Xử lý nước thải dệt nhuộm

Xử lý nước thải dệt nhuộm: Thách thức và giải pháp công nghệ truyền thống

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp quan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam, đóng vai trò chủ lực trong xuất khẩu và tạo việc làm cho hàng triệu lao động. Tuy nhiên, song hành với sự phát triển mạnh mẽ đó là những hệ lụy về môi trường, đặc biệt là vấn đề nước thải công nghiệp.

Trong đó, nước thải dệt nhuộm được đánh giá là một trong những loại nước thải có đặc tính phức tạp, khó xử lý nhất hiện nay, do chứa nhiều hóa chất tổng hợp, phẩm màu bền, chất hữu cơ không phân hủy sinh học và các chất ô nhiễm độc hại. Quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm luôn là thách thức lớn đối với các doanh nghiệp và cơ quan quản lý môi trường.

Bài viết này sẽ phân tích rõ những vấn đề cốt lõi trong nước thải dệt nhuộm và giới thiệu một số công nghệ xử lý truyền thống đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam.

Đặc điểm và thách thức trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Nước thải trong ngành dệt nhuộm chủ yếu phát sinh từ các công đoạn như: giặt tẩy, hồ vải, nhuộm, in, hoàn tất,... với thành phần và lưu lượng thay đổi mạnh theo từng mẻ sản xuất, khiến cho hệ thống xử lý gặp nhiều khó khăn.

1.1. Màu sắc khó xử lý

Phẩm màu tổng hợp (thường là phẩm azo, anthraquinon…) sử dụng trong nhuộm vải có cấu trúc phân tử phức tạp, khả năng bền vững cao, rất khó bị phân hủy bởi các quá trình sinh học thông thường. Nước thải có màu đậm, dai dẳng, tồn tại lâu trong môi trường nước, gây mất mỹ quan và ảnh hưởng đến đời sống sinh vật thủy sinh.

 1.2. Tỷ lệ COD/BOD cao

Nước thải dệt nhuộm thường có tỷ lệ COD/BOD rất cao (từ 2 đến 5), cho thấy phần lớn chất hữu cơ trong nước thải là các hợp chất khó phân hủy sinh học như chất hồ, phẩm màu, chất hoạt động bề mặt, dung môi,... Điều này khiến hiệu quả xử lý bằng các phương pháp sinh học kém hiệu quả nếu không có bước tiền xử lý phù hợp.

1.3. Nhiệt độ cao

Nước thải phát sinh sau nhuộm, giặt thường có nhiệt độ cao (40–60°C), ảnh hưởng đến vi sinh vật trong hệ thống xử lý sinh học, làm giảm hiệu quả xử lý nếu không có bước làm mát trước.

1.4. Lưu lượng và tính chất nước thải biến động

Sản xuất theo mẻ dẫn đến lưu lượng và đặc tính nước thải biến động theo từng giờ, từng ngày. Điều này tạo áp lực lớn cho hệ thống xử lý, đòi hỏi thiết kế phải linh hoạt, ổn định và có khả năng thích ứng cao.

Một số công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống

Hiện nay, để xử lý nước thải dệt nhuộm, các doanh nghiệp và khu công nghiệp thường sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp xử lý kết hợp, trong đó phổ biến nhất là công nghệ xử lý truyền thống gồm các bước: cơ học – hóa lý – sinh học.

 Xử lý cơ học (tiền xử lý)

Mục đích của bước này là loại bỏ tạp chất thô, cặn lơ lửng lớn trước khi nước thải đi vào các công đoạn xử lý chuyên sâu.

Các thiết bị thường sử dụng:

·        Song chắn rác thô – tinh

·        Bể lắng sơ cấp

·        Bể điều hòa lưu lượng – ổn định tải lượng

Bể điều hòa đóng vai trò quan trọng giúp cân bằng lưu lượng và nồng độ ô nhiễm, khắc phục sự dao động lớn trong sản xuất theo mẻ.

 Xử lý hóa lý (keo tụ – tạo bông – lắng)

Đây là giai đoạn chủ lực để xử lý độ màu và một phần COD không phân hủy sinh học.

