BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ CỦA CHẾ PHẨM
BIO – B111 HV TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH
DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ
Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MSSV: 0951110126
GVHD:
Th.S LÂM VĨNH SƠN
NGÀNH:
CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp này là kết quả lao động của tôi dưới sự hướng
dẫn của Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào. Các số liệu được sử
dụng trong đồ án là để phục vụ cho việc nhận xét, đề xuất là số liệu nghiên cứu thực tế
của tôi. Ngoài ra tôi cũng có sử dụng một số nhận xét, nhận định của các tác giả từ các
nguồn khác nhau và được ghi trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kì sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước
Hội đồng cũng như kết quả đồ án của mình.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 7 năm 2013
SVTH Nguyễn Thị Hồng Vân LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên em xin cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô khoa Môi trường và Công
nghệ Sinh học – trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. Thầy cô là
những người đã truyền đạt, chỉ dạy những kiến thức chuyên môn bổ ích, những bài học
1.2. Nội dung nghiên cứu 2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu 2
1.4. Đối tượng nghiên cứu 3
1.5. Phương pháp nghiên cứu 3
1.6. Giới hạn đề tài 3
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4
A – NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 4
2.1. Công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh nước thải 4
2.2. Các nguồn gây ô nhiễm, đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm và các tác động đến
môi trường 8
2.2.1. Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm 8
2.2.2. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm 9
2.3. Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm và xử lý nước thải ngành dệt
nhuộm 10
2.3.1. Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH 10
2.3.2. Phương pháp đông keo tụ 10
2.3.3. Hấp phụ 10
2.3.4. Phương pháp oxy hóa 11
2.3.5. Phương pháp màng 11
2.3.6. Phương pháp sinh học 11
2.4. Một số sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm 12
2.5. Công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học trong xử lý chất thải 14
2.5.1. Chế phẩm sinh học 14
2.5.2. Chế phẩm sinh học xử lý nước thải dệt nhuộm 16
2.5.2.1. Vi sinh xử lý màu 16
2.5.2.2. Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học xử lý nước thải dệt nhuộm 16
2.5.3. Chế phẩm BIO – B111 HV 18
B - QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ 21
2.6. Khái niệm 21
2.6.1. Nguyên tắc 21
CHƯƠNG IV KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 39
4.1. Giai đọan chạy thích nghi 39
4.1.1. Bể đối chứng 39
4.1.2. Bể bổ sung nồng độ A c hế phẩm 40
4.2. Giai đọan chạy mô hình 42
4.2.1. Chạy tải trọng với thời gian lưu nước 12 giờ 42
4.2.1.1. Bể đối chứng 42
4.2.1.2. Bể chứa nồng độ A chế phẩm 44
4.2.1.3. Bể chứa nồng độ B chế phẩm 45
4.2.1.4. Bể chứa nồng độ C chế phẩm 46
4.2.2. Chạy tải trọng với thời gian lưu nước 8 giờ 47
4.2.2.1. Bể đối chứng 47
4.2.2.2. Nồng độ A chế phẩm 48
4.2.2.3. Nồng độ B chế phẩm 49
4.2.2.4. Nồng độ C chế phẩm 50
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii
4.3. So sánh hiệu quả khử COD giữa các nồng độ chế phẩm khác nhau 51
4.4. So sánh hiệu quả khử màu giữa các nồng độ chế phẩm khác nhau 52
CHƯƠNG 5 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
5.1. Kết luận 54
5.2. Kiến nghị 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 4.5: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể
chứa nồng độ B chế phẩm 45
Bảng 4.6: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 12 giờ ở bể
chứa nồng độ C chế phẩm 46
Bảng 4.7: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể đối
chứng 47
Bảng 4.8: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8giờ ở bể
chứa nồng độ A chế phẩm 48
Bảng 4.9: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể
chứa nồng độ B chế phẩm 49
Bảng 4.10: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu với thời gian lưu nước 8 giờ ở bể
chứa nồng độ C chế phẩm 50
Bảng 4.11: So sánh hiệu quả khử màu ở các nồng độ chế phẩm khác nhau 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm và các dòng nước thải 7
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải ngành dệt của công ty Schiessen
Sachen (CHLB Đức) 12
Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tại công ty Cổ phần ĐT-TM
Thành Công 13
Hình 2.4: Chế phẩm Bio – systems B111 18
Hình 3.1: Mô hình nghiên cứu 29
Hình 3.2: Máy đo độ màu 31
Hình 4.13: So sánh hiệu quả khử COD ở các nồng độ khác nhau với thời gian lưu nước 8
giờ 51
Hình 4.14: Sơ đồ biểu diễn hiệu quả khử màu ở các nồng độ chế phẩm khác nhau 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành quan trọng và có từ lâu đời vì nó
gắn liền với nhu cầu cơ bản của con người là ăn mặc. Sản lượng dệt thế giới ngày càng
tăng cùng với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa dạng về màu sắc, mẫu mã sản phẩm.
