Tài liệu Nghiên cứu khả năng ứng dụng sản phẩm than cacbon hóa từ chất thải rắn đô thị để xử lý cod và độ màu

  • Số trang: 46 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 172 |
  • Lượt tải: 0

Mô tả:

nghiên cứu khả năng ứng dụng sản phẩm than cacbon hóa từ chất thải rắn đô thị để xử lý COD và độ màu
Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Më ®Çu Tèc ®é c«ng nghiÖp ho¸ vµ ®« thÞ ho¸ kh¸ nhanh vµ sù gia t¨ng d©n sè g©y ¸p lùc ngµy cµng nÆng nÒ ®èi víi viÖc b¶o vÖ m«i tr−êng. M«i tr−êng ë nhiÒu ®« thÞ, khu c«ng nghiÖp vµ lµng nghÒ ngµy cµng bÞ « nhiÔm bëi n−íc th¶i, khÝ th¶i vµ chÊt th¶i r¾n. Chuyªn gia m«i tr−êng dù ®o¸n mçi n¨m ViÖt Nam t¹o ra kho¶ng 15 triÖu tÊn chÊt th¶i vµ tØ lÖ chÊt th¶i r¾n t¨ng tõ 24% cho ®Õn 30%. C¸c biÖn ph¸p xö lý truyÒn thèng nh− lµ ch«n lÊp, composting hay lµ thiªu ®èt th«ng th−êng hiÖn nay hÇu nh− kh«ng ®¸p øng ®−îc. BiÖn ph¸p ch«n lÊp tèn diÖn tÝch, mÆt kh¸c l¹i g©y « nhiÔm mïi, nguån n−íc. BiÖn ph¸p thiªu ®èt truyÒn thèng g©y « nhiÔm kh«ng khÝ ®ång thêi kh«ng thu l¹i ®−îc nhiÒu nguån lîi nh− nhiÖt l−îng hay s¶n phÈm xö lý « nhiÔm m«i tr−êng. Cacbon hãa lµ qu¸ tr×nh lo¹i bá c¸c hîp chÊt h÷u c¬ nhÑ cã thÓ bay h¬i trong nhiªn liÖu nh»m môc ®Ých thu nhËn cacbon. §©y lµ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y kh«ng hoµn toµn nhiªn liÖu. C¸c hîp chÊt h÷u c¬ ph©n hñy d−íi t¸c dông cña nhiÖt vµ t¹o thµnh cacbon. C«ng nghÖ cacbon hãa cã thÓ xö lý ®−îc l−îng chÊt th¶i r¾n ®« thÞ ph¸t sinh, t¹o ra c¸c s¶n phÈm hÊp phô, cã thÓ sö dông nh− vËt liÖu läc sinh häc ®Ó xö lý « nhiÔm kh«ng khÝ, n−íc. Bªn c¹nh ®ã víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp dÖt may th× sù « nhiÔm cña nã còng kh«ng ph¶i lµ nhá, nhÊt lµ « nhiÔm vÒ n−íc th¶i. N−íc th¶i dÖt nhuém víi nh÷ng chØ sè COD, BOD rÊt cao, ®é mµu lín ®ång thêi rÊt khã xö lý. Môc tiªu cña ®Ò tµi nµy t«i muèn nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông s¶n phÈm than cacbon hãa tõ chÊt th¶i r¾n ®« thÞ ®Ó xö lý COD vµ ®é mµu cña n−íc th¶i dÖt nhuém b»ng ph−¬ng ph¸p läc sinh häc ngËp n−íc cã thæi khÝ víi vËt liÖu läc lµ than cacbon Trong néi dung b¸o c¸o luËn v¨n tèt nghiÖp nµy t«i xin tr×nh bµy c¸c vÊn ®Ò chÝnh sau: Ch−¬ng I. Tæng quan chÊt th¶i r¾n ®« thÞ, ph−¬ng ph¸p cacbon hãa Ch−¬ng II. Tæng quan vÒ c«ng nghiÖp vµ n−íc th¶i dÖt nhuém Ch−¬ng III. §èi t−îng vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Ch−¬ng IV. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ T« ThÞ Hoμng YÕn 1 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Ch−¬ng I. Tæng quan c«ng nghÖ cacbon hãa I.1. T×nh h×nh ph¸t sinh chÊt th¶i ®« thÞ L−îng chÊt th¶i r¾n hµng n¨m kho¶ng 15 triÖu tÊn (h¬n 40 ngh×n tÊn/ngµy), trong ®ã kho¶ng 80% lµ chÊt th¶i sinh ho¹t, tiÕp ®ã lµ chÊt th¶i ph¸t sinh tõ c¸c khu c«ng nghiÖp lµ 2,6 triÖu tÊn chiÕm kho¶ng 17%, trong ®ã cã kho¶ng 80% lµ chÊt th¶i ph¸t sinh tõ khu c«ng nghiÖp miÒn B¾c vµ miÒn Nam. Kho¶ng 50% chÊt th¶i c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam ph¸t sinh tõ Thµnh Phè Hå ChÝ Minh vµ c¸c tØnh l©n cËn, 30% cßn ph¸t sinh ë vïng ®ång b»ng s«ng Hång vµ B¾c Trung Bé. Thªm vµo ®ã gÇn 1500 lµng nghÒ (tËp trung chñ yÕu ë vïng n«ng th«n miÒn B¾c) th¶i ra 774.000 tÊn chÊt th¶i c«ng nghiÖp mçi n¨m. B¶ng 1: T×nh h×nh ph¸t sinh chÊt th¶i r¾n C¸c lo¹i chÊt th¶i r¾n Tæng l−îng ph¸t sinh chÊt Toµn quèc th¶i §« thÞ N«ng th«n sinh 12.800.000 6.400.000 6.400.000 ho¹t(tÊn/n¨m) ChÊt th¶i nguy h¹i c«ng nghiÖp(tÊn/n¨m) ChÊt th¶i kh«ng nguy h¹i tõ 128.400 125.000 2.400 c«ng 2.510.000 1.740.000 770.000 nghiÖp(tÊn/n¨m) ChÊt th¶i y tÕ l©y nhiÔm(tÊn/n¨m) 21.000 - - Tû lÖ thu gom trung b×nh (%) - 71 20 Tû lÖ ph¸t th¶i chÊt th¶i ®« thÞ b×nh qu©n theo - 0.8 0.3 ®Çu ng−êi (kg/ng−êi/ngµy) (Nguån: B¸o c¸o diÔn biÕn m«i tr−êng ViÖt Nam 2004-chÊt th¶i r¾n) Kho¶ng 160.000 tÊn/n¨m chiÕm 1% trong tæng sè l−îng chÊt th¶i r¾n lµ chÊt th¶i nguy h¹i bao gåm: chÊt th¶i y tÕ nguy h¹i, chÊt dÔ ch¸y, chÊt ®éc h¹i ph¸t sinh tõ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp vµ c¸c lo¹i thuèc trõ s©u phôc vô cho c¸c ho¹t ®éng n«ng nghiÖp. Trong thèng kª, l−îng chÊt th¶i c«ng nghiÖp nguy h¹i ph¸t sinh tõ vïng kinh tÕ träng ®iÓm phÝa Nam chiÕm tíi 75% tæng l−îng chÊt th¶i y tÕ nguy h¹i trong c¶ n−íc. Trong ®ã l−îng chÊt th¶i nguy h¹i ph¸t sinh tõ Hµ Néi, thµnh phè Hå ChÝ Minh, Thanh Hãa chiÕm 27% l−îng chÊt