ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
&

Nguyễn Thu Hiền NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM
NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI
TẨY NHUỘM TẠI LÀNG NGHỀ PHƢƠNG LA, XÃ THÁI PHƢƠNG,
HUYỆN HƢNG HÀ, TỈNH THÁI BÌNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC



MÃ SỐ: 60 85 02
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS. TRẦN THỊ HỒNG Hà Nội - 2011
1
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 3

3.3.1. Kết quả xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ 39
3.3.2. Kết quả xử lý nước thải bằng phương pháp aeroten 43
3.4. Kết quả đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống xử lý nước thải tẩy nhuộm tại Xí
nghiệp dệt may Nam Thành, làng nghề Phương La 44
3.4.1. Phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải tại xí nghiệp 44
3.4.2. Tính toán cải tạo hệ thống xử lý nước thải 47
3.5. Đánh giá chi phí và hiệu quả đầu tư 55
3.5.1. Đánh giá chi phí đầu tư 55
3.5.2. Đánh giá hiệu quả đầu tư 58
Kết luận và kiến nghị 59
1. Kết luận 59
2. Kiến nghị 60
Tài liệu tham khảo 61
Phụ lục
3
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD
5
: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa
BVMT: Bảo vệ Môi trường
CN – TTCN: Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp
COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

nghiệp dệt may Nam Thành 39
Bảng 3.4. Điều kiện tối ưu của quá trình keo tụ nước thải mẫu A1 40
Bảng 3.5. Điều kiện tối ưu của quá trình keo tụ nước thải mẫu A2 41
Bảng 3.6. Điệu kiện tối ưu của quá trình keo tụ nước thải mẫu A3 42
Bảng 3.7. Sự phát triển của vi sinh vật theo thời gian 43
Bảng 3.8. Kết quả xử lý của bể Aeroten 44
Bảng 3.9. Chi phí vận hành cho 1 khối nước thải 55

5 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sự phân bố các làng nghề Việt Nam theo khu vực 3
Hình 1.2. Sự hình thành các bông keo 15
Hình 2.1. Mô hình xử lý nước thải tẩy nhuộm tại Xí nghiệp dệt may Nam Thành 28
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất của làng nghề 33
Hình 3.2. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của các doanh nghiệp trong làng nghề Phương
La 37
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ đến hiệu quả xử lý màu và COD mẫu

của làng nghề đã tạo công ăn việc làm cho một lượng lớn cán bộ công nhân
trên địa bàn tỉnh, bên cạnh đó cũng thực hiện đầy đủ các nghĩa vụ thuế và các
đóng góp khác nhằm góp phần xây dựng tỉnh Thái Bình ngày càng phát triển.
Tuy nhiên, do sự phát triển tự phát, không có quy hoạch cụ thể các hạng mục
bảo vệ môi trường đã xuống cấp không còn phù hợp với công suất và công
nghệ sản xuất. Do đó, chất lượng nước thải sau xử lý không đạt quy chuẩn
cho phép nên đã làm ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
cũng như đời sống của người dân.
7
Từ các yếu tố nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất giải
pháp nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước thải tẩy nhuộm tại làng
nghề Phương La, xã Thái Phương, huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình” được
lựa chọn để nghiên cứu làm cơ sở cho việc triển khai áp dụng thực tế.

