tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm lý minh công suất 300 (m3ngày đêm)

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm lý minh công suất 300 (m3ngày đêm)": http://123doc.vn/document/1047299-tinh-toan-thiet-ke-he-thong-xu-ly-nuoc-thai-nha-may-det-nhuom-ly-minh-cong-suat-300-m3ngay-dem.htm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Thành phần nước thải dệt nhuộm không ổn định và đa dạng, thay đổi theo từng
nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau, môi trường nhuộm là axit hay kiềm, hoặc
trung tính. Cho đến nay hiệu quả hấp phụ thuốc nhuộm chỉ đạt 60 – 70%,30 – 40%
các phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hay ở dạng phân hủy dạng khác,
ngoài ra một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường… cũng tồn
tại trong nước thải nhuộm. Đó là nguyên nhân gây ra độ màu rất cao của nước thải
dệt nhuộm.
Thành phần phẩm nhuộm thường chứa các gốc như R – SO
3
Na, R – SO
3
H, N –
OH, R – NH
3
, R – Cl…, nước thải có pH thay đổi từ 2 – 14, độ màu rất cao đôi khi
lên đến 5000Pt – Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000mg/l. Tùy theo từng loại
phẩm nhuộm (phân tán, trực tiếp, hoạt tính) mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải.
Riêng trường hợp sử dụng sản phẩm phân tán, đối với một số mẫu nhất định, nước
thải sau khi nhuộm có hàm lượng cặn lơ lựng thấp, có độ màu không đáng kể, đa số
cặn không tan lắng được.
Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi
trường sống, các chỉ số như: pH, COD, COD, độ màu, nhiệt độ đều vượt quá tiêu
chuần cho phép xả vào nguồn, hàm lượng chất hoạt động bề mặt đôi khi khá cao, lên
tới 10 – 12 mg/l, khi xả thải vào nguồn nước sông, kênh rạch thì nó tạo màng nổi trên
bề mặt, ngăn cản sự khuyếch tán oxy vào môi trường nước gây nguy hại cho hoạt
động của thủy sinh vật.
Điều quan trọng nữa đó là độ màu của nước thải khá cao, việc xả liên tục vào
nước đã làm cho độ màu tăng, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị đục, chính các thuốc
nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng ngăn cản sự khuếch tán ánh sáng vào
nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị ảnh hưởng
nghiên trọng. Thêm vào đó, thành phần nước thải rất đa dạng, một số các kim loại
nặng tồn tại dưới dạng phẩm nhuộm, các hóa chất phụ trợ cũng hết sức nguy hại, là
độc tố tiêu hủy sinh vật và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
Trang 5
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔNG QUÁT CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM
2.2.1 Đặc tính nguyên liệu
2.2.1.1 Nguyên liệu dệt:
o Nguyên liệu trực tiếp cho nhà máy dệt là các loại sợi. Nhưng nhìn chung các
loại vải đều dệt từ 3 loại sau:
 Sợi cotton: được kéo từ sợi bông vải, có đặc tính hút ẩm cao, xốp. Bền
trong môi trường kiềm, phân hủy trong môi trường acid. Mặc hàng này
thích hợp với khí hậu nóng, tuy nhiên sợi còn lẫn nhiều tạp chất như sáp,
mài bông và dễ nhàu. Do vậy cần xử lý kỹ trước khi nhuộm để loại bỏ tạp
chất.
 Sợi polyester: là sợi hóa học dạng cao phân tử được tạo thành từ quá trình
tổng hợp hữu cơ, hút ẩm kém, cứng bền ở trạng thái ướt sơ… Tuy nhiên
kém bền với ma sát nên loại vải này thường được trộn chung với các loại
vải khác. Sợi này bền với acid nhưng kém bền với kiềm.
 Sợi pha PECO: sợi pha peco được pha chế để khắc phục các nhược điểm
của sợi PE và cotton kể trên.
2.2.1.2 Nguyên liệu nhuộm và in hoa
Các sản phẩm nhuộm thường được sử dụng bao gồm:
Phẩm nhuộm phân tán: là loại phẩm không tan trong nước nhưng ở trạng
thái phân tán và huyền phù trong dung dịch và có thể phân tán trên sợi, mạch phân tử
thường nhỏ. Có thể có nhiều họ khác nhau như: antharaquion, nitroannimin… Được
dùng để nhuộm sợi: poliamide, polymide, polyester, axetat…
Phẩm nhuộm trực tiếp: dùng để nhuộm vải cotton trong môi trường kiềm,
thường là muối sulfonat của các hợp chất hữu cơ: R – SO
3
NA, kém bền với ánh sáng
và khi giặt.
