Ngành công nghiệp giặt mài đang đóng vai trò quan trọng trong chuỗi giá trị dệt may Việt Nam, đặc biệt trong quy trình hoàn thiện sản phẩm jeans và các mặt hàng thời trang cao cấp. Tuy nhiên, đây cũng là ngành sản xuất tiêu thụ lượng nước lớn và thải ra môi trường những dòng nước thải mang tính thách thức cao trong xử lý do có đặc điểm màu đậm, chứa nhiều hóa chất và các tạp chất từ quá trình giặt mài.
Công ty Cổ phần Minh Anh Quốc tế, một trong những đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực hoàn thiện sản phẩm may mặc tại Việt Nam, đã đầu tư xây dựng nhà máy giặt mài hiện đại tại huyện Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên. Với quy mô sản xuất lớn, nhà máy phát sinh lượng nước thải đáng kể – lên đến 2000 m3/ngày.đêm, đặt ra yêu cầu cấp thiết về một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, đáp ứng các quy chuẩn môi trường nghiêm ngặt.
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế, từ những thách thức đặc thù của ngành, giải pháp công nghệ được áp dụng, đến kết quả đạt được và khả năng tái sử dụng nước sau xử lý.
Thách thức
1. Đặc điểm phức tạp của nước thải giặt mài
Nước thải từ quá trình giặt mài có những đặc tính riêng biệt, gây khó khăn trong công tác xử lý:
Độ màu cao và khó xử lý: Nước thải giặt mài chứa nhiều loại thuốc nhuộm và phẩm màu khác nhau từ quá trình làm màu, phai màu sản phẩm. Các phẩm màu này thường có cấu trúc hóa học phức tạp, bền vững và khó phân hủy bằng các phương pháp sinh học thông thường. Đặc biệt, màu indigo trong quá trình sản xuất jeans rất bền và khó loại bỏ hoàn toàn.
Hàm lượng chất hữu cơ cao: Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ từ các loại enzyme, chất hoạt động bề mặt, chất làm mềm vải và các phụ gia khác, dẫn đến chỉ số COD và BOD cao. Thêm vào đó, các mảnh vụn vải, sợi và các tạp chất rắn từ quá trình mài góp phần làm tăng hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS).
Tính kiềm mạnh: Nhiều quy trình giặt mài sử dụng các hóa chất kiềm mạnh như NaOH để tẩy trắng hoặc tạo hiệu ứng màu, khiến nước thải có pH cao, cần được trung hòa trước khi xử lý sinh học.
Chứa nhiều hóa chất đặc thù: Quá trình giặt mài sử dụng nhiều loại hóa chất khác nhau như chất tẩy trắng (hypochlorite, hydrogen peroxide), chất khử màu, enzyme, chất làm mềm, và đôi khi cả kim loại nặng trong một số loại thuốc nhuộm, tạo nên hỗn hợp phức tạp cần được xử lý toàn diện.
2. Công suất xử lý lớn và dao động
Với quy mô hoạt động của nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế, lượng nước thải phát sinh lên đến 2000 m3/ngày.đêm, đặt ra thách thức lớn về khả năng tiếp nhận và xử lý:
Dao động lớn về lưu lượng: Lưu lượng nước thải không đều trong ngày và theo mùa vụ sản xuất, đòi hỏi hệ thống phải có khả năng thích ứng linh hoạt, vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý trong các điều kiện thay đổi.
Yêu cầu về tính liên tục: Sản xuất giặt mài thường hoạt động liên tục 24/7, do đó hệ thống xử lý nước thải cũng cần vận hành liên tục, đòi hỏi độ ổn định cao và khả năng dự phòng trong trường hợp sự cố.
3. Tiêu chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt
Theo quy định hiện hành, nước thải sau xử lý từ nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế phải đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Đây là tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt đối với nước thải công nghiệp, đặc biệt là với ngành giặt mài.
Các thông số quan trọng cần đạt được bao gồm:
- pH: 6-9
- BOD5: ≤ 30 mg/L
- COD: ≤ 75 mg/L
- TSS: ≤ 50 mg/L
- Màu: ≤ 50 Pt-Co
- Tổng Nitơ: ≤ 20 mg/L
- Tổng Phốt pho: ≤ 4 mg/L
- Sunfua: ≤ 0,2 mg/L
- Clo dư: ≤ 1 mg/L
4. Yêu cầu về không gian và chi phí vận hành
Nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế đối mặt với thách thức về không gian và chi phí:
Hạn chế về mặt bằng: Không gian dành cho hệ thống xử lý nước thải bị giới hạn do ưu tiên diện tích cho hoạt động sản xuất chính. Điều này đòi hỏi thiết kế hệ thống phải tối ưu về mặt không gian.
Chi phí vận hành cao: Xử lý nước thải giặt mài thường tốn kém do cần sử dụng nhiều hóa chất, điện năng và nhân công vận hành. Áp lực giảm chi phí sản xuất đòi hỏi giải pháp xử lý vừa hiệu quả vừa kinh tế.