8
Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về làng nghề dệt nhuộm ở Việt Nam
Tính đến nay, cả nước có khoảng 2017 làng nghề, thuộc 11 nhóm
ngành nghề khác nhau, trong đó gồm 1,4 triệu hộ tham gia sản xuất, thu hút
hơn 11 triệu lao động. Nhiều tỉnh có số lượng các làng nghề lớn như Hà Tây
(cũ) 280 làng nghề, Bắc Ninh 187 làng nghề, Hải Dương 65 làng nghề, Hưng
Yên 48 làng nghề với hàng trăm ngành nghề khác nhau, phương thức sản
xuất đa dạng. Tuy nhiên, sự phân bố và phát triển các làng nghề lại không

nhuộm [16]. Hiệu suất sử dụng của các loại thuốc nhuộm vào khoảng 70 –
80% và tối đa là 95%. Như vậy, một phần các loại hóa chất, thuốc nhuộm sử
dụng sẽ bị thải ra môi trường. Theo số liệu thống kê [2] ngành dệt may thải ra
môi trường khoảng 20 – 30triệu m
3
nước thải/năm. Trong đó, chỉ khoảng 10%
tổng lượng nước thải đã được xử lý, còn lại đề thải trực tiếp ra môi trường
tiếp nhận (cống thoát hoặc mương tiêu thoát).
1.2.1. Nhu cầu sử dụng nước trong công nghệ tẩy nhuộm
Công nghệ tẩy nhuộm sử dụng nước khá lớn: từ 12 đến 65 lít nước cho
1 mét vải và thải ra từ 10 đến 40 lít nước.
Nước dùng trong nhà máy dệt phân bố như sau:
Sản xuất hơi nước: 5.3%
Làm mát thiết bị: 6.4%
Phun mù và khử bụi trong các phân xưởng: 7.8%
Nước dùng trong các công đoạn công nghệ: 72.3%
Nước vệ sinh và sinh hoạt: 7.6%
Phòng hỏa và cho các việc khác: 0.6%
Nước thải từ công nghiệp dệt cũng rất đa dạng và phức tạp, nhu cầu nước
cho công nghiệp dệt cũng rất lớn. Từ đó lượng nước thải từ những công nghệ
này cũng rất nhiều.
Hàng len nhuộm, dệt thoi là: 100 - 240m
3
/tấn
Hàng vải bông, nhuộm, dệt thoi: 50 - 240m
3
/tấn, bao gồm:

3

Vải trắng từ polyacrylonitrit là 20 - 60m
3
.
Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải dệt nhuộm là sự dao động rất
lớn về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm, nó thay đổi theo mặt hàng sản xuất và
chất lượng sản phẩm. Nhìn chung, thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa
dạng, bao gồm các chất ô nhiễm dạng hữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp
chất) và dạng vô cơ (các muối trung tính, các chất trợ nhuộm) gây ra độ kiềm,
độ màu, hàm lượng các chất hữu cơ, tổng chất rắn cao.
1.2.2. Các nguồn gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải tẩy nhuộm
Theo kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong công
đoạn các công đoạn dệt nhuộm rất khác nhau: pH cũng khá chênh lệch, phụ
thuộc vào đặc tính riêng của từng công đoạn. Tuy nhiên, hầu hết các công đoạn
có nước thải pH kiềm tính. Giá trị COD cao ở công đoạn làm sáng huỳnh
quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm và công đoạn tẩy trắng, đều lớn
hơn 2000mg/l. Đáng chú ý nhất là công đoạn nhuộm vì ở đây sinh ra chủ yếu là
chất hữu cơ khó phân hủy, còn những công đoạn khác phần lớn là chất hữu cơ
dễ phân hủy.
11
Bảng 1.1. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nƣớc thải tẩy nhuộm [6]
Công đoạn
Chất ô nhiễm trong nƣớc thải
Đặc tính của nƣớc thải
Hồ sợi, giũ hồ
Tinh bột, glucozo, carboxy metyl

Vệt tinh bột, mỡ động vật, muối
Kiềm nhẹ, BOD thấp
(Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2002)
Thực tế ô nhiễm nước thải phụ thuộc vào:
- Loại sợi tự nhiên hay tổng hợp.
- Phương pháp nhuộm (bề rộng máy nhuộm, nồi hấp cao áp) và in hoa.
- Hóa chất làm phẩm nhuộm, in hoa và làm các chất phụ trợ, các chất
dùng để xử lý sơ bộ. 12
Bảng 1.2. Đặc tính nƣớc thải của một số xí nghiệp tẩy nhuộm ở Việt Nam
Đặc điểm sx
Thông số
Đơn vị
Hàng dệt
bông thoi
Hàng pha
dệt kim
Hàng dệt
kim
Dệt len
Sợi
Nước thải
m
3
/1tấn