Trang 6
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Phẩm nhuộm acid: đa số các hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhóm SO
3
H
và một vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng phẩm nhuộm trực tiếp các loại tơ chứa
nhóm bazơ.
Phẩm nhuộm hoạt tính: có công thức tổng quát
S – F – T = X
Trong đó:
F: phân tử mang màu
S: nhóm tan trong nước
T: gốc mang phản ứng
X: nhóm có khả năng phản ứng…
Thuốc nhuộm sẽ phản ứng sơ trực tiếp vào sản phẩm phụ và HCl nên cần
nhuộm trong môi trường kiềm yếu.
Phẩm hoàn nguyên: bao gồm các họ màu khác nhau như: indigo, dẫn xuất
anthraquion, phẩm sulfua… dùng để nhuộm sợi bông, sợi tổng hợp.
Ngoài ra, đề có được mặc hàng đẹp, bền màu và thích hợp với người tiêu
dùng, ngoài phẩm nhuộm còn có các chất phụ trợ khác như: chất thấm, chất tải, chất
giặt, chất điều chỉnh pH (CH
3
COOH, Na
2
CO
3,
NaOH) , chất hồ chống nước, hồ mềm,
hồ láng, chất chống loang màu…
2.2.2. Qui trình công nghệ tổng quát
Trong quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy dệt nhuộm có một số công
đoạn sử dụng hóa chất và tạo ra nước thải, cụ thể như sau.
2.2.2.1 Nấu tẩy
Trang 7
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Đây là công đoạn tiền xử lý và quyết định trong quá trình nhuộm về sau, vải
được tiền xử lý tốt mới đảm bảo được mức độ trắng cần thiết đảm bảo cho thuốc
nhuộm bám đều trên bề mặt vải và giữa lại trên đó. Các công đoạn nấu tẩy gồm có:
lật khâu, đốt lông, rũ hồ, nấu xút.
Rũ hồ: các lõi mộc xuất ra khỏi phân xưởng dệt thường mang nhiều tạp chất.
Ngoài tạp chất thiên nhiên của loại bông, vải còn mang theo nhiều bụi, dầu mở cho
quá trình gia công, vận chuyển và nhất là lượng hồ đáng kể trong quá trình dệt. Do
đó, mục đích của rũ hồ là dùng một số hóa chất phá hủy chủ yếu lớp yếu này. Đề rũ
sạch hồ người ta dùng các acid loãng, bazơ loãng, chất oxy hóa, men sinh vật, chất
thấm và chất điện ly.
2.2.2.2 Nấu xút
Xút có tác dụng pha hủy một cellulose trong sơ và thủy phân các tạp chất khác
như mở, xốp, bectin (dạng tan trong nước) để giặt sạch các chất này khỏi vải. Kết quả
vải trở nên xốp, mềm mại và háo nước hơn, dễ thấm dung dịch thuốc nhuộm và hồ in
ở các công đoạn tiếp theo.
Hóa chất sử dụng là dung dịch xút. Ngoài ra sử dụng chất thẩm thấu để làm
cho vải mộc dễ ngấm và loại bỏ khỏi vải tạp chất bị phân hủy bởi xút. Có nhiều chất
thẩm thấu khác nhau, nhưng thường dùng chất thẩm thấu loại anion hoặc trung tính
như dầu đỏ, invadin, jec, Sluvafun…
2.2.2.3 Tẩy trắng
Vải sau khi nấu xút có màu vàng sẫm do các tạp chất trong quá trình nấu bám
lại. Ở khâu trắng dưới tác dụng của chất tẩy ở nhiệt độ cao, vải sẽ được trắng hơn.
Tuy nhiên tùy theo độ dày mỏng của vải mà nồng độ thuốc tẩy có thể thay đổi) .