Quy trình thường gồm các bước:

·        Keo tụ: sử dụng phèn nhôm, PAC hoặc sắt (FeCl₃, FeSO₄)

·        Tạo bông: bổ sung polymer (PAM) để tạo bông lớn dễ lắng

·        Lắng hóa lý: bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể, tách ra khỏi nước thải

Giai đoạn này giúp loại bỏ được 60–80% màu, 30–50% COD, tạo điều kiện thuận lợi cho xử lý sinh học phía sau.

 Xử lý sinh học

Xử lý sinh học giúp loại bỏ phần COD và BOD còn lại sau xử lý hóa lý. Có hai dạng công nghệ chính:

Công nghệ sinh học hiếu khí

Sử dụng các bể:

·        Bể aerotank

·        MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

·        SBR (Sequencing Batch Reactor)

 Ưu điểm: Hiệu quả xử lý BOD, COD tốt, dễ vận hành.
 Nhược điểm: Kém hiệu quả với hợp chất khó phân hủy, độ màu cao.

Công nghệ sinh học kỵ khí

Áp dụng cho nước thải có COD cao (>2000 mg/l), thường sử dụng:

·        Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

·        Bể kỵ khí 2 ngăn

Ưu điểm: Sinh khí metan (CH₄) có thể thu hồi, tiết kiệm năng lượng.
Tuy nhiên, cần kiểm soát pH, nhiệt độ và thời gian lưu nước dài.

Khử màu bổ sung bằng oxy hóa nâng cao (nếu cần)

Trong một số hệ thống tiên tiến, sau khi xử lý sinh học vẫn còn tồn dư màu, người ta bổ sung các phương pháp oxy hóa nâng cao (AOPs) như:

·        Ozon hóa

·        UV/H₂O₂

·        Fenton/Fenton cải tiến

Tuy chi phí cao nhưng đây là các giải pháp hiệu quả để xử lý màu bền, đặc biệt khi yêu cầu xả thải đạt tiêu chuẩn cao (QCVN 40:2011/BTNMT, cột A).

Một số lưu ý khi vận hành hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm

·        Cần kiểm soát độ pH đầu vào, duy trì khoảng 6.5 – 8.0 để tối ưu hiệu quả xử lý.

·        Đảm bảo ổn định nhiệt độ nước thải (≤ 40°C) trước khi vào bể sinh học.

·        Sử dụng bể điều hòa có thể tích đủ lớn để xử lý sự biến động đột ngột của nước thải.

·        Có giải pháp thu gom, phân tách riêng nước thải có tải lượng ô nhiễm cao như từ công đoạn nhuộm, hoàn tất.

·        Định kỳ kiểm tra hiệu suất xử lý màu, COD, BOD, TSS, kim loại nặng,… để điều chỉnh hóa chất và tải vận hành hợp lý.

Hiệu quả và hạn chế của công nghệ truyền thống

Ưu điểm:

·        Công nghệ phổ biến, đã được kiểm nghiệm thực tế tại nhiều cơ sở dệt nhuộm.

·        Chi phí đầu tư và vận hành vừa phải, dễ triển khai tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

·        Có thể xử lý đạt QCVN nếu vận hành đúng và ổn định.

 Hạn chế:

·        Hiệu quả xử lý màu và COD khó phân hủy còn hạn chế.

·        Khó kiểm soát nếu tính chất nước thải thay đổi liên tục.

·        Phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm vận hành và chất lượng hóa chất keo tụ.

·        Không tận dụng được các dòng thải có giá trị thu hồi (chất màu, hồ vải, nước nóng...).

Xử lý nước thải dệt nhuộm luôn là một trong những bài toán hóc búa trong lĩnh vực môi trường công nghiệp. Các đặc điểm như màu bền, COD cao, nhiệt độ cao, lưu lượng dao động mạnh khiến các công nghệ xử lý truyền thống phải thiết kế và vận hành rất cẩn trọng.

Dù còn một số hạn chế, nhưng hệ thống xử lý theo hướng truyền thống – cơ học + hóa lý + sinh học vẫn là giải pháp khả thi, phổ biến, và đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Tuy nhiên, trong bối cảnh yêu cầu xả thải ngày càng nghiêm ngặt, các nhà máy cần cân nhắc tích hợp thêm các bước xử lý nâng cao, đồng thời đầu tư bài bản hơn về thiết kế, tự động hóa, và quan trắc chất lượng nước thải.