COD
mg/l
150 – 380
230 – 500
570 - 1200
400 – 500
210 – 230
Độ màu
Pt-Co
350 – 600
250 – 500
1000 - 1600
260 – 300

(Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2002)
Nước thải sản xuất dệt nhuộm có đặc tính sau đây:
- pH từ 4 – 12, thường là kiềm: pH = 4, 5 cho dệt len và tơ tằm, pH =
11 cho sợi bông.
- COD = 250 – 500mg/l (50 – 150kg/tấn).
- BOD = 80 – 500 mg/l với tỉ lệ COD:BOD
5
= 3:5.
- Màu sắc: 500 – 2000 đơn vị Pt-Co.
- Rắn lơ lửng (SS): 30 – 40mg/l.
Phần thuốc nhuộm không được gắn vào sợi vải sẽ theo nước thải ra
ngoài. Chất nhuộm vải bông có thể bị mất mát nhiều trong nước (quá 20%).
Bảng 1.3. Thuốc nhuộm và chất thải trong quá trình hoàn thiện vải
Stt
Sản phẩm
Hòa tan trong nƣớc

Ailimat
CMC
Chất làm chậm, chất tẩy rửa
Gôm
Tinh bột
(Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2002)
Như vậy, tất cả các công đoạn trong quá trình sản xuất của công nghiệp
dệt nhuộm đều tạo ra chất thải [16].
Bảng 1.4. Lƣu lƣợng dòng nƣớc tại các công đoạn của một nhà máy dệt
nhuộm điển hình tại Istanbul, Thổ Nhĩ Kỳ [12]
Công đoạn
Đơn vị nƣớc
thải ra
Sản lƣợng trung
bình một ngày
Dòng nƣớc thải
lít/kg
kg/ngày
m
3
/ngày
%
Dệt vải cotton
[1] Rửa sợi thô
17,8
100
1,78
0,24
[2] Tẩy đường
67,0

2.300
222,5
29,68
14
[7] Nhuộm hoạt tính (Procion)
với chuội vải ở 95
o
C
99,0
100
9,90
1,32
Ngâm kiềm
[8] Tẩy đường sau khi ngâm
kiềm
50,6
100
5,06
0,67
Dệt sợi nhân tạo Visco
[9] Nhuộm hoạt tính
(Remazol) ở 60
o
C
104,8
400
41,91

130
o
C
24,0
800
19,20
2,56
[15] Nhuộm màu tối 130
o
C
25,6
800
20,48
2,73
Dệt trộn sợi cotton và polyester
[16] Nhuộm bể đơn
59,4
400
23,76
3,16
[17] Nhuộm bể kép polyeser
94,8
400
37,92
5,05
[18] Nhuộm với làm sạch
54,5
400
21,8
2,9

TKN
(mg/l)
TP
(mg/l)
TSS
(mg/l)
TDS
(mg/l)
Độ kiềm
(mg/l)
Dệt cotton
[1] Làm sáng quang học
[1].1. Làm sáng
quang học
10,6
6830
470
30
10
85
5.05
1160
[1].2. Làm mềm
5,9
2645
180
10
15
55
1,77

[2].2.1. Nhuộm
11,7
2750
25800
35
29
190
12,04
5700
[2].2.2. Rửa bậc 1
10,4
240
3750
<5
17
65
11,24
900
[2].2.3. Rửa bậc 2
9,7
145
2790
<5
10
25
2,69
350

1290
20
2
25
1,11
210
[2].3.3. Rửa bậc 2
(95
o
C) [2].3.4. Rửa bậc 3
(60
o
C)
8,2
360
410
7
3
15
0,92
180