Hóa chất sử dụng: H
2
O
2
50%: 60g/l
Na
2
SiO
3
: 20g/l
Trang 8
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Slovapon N: 0,5g/l
Trong đó H
2
O
2
là thuốc công nghiệp tẩy vải thích hợp cho quá trình tẩy liên
tục, do tác dụng tẩy vải nhanh chóng, ít gây độc hại cho công nhân vận hành và dễ
dàng được tách trong quá trình tẩy. Na
2
SiO
3
có tác dụng tạo môi trường pH thích hợp
cho H
2
O
2
phân ly thành nguyên tử oxy để tẩy vải. Ngoài ra, Na
2
SiO
3
còn có tác dụng
làm kết tủa ion và tránh tạp chất có trong dung dịch tẩy bám trở lại trên vải trắng.
2.2.3 Công nghệ dệt nhuộm
Thuốc nhuộm là tên chung của hợp chất hữu cơ có màu, rất đa dạng về màu
sắc chuẩn loại, chúng có khả năng nhuộm màu bằng cách bắt màu hay gắn màu trực
tiếp lên vải. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi của chúng người ta phân chia như
sau:
Pigmen: là tên một số thuốc nhuộm hữu cơ không hòa tan trong nước và một
số chất vô cơ có màu như các oxit và muối kim loại. Pigmen thường đề nhuộm in
hoa. Do không có ái lực với xơ nên phải dùng màng cao phân để gắn vào vải.
Thuốc nhuộm Azo: là loại thuốc nhuộm được sản xuất nhiều chất, trên 50%
tổng thuốc nhuộm. Hệ thống mang màu có chứa một hoặc nhiều nhóm Azo – N=N – .
Theo phân lớp kĩ thuật có các loại thuốc nhuộm như sau:
Thuốc nhuộm trực tiếp: còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là những hợp
chất màu hòa tan trong nước có khả năng bắt màu vào xenllulose nhờ các lực hấp thụ
trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Nhiệt độ nhuộm tối đa ưu từ 75
o
C đến 95
0
C
trong thời gian 60 – 90 phút.
Thuốc nhuộm axit: hòa tan trong nước, bắt màu vào xơ môi trường axit,
thường dùng để nhuộm len, tơ tằm. Các ion mang màu nhuộm tích điện âm sẽ gắn
vào tích điện dương của xơ bằng lực liên kết ion hay liên kết muối.
Trang 9
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hộp chất màu mà trong phân tử chứa các
nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với xơ. Trị số pH để gắn màu là
10 – 11.
Thuốc nhộm bazơ: là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết các
muối clorua, oxalat hoặc các muối của bazo hữu cơ. Thuốc nhuộm bazo tan trong
nước ô nhiễm, khi hòa tan chúng phân ly thành cation mang màu với anion không
mang màu. Như vậy theo tính chất điện hóa thì thuốc nhuộm bazo đối cực với thuốc
nhuộm axit.
Thuốc nhuộm hòa nguyên: là những hợp chất hữu cơ không hòa tan trong
nước, có dạng R=C=O. Khi bị khử sẽ tan trong kiềm và hấp thụ mạnh vài xơ, loại
thuốc nhuộm này cũng dễ bị thủy phân và oxy hóa về dạng không tan ban đầu. Nhờ
có điểm này nên nó có tên gọi là hoàn nguyên. Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng
để nhuộm xơ xenlullo hoặc thành phần xenlulo trong vải pha. Chúng không được
dùng để nhuộm len và tơ tằm vì quá trình nhuộm được tiến hành trong môi trường
kiềm (ở pH cao những loại xơ này sẽ bị phân hủy. Khi thuốc nhuộm hòa nguyên
không tan, việc chuẩn bị dung dịch nhuộm rất phức tạp nên người ta đã sản xuất ra
loại thuốc nhuộm hòa nguyên tan. Qúa trình nhuộm thuốc hòa nguyên tan được thực
hiện trong môi trường trung tính, hiện màu trong môi trườn có chất oxy hóa nên
thường dùng để nhuộm len, tơ tằm.
Thuốc nhuộm phân tán: là những hộp chất màu không tan trong nước,
thường cho loại xơ tổng hợp ghét nước.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh: là những hợp chất màu không tan trong nước
nhưng tan trong dung dịch kiềm của Na
2
S giống như thuốc nhuộm hoàn nguyên,
thuốc nhuộm lưu huỳnh có ái lực với xơ xenlulo, đồng thời dễ bị thủy phân và oxy
hóa về dạng không tan ban đầu. Sau khi nhuộm, thuốc nằm trên vải ở dạng không tan
nên ở dạng mềm cao.