Trong các số tới, chúng tôi sẽ tiếp tục giới thiệu các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tiên tiến, như: màng lọc (UF/RO), hấp phụ vật liệu nano, plasma, vi sinh vật biến đổi gen,… nhằm mang đến giải pháp toàn diện hơn cho ngành dệt nhuộm Việt Nam trong thời kỳ phát triển xanh và bền vững.

XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM:

Các vấn đề gặp phải với nước thải dệt nhuộm giải quyết các vấn đề như: độ màu khó xử lý, tỷ lệ COD/BOD cao, nhiệt độ cao, tính chất nước thải thay đổi liên tục theo giờ, lưu lượng nước thải luôn đột biến. Trong bài viết này chúng tôi xin giới thiệu công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống.

1.  ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Nước thải trong công nghệ dệt nhộm phát sinh từ các công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu tẩy, nhuộm và hoàn tất, trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá trình giặt sau mỗi công đoạn. Hàm lượng các chất gây ô nhiễm nước thải trong từng loại hình công nghệ và từng loại sản phẩm thường khác nhau ,… Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước, gây độc hại với các loài thủy sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải. Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trìng quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan. Các chất độc như sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX) có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nguồn nước, gây ra một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với người và động vật. Đặc tính nước thải và các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm được thể hiện trong bảng sau:

Bảng chất lượng nước thải ngành dệt nhuộm

2.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Nước thải từ các nguồn phát sinh theo mạng lưới thu gom nước thải chảy vào hố thu của trạm xử lý. Tại đây, để bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống công nghệ phía sau, song chắn rác thô được lắp đặt trong hố để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Sau đó nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa. Lưới lọc rác tinh (có kích thước lưới 1 mm) đặt trước bể điều hòa đặt để loại bỏ rác có kích thước nhỏ như: sợi vải, vải vụn,….. , làm giảm SS trong nước thải. Sau đó, nước thải tự chảy xuống bể điều hòa. Tại bể điều hòa, máy khuấy trộn chìm sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khó chịu. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào trạm xử lý.

Nước thải sau khi qua bể điều hòa được bơm lên sang bể phản ứng. Tại bể phản ứng, hóa chất hiệu chỉnh môi trường và hoá chất keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định. 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. 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 diện tích và thể tích bể. Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông.Tại bể keo tụ tạo bông, hóa chất trợ keo tụ 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. Hỗn hợp nước và bông cặn hữu dụng tự chảy sang bể lắng 1. Nước sạch được thu ở phía trên bể lắng và được phân phối vào bể aerotank.

Bể Aerotank có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Trong bể Aerotank có hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxi, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển thành quần thể dạng bông bùn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính. Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính. Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì ở nồng độ khoảng 2500 – 4000 mg/l; Do đó, một phần bùn lắng tại bể lắng sẽ được bơm tuần hoàn trở lại vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn nhất định trong bể.

Nước thải từ aerotank được phân phối vào vùng phân phối nước của bể lắng 2. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn răng cưa. Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy vào bể trung gian. Từ đây, nước được bơm qua bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, hấp phụ màu, chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết, những chất khó hoặc không phân giải sinh học.Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi qua bể nano dạng khô để loại bỏ lượng SS còn sót lại trong nước thải, đồng thời khử trùng nước thải. Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt quy chuẩn xả thải theo quy định hiện hành của pháp luật.

Bùn từ bể lắng 1 và phần bùn dư trong bể lắng 2  được đưa tới bể chứa bùn để lưu trữ trong khoảng thời gian nhất định. Tại bể chứa bùn, không khí được cấp vào bể để tránh mùi hôi do sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ.  Sau đó bùn được bơm qua máy ép bùn băng tải để loại bỏ nước. Bùn khô được lưu trữ tại nhà chứa bùn trong thời gian nhất định. Sau đó, bùn được các cơ quan chức năng thu gom và xử lý theo quy định.

4.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CÔNG NGHỆ

a. Ưu điểm:

- Quy trình xử lý đơn giản, dễ vận hành

b. Nhược điểm:

- Không xử lý được độ màu

- Chi phí vận hành cao

- Vi sinh vật rất dễ “shock”

- Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn.

- Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật. 

5.  KẾT LUẬN

Công nghệ truyền thống chúng tôi giới thiệu trên không xử lý được các vấn đề khó khăn trong xử lý nước thải dệt nhuộm.