1,69
400**
[3].2. Nhuộm procion
[3].2.1. Nhuộm
10,6
1500
640
15
20
195
55
13625
[3].2.2. Rửa bậc 1
10,0
80
80
8
8
35
4,5
900
[3].2.3. Rửa bậc 2 17
[3].3.4. Rửa bậc 3
(60
o
C)
7,7
35
15
4
3
2
<10
0,82
[3].3.5. Làm mềm
6,4
440
30
4
2
75
0,75
100

30
30
11,0
1200
[4].2.3. Rửa bậc 2 [4].3. Giặt
[4].3.1. Giặt xà
phòng
9,5
320
40
40
18
20
2,0
350
[4].3.2. Rửa bậc 1
(95
o
C)
[4].3.5. Làm mềm
4,3
1110
20
10
33
60
1,1
600**
(Nguồn: Boulding, K.E. 2002)
** Nước thải tại công đoạn đã thu hồi đã được chọn lựa nghiên cứu
Nhìn chung tất cả các công đoạn của nhà máy dệt nhuộm đều sinh ra những
chất thải ô nhiễm, trong đó ô nhiễm nhất là công đoạn hồ vải và công đoạn nhuộm.
18
Bảng 1.6. Thông số ô nhiễm cơ bản của dòng thải trong nhà máy dệt
nhuộm gây ô nhiễm điển hình ở Istanbul, Thổ Nhĩ kỳ [12]
Nƣớc thải
Dòng
COD
TSS
TP
TKN
m
3
/d
mg/l
kg/d

khi tái sử dụng
283
1475
417,7
80
22,64
16
4,53
18
5,098
Xử lý các tác
động của nhà
máy *
751
910
682,5
65
48,8
4
3,0
20
15,0
(Nguồn: Boulding, K.E. 2002)
* Giá trị trung bình
Như vậy, các chất thải có trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm nhìn
chung có thể được chia thành 2 loại như sau:
(1) Các loại hóa chất và phụ gia còn dư đi vào trong dòng nước thải,
chủ yếu là các loại chất vô cơ và chất hữu cơ dễ phân hủy.
(2) Thuốc nhuộm không tận trích hết, là các chất hữu cơ khó phân hủy.
Trong nghiên cứu của H.H.W.Lee và nnk (2001) đã khảo sát đặc tính

nhôm sunfat). Việc thêm vào một loại muối này trước tiên sẽ làm tăng nhẹ lực
ion – làm giảm lớp điện tích kép, nhưng đồng thời cũng làm biến đổi pH vì
xảy ra sự axit hóa của môi trường. Mặt khác cũng xảy ra sự hình thành các
phức monone vì oligone hòa tan, chúng mang điện tích dương và có thể bị
hấp phụ ở bề mặt các hạt keo, trung hòa điện tích sơ cấp của các hạt đó nếu
hạt keo mang điện tích âm. Trong một số điều kiện pH và với liều lượng nhất
định chất kết tủa, sự thủy phân hoàn toàn của các ion kim loại sẽ dẫn đến việc
kết tủa của các oxo – hydroxyt kim loại, vô định hình và tủa bông. Chúng có
thể bẫy hoặc bắt các hạt keo để rồi có thể lọc hoặc lắng gạn chúng. Đây là
một biện pháp hiệu quả và thường được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước.
20
+ Phương pháp đưa vào một polyme tự nhiện hoặc polyme tổng hợp:
Các polyme hữu cơ và vô cơ có thể làm trung hòa điện tích các hạt keo.
Polyme tạo ra một cầu nối giữa các hạt với một khoảng cách lớn hơn khoảng
cách hiệu dụng của các lực đẩy. Các chất polyme được dùng tan trong nước
như hồ tinh bột, polysaccarit, polyacrylamit. Hình 1.2 chỉ ra 3 quá trình keo tụ
để tách các hạt lơ lửng trong nước.
Quá trình thứ nhất (a), các hạt lơ lửng không tan tiếp xúc với các phân
tử polyme tạo thành chùm khối các hạt (hình 1.2.a).
Quá trình thứ hai (b), các hạt lơ lửng không tan tiếp xúc với phân tử
polyme tạo thành chuỗi hạt (hình 1.2.b).
Quá trình thứ ba (c), các hạt tiếp xúc với nhau theo một chuỗi hỗn tạp,
không có quy tắc (hình 1.2.c). (a)