Trang 10
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Chất tăng trắng quang học: là những hợp chất hữu cơ trung tính, không màu
hoặc có màu vàng nhạt, có ái lực với xơ. Đặc điểm của chúng là khi nằm trên xơ sợi
chúng có khả năng hấp phụ, một số tia trong miền tử ngoại của quang phổ và phần xạ
tia và tia tím. Những tia này bổ trợ cho tai vàng còn lại trên vải để thành tia trắng. Vì
vậy sau khi xử lý, vải có độ trắng rất cao và có ánh sáng huỳnh quang xanh biếc.
Phạm vi sử dụng thuốc nhuộm:
Các loại thuốc nhuộm thích hợp cho từng loại vải. Để nhuộm các loại vật liệu
ưa nước, người ta dùng thuốc nhuộm hòa tan trong nước, chúng khuyết tán và gắn
màng vào xơ sợi nhờ các lực liên két hóa lý (thuốc trực tiếp) , liên kết ion (thuốc axit,
bazo) , liên kết đồng hóa trị (thuốc hoạt tính) . Để nhuộm các loại vật liệu ghét nước
(xơ tổng hợp) người ta dùng thuốc nhuộm không tan (thuốc phân tán) .
- Nhuộm sợi cotton: thường dùng thuốc hoạt tính, thuốc trực tiếp, hoàn nguyên
tan hoặc không tan, azo
- Nhuộm sợi PE: thường dùng thuốc nhuộm phân tán.
- Nhuộm vải pha: có thể chia làm 2 lần, mỗi lần một thành phần, hoặc nhuộm
một lần chung cho cả 2 thành phần.
 Nhuộm lần 1: thuốc phân tán.
 Nhuộm lần 2: thuốc hoạt tính.
 Nhuộm 1 bể: thuốc phân tán trực tiếp.
2.2.3.1 Công nghệ in hoa
Thường dùng ba loại thuốc nhuộm chủ yếu: hoạt tính, pigmen, phân tán
2.2.3.2 Công nghệ sau khi in
 Cao ôn:
 Sau khi in, vải được cao ôn để cầm màu.
 Thuốc hoạt tính 150
0
C công nghiệp trong 5 phút.
 Thuốc pigmen 140 – 150
0
C trong 3 phút.
 Thuốc phân tán 215
0
C trong 1 phút.
 Giặt:
 Để loại bỏ tạp chất hay thuốc in dư trên vải:
Trang 11
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
 Đối với thuốc hoạt tính: giặt 4 lần
 Đối với thuốc pigmen: giặt 2 lần
 Đối với thuốc phân tán: giặt 2 lần
2.2.3.3 Công nghệ hoàn tất
Ngoài cộng nghệ xử lý cơ học, người ta xử lý hóa học với các cộng nghệ hồ điển
hình.
Mặt hàng in bông 100%
 Finish KVS 40g/l: chống nhàu và nhăn vải
 Ceramin HCL 10g/l: làm mềm vải
 Slovapon N 0,1g/l: tăng khả năng thấm hóa chất
Mặt hàng in bông PE/CO
 Polysol S5 1g/l: chống nhàu và nhăn
 Repellan 77 10g/l: làm mềm vải sợi PE
 Slovapon NN 5g/l: làm mềm vải sợi, sợi CO
 Slovapon N 0,1 g/l
Mặt hàng nhuộm PE/CO
 Hồ mềm: giống in bông PE/CO
 Repellan HYN 40 g/l: chất béo để tạo savon, làm mềm vải
 Al
2
(S04)
3
2 g/l: thuốc làm tác nhân savon hóa.
 Mặt hàng in bông có diện tích ăn màu nhỏ cần tăng độ trắng:
 Leucophor BFB 2g/l: chất hoạt quang
2.3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
2.3.1 Bản chất của nước thải dệt nhuộm
Nước thải dệt nhuộm là hổn hợp gồm nhiều chất thải. Các chất thải có thể chia
thành các loại sau:
– Những tạp chất thiên nhiên được tách ra và loại bỏ từ bông, len như bụi,
muối, dầu, sáp, mỡ…
Trang 12
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
– Hóa chất các loại (bao gồm cả thuốc nhuộm) thải ra từ các quá trình công
nghệ và giật giũ.
– Xơ sợi tách ra bởi các tác động hóa học và cơ học trong các công đoạn xử lý
Nước thải gia công xử lý mỗi loại xơ sợi có những đặc trưng khác biệt. Nước thải của
các nhà máy cùng xử lý ướt một loại vật liệu dệt (same fibre) có bản chất giống nhau,
nhưng có thể khác nhau đôi chút do áp dụng công nghệ sản xuất khác nhau.
