Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng  phương pháp lọc sinh học sử dụng than cacbon hóa
Trịnh Văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến
Viện Công nghệ môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Shuji Yosizawa

I. MỞ ĐẦU
Hiện nay, ngành công nghiệp dệt may có những bước phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng, đa màu sắc, chất lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của thị trường. Ngành dệt may là một trong những ngành công nghiệp mang lại lợi nhuận kinh tế cho đất nước, thu hút nhiều lao động, không chỉ góp phần quan trọng trong việc giải quyết vấn đề công ăn việc làm trong xã hội mà còn thúc đẩy tăng trưởng nhanh kim ngạch xuất khẩu cho đất nước [1]. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường do nước thải ngành dệt may là một thực tế cần có giải pháp xử lý và là nhiệm vụ rất cần thiết.
Nước thải dệt nhuộm đã được các nhà khoa học ở Việt Nam và trên thế giới nghiên cứu với các phương pháp xử lý bằng ôzôn [2, 3]; ôzôn kết hợp sinh học [2], công nghệ màng, điện hóa [4-7]. Tuy nhiên, các phương pháp đều có những mặt hạn chế nhất định. Thời gian qua, Viện Công nghệ Môi trường đã tiến hành nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm sử dụng than cácbon hóa làm giá thể sinh học cho hiệu quả xử lý rất cao. Nội dung bài báo trình bày thực nghiệm xử lý nước thải Khu công nghiệp dệt may Phố Nối và Công ty CP BITEXCO Nam Long, Thái Bình. Kết quả thực nghiệm cho thấy, ở cùng các điều kiện, mô hình sử dụng than cácbon hóa cho hiệu suất xử lý COD, BOD và TOC cao hơn từ 1,5 – 2,7 lần so với mô hình không sử dụng than.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu:
Nước thải làm đối tượng xử lý được lấy từ 2 cơ sở sản xuất là Khu công nghiệp dệt may Phố Nối B, Hưng Yên và  Công ty CP BITEXCO Nam Long, Thái Bình (Bảng 1).
Bảng 1: Thành phần nước thải dệt nhuộm của Khu Công nghiệp Dệt may Phố Nối và Công ty Cổ phần BITEXCO Nam Long

Mô hình thực nghiệm
Thực nghiệm được tiến hành trên hệ thí nghiệm (Hình 1). Nước thải từ thùng chứa được bơm định lượng cấp đều cho 2 hệ xử lý với lưu lượng như nhau Q=5l/h. Như đã trình bày ở trên: 1 hệ có sử dụng than của quá trình cácbon hóa (Hình 2) như giá thể vi sinh, thể tích của bể V=75 lít có thiết bị sục khí, nước thải sau đó được qua bể lắng có thể tích hữu ích V=10 lít, bùn hoạt tính lắng ở phần đáy thiết bị được bơm tuần hoàn về bể sinh học và bùn dư được xả bằng van xả bùn ở dưới đáy bể lắng. Trong cả 2 mô hình thí nghiệm mọi điều kiện được tiến hành song song và như nhau. Thực chất là phương pháp bùn hoạt tính tuần hoàn, được ổn định bằng các thông số DO, MLSS và pH. Chỉ khác nhau ở chỗ 1 mô hình có đệm sinh học (than cácbon hóa) và mô hình khác không có đệm. Cả 2 hệ được khởi động 1 tháng để ổn định nồng độ bùn MLSS khoảng 2000-3000 mg/l. Ở trường hợp này, cơ chế phân hủy chất ô nhiễm chỉ là do vi sinh, mà không có quá trình hấp phụ do than cácbon, bởi vì thực nghiệm được tiến hành liên tục và kéo dài, mặt khác nồng độ bùn cao nên các mao quản của than nhanh chóng bị chiếm chỗ, khả năng hấp phụ bị loại trừ. Tuy nhiên, loại than này có thể dùng để hấp phụ amoni trong nước thải đã qua xử lý bậc I (lọc) và bậc II (sinh học) rất tốt đối với nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện. Nước thải đầu vào và đầu ra sau xử lý được lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu COD, BOD và TOC.
Đặc tính của than cácbon. Than cácbon được nhiệt phân trong lò cácbon hoá VIR-200 ở nhiệt độ 600 – 6500C, thời gian phản ứng 60 phút. Kích thước mao quản từ 20 – 50 nm, diện tích bề mặt 400m2/g
Điều kiện thực nghiệm:
– Lưu lượng xử lý: 5 l/h;
– pH = 6,5-8,5
– DO = 5-8 mg/l.
– Thời gian lưu: 15h.
– Nồng độ MLSS: 2500-3000mg/l
Hiệu suất xử lý BOD, COD, TOC và mầu được tiến hành trên 2 hệ thí nghiệm dưới đây:
Các chỉ tiêu phân tích
Phương pháp phân tích nhằm xác định các chỉ tiêu COD, BOD, TOC, pH… của nước thải. Cụ thể các thiết bị được sử dụng trong đề tài như sau:
– Chỉ tiêu BOD5: Standard Methods 5210 D, Sensor YSI-52-America, Incubator BOD5 Lovibond – French
– Chỉ tiêu COD: Standard Methods 5220 C, COD reactor Hatch, America
– Chỉ tiêu pH: pH meter HM-25R, TOA-DKK, Japan
– Chỉ tiêu TOC: TOC Analyzer TOC-VCPH TNM1-Shimadzu 4100, Japan.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1.  Hiệu quả xử lý BOD
Trong môi trường xử lý vi sinh có than làm giá thể dính bám, hiệu quả xử lý BOD (lấy qua giá trị trung bình) tỏ ra có ưu thế hơn hẳn 1,5 lần (53% so với 35%) khi không có than, thể hiện qua (Hình 3).
2. Hiệu quả xử lý COD
Ưu thế của than trong xử lý COD tỏ ra càng vượt trội so với không xử lý than (gần 2,7 lần) khi quan sát ở (Hình 4). Đặc biệt, với hàm lượng ô nhiễm dao động lớn ở đầu vào ở bình có than nhưng hàm lượng COD ở đầu ra thấp và khá ổn định.
3. Hiệu quả xử lý TOC
Nếu so sánh trên khía cạnh xử lý chất hữu cơ cacbon thì hiệu quả cao nhất thể hiện ở chỉ tiêu TOC (Hình 5), tới 73% ở bình có than, gấp hơn 2 lần so với bình không than 36%. Và cũng tương tự như COD, hàm lượng ô nhiễm tại đầu ra của bình phản ứng có than là thấp và khá ổn định.
Bảng 2. Hiệu suất xử lý nước thải dệt nhuộm của Công ty CP BITEXCO Nam Long