khai thác năng lượng cho quá trình sống. Nhờ các hoạt động sống của vi sinh
vật, các chất ô nhiễm được chuyển hóa. Nước thải được làm sạch.
Các chất hữu cơ có trong nước thải tẩy nhuộm ở các làng nghề có thể
chia thành 2 phần: phần nước nấu, hồ tinh bột là những chất có khả năng
phân hủy sinh học; Phần còn lại là những chất hữu cơ khó phân hủy, đó là dư
lượng thuốc nhuộm.
Nước thải công đoạn nấu có hàm lượng BOD rất cao, chủ yếu là hồ tinh
bột bị tách ra khỏi sợi vải cùng với một số tạp chất khác. Do vậy, có thể sử
dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải nấu. Thuốc nhuộm dư trong
nước thải làng nghề được phân loại phần lớn ở công đoạn keo tụ.
Các phương pháp xử lý sinh học dựa vào phương thức hô hấp của vi sinh
vật trong quá trình phân giải chất hữu cơ mà theo hai phương thức chủ yếu:
- Xử lý sinh học hiếu khí: quá trình xử lý nước thải được dựa trên sự
oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hòa tan được cấp
cưỡng bức dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (aeroten, kênh
oxy hóa tuần hoàn ) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học – biofin, đĩa lọc
sinh học ) hoặc được tiến hành trong hồ sinh học thoáng khí, bãi lọc, đầm
lầy nhân tạo
22
- Xử lý sinh học yếm khí: quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân hủy
các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kị khí. Người ta
thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong nước)
với phân hủy các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng, được ứng dụng rộng
rãi như giếng thấm, bể lắng 2 vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men
1.3. Các nghiên cứu trong xử lý nƣớc thải tẩy nhuộm
1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới
 Xử lý bằng biện pháp sinh học




O
2

+ H
2
O (2)
O
2

+ O
3


O
3

+ O
2
(3)
O
3

+ H
+


HO

cũng có ảnh
hưởng một phần đến khả năng oxy hóa bằng ozon.
Gohr và nnk (1994) [14] đã nêu lên một thực trạng ở Đức mà khi bộ
luật tiêu chuẩn giảm nồng độ chất ô nhiễm cho phép xuống thì biện pháp xử
lý bằng ozon tỏ ra hữu ích hơn các phương pháp cổ điển. Nghiên cứu đã thực
hiện ozon hóa với một vài loại thuốc nhuộm như thuốc nhuộm hoạt tính
Reactive red 2, thuốc nhuộm Reactive red 23.
Sau quá trình xử lý, lượng COD giảm được hơn 60%, giá trị TOC thay
đổi rất ít chỉ giảm được 20% (do lượng carbon hữu cơ chuyển thành carbon
vô cơ CO
2
không đáng kể), lượng AOX giảm được 40%. Giá trị pH cũng thay
đổi theo suốt quá trình phản ứng và giảm dần từ giá trị pH ban đầu là 10 đến
chỉ còn 5.
Lin và Chen, (1997) [15] lại đi vào nghiên cứu kết hợp xử lý ozon hóa
và trao đổi ion đối với nước thải dệt nhuộm. Bảng so sánh chất lượng nước
sau xử lý của một vài hệ thống xử lý đưa ra như sau: