực hiện đồng thời 3 giai đoạn: xáo trộn, keo tụ tạo bông và làm trong nước trong một tổ hợp thống nhất. Nhiều dạng công trình hợp khối cho phép thực hiện đồng thời 3 chức năng trên.
Quá trình khử màu có thể tiến hành trước hoặc sau xử lý sinh học đối với từng loại nước thải đang xét.
Mục đích của phương pháp keo tụ là giúp cho quá trình khử màu, chất rắn lơ lửng, COD và kim loại được tách ra khỏi nước thải.
Keo tụ là làm to các hạt cặn có trong nước thải dễ dàng lắng hơn. Đồng thời, lượng lơ lửng và độ màu giảm xuống. Các tạp chất như silicat. Polymer, lượng lớn vi khuẩn cũng bị hủy bỏ, vì thành phần hóa học thay đổi thành các chất không tan và lắng xuống
Sản phẩm dùng làm keo tụ chủ yếu là muối sulfat nhôm, sulfat sắt, Clorua sắt… khi chúng tiếp xúc với nước sẽ tác dụng với các ion bicacbonat co trong nước, tạo thành hydroxit ở dạng keo trong nước thải, tức chuyển sang dạng hỗn hợp không ổn định, các bông cặn lắng xuống.
Đối với nước thải dệt nhuộm, các phân tử mang màu tích điện dương (thuốc nhuộm bazơ ), tích điện âm ( thuốc nhuộm axit ), ở dạng phân tán thô ( thuốc nhuộm phân tán và hoàn nguyên ). Vì vậy, tùy theo tính chất nước thải trong nhà máy mà ta chọn chất keo tụ khác nhau.
Hiệu suất phụ thuộc vào giá trị pH:
Keo tụ bằng phèn nhôm, pH cao nhất từ 4,5 – 8,0
Keo tụ bằn phèn sắt, pH cao nhất từ 9,0 – 11
Để bông cặn lớn, dễ lắng, cần cho thêm vào nước thải chất trợ keo tụ, chất thông dụng là poliacrylamit [(CH2CHCONH2)]. Đó là cao phân tử, tan trong nước, dễ phân ly thành ion. Khối lượng chất keo tụ thường sử dụng là 1 – 5 mg/l.
Do trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng lượng lơn hóa chất. Liều lượng chất keo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình mất ổn định của các hạt keo trong nước thải. Khi dùng các chất polielectronit sẽ cần ít hóa chất và tạo ra ít cặn lắng nhưng hiệu quả keo tụ tốt hơn.
Để keo tụ diễn ra hoàn toàn phải quấy trộn đều hóa chất với nước thải. Thời gian lưu nước lại trong bể trộn từ 1 – 5 phút. Thời gian kết cợn tạo bông từ 20 – 60 phút. Sau đó, nước thải được tách bông cặn trong bể lắng đợt 1.
Phương pháp hấp phụ:
Đây là phương pháp các nhà thiết kế hệ thống ưa chuộng trong xử lý nước thải công nghiệp, phương pháp có tác dụng xử lý các chất hữu cơ bậc cao không bị oxy hoá sinh học.
Hấp phụ là hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha lỏng – khí hoặc lỏng – rắn.
Cơ chế hấp phụ: các phân tử hòa tan khi tiếp xúc với pha lỏng – rắn, không những chúng tập trung trên bề mặt chất rắn mà còn bị hút vào bên trong chất rắn bằng các lực bề mặt. Cơ chế này ứng dụng cho nước thải nhiều nhất, vì quá trình hấp phụ chất bẩn hòa tan trên bề mặt chất rắn dưới tác dụng của trường lực bề mặt.
Có 2 loại hấp phụ:
Hấp phụ hóa học: hình thành lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn bằng các lực liên kết của các phân tử bề mặt có thừa hóa trị.
Hấp phụ lý học: có sự ngưng tụ phân tử chất bị hấp phụ trong các mao quản của chất rắn.
Những biện pháp làm tăng tốc độ hấp phụ là làm tăng nhiệt độ, tăng nồng độ chất tan, giảm pH của dung dịch nước thải, do thay đổi bề mặt nguyên tử cacbon. Thông thường, chất nào có phân tử lượng cao sẽ hấp phụ dễ hơn. Thời gian hấp phụ chọn sao cho hiệu quả xử lý đạt cao hơn 90%. Nhưng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều cao lớp hấp phụ, kích thước hạt, lưu lượng nước thải, nồng độ chất tan trong nước thải.
Ngoài ra, để hiệu quả hấp phụ cao hơn, cần loại bỏ các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa, nhằm ngăn ngừa sự phát triển vi khuẩn trong lớp vật liệu hấp phụ. Khả năng hấp phụ tùy thuộc vào than hoạt tính và chất bị hấp phụ, dao động từ 200 – 400g COD / kg than.
Đối với nước thải dệt nhuộm, các hoạt tính bề mặt thuốc nhuộm, chất keo có trong nước thải hấp phụ mạnh vào chất hấp phụ kỵ nước than hoạt tính hoặc vật liệu xốp ưa nước như hydroxit nhôm hay hydroxit sắt, nên trong hệ thống xử lý nước thải, người ta sử dụng muối nhôm, muối sắt vào nước để tạo các hydroxit này. Các lỗ rỗng của hydroxit có thể hấp phụ mixen của những hợp chất có trong nước thải.
Phương pháp hóa học:
Chủ yếu