Bản chất của nước thải xử lý len lông cừu là BOD, COD, SS rất cao hàm
lượng dầu mỡ cũng khá cao. Nước xử lý ướt vải, sợi bông 100% không ô nhiễm nặng
như len, song cũng có BOD và COD cao (tuy thấp hơn nhiều so với giặt len) , hàm
lượng các chất rắn lơ lững SS tương đối thấp so với giặt len, còn dầu mỡ rất thấp.
Nếu chỉ xử lý ướt vải, sợi bông 100% thì COD không cao, nhưng COD sẽ tăng
lên theo tỉ lệ thuận với tỷ lệ sơ sợi tổng hợp trong thành phần vải, sợi pha khi gia
công
Còn ở đâu xử lý giảm trọng vải sợi polieste khi sờ tay mềm mại giống lụa tơ
tằm càng nhiều thì nước thải ô nhiễm còn nặng nề. Trước hết là có tính kiềm cao, pH
từ 11 – 14. Và nghiêm trọng nhất là nồng độ BOD có thể lên tới 15000mg/l đến
30000mg/l chủ yếu do đinatri terephtalat sản sinh do polieste bị phân hủy.
Ngoài ra trong các chu trình từ trồng trọt đến các quá trình gia công xử lý vật
liệu dệt có sử dụng một số hóa chất “ không công nghệ” và một số chất khác như
thuốc trừ sâu, dầu, mỡ, các chất xử lý nước công nghệ và nồi hơi…
Khi các chất trên đi vào dòng thải sẽ làm tăng cao tải lượng ô nhiễm dòng thải
chung. Thêm nữa, ngay cả các hóa chất công nghệ cũng có thể đưa thẳng vào các
dòng thải do rò rỉ, loại bỏ, đổ đi, hoặc vệ sinh thùng, bể chứa máng thuốc thừa.
2.3.2 Đặc tính của nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm Việt Nam
2.3.2.1 Ô nhiễm hữu cơ
Trang 13
SVTH: CÙ THANH BÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ HIẾU
Mức độ ô nhiễm do các chất hữu cơ và các chất vô cơ sử dụng oxy hóa được
thể hiện bằng các chỉ tiêu đặc trưng, nhất là COD và BOD
5
như sau:
Nhu cầu oxy sinh hóa BOD
5
: trong nước thải của công ty dệt có đủ cả những
chất dễ phân giải sinh học và những chất khó phân hủy sinh học. Có nghĩa là nước sử
lý ướt của các công ty chứa nhiều tạp chất hữu cơ cần nhiều oxy đề các loài vi sinh
vật phân giải nên thể hiện ở thông số BOD không nhỏ.
Nhu cầu oxy hóa học COD: trong nước thải của các công ty có những chất khó
phân phân giải sinh học mà chỉ loại bỏ được một phần nhờ hấp thụ lên bùn hoạt tính
hoặc chỉ có thể oxy hóa bằng hóa học, ở những nơi nào càng có nhiều xơ sợi tổng hợp
thì giá trị COD càng cao vì phải dùng PVA để hồ sợi dọc cùng nhiều thuốc nhuộm
hoạt chất trợ khó hay không phân giải vi sinh để nhuộm và in hoa.
Tỉ lệ COD/BOD của nước thải dệt nhuộm của công ty dệt nhuộm của nước ta
trong khoảng giới hạn 2: 1 đến 3: 1 tức là còn có thể phân hủy vi sinh. Song với xu
hướng tăng sử dụng xơ tổng hợp thì nước thải càng khó phân giải vi sinh
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) (total suspended solids) .
Góp chủ yếu là xơ sợi (short fibres) bị tách ra, thuốc nhuộm không tan như
thuốc phân tán và một số chất trơ.
Nói chung hàm lượng SS trong nước thải dệt nhuộm cao hơn tiêu chuẩn nước
thải công nghiệp loại B (TCVN 1995) .
2.3.2.2 – Tính độc
Nước thải dệt nhuộm có tính độc nhất định với vi sinh vật và cá do những yếu
tố sau:
– Nước thải trực tiếp đổ ra cống rãnh không qua xử lý.
Trang 14
SVTH: CÙ THANH BÌNH