Chẳng hạn như Ần Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải với lực lượng lao
động của ngành xấp xỉ 95 vạn người trong 670 xí nghiệp. Ở Việt Nam, ngành công
nghiệp dệt may đang trở thành một trong những ngành mũi nhọn trong các ngành công
nghiệp. Năm 1996, toàn ngành có 210 xí nghiệp với sản lượng 450 triệu mét vải/năm
và đến năm 2000 sản xuất 2000 triệu mét vải [5].
Và để có được những tấm vải rực rỡ, đa dạng với nhiều họa tiết thì nhuộm màu
là một công đoạn không thể thiếu. Thuốc nhuộm tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong
ngành dệt nhuộm, cùng các ngành công nghiệp khác như giấy, in ấn, màu sắc, nhiếp
ảnh, dược phẩm, mỹ phẩm… Trong số này, thuốc nhuộm azo đại diện cho các lớp lớn
nhất và linh hoạt nhất của thuốc nhuộm tổng hợp. Thuốc nhuộm azo được sử dụng
rộng rãi trong các ngành công nghiệp dệt may với đặc điểm thuận lợi về màu sắc, kỹ
thuật ứng dụng nước nhanh chóng và đơn giản với khả năng tiêu thụ năng lượng thấp
không hiệu quả, tốn kém, khả năng áp dụng hạn chế và tạo nhiều chất thải rất khó để
xử lý [7]. Sự suy thoái của thuốc nhuộm azo là tạo ra các amin thơm gây ung thư và
gây đột biến. Một số báo cáo cho thấy các vi sinh vật có khả năng không chỉ có thể khử
màu mà còn có thể khử độc. Khả năng làm mất màu và suy thoái của vi khuẩn là một
biệp pháp thân thiện với môi trường với chi phí cạnh tranh so với quá trình phân hủy
hóa học [10].
Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu khảo sát hiệu quả của chế
phẩm BIO – B111 HV trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm bằng phương pháp
hiếu khí” được thực hiện với mong muốn vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường vừa tìm
hiểu hiệu quả xử lý của chế phẩm sinh học BIO – B111 HV.
1.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện qua các vấn đề sau:
- Tổng hợp các tài liệu liên quan về nước thải dệt nhuộm, chế phẩm vi sinh môi
trường, quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp xử lý hiếu khí.
- Thiết lập mô hình thực nghiệm và chạy mô hình.
- Phân tích các thông số liên quan để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt
nhuộm của chế phẩm vi sinh BIO - B111 HV.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Môi trường ô nhiễm – một vấn nạn của nhân loại – đang đi đôi với sự phát triển
kinh tế. Khả năng tự làm sạch của các dòng sông, kênh rạch đã thuộc về quá khứ. Do
đó, việc xử lý nước thải là rất cần thiết cho “hành tinh xanh”. Mỗi loại nước thải sẽ có
những đặc thù khác nhau nên cần có những thay đổi trong phương pháp xử lý để đạt
hiệu quả tốt nhất. Từ đó góp phần cải thiện chất lượng môi trường và sức khỏe cộng
đồng.
Đề tài nhằm xác định khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chế phẩm BIO
– B111 HV trên mô hình hiếu khí để bổ sung thêm một phương pháp xử lý cho loại
nước thải dệt nhuộm nói riêng và bảo vệ môi trường nói chung.
5
, SS, N
tổng
, P
tổng
.
- Phương pháp phân tích, xử lý, tổng hợp kết quả bằng phần mềm Excel.
1.6. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
- Thời gian tiến hành nghiên cứu: từ ngày 01/04/2013 đến ngày 17/07/2013.