T« ThÞ Hoμng YÕn 2 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT th¶i y tÕ nguy h¹i cña c¶ n−íc. L−îng chÊt th¶i nguy h¹i ph¸t sinh ë phÝa Nam lín gÊp 3 lÇn chÊt th¶i nguy h¹i ph¸t sinh ë phÝa B¾c vµ lín gÊp 20 lÇn l−îng chÊt th¶i nguy h¹i ë miÒn Trung. Thµnh phÇn cña chÊt th¶i ®« thÞ Hµ Néi ®a d¹ng tõ chÊt th¶i h÷u c¬, v¶i giÊy hay chÊt tr¬ ®−îc thu thËp nh− sau B¶ng 2: Thµnh phÇn chÊt th¶i ë Hµ Néi Thµnh phÇn Tû lÖ phÇn tr¨m so víi tæng l−îng chÊt th¶i r¾n (n¨m) chÊt th¶i 1995 2003 H÷u c¬ 51,8 48,1 V¶i, giÊy 4,2 1,8 Nhùa, cao su, 4,3 10,5 da, gç, l«ng da Nhùa lµ 15% cÇm Kim lo¹i 5,5 5,0 Thñy tinh 0,5 7,2 ChÊt tr¬ 30,0 10,4 Kh¸c 0,2 0,4 (Nguån: Sè liÖu n¨m 2005 lÊy tõ M. Digregorso, 1997 – Trung t©m §«ng T©y Hawai; sè liÖu n¨m 2003 lÊy tõ sè liÖu quan tr¾c cña CEETIA, 2003) I.2. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ cacbon hãa Cacbon hãa lµ qu¸ tr×nh lo¹i bá c¸c hîp chÊt h÷u c¬ nhÑ cã thÓ bay h¬i cã mÆt trong nhiªn liÖu nh»m môc ®Ých thu nhËn cacbon. §©y lµ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y kh«ng hoµn toµn nguyªn liÖu. C¸c hîp chÊt h÷u c¬ ph©n hñy d−íi t¸c dông cña nhiÖt vµ t¹o thµnh cacbon. Qu¸ tr×nh cacbon hãa cã thÓ chia thµnh 2 b−íc: sÊy kh« vµ ®èt ch¸y kh«ng hoµn toµn nguyªn liÖu. Cã mét sè kh¸c biÖt gi÷a ph−¬ng ph¸p thiªu ®èt truyÒn thèng vµ c«ng nghÖ míi: - Ph−¬ng ph¸p thiªu ®èt truyÒn thèng biÕn toµn bé chÊt th¶i ®Çu vµo thµnh khÝ th¶i vµ tro, sinh ra l−îng khÝ th¶i ®éc h¹i vµ nhiÒu. Ng−îc l¹i ph−¬ng ph¸p T« ThÞ Hoμng YÕn 3 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT nhiÖt ph©n biÕn chÊt th¶i thµnh c¸c lo¹i nhiªn liÖu giµu n¨ng l−îng b»ng viÖc ®èt chÊt th¶i ë tr¹ng th¸i kiÓm so¸t, quy tr×nh xö lý nhiÖt l¹i h¹n chÕ sù biÕn ®æi ®Ó qu¸ tr×nh ®èt ch¸y kh«ng x¶y ra trùc tiÕp, chÊt th¶i ®−îc biÕn thµnh nh÷ng chÊt trung gian, cã thÓ xö lý thµnh c¸c vËt liÖu t¸i chÕ hoÆc thu håi n¨ng l−îng. D−íi t¸c dông cña nhiÖt, c¸c lo¹i r¸c th¶i chuyÓn hãa kÌm theo qu¸ tr×nh ph©n hñy t¹o thµnh n−íc, khÝ vµ than tæng hîp. Than tæng hîp ®−îc lµm l¹nh trong vßng 90 gi©y mµ kh«ng cÇn mét s¶n phÈm phô gia nµo trong khoang gi¶m nhiÖt, ®©y lµ s¶n phÈm chÝnh cña qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt ph©n r¸c th¶i ë nhiÖt ®é thÊp, lo¹i than nµy cã chøa hµm l−îng l−u huúnh thÊp kho¶ng 0,2%. §iÒu ®¸ng l−u ý lµ, c«ng nghÖ nhiÖt ph©n r¸c th¶i nhiÖt ®é thÊp nµy sÏ gióp tr¸nh ®−îc nguy c¬ ph¶n øng sinh ra c¸c chÊt ®éc h¹i, ®Æc biÖt lµ c¸c hîp chÊt ®ioxin v× xö lý ë nhiÖt ®é thÊp. - NhiÖt ph©n lµ qu¸ tr×nh lµm suy gi¶m nhiÖt cña c¸c vËt liÖu cacbon ë nhiÖt ®é tõ 400oC - 800oC hoÆc trong ®iÒu kiÖn thiÕu oxy hoÆc cã nguån cung cÊp oxy rÊt h¹n chÕ. Qu¸ tr×nh nµy lµm bay h¬i vµ ph©n hñy c¸c vËt liÖu r¸c h÷u c¬ b»ng nhiÖt, kh«ng b»ng ®èt löa trùc tiÕp. Khi chÊt th¶i bÞ nhiÖt ph©n (ng−îc víi qu¸ tr×nh ®èt trong lß thiªu ®èt), khÝ vµ than ë d¹ng r¾n ®−îc sinh ra. Than d−íi d¹ng r¾n lµ hîp chÊt cña c¸c nguyªn liÖu khã ch¸y víi cacbon. KhÝ tæng hîp ®−îc sinh ra lµ hçn hîp cña c¸c khÝ gåm cacbon monoxit, hydro, metan vµ mét sè lo¹i hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c dÔ bay h¬i. KhÝ tæng hîp cã nhiÖt trÞ lµ 10 – 20 MJ/Nm3. I.3. Nh÷ng øng dông chñ yÕu cña ph−¬ng ph¸p - Xö lý chÊt th¶i sinh ho¹t, c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp - Thu håi n¨ng l−îng vµ s¶n phÈm tõ nh÷ng chÊt d− thõa trong qu¸ tr×nh t¸i chÕ c¸c vËt liÖu (chÊt cßn l¹i trong m¸y nghiÒn tù ®éng, phÕ liÖu s¶n xuÊt ®iÖn vµ ®iÖn tö, c¸c lo¹i lèp cao su, chÊt th¶i nhùa tæng hîp vµ c¸c chÊt d− thõa trong qu¸ tr×nh bao gãi). Thu håi s¶n phÈm v¶i ®¹t 83,63%, giÊy ®¹t 41,97%. Hµm l−îng TOC trong s¶n phÈm cacbon hãa giÊy lµ 39%, v¶i ®¹t 73% (hiÖu suÊt tèi −u thu ®−îc khi cacbon hãa r¸c th¶i ë 300oC- 400oC- 500oC) [nghiªn cøu thùc nghiÖm cña nhãm nghiªn cøu khoa häc tr−êng ®¹i häc Ph−¬ng §«ng - 2008] T« ThÞ Hoμng YÕn 4 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT - T¹o ra c¸c vËt liÖu øng dông trong xö lý m«i tr−êng: than ho¹t tÝnh, vËt liÖu läc sinh häc Xö lý nhiÖt lµ biÖn ph¸p thay thÕ cho ph−¬ng ph¸p ch«n lÊp, khi xö lý mét l−îng lín c¸c chÊt cã thµnh phÇn thay ®æi, ®Æc biÖt lµ c¸c chÊt th¶i r¾n ®« thÞ. BiÖn ph¸p ñ ph©n vµ ñ yÕm khÝ chØ ®Ó xö lý c¸c thµnh phÇn thèi r÷a. HÇu hÕt c¸c quy tr×nh xö lý b»ng nhiÖt tiªn tiÕn sö dông chÊt th¶i r¾n ®« thÞ ®· ®−îc xö lý ban ®Çu. Mét sè hÖ thèng xö lý