BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài:NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ MÀU
DỆT NHUỘM BẰNG MÔ HÌNH SINH HỌC
KỴ KHÍ HAI BẬC GVHD : TS. LÊ ĐỨC TRUNG
SVTH : ĐẶNG THỊ HẰNG
LỚP : 08HMT1
MSSV : 08B1080020


Ø Tổng hợp, xử lý số liệu, viết báo cáo
3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 19/04/2010
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/07/2010
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậcGVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng
5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
TS Lê Đức Trung …………………………………
Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn.
Ngày tháng năm 2010
Chủ nghiệm bộ môn. Người hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ):……………………………………………………..
Đơn vò:……………………………………………………………………………………….
Ngày bảo vệ:…………………………………………………………………........
Điểm tổng kết:………………………………………………………………........
Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp:……………………………………………………
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậcGVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng
LỜI CẢM ƠN
Xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô toàn trường ĐH
kỹ thuật cơng nghệ nói chung và khoa môi trường nói riêng, đã truyền đạt cho em
những kiến thức q báu trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin gởi lời cảm ơn tới TS Lê Đức Trung. Thầy đã tận tình chỉ bảo,
hướng dẫn em trong suốt thời gian làm khoá luận tốt nghiệp, cùng toàn thể các
thầy cô, anh chò trong phòng thí nghiệm của Viện tài nguyên và môi trường đã tạo
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu. Mặc dù bận rộn với nhiều
công việc nhưng vẫn nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực
tập tại Viện để em có thể hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp này.
Con xin gửi lời cảm ơn sự giáo dục và hy sinh lớn lao của ba mẹ cho con từ


Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậcGVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU....................................................................................... 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................... 1
1.2. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU ............................................. 2
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................................................................... 2
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................. 3
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................. 3
1.5.1. Nghiên cứu lý thuyết ............................................................................... 3
1.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................... 3
1.6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............ 4
1.6.1. Ý nghóa khoa học .................................................................................... 4
1.6.2. Ý nghóa thực tiễn ..................................................................................... 4
1.7. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI.............................................................................. 4
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 6
2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÔNG NGHỆ NHUỘM.... 6
2.1.1. Ngành dệt nhuộm .................................................................................... 6
2.1.2. Công đoạn nhuộm hoàn tất : ................................................................... 8
2.1.3. Các công nghệ nhuộm............................................................................. 8

3.1. KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................................... 51
3.2. CÁC BƯỚC THỰC NGHIỆM..................................................................... 51
3.2.1. Giai đoạn 1: Chạy thích nghi mô hình................................................... 51
3.2.2. Giai đoạn 2: giai đoạn xử lý .................................................................. 52
3.3. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ................................................. 52
3.3.1. Mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn ............................................................ 52
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậcGVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng
3.3.2. Mô hình cột lọc kỵ khí:.......................................................................... 56
3.4. NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH............................... 58
3.4.1. Nước thải dệt nhuộm ............................................................................. 58
3.4.2. Sinh khối – bùn kỵ khí .......................................................................... 62
3.4.3. Giá thể vật liệu đệm.............................................................................. 62
3.5. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH ........................................ 63
3.6. CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH MÔ HÌNH ................................................ 64
3.7. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ......................................................................... 65
3.7.1. Thí nghiệm giai đoạn thích nghi ........................................................... 65
3.7.2. Thí nghiệm giai đoạn tăng tải trọng...................................................... 66
3.7.3. Thí nghiệm xác đònh thời gian vận hành tối ưu..................................... 66
3.8. LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU............................ 67
3.9. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ..................................... 71
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN........................................................ 72
4.1. GIAI ĐOẠN CHẠY THÍCH NGHI............................................................. 72
4.2. GIAI ĐOẠN CHẠY TĂNG TẢI TRỌNG .................................................. 75
4.3. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN VẬN HÀNH TỐI ƯU......................................... 79
4.3.1. Thời gian lưu HRT = 24h ...................................................................... 79
4.3.2. Thời gian lưu HRT = 36h ...................................................................... 80


Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậcGVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Những ưu và nhược điểm chủ yếu của màu nhuộm hoạt tính: .............. 14

Bảng 2.2. Các phân lớp màu nhuộm và phần trăm màu đi vào dòng thải............. 15

Bảng 2.3. Các phản ứng sinh acetate và sự thay đổi năng lượng tự do .......... 26

Bảng 2.4. Phản ứng sinh methane và sự thay đổi năng lượng tự do .............. 28

Bảng 2.5. So sánh quá trình phân huỷ kỵ khí ở hai khoảng nhiệt độ ưa ấm 35
o
C và
hiếu nhiệt 55
o
C ..................................................................................................... 30

Bảng 3.1. Kế hoạch nghiên cứu thực nghiệm........................................................ 51

Bảng 3.2. Thuốc nhuộm REACTIVE BRILLIANT RED K-2BP (C.I.REACTIVE
RED 24 ) ................................................................................................................ 59

Bảng 3.3. Chỉ số COD 1 lít nước thải pha với khối lượng tương ứng..................... 59

Bảng 3.4. Thành phần dinh dưỡng bổ sung vào dòng vào mô hình....................... 61

Hình 2.1. Công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước thải ................ 7

Hình 2.2. Công thức cấu tạo hoá học của nhân antraquinon ................................. 10

Hình 2.3. Công thức cấu tạo hoá học của gốc mang màu Azin và Tiazin ............. 11

Hình 2.4. Công thức cấu tạo hoá học của nhóm mang màu Phtaloxianin ............. 11

Hình 2.5. Cấu tạo màu nhuộm Procion Yellow HER (CI Reactive Yellow 84).... 13

Hình 2.6. Cấu tạo hoá học màu nhuộm dẫn xuất của pirimidin ............................ 13

Hình 2.7. Sơ đồ keo tụ - hiếu khí – hồ nhân tạo ở Greven (CHLB Đức) ............. 19

Hình 2.8. Sơ đồ công nghệ Hoá lý – Sinh học....................................................... 20

Hình 2.9. Sơ đồ quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ........................... 23

Hình 2.10. Các loại quá trình kỵ khí. ..................................................................... 24

Hình 2.11. Cấu tạo màng Vi sinh vật..................................................................... 34

Hình 2.12. Hoạt động của màng Vi sinh vật.......................................................... 35

Hình 2.13. Chuỗi các VSV tạo thành màng vi sinh ............................................... 36

Hình 2.14. Các cơ chế khử màu nhuộm azo .......................................................... 40

Hình 3.1. Mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn............................................................. 53



Hình 3.15. Máy đo pH ........................................................................................... 70

Hình 3.16 Máy đo độ màu ..................................................................................... 70

Hình 4.1.Hàm lượng COD vào và ra trong từng mô hình trong giai đoạn thích nghi
............................................................................................................................... 73

Hình 4.2. Độ màu vào và ra trong từng mô hình trong giai đoạn thích nghi ......... 73

Hình 4.3. Bùn chưa bám vào giá thể ..................................................................... 74

Hình 4.4. Bùn bám vào giá thể .............................................................................. 75

Hình 4.5. Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng ...................................................... 76

Hình 4.6. Hiệu suất xử lý BOD theo tải trọng ....................................................... 76

Hình 4.7. Hiệu suất xử lý độ màu theo tải trọng.................................................... 76

Hình 4.8. Sự biến thiên pH qua các quá trình xử lý............................................... 78

Hình 4.9. Biểu đồ xử lý độ màu và COD, BOD ở HRT =24h................................ 79

Hình 4.10. Sự biến thiên giá trò pH ở HRT = 24h.................................................. 80

Hình 4.11. Hiệu quả xử lý độ màu và COD,BOD ở HRT = 36h........................... 81

Hình 4.12. Sự biến thiên giá trò pH ở HRT = 36h................................................. 81

Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc

GVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT VIẾT TẮT CHÚ THÍCH
1.
BOD
Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
2. COD
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
3. DO
Dissolved Oxygen
Ôxy hòa tan
4. DTPA Diethylenetriaminepentacetic acid
5. EDTA Ethylenediaminetetracitic acid

SVTH : Đặng Thò Hằng
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Dệt nhuộm ở nước ta là ngành công nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng lớn với
nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại và gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế rất cao.
Các doanh nghiệp đã sử dụng rất nhiều phẩm màu mà thành phần cấu tạo của hợp
chất màu khó xử lý hoặc nếu xử lý rất tốn kém. Mặc khác, vấn đề ý thức môi
trường của các doanh nghiệp chỉ mang tính chất đối phó và công tác quản lý chưa
chặt chẽ, đồng bộ, nên vấn đề ô nhiễm từ ngành nhuộm chưa được khắc phục triệt
để. Từ đó, yêu cầu cần có những nghiên cứu công nghệ xử lý phù hợp cho ngành
dệt nhuộm tại TpHCM.
Đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu hoạt tính trong nước thải dệt
nhuộm bằng mô hình công nghệ sinh học kỵ khí hai bậc ” Nghiên cứu khả
năng và hiệu quả xử lý màu của mô hình kết hợp giữa sinh học kỵ khí nhiều ngăn
với lọc kỵ khí dòng chảy ngược nhằm nâng cao hiệu quả xử lý màu hoạt tính trong
nước thải dệt nhuộm. Sau thời gian tổng hợp và nghiên cứu lý thuyết đưa ra quyết
đònh tiến hành pha nước thải dệt nhuộm với quy mô phòng thí nghiệm, với hai giai
đoạn và cách pha khác nhau:
- Giai đoạn chạy thích nghi pha theo phương trình thiết lập dựa trên tỷ lệ
COD/BOD.
- Giai đoạn nghiên cứu thực nghiệm pha theo đề tài nghiên cứu của nhóm tác
giả C. O’Nell, A. Lopez, S. Esteves, F. R. Hawkers được công bố trên tạp chí khoa
học với nghiên cứu “ Azo-dye degradation in an anaerobic – aerobic treatment
system operating on simulated textile effluent “ và được pha phù hợp với thuốc
nhuộm và điều kiện hóa chất nước ta.
Trong quá trình tiến hành làm khóa luận thu được nhiều hiện tượng và kết
quả tố góp phần mở tiền đề cho các nghiên cứu sau: hiện tượng phú dưỡng, sinh
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc

GVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng

(DTPA) có độc tính cao đối với môi trường. Bên cạnh đó, sự hiện diện của thuốc
nhuộm trong nước ngăn cản sự xuyên thấu của ánh sáng mặt trời vào nước, làm
giảm quá trình quang hợp kéo theo sự giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước và
làm tăng ô nhiễm nguồn nước. Thuốc nhuộm còn có độc tính đối với nhiều loài
động vật thủy sinh, màu của thuốc nhuộm làm mất vẻ mỹ quan của môi trường
nước. Hơn thế nữa, trong môi trường kỵ khí, một số loại thuốc nhuộm sẽ bò khử tạo
thành những vòng amin thơm, đây là những loại chất độc gây ra ung thư và biến dò
cho người và động vật.
Nhìn chung, phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm được áp dụng phổ biến
ở các cơ sở dệt nhuộm ở nước ta chủ yếu là phương pháp hoá học, sử dụng acid
trung hòa kiềm và các chất tạo phản ứng oxy hoá khử. Tuy đem lại hiệu quả xử lý
khá cao nhưng giá thành xử lý lại cao. Nên việc vận hành những hệ thống này
cũng không thường xuyên, mang tính chất đối phó với các cơ quan quản lý nhà
nước về môi trường
Bên cạnh phương pháp xử lý hóa học, phương pháp xử lý sinh học đang
được quan tâm nghiên cứu để xử lý nước thải dệt nhuộm do hiệu quả xử lý cao, giá
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc

GVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng Trang 2
thành xử lý thấp, dễ vận hành. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cho thấy màu
nhuộm trong nước thải dệt nhuộm có thể được xử lý bằng các chủng vi sinh vật
thuần khiết hoặc hỗn hợp trong mô hình liên tục hoặc bán liên tục và bán liên tục
Vì vậy nghiên cứu tìm ra các quy trình để xử lý được nước thải mang màu từ các
cơ sở dệt nhuộm là nhu cầu của thực tiễn sản xuất, nhằm giải quyết triệt để những
tồn tại lâu nay trong nước thải từ ngành dệt nhuộm. Đề tài “Nghiên cứu thực
nghiệm xử lý màu hoạt tính trong nước thải dệt nhuộm bằng mô hình công
nghệ sinh học kỵ khí hai bậc” là một hướng nhằm góp phần giảm thiểu tác động
của màu từ nước thải dệt nhuộm ra môi trường bên ngoài.
1.2. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU

thải dệt nhuộm tại Việt Nam đó là vấn đề xử lý màu và COD, BOD, SS của nước
thải dệt nhuộm.
Về loại màu trong nước thải nhuộm, luận văn chỉ tập trung nghiên cứu
nhóm màu azo hiện chiếm khoảng 50 – 70% các loại màu đang sử dụng tại Việt
Nam.
−
Nghiên cứu được thực hiện trong quy mô phòng thí nghiệm tại Viện Môi
trường và Tài nguyên.
−
Các mẫu thí nghiệm được phân tích tại Viện Môi trường và Tài nguyên
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.5.1. Nghiên cứu lý thuyết
− Thu thập tài liệu trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu.
− Điều tra khảo sát thu thập số liệu thực tế về nước thải ô nhiễm của một
doanh nghiệp dệt nhuộm điển hình tại Tp.HCM.
− Tổng hợp phân tích, so sánh và đánh giá lựa chọn hướng nghiên cứu phù
hợp.
− Phân tích đánh giá điều kiện thực tế về kỹ thuật, kinh tế, xã hội để xác đònh
giới hạn nghiên cứu và phương án thực nghiệm.
1.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm
− Xây dựng và vận hành mô hình qui mô phòng thí nghiệm đánh giá khả
năng xử lý màu, COD, BOD trong nước thải dệt nhuộm bằng công nghệ
Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc

GVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng Trang 4
sinh học kỵ khí kết hợp giữa mô hình kỵ khí nhiều ngăn và mô hình lọc kỵ
khí dòng chảy ngược.
− Lập kế hoạch thực nghiệm.
− Xử lý kết quả bằng Excel, phần mềm xử lý dữ liệu Statgraphics

- Việc áp dụng biện pháp sinh học trong xử lý dệt nhuộm được áp dụng
rộng rãi trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng. Tuy nhiên, việc nghiên
cứu xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm của mô hình kết hợp giữa sinh học kỵ
khí nhiều ngăn với lọc kỵ khí dòng chảy ngược chưa được nghiên cứu cụ thể tại
Việt Nam.

Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc

GVHD: TS Lê Đức Trung
SVTH : Đặng Thò Hằng Trang 6
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÔNG NGHỆ NHUỘM
2.1.1. Ngành dệt nhuộm
Dệt nhuộm là loại hình công nghiệp đa dạng về chủng loại sản phẩm và có
sự thay đổi lớn về nguyên liệu, đặc biệt là thuốc nhuộm. Một cách tổng quát,

Hình 2.1. Công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước thải .
Kéo sợi, chải, ghép,
đánh bóng
Hồ sợi
Dệt vải
Giũ hồ
Nấu
Xử lý axit, giặt
Tẩy trắng

NaOH, hóa chất
Dung dòch nhuộm
H
2
SO
4,
H
2
O
2
, chất tẩy
giặt

Hơi nước, Hồ, hóa chất
Nước thải chứa hồ tinh
bột, hóa chất
Nước thải chứa hồ tinh
bột bò thủy phân
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Dòch nhuộm thải
Nước thải
Nước thải
H
2
O
2