IV. KẾT LUẬN
Qua việc tiến hành nghiên cứu, chúng tôi thấy rằng, mặc dù, nước thải của Công ty CP BITEXCO Nam Long và Khu Công nghiệp dệt may Phố Nối có những đặc trưng riêng nhưng việc sử dụng than cácbon hóa làm giá thể trong quá trình xử lý vi sinh đã làm tăng đáng kể hiệu suất xử lý các yếu tố gây ô nhiễm: BOD, COD và TOC.
Đồng thời, đã tiến hành ứng dụng sản phẩm để xử lý nước thải của 2 cơ sở dệt nhuộm của Việt Nam và kết quả cho thấy, hiệu quả xử lý COD từ 1,28 – 2,7 lần, BOD 1,5 lần, TOC gấp hơn 2 lần  so với thiết bị đối chứng không sử dụng than         cácbon hóa n Đại học tổng hợp Meisei, Nhật Bản
Tài liệu tham khảo
1.  Nguyễn Thế Đồng và các cộng sự. Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm. 2005.
2. Jiangning Wu, Mark A.Eiteman, S. Edward Law. Evaluation of membrane filtration and ozonation processes for treatment of reactive-dye wastewater. 3/1998
3. Nobuyuki Takahashi, Tomoya Kumagai. Application of ozonation to dyeing wastewater treatment-case study in Nishiwaki treatment plan. 11/2008.
4. Huifang Wu, Shihe Wang, Huoliang Kong, Tiantian Liu, Mingfang Xia. Performance of combined process of anoxic baZed reactor-biological contact oxidation treating printing and dyeing wastewater, 5/2006.
5. K. Kadirvelu, M. Palanival, R. Kalpana, S. Rajeswari. Activated carbon from an agricultural by-product, for the treatment of dyeing industry wastewater. 12/1999.
6. Qi Yang, Haitao Shang, Jianlong Wang. Dye wastewater treatment by using ceramic membrane bioreactor. 2009.
7. Jinping Jia, Ji Yang, Jun Liao, Wenghua Wang, Zijian Wang. Treatment of dyeing wastewater with ACF electrodes. 6/1998.
Textile and dying wastewater treatment using carbon biofilter
Trịnh Văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến
Institute of Environmental Technology,
Vietnam Academy of Science and Technology
Shuji Yosizawa
Meisei University, Japan
In recent years, the demand of garment and textile products has rapidly increasing in Vietnam, leading to the extremly development of garment and textile industry with the diversification of  product types, product colours, and product quality. Garment and textile sector is therefore becoming one of the most developed industry, which can create more labor demand for the society and promote the development of export turnover as well [1]. However, it is needed to overcome the environmental pollution from garment and textile wastewater.
Several technologies such as ozone [2, 3], combination of ozone and biological system [2], membrane and electrochemical technology [4-7] have been studying by Vietnamese and international researchers in order to treat wastewater from dying industry. However, the studied methods have their own limitations. The Institute of Environmental Technology has carrying out the study on dyeing wastewater treatment using carbonized carbon as biological charcoal media. This paper aims to describe the experiment of wastewater treatment in Pho Noi Garment and Textile Industrial Park and Nam Long Texttile Company in Thai Binh province. The results showed that, the rate of COD, BOD and TOC removal of system using carbonized carbon media would be 1.5 – 2.7 times higher than that of system without media.