Ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại từ công nghiệp dệt - nhuộm
Theo dự báo, đến năm 2010, ngành Dệt- May cả nước sẽ sản xuất 2 tỷ mét vải, xuất khẩu từ 3,5 đến 4 tỷ USD, tạo ra 1,8 triệu việc làm, với mức tăng trưởng hàng năm là 14%. Các nhà máy dệt may tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà Nội, Nam Định, Thành phố Hồ Chí Minh, Huế, Đà Nẵng... Song, ngành Dệt lại chính là ngành công nghiệp có dây chuyền công nghệ phức tạp và sử dụng nhiều nguyên vật liệu cũng như hóa chất khác nhau, bao gồm các công đoạn như: Nhập nguyên liệu (kiện bông, sợi tổng hợp); Làm sạch nguyên liệu; Kéo sợi; Đánh ống; Hồ sợi dọc bằng hồ tinh bột biến tính hoặc polyvinyl alcohol (đối với sợi tổng hợp); Tẩy vải; Nhuộm vải bằng các loại thuốc nhuộm khác nhau: thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán...; làm bền mầu và giặt; Sấy khô, in hoa và hoàn thiện sản phẩm. Trong đó, các công đoạn tạo ra nước thải của công nghiệp dệt nhuộm bao gồm: Hồ sợi, giũ hồ, nấu vải, tẩy, nhuộm, làm bền mầu và giặt vải. Tuỳ theo công đoạn và phương pháp công nghệ sử dụng, nước thải có chứa các chất ô nhiễm khác nhau. Đáng chú ý nhất là các công đoạn tẩy trắng và nhuộm mầu.
Trong công đoạn tẩy trắng, nước thải có chứa mỡ từ sợi, một phần nhỏ các hợp chất lignin và hydrat cacbon trong trường hợp tẩy sợi bông và các chất tẩy. Trong trường hợp tẩy trắng bằng hợp chất hypoclorit, giống như tẩy xenluloza trong công nghiệp giấy, trong nước thải có chứa các hợp chất clo hữu cơ có dạng cấu tạo tương tự các hợp chất dioxin, chất độc rất nguy hiểm đối với đời sống con người.
Còn trong công đoạn nhuộm, tuỳ thuộc vào công nghệ sử dụng (nhuộm gián đoạn, nhuộm liên tục) và các loại thuốc nhuộm, màu vải cần nhuộm, loại vải cần nhuộm trong nước thải có chứa các loại gây ô nhiễm khác nhau. Ngoài ra, trong nước thải dệt nhuộm còn chứa một số lượng lớn các hóa chất như sôđa (Na2C03), kiềm (KOH, Na0H), các muối thiosulphit, thiosulphat, axit axetic, các hóa chất khác sử dụng làm ổn định màu... Một đặc điểm chung là tất cả các loại thuốc nhuộm đều là hóa chất độc và rất độc.
Hiện nay, ở Việt Nam, kể các các nhà máy lớn do Nhà nước quản lý, việc xử lý nước thải dệt nhuộm chưa được quan tâm đúng mức. Rất nhiều nhà máy không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có, nhưng không vận hành được. Hầu hết các làng nghề dệt nhuộm đều xả nước thải trực tiếp ra môi trường mà không hề qua bất cứ công đoạn xử lý nào. Chính vì vậy, đây là nguyên nhân gây ô nhiễm nặng nề đối với môi trường sinh thái. Bảng dưới đây cho thấy đặc tính dòng thải của một số nhà máy dệt tại Hà Nội.
tt
Tên nhà máy
BOD (mg/l)
COD (mg/l)
TS
PH
Độ mầu Pt- Co
M3/tấn vải
1
Công ty Dệt 8/3
70 - 135
15 - 380
400 - 1000
8 - 11
350- 600
394
2
Công ty Dệt Hà Nội
90 - 120
230 - 500
950 -
1000
9 - 10
250- 500
264
3
Nhà máy Chỉ khâu Hà Nội
90 - 180
210 - 320
805 - 1330
9 -11
236
4
Công ty Dệt Minh Khai
279 - 432
549 -
773
1599 - 1800
9- 10
230- 310
143,5
5
Công ty Dệt kim Đông Xuân
120 - 400
570 -
1200
800 -
1100
9- 11
1600
280
6
Công ty Dệt len Mùa đông
115 - 132
400 -
450
420
8- 11
350- 700
114
7
Công ty Dệt kim Thăng Long
132
443
496
8- 12
168
199
Các dạng thuốc nhuộm và các chất có nguy cơ gây độc đối với môi trường
*Thuốc nhuộm hoạt tính.
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là S-F-T-X trong đó: S là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan; F là phần mang mầu, thường là các hợp chất Azo (-N=N-), antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin, T là gốc mang nhóm phản ứng, X là nhóm phản ứng. Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
*Thuốc nhuộm trực tiếp
Đây là nhóm thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo (mono, di and poliazo) và một số là dẫn xuất của dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt mầu như triazin và salicilic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
* Thuốc nhuộm hoàn nguyên.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: Nhóm đa vòng có chứa nhân antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R= C- 0; trong đó, R là các hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thu, vì vậy khi không được xử lý, thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
*Thuốc nhuộm phân tán
Nhóm thuốc nhuộm này có cấu tạo phân tử từ gốc azo và antraquinon và các nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước.
*Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Là nhóm thuốc nhuộm chứa mạch di hình như tiazol, tiazin, zin… trong đó có cầu nối -S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.
* Thuốc nhuộm axit
Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác nhau có công thức là R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3 mang mầu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn suất của antraquinon, triaryl metan…
* Thuốc in, nhuộm pigmen: Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng, ftaoxianin, dẫn suất của antraquinon…
Các vi sinh vật có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ khó phân huỷ.