- Nước thải dệt nhuộm có nhiều chỉ tiêu để đánh giá nhưng với điều kiện khách
quan nên đề tài chỉ phân tích các chỉ tiêu: độ màu, COD, SS.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN
A – NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
2.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ NGUỒN PHÁT SINH
Ngành dệt là ngành có dây chuyền công nghệ phức tạp, áp dụng nhiều loại hình
công nghệ khác nhau. Đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng các nguồn nguyên
liệu, hóa chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều mặt hàng có mẫu mã, màu sắc,
chủng loại khác nhau.
Nguyên liệu chủ yếu là xơ bông, xơ nhân tạo để sản xuất các loại vải cotton và
vải pha. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản
xuất các mặt hàng vải tương ứng.
• Nấu vải: Loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên của xơ sợi như dầu
mỡ, sáp,… Sau khi nấu, vải có độ mao dẫn và khả năng thấm ướt cao, hấp thụ
hóa chất, thuốc nhuộm cao hơn, vải mềm mại và đẹp hơn. Vải được nấu trong
dung dịch kiềm và các chất tẩy giặt ở áp suất cao (2 – 3 atm) và ở nhiệt độ cao
(120 – 130
0
C). Sau đó vải được giặt nhiều lần.
• Làm bóng vải: Mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước các
mao quản giữa các mạch phân tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước,
sợi bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm. Làm bóng vải bông thường
bằng dung dịch kiềm NaOH có nồng độ từ 280 – 300 g/l, ở nhiệt độ thấp 10 –
20
0
C, sau đó vải được giắt nhiều lần. Đối với vải nhân tạo không cần làm bóng.
• Tẩy trắng: Mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm vải có
yêu cầu độ trắng đúng chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là Natri clorit
NaClO
2
, natri hypoclorit NaOCl, hoặc hydro peroxit H
2
O
2
cùng với các chất
phụ trợ.
• Nhuộm vải và hoàn thiện: Mục đích tạo màu sắc khác nhau của vải. Để nhuộm
vải người ta chủ yếu sử dụng các loại thuốc nhuộm tổng hợp cùng với các hóa
màu. Hồ in là một hỗn hợp gồm các loại thuốc nhuộm dạng hòa tan. Các lớp thuốc
nhuộm dùng cho in như hoạt tính, hoàn nguyên, azo không tan và indigozol. Hồ in có
nhiều loại như hồ tinh bột, dextrin, hồ alginate natri, hồ nhũ tương hay hồ nhũ hóa tổng
hợp. Sau nhuộm và in, vải được giặt nóng, giặt lạnh nhiều lần. Phần thuốc nhuộm
không gắn vào vải và các hóa chất sẽ đi vào nước thải.
Văng khổ, hoàn tất vải với mục đích ổn định kích thước vải, chống nhàu và ổn
định nhiệt, trong đó sử dụng một số hóa chất chống nhàu, chất làm mềm và hóa chất
như metylic, acid acetic, formaldehyde.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7
ghép, đánh ống
Hồ sợi
Dệt vải
Giũ hồ
Nấu
Xử lý, giặt
Tẩy trắng
Trung hòa / Giặt
Làm bóng
Nguyên liệu đầu vào
Nước, tinh bột,
phụ gia, hơi nước
Enzym, Na
2
CO
3
(NaOH)
NaOH, hóa chất,
hơi nước
Acid, H
2
O,
chất tẩy, ngấm,
Hóa chất (H
2
O
2
,
NaOCl)
COOH, NaOH, NaOCl, H
2
O
2
, Na
2
CO
3
, Na
2
SO
3
,… các loại thuốc nhuộm,
các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng
với từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải
của từng công đoạn tương ứng.
Bảng 2.1 Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt - nhuộm [2]
Công đoạn
Chất gây ô nhiễm trong
nước thải
Đặc tính của nước thải
Hồ sợi, giũ hồ
Tinh bột, glucose, carboxy
metyl xelulo, polyvinyl
alcol, nhựa, chất béo và sáp
BOD cao (34 – 50% tổng
sản lượng BOD)
Nấu tẩy
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9
Bảng 2.2 Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam [5]
Các
thông số
Đơn vị 1 2 3 4 5
Đặc tính
sản phẩm
Hàng bông
dệt thoi
Hàng pha
dệt kim
Hàng pha
dệt kim
Dệt len Sợi
Nước thải m
3
/1 tấn vải 394 264 280 114 236
Ph 8 - 11 9 - 10 9 -10 9 9 – 11
TS mg/l 400-1000 950-1380 800-110 420 800-1300
BOD
5
mg/l 70-135 90-220 120-400 120-130 90-130
Vì kông có số liệu về tải lượng ô nhiễm cũng như các đặc tính ô nhiễm nước
thải mang tính tổng quan cho ngành nên khi chọn lựa phương án ngăn ngừa giảm thiểu
và xử lý nước thải cần có khảo sát nghiên cứu cụ thể cho từng trường hợp.
Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm có
thể được thực hiện trong quá trình sản xuất như:
- Giảm nhu cầu sử dụng nước.
- Hạn chế sử dụng các chất trợ, thuốc nhuộm ở dạng độc hay khó phân hủy sinh
học.
- Sử dụng nhiều lần dịch nhuộm.
- Giảm các chất gây ô nhiễm nước thải trong quá trình tẩy.
- Giảm ô nhiễm kiềm trong nước thải từ công đoạn làm bóng.
- Thu hồi và sử dụng lại dung dịch hồ từ công đoạn hồ sợi và giũ hồ.
Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm:
2.3.1. Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH
Tr ước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh tới pH thích
hợp. Trung hòa có thể thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính
kiềm hoặc sử dụng hóa chất.
2.3.2. Phương pháp đông keo tụ
Đây là phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm.
Về nguyên lý khi dùng phèn nhôm hay sắt sẽ tạo các bông hydroxyt nhôm hay
hydroxyt sắt III. Các chất màu và chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông
cặn này và lắng xuống tạo bùn của quá trình đông keo tụ. Bùn này cần được tách nước
và chôn lấp đặc biệt. Phương pháp này được ứng dụng để khử màu của nước thải và
hiệu suất khử màu cao đối với thuốc nhuộm phân tán.
2.3.3. Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ có khả năng xử lý các chất không có khả năng phân hủy
sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó xử lý bằng phương pháp sinh học. Phương
dưỡng cho quá trình phân hủy, cụ thể tỷ lệ BOD
5
: N : P = 100: 5 : 1. Thường trong
nước thải dệt nhuộm thiếu hàm lượng nitơ và photspho, do đó biện pháp khả thi nhất là
trộn với nước thải sinh hoạt để đưa vào xửa lý sinh học. Các phương pháp sinh học
thông dụng được sử dụng cho xử lý nước thải công nghiệp dệt là phương pháp bùn
hoạt tính, lọc sinh học, hồ oxy hóa, hoặc kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12
2.4. MỘT SỐ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
DỆT NHUỘM
O
Khử trùng bằng ozon
Bể sinh học
có khuấy
Bột than nâu
Axit axetit
Hấp phụ tầng sôi
có khuấy trộn
Bột than
Keo tụ, kết tủa
Phèn nhôm
Chất trợ keo
Bể điều hòa
Nước thải
Lắng
Hoạt hóa nhiệt
Bùn
Bùn
Lắng
Xử lý bùn
Lắng
Bùn
chôn lấp
Thẩm thấu ngược
Muối sử dụng lại
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống giải nhiệt
Bể điều hòa
Máy tách
Bể gom
Bể Semultech
Bể Aerotank
Bể Aerotank
Bể lắng thứ cấp
Song chắn
Rác
Rác
H
2
SO
4
60%,
khử màu, P AC
PAA ,C1501
Máy thổi khí
Dinh dưỡng
Phèn sắt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14
chúng không độc hại cho con người, vật nuôi và môi trường.
Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, ngành Công nghệ sinh học có vai trò rất
quan trọng. Nhiều quy trình công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường hiện tại được xây
dựng trên cơ sở tham gia tích cực của vi sinh vật, bao gồm: xử lý rác thải, nước thải,
phân hủy các chất độc hại, cải tạo và phục hồi môi trường. Tuy vậy các công nghệ áp
dụng các chủng vi sinh vật sẵn có trong tự nhiên vẫn chưa giải quyết triệt để được các
chất gây ô nhiễm môi trường như thời gian phân hủy lâu, phân hủy không triệt để, tạo
ra các sản phẩm thứ cấp.
Các nghiên cứu trong lĩnh vực vi sinh vật môi trường tập trung vào việc phân
lập vi sinh vật từ tự nhiên hay tạo ra các chủng, giống vi sinh vật mới có khả năng nuôi
dưỡng tạo thành các chế phẩm sinh học nhằm giải quyết triệt để vấn đề chất ô nhiễm
Copyright: Tài liệu đại học ©