sinh häc t¹o ra lo¹i nhiªn liÖu s¶n xuÊt chñ yÕu gåm c¸c thÎ giÊy vµ c¸c lo¹i chÊt dÎo t¹o ra tõ nhiªn liÖu cã nguån gèc lµ chÊt th¶i. I.4. T×nh h×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi vµ trong n−íc I.4.1. T×nh h×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi NhiÖt ph©n mét sè nhiªn liÖu trong tù nhiªn ®Ó t¹o thµnh nh÷ng s¶n phÈm, nhiªn liÖu cã gi¸ trÞ cao h¬n vµ ®· ®−îc thÕ giíi nghiªn cøu vµ sö dông trong ph¹m vi s¶n xuÊt c«ng nghiÖp tõ rÊt l©u, vÝ dô: luyÖn coke trong s¶n xuÊt gang thÐp, chÕ biÕn s¶n phÈm tõ dÇu má, dÇu th«. NhiÖt ph©n víi c¸c môc ®Ých thu håi s¶n phÈm kh¸c nhau th× cã quy tr×nh c«ng nghÖ kh¸c nhau. ChÊt th¶i r¾n (xö lý NOx, SO2, HCL, CO, CO2 èng SÊy thïng quay Qu¹t Buång chøa C©n o >200o Lß nung (nhiÖt ®é 500 C) ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt Buång xö lý khÝ NhiÖt ®é buång xö lý 8001000oC S¶n phÈm cacbua H×nh 1: S¬ ®å c«ng nghÖ quy m« c«ng nghiÖp cacbon hãa chÊt th¶i ®« thÞ T« ThÞ Hoμng YÕn 5 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT C¸c thµnh phÇn chÊt h÷u c¬ trong chÊt th¶i ®« thÞ cã tèc ®é ph©n hñy chËm trong b·i ch«n lÊp nh− x−¬ng ®éng vËt, h¶i s¶n, gç, cao su, giÊy. Tuy nhiªn, thµnh phÇn cacbon trong c¸c chÊt nªu trªn t−¬ng ®èi cao. Ngoµi ra ®èi t−îng ¸p dông ®Ó xö lý cã thÓ ¸p dông cho chÊt th¶i n«ng nghiÖp. NhiÒu kÕt qu¶ nghiªn cøu thu håi cacbon tõ sinh khèi (chÊt th¶i n«ng nghiÖp) b»ng c«ng nghÖ cacbon hãa ®−îc c¸c t¸c gi¶ Kazuhiro, Lloyd S, Paredes, Michael J. Antal cña tr−êng §¹i Häc n¨ng l−îng thiªn nhiªn Hawaii cho thÊy s¶n phÈm thu ®−îc cã gi¸ trÞ nhiÖt n¨ng cao. ChØ sè vÒ c¸c thµnh phÇn ch¸y ®−îc thÓ hiÖn ë b¶ng sau: B¶ng 3:Thµnh phÇn nguyªn tè s¶n phÈm cacbon tõ chÊt th¶i r¾n n«ng nghiÖp. Tªn Thµnh phÇn, % NhiÖt chÊt trÞ, th¶i C H O N S Tro kJ/kg Gç 48.47 5.90 42.41 0.51 0.08 3.49 18.100 Gç såi 46.44 6.45 47.42 0.10 0.02 0.39 7.700 Lâi ng« 43.42 6.32 46.69 0.67 0.07 2.30 17.400 TrÊu 38.38 5.47 39.46 0.37 0.06 16.01 15.500 th«ng thãc Nguån: ASTME 1756-95 [Huffman Labs, Inc., USA] Trong thµnh phÇn chÊt th¶i l−îng Èm th−êng chøa tõ 15-25%. Nh»m gi¶m chi phÝ cho qu¸ tr×nh sÊy chÊt th¶i, Frank ®Ò xuÊt tËn thu nhiÖt tõ lß khÝ cacbon hãa theo s¬ ®å c«ng nghÖ h×nh d−íi ®©y: T« ThÞ Hoμng YÕn 6 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT ChÊt th¶i ®« thÞ c«ng nghiÖp S¬ chÕ (ph©n lo¹i, nghiÒn, t¹o h¹t) NhiÖt tuÇn hoµn SÊy kh« Xö lý khÝ Cacbon hãa KhÝ s¹ch th¶i S¶n phÈm cacbon H×nh 2: S¬ ®å cacbon hãa r¸c th¶i sinh ho¹t ®« thÞ, n«ng nghiÖp Theo s¬ ®å h×nh trªn ta thÊy, r¸c th¶i tr−íc khi ®−a vµo lß nhiÖt ph©n ®−îc ph©n lo¹i, nghiÒn, phèi trén vµ t¹o ®−îc h¹t theo kÝch th−íc nhÊt ®Þnh. Qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n sinh ra « nhiÔm thø cÊp lµ khÝ th¶i. KhÝ th¶i ®−îc ®−a qua hÖ thèng xö lý, nhiÖt cña khÝ th¶i cã thÓ tËn thu cho qu¸ tr×nh sÊy kh« cña c¸c giai ®o¹n trªn. Tuy nhiªn, viÖc nghiªn cøu nh»m ®−a ra c¸c th«ng sè c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n lµ v« cïng quan träng vµ phøc t¹p v× tÝnh ®a d¹ng vµ phøc t¹p cña thµnh phÇn r¸c th¶i. I.4.2. T×nh h×nh nghiªn cøu trong n−íc Theo «ng TrÇn ThÕ Ngäc, gi¸m ®èc Së Tµi Nguyªn M«i tr−êng Thµnh Phè Hå ChÝ Minh: xö lý r¸c lu«n lµ vÊn ®Ò ®au ®Çu cña c¸c nhµ qu¶n lý m«i tr−êng ®« thÞ. §èi víi c¸c ®« thÞ ®«ng d©n nh− thµnh phè Hå ChÝ Minh vµ Hµ Néi, chän c«ng nghÖ xö lý r¸c nh− thÕ nµo ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ cao, kh«ng g©y nªn nh÷ng hËu qu¶ xÊu vÒ m«i tr−êng cho t−¬ng lai vµ Ýt tèn kÐm lu«n lµ nçi bøc xóc cña c¸c T« ThÞ Hoμng YÕn 7 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT nhµ chøc n¨ng. Nghiªn cøu c«ng nghÖ xö lý c¸c chÊt th¶i thø cÊp, nh÷ng lîi Ých ®¹t ®−îc, trong ®iÒu kiÖn ph©n lo¹i r¸c cã thÓ thùc hiÖn, víi c«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ hiÖn t¹i cña ViÖt Nam lµ cÇn thiÕt ®Ó chóng ta cã nh÷ng th«ng tin vÒ kh¶ n¨ng ph¸t triÓn nghµnh c«ng nghiÖp trong n−íc, còng nh− dù ®o¸n ®−îc nh÷ng khã kh¨n sÏ gÆp ph¶i, nh÷ng c«ng viÖc chóng ta ph¶i tiÕp tôc tiÕn hµnh ë møc ®é chuyªn s©u h¬n. Tuy nhiªn, t¹i ViÖt Nam hiÖn nay míi chØ cã c¸c nghiªn cøu xö lý theo ph−¬ng ph¸p thiªu ®èt ch¸y hoµn toµn, øng dông ®Ó xö lý chÊt th¶i r¾n y tÕ vµ chÊt th¶i c«ng nghiÖp nguy h¹i, ch−a cã ®Ò tµi nµo nµo nghiªn cøu hoÆc triÓn khai øng dông c«ng nghÖ c¸cbon hãa r¸c th¶i nãi chung vµ r¸c th¶i sinh ho¹t nãi riªng. Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ViÖn C«ng nghÖ vµ M«i tr−êng n¨m 2006 cho biÕt mét c¸ch cô thÓ h¬n vÒ mét sè nÐt ®Æc tr−ng cña r¸c th¶i sinh ho¹t tõ c¸c hé gia ®×nh ë ®« thÞ ViÖt Nam, mét thµnh phÇn ®¸ng kÓ cña r¸c th¶i ®« thÞ nãi chung. T¹i Hµ Néi, tæng l−îng chÊt th¶i r¾n thu gom riªn ë khu vùc néi thµnh lµ 722,335 tÊn/n¨m (kho¶ng 2450 tÊn/ngµy). [Nguån: URENCO, 2006]. Theo kÕt qu¶ ®iÒu tra, kh¶o s¸t cña ViÖn C«ng NghÖ M«i tr−êng – ViÖn Khoa Häc vµ C«ng NghÖ ViÖt Nam n¨m 2006, tû lÖ thµnh phÇn h÷u c¬ ph¸t sinh tõ c¸c hé gia ®×nh lµ kh¸ cao, dao ®éng xung quanh møc 80-85%, trong ®ã cã kho¶ng 55% lµ r¸c th¶i h÷u c¬ thùc phÈm thÝch hîp cho lµm ph©n composting phôc vô s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. C¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c nh− Plastic, giÊy, v¶i, cao su, da, cµnh l¸ c©y, tãc… lµ nh÷ng chÊt ph©n hñy vi sinh chËm trong ®iÒu kiÖn ch«n lÊp, chiÕm kho¶ng 30% (~ 750 tÊn/ngµy). NÕu xem xÐt c¸c thµnh phÇn nµy trong r¸c th¶i cña c¸c hé gia ®×nh ®æ vµo xe thu gom r¸c cña C«ng ty vÖ sinh m«i tr−êng sau khi cã sù ph©n lo¹i tù ph¸t c¸c thµnh phÇn cã thÓ b¸n cho ®ång n¸t th× cßn kho¶ng 26%, tøc kho¶ng 611 tÊn/ngµy ë riªng thµnh phè Hµ Néi. T« ThÞ Hoμng YÕn 8 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Ch−¬ng II. Tæng quan vÒ n−íc th¶i dÖt nhuém II.1. Vµi nÐt vÒ ngµnh c«ng nghiÖp dÖt may ë ViÖt Nam. ¤ng Lª Quèc ¢n - Chñ tÞch HiÖp héi DÖt may ViÖt Nam cho biÕt tÝnh ®Õn cuèi n¨m 2007, riªng ngµnh dÖt may ViÖt Nam cã kho¶ng h¬n 2000 doanh nghiÖp víi trªn 2 triÖu lao ®éng. Kim ng¹ch xuÊt khÈu ®¹t h¬n 7,8 tû USD, t¨ng gÊp 2,2 lÇn so víi n¨m 2004 vµ xÕp thø 9 trong c¸c n−íc xuÊt khÈu ngµnh hµng may mÆc trªn thÕ giíi. Môc tiªu ®Ò ra ®Õn 2010 doanh thu xuÊt khÈu ®¹t 10 tû USD. Trong c¸c doanh nghiÖp dÖt hiÖn nay vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr−êng còng rÊt nÆng nÒ. ¤ nhiÔm tõ khãi th¶i cña viÖc ®èt lß h¬i dïng than, « nhiÔm nguån n−íc do n−íc th¶i tõ c¸c c«ng ®o¹n nhuém, giÆt. §a sè c¸c doanh nghiÖp hiÖn nay ®Òu thiÕu hÖ thèng xö lý n−íc th¶i. N−íc th¶i cña c«ng ®o¹n nhuém, giÆt th−êng ®−îc th¶i trùc tiÕp ra m«i tr−êng. B¶ng 4: Tæng khèi l−îng cña n−íc th¶i trong nghµnh dÖt (tÝnh b»ng m3/tÊn s¶n phÈm) C¸c ph©n x−ëng tÈy len 20-70 m3/tÊn s¶n phÈm C¸c ph©n x−ëng nhuém 29-50 m3/tÊn s¶n phÈm C¸c ph©n x−ëng tÈy tr¾ng 50-100 m3/tÊn s¶n phÈm C¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt quÇn ¸o 60-100 m3/tÊn s¶n phÈm Sîi visco, len ®−îc t¸i chÕ biÕn hoÆc 50-100 m3/tÊn s¶n phÈm c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt lôa 350-1000 m3/tÊn s¶n phÈm C¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt t¬ nh©n t¹o Nguån:[3] II.2. Thµnh phÇn n−íc th¶i dÖt nhuém DÖt nhuém lµ mét trong nh÷ng ngµnh ®ßi hái sö dông nhiÒu ®Õn n−íc vµ hãa chÊt. C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch ®Æc ®iÓm n−íc th¶i cho thÊy: + L−îng n−íc th¶i th−êng lín (kho¶ng 50 ®Õn 300 m3 n−íc cho 1 tÊn hµng dÖt) chñ yÕu tõ c«ng ®o¹n dÖt nhuém vµ nÊu tÈy. T« ThÞ Hoμng YÕn 9 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT + N−íc th¶i chøa hçn hîp phøc t¹p c¸c ho¸ chÊt d− thõa (phÈm nhuém, chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt, chÊt ®iÖn ly, chÊt ngËm, chÊt t¹o m«i tr−êng, men, chÊt oxy ho¸) d−íi d¹ng c¸c ion, c¸c kim lo¹i nÆng vµ c¸c t¹p chÊt t¸ch ra tõ x¬ sîi. + N−íc th¶i tÈy giÆt cã pH dao ®éng tõ 9 ®Õn 12, hµm l−îng chÊt h÷u c¬ cao (COD cã thÓ lªn tíi 1000 - 3000 mg/l). + §é mµu cña n−íc th¶i kh¸ lín ë nh÷ng giai ®o¹n tÈy ban ®Çu vµ cã thÓ lªn tíi 10.000 Pt-Co, hµm l−îng cÆn l¬ löng ®¹t gi¸ trÞ 2000 mg/l. + N−íc th¶i nhuém th−êng kh«ng æn ®Þnh vµ ®a d¹ng (hiÖu qu¶ hÊp thô thuèc nhuém cña v¶i chØ ®¹t 60 - 70%, 30 - 40% c¸c phÈm nhuém thõa ë d¹ng nguyªn thuû hoÆc bÞ ph©n huû ë mét d¹ng kh¸c, do ®ã n−íc cã ®é mÇu rÊt cao ®«i khi lªn ®Õn 50.000 Pt-Co, COD thay ®æi tõ 80 ®Õn 18.000 mg/l. C¸c phÈm nhuém ho¹t tÝnh, hoµn nguyªn, th−êng th¶i trùc tiÕp ra m«i tr−êng, l−îng phÈm nhuém thõa lín dÉn ®Õn gia t¨ng chÊt h÷u c¬ vµ ®é mµu. + Møc ®é « nhiÔm cña n−íc th¶i dÖt nhuém phô thuéc rÊt lín vµo lo¹i vµ l−îng ho¸ chÊt sö dông, vµo kÕt cÊu mÆt hµng s¶n xuÊt (tÈy tr¾ng, nhuém, in hoa...), vµo tû lÖ sö dông sîi tæng hîp, vµo lo¹i h×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt (gi¸n ®o¹n, liªn tôc hay b¸n liªn tôc), vµo ®Æc tÝnh m¸y mãc thiÕt bÞ sö dông... T« ThÞ Hoμng YÕn 10 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT B¶ng 5: §Æc tÝnh n−íc th¶i mét sè c«ng ®o¹n chÝnh cña C«ng ty dÖt Minh Khai C«ng ®o¹n Nhuém NÊu L−u l−îng pH (m3/ngµy) 18 >12 COD 15 NÊu, tÈy, 16 nhuém Bobin 0,3 Hå 10 TÈy GiÆt nhuém sau 170 GiÆt sau nÊu GiÆt sau tÈy 140 90 Sinh ho¹t Dßng chung 121 th¶i 580,3 >12 > 12 6,5 - 7,0 >12 7 ,5 – 8,2 9 - 10 9 - 10 6,5 – 7,5 8,5 - 10 BOD 2100 – 2700 T¶i l−îng, BOD5, mg/l kg/ngµy 45,0 550 – 700 T¶i l−îng SS, mg/l kg/ngµy 11,9 40 - 60 5800 – 6700 100,5 3200 - 3700 53,1 700 – 900 12,8 260 - 340 4,9 22000 - 28000 7,5 13000 - 17000 4,5 420 - 610 5,0 130 - 180 1,5 150 - 200 30,6 50 - 70 10,2 700 – 900 96,8 410 - 520 56,9 100 - 150 17,5 30 - 50 5,6 120 – 170 13,5 65 - 90 7,2 420 – 610 341 210 - 300 155 COD, mg/l T-N, mg/l T-P, mg/l 0,37 0,32 380 - 420 3,51 1,92 110 - 170 2,50 1,12 400 - 450 6,40 2,22 40 - 50 0,51 0,42 30 - 40 0,24 0,06 190 - 230 2,98 0,46 20 - 40 0,25 0,06 50 - 70 25,0 7,0 120 - 150 4,5 – 5,6 1,0 – 1,5 Nguån: Nghiªn cøu viÖn c«ng nghÖ vµ m«i tr−êng ViÖt Nam - 2008 T« ThÞ Hoμng YÕn 11 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT II.3. C¸c ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc th¶i dÖt nhuém II.3.1. Ph−¬ng ph¸p c¬ häc Xö lý c¬ häc truyÒn thèng th−êng ®ãng vai trß nh− mét c«ng ®o¹n xö lý s¬ bé. Tr−íc khi xö lÝ n−íc th¶i cÇn ph¶i ®−îc lo¹i bá c¸c t¹p chÊt lÉn trong n−íc nh− bôi, ®Êt, x¬ sîi vôn, hå s¸p b»ng c¸ch g¹n, l¾ng, läc b»ng kü thuËt song ch¾n r¸c, l−íi r¸c, bÓ l¾ng c¸t, bÓ thu dÇu mì. C¸c biÖn ph¸p xö lý c¬ häc th−êng ®−îc thùc hiÖn víi môc ®Ých lo¹i t¸ch c¸c t¹p chÊt kh«ng tan, ph©n t¸n th« ra khái n−íc theo nguyªn t¾c träng lùc. II.3.2. Ph−¬ng ph¸p hãa lý vµ hãa häc + HÊp phô Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng ®−îc dïng ®Ó khö mµu n−íc th¶i chøa thuèc nhuém hoµ tan vµ thuèc nhuém ho¹t tÝnh. HÊp phô lµ qu¸ tr×nh t¨ng nång ®é cña chÊt tan (chÊt bÞ hÊp phô) trªn bÒ mÆt chÊt r¾n (chÊt hÊp phô) so víi vïng xung quanh. HiÖn t−îng hÊp phô x¶y ra do lùc t−¬ng t¸c cña c¸c nguyªn tö trªn bÒ mÆt chÊt r¾n víi c¸c chÊt tan trªn c¬ së lùc hót tÜnh ®iÖn, lùc c¶m øng, lùc ph©n t¸n (hÊp phô vËt lý), trong tr−êng hîp lùc t−¬ng t¸c ®ñ m¹nh cã thÓ g©y ra liªn kÕt hãa häc hoÆc t¹o phøc, trao ®æi ion. Lùc t−¬ng t¸c gi÷a chÊt hÊp phô vµ chÊt bÞ hÊp phô cµng m¹nh th× kh¶ n¨ng hÊp phô cµng lín, kh¶ n¨ng gi÷ c¸c chÊt bÞ hÊp phô trªn chÊt r¾n cµng cao. DiÖn tÝch bÒ mÆt riªng, ®é xèp còng nh− ph©n bè lç xèp cña chÊt hÊp phô ®ãng vai trß quan träng ®èi víi kh¶ n¨ng hÊp phô cña mét hÖ, diÖn tÝch cµng lín kh¶ n¨ng hÊp phô cµng cao. ChÊt hÊp phô cã thÓ cã nguån gèc tõ tù nhiªn nh−: zeolit, nh«m oxit, bentonit, mordenit… hoÆc cã nguån gèc nh©n t¹o nh−: than ho¹t tÝnh, zeolit, nh«m oxit, silicagen, c¸c polyme ®Æc thï. Thµnh phÇn chÝnh cña c¸c lo¹i chÊt hÊp phô lµ c¸c oxit kim lo¹i, oxit silic hay hçn hîp gi÷a chóng, ngo¹i trõ tr−êng hîp than ho¹t tÝnh cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ cacbon. Trong ®ã than ho¹t tÝnh vµ zeolit ®−îc xem lµ hÖ cã ®é ph©n t¸n cao, cã diÖn tÝch lín cã thÓ ®¹t trªn 1.000 m2/g. T« ThÞ Hoμng YÕn 12 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Trong m«i tr−êng n−íc tù nhiªn hay trong c«ng nghÖ xö lý n−íc, n−íc th¶i, qu¸ tr×nh hÊp phô x¶y ra rÊt phøc t¹p do sù cã mÆt ®ång thêi cña c¸c chÊt hÊp phô vµ chÊt bÞ hÊp phô. HÊp phô lµ do t−¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö trªn bÒ mÆt chÊt r¾n vµ chÊt tan nªn cã thÓ xÐt tíi c¸c qu¸ tr×nh sau: ” T¹o phøc chÊt trªn bÒ mÆt chÊt r¾n (chÊt hÊp phô): thñy ph©n c¸c nhãm chøc bÒ mÆt, t¹o liªn kÕt phøc chÊt trªn bÒ mÆt víi c¸c ion kim lo¹i hay víi c¸c phèi tö. ” T−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a bÒ mÆt chÊt r¾n víi c¸c ion mang ®iÖn tÝch cña m«i tr−êng víi kho¶ng c¸ch lín h¬n kho¶ng c¸ch cña liªn kÕt hãa häc. ” HÊp phô c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng ph©n cùc, c¸c ph©n tö trung hßa do t−¬ng t¸c hÊp phô vËt lý, t−¬ng t¸c Van der Waals. ” HÊp phô c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt do t−¬ng t¸c hÊp phô vËt lý vµ t−¬ng t¸c Van der Waals, chóng lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt ph©n c¸ch pha. ” HÊp phô c¸c chÊt polyme, c¸c chÊt ®a ®iÖn ly, axit humic, protein, c¸c h¹t keo (kÓ c¶ vi sinh) trªn chÊt hÊp phô r¾n. Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng tr×nh kh¸c nhau ®−îc sö dông ®Ó m« t¶ qu¸ tr×nh c©n b»ng hÊp phô nh− ph−¬ng tr×nh Langmuir, Freundlich, … Qu¸ tr×nh hÊp phô ®−îc sö dông ®Ó t¸ch c¸c chÊt h÷u c¬ nh− phenol, alkylbenzen – sulphonic axit, thuèc nhuém, c¸c hîp chÊt th¬m tõ n−íc th¶i b»ng than ho¹t tÝnh. + Ph−¬ng ph¸p trung hoµ, ®iÒu chØnh pH Tr−íc khi ®−a sang thiÕt bÞ xö lý, dßng th¶i cÇn ®−îc ®iÒu chØnh pH tíi gi¸ trÞ thÝch hîp. Trung hßa cã thÓ thùc hiÖn b»ng trén dßng th¶i cã tÝnh axit víi dßng th¶i cã tÝnh kiÒm hoÆc sö dông c¸c ho¸ chÊt nh− H2SO4, HCl, NaOH, NaHCO3, Na2CO3... §iÒu chØnh pH th−êng kÕt hîp thùc hiÖn ë bÓ ®iÒu hoµ hay bÓ chøa n−íc th¶i T« ThÞ Hoμng YÕn 13 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT + Ph−¬ng ph¸p ®«ng keo tô §©y lµ ph−¬ng ph¸p th«ng dông ®Ó xö lý n−íc th¶i dÖt nhuém. Ng−êi ta dïng c¸c lo¹i phÌn nh«m, phÌn s¾t, hay hçn hîp cña hai lo¹i phÌn nµy hoÆc PAC cïng víi s÷a v«i vµ hydroxyt canxi Ca(OH)2 víi môc ®Ých khö mµu vµ mét phÇn COD. §Ó t¨ng qu¸ tr×nh t¹o b«ng vµ trî l¾ng, ng−êi ta th−êng bæ sung chÊt trî t¹o b«ng nh− polymer h÷u c¬. + Ph−¬ng ph¸p oxy ho¸ Do cÊu tróc ho¸ häc cña thuèc nhuém bÒn trong kh«ng khÝ nªn trong khö mµu n−íc th¶i dÖt nhuém b»ng ph−¬ng ph¸p oxy ho¸ ph¶i dïng c¸c chÊt oxy ho¸ m¹nh. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®· chØ ra mét sè chÊt oxy ho¸ cã kh¶ n¨ng khö mµu tèt: ozone, t¸c nh©n Fenton (hydroperoxit kÕt hîp Fe (II)), tia cùc tÝm kÕt hîp oxit titan. HiÖu qu¶ xö lý cña ph−¬ng ph¸p nµy rÊt tèt tuy nhiªn chi phÝ cho ph−¬ng ph¸p xö lý nµy kh¸ cao. §Ó gi¶m chi phÝ xö lý trong nhiÒu tr−êng hîp ng−êi ta ¸p dông ph−¬ng ph¸p oxy hãa kh«ng hoµn toµn. Thuèc nhuém d− trong n−íc th¶i sÏ ®−îc oxy ho¸ ph©n hñy thµnh c¸c c¸c s¶n phÈm kh«ng cßn mang mµu, dÔ ph©n huû sinh häc h¬n ®Ó cã thÓ dÔ dµng xö lý trong c¸c b−íc tiÕp theo. + Ph−¬ng ph¸p mµng §©y lµ ph−¬ng ph¸p míi, hiÖn ®¹i, ®ang ®−îc ph¸t triÓn rÊt nhanh trong nhiÒu ngµnh kü thuËt trong ®ã cã xö lý n−íc th¶i. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc øng dông trong xö lý n−íc th¶i ngµnh dÖt nhuém víi môc ®Ých thu håi ho¸ chÊt ®Ó t¸i sö dông l¹i nh− thu håi tinh bét, PVA, thuèc nhuém in®igo b»ng siªu läc ®ång thêi thu håi muèi vµ thuèc nhuém b»ng mµng thÈm thÊu ng−îc. Ph−¬ng ph¸p mµng cã −u ®iÓm t¸ch ®−îc c¸c chÊt cã ®é tinh khiÕt cao, tuy nhiªn do gi¸ thµnh thiÕt bÞ, chi phÝ vËn hµnh cao nªn ph¹m vi øng dông ch−a ®−îc réng r·i + Ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa: - Oxy hãa ®iÖn hãa: §−îc dïng ®Ó xö lý n−íc th¶i víi môc ®Ých ph©n hñy c¸c chÊt ®éc trong n−íc th¶i hoÆc thu håi cÆn quý trªn c¸c ®iÖn cùc anèt. C¸c qu¸ tr×nh nµy ®· ®−îc nghiªn cøu ®Ó lµm s¹ch n−íc th¶i khái c¸c t¹p chÊt xyanua, amin, alcol, aldehit, c¸c hîp chÊt nit¬, thuèc nhuém azo, sunfit, mecaptan… Trong qu¸ tr×nh oxy hãa ®iÖn hãa, c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc bÞ oxi hãa t¹o T« ThÞ Hoμng YÕn 14 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT thµnh c¸c chÊt kh«ng ®éc vµ ®¬n gi¶n h¬n ®Ó cã thÓ t¸ch ra b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c. C¬ së cña ph−¬ng ph¸p lµ: trªn cùc d−¬ng (anot) c¸c ion cho ®iÖn tö nghÜa lµ ph¶n øng oxy hãa ®iÖn hãa x¶y ra, cßn trªn cùc ©m (catot) x¶y ra qu¸ tr×nh nhËn ®iÖn tö, nghÜa lµ ph¶n øng khö x¶y ra. Tuy nhiªn, nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy tiªu hao ®iÖn n¨ng lín. - Keo tô ®iÖn hãa: Bªn c¹nh ph−¬ng ph¸p keo tô ho¸ lý, ph−¬ng ph¸p keo tô ®iÖn ho¸ ®−îc øng dông ®Ó khö mµu ®èi víi c¸c chÊt g©y « nhiÔm cã ®é bÒn mµu cao. Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ trong thiÕt bÞ keo tô cã c¸c ®iÖn cùc cã dßng ®iÖn mét chiÒu, chÊt keo tô ®−îc t¹o thµnh “t¹i chç” tõ qu¸ tr×nh hoµ tan ®iÖn cùc kim lo¹i t¹o thµnh c¸c b«ng cÆn dÔ l¾ng. §èi víi ph−¬ng ph¸p nµy, ng−êi ta cã thÓ sö dông kÕt hîp c¶ phÌn nh«m vµ phÌn s¾t ®Ó khö mµu cña thuèc nhuém hoµn nguyªn, ho¹t tÝnh vµ ph©n t¸n. ChÊt keo tô còng cã thÓ t¹o thµnh tõ qu¸ tr×nh hoµ tan anot + Ph−¬ng ph¸p trao ®æi ion: Dïng ®Ó t¸ch c¸c kim lo¹i vµ thu håi c¸c s¶n phÈm cã gi¸ trÞ. Qu¸ tr×nh trao ®æi ion lµ qu¸ tr×nh trong ®ã c¸c ion trªn bÒ mÆt pha r¾n cña chÊt trao ®æi ion trao ®æi víi c¸c ion cïng ®iÖn tÝch cña dung dÞch khi cho n−íc th¶i tiÕp xóc víi chÊt trao ®æi ion. C¸c chÊt trao ®æi ion gåm chÊt v« c¬ hoÆc h÷u c¬ cã nguån gèc tù nhiªn