Nấm mốc.
Nấm mốc có hệ ezym rất phong phú, vì vậy chúng có khả năng phân huỷ nhiều chất hữu cơ phức tạp. Các loại nấm mốc có khả năng phân huỷ các hợp chất AOx phải kể đến các loài thuộc nhóm nấm mục trắng. Nhiều loài thuộc loại nấm này, có khả năng phân huỷ lignin, clo lignin, lindane, DDT, PCB, benzo(a) pyrenen (pellenen J.). Nấm coelomycetous và stagonospora gigaspora có khả năng phân huỷ các hợp chất AOx tới 68%. Loài mortierella isabellina có khả năng làm giảm độc các chất clo hữu cơ trong nước thải ít nhất 10 lần. Loài nấm sợi trắng phanerochaete chrysosporium được sử dụng để xử lý mầu của nước thải nhiều nhất. Loài nấm này, có khả năng phân huỷ hàng loạt các chất hữu cơ kể cả các chất độc như polychclorinated biphenyl (PCB), DDT và lindane, cholorinated anilines và các hợp chất mono, poly chlorinated phenolics và thậm chí cả các hợp chất dioxin (pentachlorophenol-PCP). Các nghiên cứu của Mittar đối với khả năng làm giảm các nhóm chất mầu của lignin bằng phanerochaete chrysosporium sau 7 ngày là 69% và đồng thời giảm 50% COD và BOD của nước thải. Roy-Arcand và Archiband sử dụng nấm mốc Trametes (Coriolus) versicolor để phân huỷ các hợp chất chlorophenolics của sơn cho kết quả tương tự như đối với trường hợp của phanerochaete chrysosporium.
Một số loại nấm mốc thông thường khác cũng có khả năng oxy hóa hợp chất có chứa nhân thơm như: aspergillus niger phân huỷ một số dẫn suất của phenol, fusarium lini, F.solani, giberella, oxy hóa được một số dẫn suất của steroids, terpenoids, alkaloids…
Vi khuẩn
Vi khuẩn được sử dụng nhiều nhất trong xử lý nước thải và kể cả các hợp chất mầu, các chất độc trong đó có các loại hóa chất rất độc như các dẫn suất của dioxin.
Vi khuẩn được sử dụng nhiều nhất để oxy hóa các chất có chứa vòng thơm là các loài thuộc giống pseudomonas. Nhiều chủng loại của giống này tham gia vào quá trình oxy hóa các vòng thơm (đơn vòng và đa vòng) bền vững, chuyển chúng trở thành các hợp chất kém bền, giảm tính độc, dễ dàng bị phân huỷ bởi các vi sinh vật khác.
Ngoài ra, rất nhiều các loại vi khuẩn khác cũng được sử dụng để phân huỷ các hợp chất màu và các hợp chất có chứa đơn và đa vòng nhân thơm như: rhodococcus spp, alcaligenes sản phẩm., arthrobacter oxydans…và cả xạ khuẩn như Nocardia (N. Corallina, N.opaca, N.erithropolis…)
Nhóm vi khuẩn kỵ khí cũng được sử dụng phổ biến để xử lý các chất hữu cơ phức tạp, có phân tử lượng cao, các chất hữu cơ khó phân huỷ. Trong đó, phải kể đến nhóm vi khuẩn cổ (A rchea) như haloferax volcanii, haloferax mediterrani, haloarcula vallissmortis, haloarcula hispanica… đặc biệt là nhóm vi khuẩn sinh mêtan (methanogenes). Nhóm vi khuẩn khử sunphat cũng được sử dụng để phân huỷ các nước thải có chứa các hợp chất khó phân huỷ.
Một số kết quả nghiên cứu làm sạch các chất hữu cơ độc hại trong nước thải.
Trong thời gian qua, tuy chưa tiến hành các thí nghiệm xử nước thải dệt nhuộm, nhưng chúng tôi đã nghiên cứu có kết quả đối với nước thải từ nhà máy giấy, trong đó có nhiều hợp chất khó phân huỷ tương tự như của nước thải nhà máy dệt nhuộm (các hợp chất hữu cơ mang mầu, các hợp chất có vòng nhân thơm, các hóa chất tẩy trắng xơ sợi…
Từ bùn tại các bể chứa nước thải các Nhà máy Giấy như Bãi Bằng, Hoàng Văn Thụ, Vạn Điểm, Việt Trì đã phân lạp được nhiều loại vi sinh vật như 4 chủng mốc có khả năng làm giảm mầu nước thải của Nhà máy Giấy Bãi Bằng, hàng chục các chủng vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ độc hại.Sự giảm COD của dịch thải xử lý bằng SRB và vi khuẩn hiếu khí
Mẫu xử lý
COD ban đầu
Xử lý bằng SRB 3 tuần
Xử lý hiếu khí 2 ngày
COD (mg/l)
Giảm (%)
COD (mg/l)
Giảm (%)
Hoàng Văn Thụ
763
198
74
96
87,4
Việt Trì
569
140
75
100
82
Vạn Điểm
546
170
70
80
85
Nước thải công nghiệp có chứa nhiều các hợp chất khó phân huỷ và độc hại gây nguy hiểm rất lớn cho môi trường. Các nước thải này nếu chỉ xử lý bằng phương pháp sinh học thông thường sẽ kém hiệu quả. Việc nghiên cứu sử dụng các chủng vi khuẩn đặc biệt được phân lập từ môi trường mà ở đó vi sinh vật đã thích nghi với các chất độc hại, tăng cường các điều kiện để xử lý là hoàn toàn có thể thực hiện được và cho hiệu quả cao./.