hay nh©n t¹o. Trong qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i ngµnh dÖt nhuém ng−êi ta th−êng dïng nhùa cationit ®Ó t¸ch ion kim lo¹i trong n−íc th¶i b»ng ph¶n øng: mA + RmB ⇔ mRA + B A lµ chÊt trao ®æi ion (ionit) vµ RmB lµ dung dÞch cÇn trao ®æi II.3.3. Ph−¬ng ph¸p sinh häc Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn kh¶ n¨ng lµm s¹ch mét sè chÊt « nhiÔm cã trong n−íc th¶i cña c¸c vi sinh vËt. Trong qu¸ tr×nh sèng, c¸c vi sinh vËt sö dông c¸c chÊt h÷u c¬, c¸c chÊt dinh d−ìng (N, P), mét sè chÊt kho¸ng vµ n¨ng l−îng ®Ó t¨ng tr−ëng vµ x©y dùng tÕ bµo míi. Nhê enzim do chóng tiÕt ra, vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng ph©n huû c¸c chÊt h÷u c¬ ®Ó t¹o ra n¨ng l−îng cho qu¸ tr×nh nµy. Nh− vËy, trong qu¸ tr×nh sinh tr−ëng vi sinh vËt ®· lµm s¹ch c¸c chÊt « nhiÔm T« ThÞ Hoμng YÕn 15 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT trong n−íc. §èi víi c¸c t¹p chÊt v« c¬ cã trong n−íc th¶i, ph−¬ng ph¸p xö lý sinh häc cã thÓ khö c¸c chÊt sulfit, muèi amon, nitrat. N−íc th¶i dÖt nhuém chøa c¶ thµnh phÇn h÷u c¬ cã kh¶ n¨ng ph©n huû sinh häc (hå tinh bét dïng trong hå v¶i, chÊt h÷u c¬ tõ n−íc th¶i sinh ho¹t) còng nh− c¸c thµnh phÇn khã ph©n hñy sinh häc (thuèc nhuém, dÇu kho¸ng, t¹p chÊt thiªn nhiªn tõ x¬ sîi). Trong mét sè tr−êng hîp n−íc th¶i dÖt nhuém cã thÓ chøa c¸c chÊt cã tÝnh ®éc ®èi víi vi sinh vËt nh− c¸c chÊt khö v« c¬, formaldehit, kim lo¹i nÆng, clo, v.v… Do ®ã tr−íc khi ®−a vµo xö lý sinh häc, n−íc th¶i cÇn ®−îc khö c¸c chÊt g©y ®éc vµ gi¶m tû lÖ c¸c chÊt khã ph©n huû sinh häc b»ng ph−¬ng ph¸p xö lý s¬ bé. C¸c ph−¬ng ph¸p sinh häc ®−îc ¸p dông cho xö lý n−íc th¶i c«ng nghiÖp dÖt nhuém hiÖn nay chñ yÕu lµ c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý hiÕu khÝ nh− ph−¬ng ph¸p bïn ho¹t tÝnh, läc sinh häc, hå oxy ho¸. GÇn ®©y còng cã mét sè nghiªn cøu øng dông ph−¬ng ph¸p sinh häc yÕm khÝ ®Ó ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬ khã ph©n hñy vµ mµu trong n−íc th¶i dÖt nhuém. * C¬ chÕ ph©n huû c¸c chÊt h÷u c¬ nhê vi sinh vËt C¬ chÕ qu¸ tr×nh ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬ bao gåm c¸c qu¸ tr×nh: Oxi hãa (ph©n hñy) chÊt h÷u c¬, tæng hîp tÕ bµo (®ång hãa) vµ tù oxy hãa (h« hÊp néi bµo). Trong qu¸ tr×nh oxy hãa (ph©n hñy) chÊt h÷u c¬, vi sinh vËt sö dông oxy ®Ó chuyÓn hãa c¸c chÊt h÷u thµnh c¸c s¶n phÈm oxy hãa. Qu¸ tr×nh nµy sinh ra n¨ng l−îng vµ vi sinh vËt sö dông n¨ng l−îng nµy ®Ó tæng hîp tÕ bµo míi. Trong qu¸ tr×nh tæng hîp tÕ bµo (®ång hãa), vi sinh vËt sö dông chÊt h÷u c¬, oxy, c¸c chÊt dinh d−ìng N, P, vi l−îng vµ n¨ng l−îng tõ qu¸ tr×nh oxy hãa ®Ó tæng hîp nªn tÕ bµo míi. Bªn c¹nh qu¸ tr×nh tæng hîp tÕ bµo còng x¶y ra qu¸ tr×nh tù «xi hãa tÕ bµo (h« hÊp néi bµo). Ph−¬ng tr×nh hãa häc biÓu diÔn c¸c qu¸ tr×nh nh− sau: T« ThÞ Hoμng YÕn 16 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT C¸c s¶n phÈm cuèi cïng CO2, H2O, (NH4+)... Ph©n hñy ChÊt h÷u c¬ CxHyOz(N) Vi sinh vËt O2 Sinh tr−ëng Tù oxi ho¸ N, P CO2, H2O, NH4+ H×nh 3: C¬ chÕ lµm s¹ch chÊt h÷u c¬ nhê vi sinh vËt Oxy hãa (ph©n hñy) chÊt h÷u c¬: CxHyOz + (x + y/4 – z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O + ΔH Tæng hîp tÕ bµo (®ång hãa): n CxHyOz + n NH3 + n(x + y/4 –z/2 – 5) O2 → (C5H7NO2)n (vi sinh vËt) + n (x-5) CO2 + n/2 (y-4) H2O - ΔH Tù oxy hãa tÕ bµo (H« hÊp néi bµo): (C5H7NO2)n + 5n O2 → 5n CO2 + 2n H2O + n NH3 + ΔH * Qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i nhê vi sinh vËt bao gåm c¸c giai ®o¹n: Giai ®o¹n 1: c¸c hîp chÊt h÷u c¬ tiÕp xóc víi bÒ mÆt tÕ bµo. Giai ®o¹n 2: hÊp phô, khuyÕch t¸n c¸c chÊt h÷u c¬ qua mµng b¸n thÊm vµo trong tÕ bµo vi sinh vËt. Giai ®o¹n 3: chuyÓn ho¸ c¸c chÊt trong néi bµo ®Ó sinh ra n¨ng l−îng vµ tæng hîp c¸c vËt liÖu míi cho tÕ bµo vi sinh vËt. Giai ®o¹n 4: di chuyÓn c¸c s¶n phÈm oxy ho¸ tõ trong tÕ bµo ra bÒ mÆt tÕ bµo vi sinh vËt. Giai ®o¹n 5: di chuyÓn c¸c chÊt tõ bÒ mÆt tÕ bµo ra pha láng do khuyÕch t¸n vµ ®èi l−u. T« ThÞ Hoμng YÕn 17 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi qu¸ tr×nh xö lý sinh häc hiÕu khÝ - Nång ®é «xy hoµ tan trong n−íc (DO): Nång ®é «xy hoµ tan trong bÓ xö lý thÊp sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho vi khuÈn d¹ng sîi ph¸t triÓn sinh ra hiÖn t−îng bïn khã l¾ng (bulking) lµm cho n−íc ra khái hÖ bÞ ®ôc, khã duy tr×, kiÓm so¸t ®−îc nång ®é bïn ho¹t tÝnh trong bÓ. DO qu¸ thÊp thËm chÝ lµm chÕt vi sinh vËt. Tuy nhiªn nÕu duy tr× nång ®é DO qu¸ cao tiªu hao n¨ng l−îng ®Ó sôc khÝ sÏ lín lµm t¨ng gi¸ thµnh xö lý. - C¸c chÊt dinh d−ìng vµ c¸c nguyªn tè vi l−îng: Ngoµi hai c¬ chÊt lµ nguån cacbon vµ oxy, ®Ó duy tr× qu¸ tr×nh sèng vi sinh vËt cßn cÇn c¸c chÊt dinh d−ìng N, P vµ mét sè chÊt kho¸ng nh− Ca, K, Mg, Zn, Mn, Fe, Co... ë møc ®é vi l−îng. - pH cña n−íc th¶i: b¶ng pH tèi −u cho xö lý vi sinh tõ 6,5 - 8,5. NÕu pH < 6,5 sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho nÊm vµ vi khuÈn d¹ng sîi ph¸t triÓn, ng¨n c¶n viÖc t¹o b«ng vµ lµm bïn khã l¾ng. NÕu pH > 8,5 tèc ®é trao ®æi chÊt sÏ bÞ chËm, cã thÓ ngõng do vi sinh vËt kh«ng thÓ ph¸t triÓn ë ®iÒu kiÖn pH nµy. - NhiÖt ®é: Khi nhiÖt ®é t¨ng qu¸ ng−ìng cã thÓ lµm vi sinh vËt bÞ chÕt, cßn nhiÖt ®é qu¸ thÊp tèc ®é lµm s¹ch bÞ gi¶m, qu¸ tr×nh thÝch nghi cña vi sinh vËt víi m«i tr−êng bÞ chËm, kh¶ n¨ng l¾ng bïn gi¶m. NhiÖt ®é n−íc th¶i cho xö lý sinh häc hiÕu khÝ tèt nhÊt th−êng trong kho¶ng 20 - 30oC. - Nång ®é cho phÐp cña chÊt bÈn h÷u c¬ trong n−íc th¶i. - Nång ®é c¸c chÊt ®éc h¹i. - Nång ®é c¸c kim lo¹i nÆng. - Nång ®é muèi v« c¬ trong n−íc th¶i. - Nång ®é c¸c chÊt l¬ löng. ë ViÖt Nam hiÖn nay ®Ó xö lý n−íc th¶i dÖt nhuém th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p bïn ho¹t tÝnh tuÇn hoµn vµ hiÕu khÝ, kÞ khÝ kÕt hîp, läc sinh häc. * Ph−¬ng ph¸p bïn ho¹t tÝnh T¸c nh©n sinh häc trong qu¸ tr×nh xö lý n−íc th¶i b»ng ph−¬ng ph¸p bïn ho¹t tÝnh hiÕu khÝ chÝnh lµ c¸c vi sinh vËt cã mÆt trong bïn ho¹t tÝnh. Bïn ho¹t T« ThÞ Hoμng YÕn 18 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT tÝnh lµ tËp hîp c¸c vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng hÊp phô trªn bÒ mÆt vµ «xy ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i víi sù cã mÆt cña «xy. Bïn ho¹t tÝnh lµ mét hÖ sinh vËt phøc t¹p bao gåm: vi khuÈn, aetiponicer, nguyªn sinh vËt, nÊm, t¶o, vi rót. Trong ®ã vi khuÈn ®ãng vai trß quan träng nhÊt trong viÖc ph©n huû chÊt h÷u c¬ vµ lµ thµnh phÇn cÊu t¹o chñ yÕu cña bïn ho¹t tÝnh. Bïn ho¹t tÝnh d¹ng b«ng, mµu vµng n©u dÔ l¾ng. Cø 1 gam bïn ho¹t tÝnh kh« chøa tõ 108 - 1014 tÕ bµo víi kÝch th−íc 0,1 - 3 μm. Thµnh phÇn vi khuÈn cã trong bïn ho¹t tÝnh trong qu¸ tr×nh lµm s¹ch n−íc th¶i thay ®æi theo nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn n−íc th¶i. B¶n chÊt cña c¸c chÊt h÷u c¬ cã trong n−íc th¶i sÏ quyÕt ®Þnh c¸c lo¹i vi khuÈn nµo cã trong bïn lµ chñ ®¹o H×nh 4: S¬ ®å bïn ho¹t tÝnh theo mÎ * Ph−¬ng ph¸p läc sinh häc Läc sinh häc (biofiltration) lµ mét c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn sù « nhiÔm míi. Nã bao gåm sù lo¹i bá vµ « xi hãa nh÷ng hîp chÊt khÝ bÞ nhiÔm bÈn nhê vi sinh vËt. Läc sinh häc cã thÓ xö lý nh÷ng ph©n tö khÝ h÷u c¬- nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i ( Volatile Organic Compound- VOC's) hoÆc c¸c hîp chÊt cacbon, hay nh÷ng chÊt khÝ ®éc v« c¬- amoniac hay H2S. T« ThÞ Hoμng YÕn 19 505303073 Khãa luËn tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT - Nguyªn lý. Läc sinh häc sö dông vi sinh vËt ®Ó ph©n hñy nh÷ng hîp chÊt h÷u c¬ (hoÆc biÕn ®æi nh÷ng hîp chÊt v« c¬) thµnh cac-bon-nic, n−íc vµ muèi. Khi hÖ thèng läc sinh häc ®−îc l¾p ®Æt, vi sinh vËt ®· cã s½n trong nguyªn liÖu mµ ë ®ã nã ®−îc sö dông nh− mét líp läc. Trong c¸c phßng thÝ nghiÖm, víi môc ®Ých t¨ng c−êng tèc ®é ph©n hñy, vi sinh vËt ®−îc c©n nh¾c ®Õn ®Çu tiªn lµ hiÖu qu¶ cña chóng trong viÖc ph©n hñy cña nguyªn liÖu ®−îc nghiªn cøu. Nguyªn liÖu läc th−êng lµ than bïn, ®Êt, ph©n compèt hay c©y th¹ch nam, tuy nhiªn than cacbon ®· ®−îc ho¹t hãa vµ polysterene còng cã thÓ ®−îc sö dông. Sù lùa chän nguyªn liÖu läc lµ v« cïng quan träng bëi v× nã ph¶i cung cÊp cho vi sinh vËt dinh d−ìng, sù ph¸t triÓn vÒ mÆt sinh häc, vµ cã dung tÝch hÊp thô tèt. Qu¸ tr×nh sinh häc lµ mét sù « xi hãa nhê vi sinh vËt, vµ cã thÓ ®−îc viÕt nh− sau: Hîp chÊt g©y « nhiÔm + Oxi -> CO2+ H2O + nhiÖt + sinh khèi Vi sinh vËt sèng trong líp mµng sinh häc Èm, máng, n¬i ®−îc bao bäc xung quanh c¸c phÇn tö cña nguyªn liÖu läc. KhÝ bÈn ®−îc khuyÕch t¸n trong hÖ thèng läc vµ ®−îc hÊp thô bªn trªn mµng sinh häc. Thùc tÕ ®©y lµ vÞ trÝ mµ qu¸ tr×nh « xi hãa ®−îc thùc hiÖn. C¸c chÊt bÈn kh«ng ®−îc lu©n chuyÓn cè ®Þnh ®Õn nguyªn liÖu läc. H×nh 5: S¬ ®å läc sinh häc T« ThÞ Hoμng YÕn 20 505303073
- Xem thêm -