Chi phí xử lý bùn thải: Quá trình xử lý nước thải giặt mài tạo ra lượng bùn lớn, chứa nhiều hóa chất và chất ô nhiễm cần được xử lý đúng cách, gây áp lực về chi phí và không gian lưu trữ.
5. Nhu cầu tái sử dụng nước thải sau xử lý
Ngành giặt mài tiêu thụ lượng nước lớn, trong bối cảnh nguồn nước ngày càng khan hiếm, việc tái sử dụng nước thải sau xử lý trở thành yêu cầu cấp thiết:
Tiêu chuẩn cao cho nước tái sử dụng: Nước tái sử dụng cho quá trình giặt mài cần đạt tiêu chuẩn cao về độ trong, hàm lượng muối, độ cứng và đặc biệt là không được chứa các hóa chất ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Đầu tư công nghệ bổ sung: Việc tái sử dụng nước đòi hỏi thêm các công đoạn xử lý nâng cao như lọc tinh, hấp phụ và khử muối, làm tăng chi phí đầu tư ban đầu.
Giải pháp
Để giải quyết những thách thức nêu trên, Nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế đã triển khai một hệ thống xử lý nước thải toàn diện với công suất 2000 m3/ngày.đêm, ứng dụng các công nghệ tiên tiến và quy trình xử lý đa cấp.
1. Hệ thống thu gom và xử lý sơ bộ
1.1. Bể gom
Hệ thống bể gom được thiết kế với dung tích lớn, có khả năng tiếp nhận toàn bộ nước thải phát sinh từ các công đoạn sản xuất của nhà máy. Bể được trang bị hệ thống bơm hiệu suất cao, đảm bảo vận chuyển nước thải đến các công đoạn xử lý tiếp theo một cách ổn định.
Bể gom không chỉ đóng vai trò thu gom nước thải mà còn là công đoạn đầu tiên trong quá trình cân bằng về lưu lượng, giúp hệ thống vận hành ổn định hơn trước những dao động về lưu lượng nước thải.
1.2. Thiết bị tách rác ly tâm
Công nghệ tách rác ly tâm được lựa chọn thay vì các phương pháp chắn rác truyền thống, với nhiều ưu điểm vượt trội:
- Hiệu quả loại bỏ cao: Thiết bị có thể giữ lại các tạp chất rắn có kích thước từ 2mm, bao gồm rác, sợi chỉ nhỏ trong nước thải, bùn, cặn sắt.
- Vận hành liên tục: Không cần dừng hệ thống để vệ sinh như các song chắn rác thông thường.
- Tự động hóa: Hệ thống hoạt động tự động, giảm thiểu nhu cầu nhân công vận hành.
- Giảm tải ô nhiễm: Loại bỏ hiệu quả các chất rắn trước khi vào hệ thống xử lý sinh học, giúp giảm tải đáng kể và bảo vệ các thiết bị phía sau.
2. Hệ thống điều hòa và cân bằng
2.1. Bể điều hòa
Bể điều hòa được thiết kế với dung tích đủ lớn để đảm nhận vai trò quan trọng trong việc:
- Ổn định lưu lượng: Điều hòa dao động lưu lượng nước thải đầu vào, đặc biệt trong các thời điểm cao điểm sản xuất.
- Cân bằng nồng độ chất ô nhiễm: Đồng đều hóa nồng độ các chất ô nhiễm, tránh các cú “sốc tải” cho hệ thống xử lý sinh học phía sau.
- Ổn định pH: Bước đầu cân bằng pH của nước thải, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
Bể được trang bị hệ thống khuấy trộn và sục khí để ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn và giúp phân hủy sơ bộ một phần chất hữu cơ, đồng thời làm thoáng nước thải, tránh phân hủy kỵ khí gây mùi hôi.
3. Hệ thống xử lý hóa lý
3.1. Bể keo tụ – tạo bông
Quá trình keo tụ – tạo bông đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý màu và các chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học trong nước thải giặt mài:
- Sử dụng hóa chất đặc thù: Phối hợp giữa PAC (Poly Aluminum Chloride) và Polymer để tối ưu hiệu quả keo tụ.
- Hệ thống khuấy trộn tiên tiến: Trang bị hệ thống động cơ cánh khuấy với tốc độ chậm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình va chạm, dính kết giữa các hạt keo tụ, hình thành các bông cặn có kích thước lớn.
- Kiểm soát tự động: Hệ thống định lượng hóa chất tự động dựa trên lưu lượng và chất lượng nước thải đầu vào, tối ưu hóa lượng hóa chất sử dụng.
3.2. Bể lắng 1
Bể lắng được thiết kế theo nguyên lý lắng trọng lực hiệu quả cao:
- Thiết kế phân vùng: Nước thải từ bể keo tụ – tạo bông được phân phối đều vào vùng phân phối nước của bể lắng.
- Cơ chế lắng hiệu quả: Các bông cặn với khối lượng lớn hơn nước sẽ tự lắng xuống đáy bể, tích tụ tại vùng chứa cặn.
- Thu nước trong: Nước sau lắng được thu bằng hệ thống máng răng cưa ở phía trên bể lắng, đảm bảo thu nước đồng đều và không cuốn theo cặn.
- Quản lý bùn thải: Bùn lắng được bơm về bể nén bùn để xử lý, giảm thiểu tác động môi trường.
4. Hệ thống xử lý sinh học
4.1. Bể Aerobic (Hiếu khí)
Hệ thống xử lý sinh học hiếu khí được thiết kế dựa trên công nghệ bùn hoạt tính cải tiến với nhiều ưu điểm nổi bật:
- Hiệu quả xử lý cao: Có thể loại bỏ đến 98% chất hữu cơ trong nước thải, đặc biệt hiệu quả với các thành phần khó xử lý như thuốc nhuộm và phụ gia dệt.
- Ổn định trước biến động tải: Vẫn duy trì hiệu quả xử lý khi tải trọng chất ô nhiễm (COD) tăng đến 20% và lưu lượng dao động 10-15%.
- Khả năng khử Nitơ và Phốt pho: Đạt hiệu suất khử lên đến 95% khi được vận hành theo đúng hướng dẫn kỹ thuật.
- Hệ thống sục khí tiên tiến: Sử dụng máy thổi khí công suất lớn kết hợp với hệ thống đĩa phân phối khí tinh, tạo bọt khí mịn, tăng hiệu quả truyền oxy và tiết kiệm năng lượng.
Bể hiếu khí được vận hành với nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) tối ưu từ 3000-5000 mg/L, tạo điều kiện cho quần thể vi sinh vật đa dạng phát triển, có khả năng phân hủy nhiều loại chất ô nhiễm khác nhau.
4.2. Bể lắng 2
Bể lắng sinh học được thiết kế đặc biệt để thu hồi bùn hoạt tính và tách nước trong:
- Cấu trúc tối ưu: Thiết kế đảm bảo thời gian lưu nước phù hợp, tạo điều kiện cho bùn sinh học lắng xuống đáy bể.
- Hiệu quả tách chất rắn: Có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất rắn dạng huyền phù và lơ lửng.
- Hệ thống tuần hoàn bùn: Bùn sau lắng một phần được bơm tuần hoàn trở lại bể hiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh, phần dư được đưa đến bể nén bùn.
- Khử mùi hôi: Thiết kế giúp loại bỏ mùi hôi của nước thải, cải thiện chất lượng nước đầu ra.
5. Hệ thống xử lý nâng cao và tái sử dụng
5.1. Bể chứa
Nước sau xử lý sinh học được đưa vào bể chứa trung gian trước khi qua công đoạn lọc và khử trùng:
- Điều hòa áp suất: Đảm bảo áp suất ổn định trước khi nước đi vào hệ thống lọc.
- Kiểm soát chất lượng: Cho phép kiểm tra các thông số nước trước khi đưa vào công đoạn xử lý cuối cùng.
- Dự trữ nước: Đảm bảo nguồn nước liên tục cho quá trình lọc và tái sử dụng.
5.2. Hệ thống lọc
Hệ thống lọc đa cấp được thiết kế đặc biệt cho nước thải giặt mài:
- Lọc áp lực đa tầng: Kết hợp nhiều loại vật liệu lọc như cát thạch anh, anthracite, than hoạt tính.
- Loại bỏ SS còn lại: Giữ lại các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ còn sót lại sau quá trình lắng.
- Khử màu và mùi: Than hoạt tính giúp hấp phụ các phân tử màu và mùi còn sót lại.
- Tự động rửa ngược: Hệ thống được trang bị cơ chế rửa ngược tự động, tối ưu thời gian vận hành và hiệu quả lọc.
5.3. Hệ thống tái sử dụng
Một phần nước sau xử lý được đưa vào hệ thống tái sử dụng:
- Công nghệ RO (Thẩm thấu ngược): Loại bỏ các ion hòa tan, đảm bảo chất lượng nước tái sử dụng đạt yêu cầu cao.
- Khử trùng UV: Diệt khuẩn hiệu quả mà không tạo ra sản phẩm phụ độc hại như phương pháp chlorine.
- Điều chỉnh pH và khoáng chất: Điều chỉnh thành phần nước phù hợp với yêu cầu của từng công đoạn sản xuất.
6. Hệ thống khử trùng và xả thải
6.1. Bể khử trùng
Nước thải trước khi xả ra môi trường được khử trùng triệt để:
- Thiết kế vách ngăn tối ưu: Tạo đường đi dài và thời gian tiếp xúc đủ giữa nước thải và hóa chất khử trùng.
- Liều lượng chlorine tối ưu: Đảm bảo hiệu quả khử trùng cao nhất với lượng hóa chất tối thiểu.
- Hiệu quả diệt khuẩn: Đạt hiệu suất khử trùng 95% với Coliforms và 100% với các vi trùng gây bệnh khác.
- Kiểm soát clo dư: Hệ thống kiểm soát đảm bảo hàm lượng clo dư trong nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
7. Hệ thống xử lý bùn thải
7.1. Bể nén bùn
Bùn từ các bể lắng được thu gom và xử lý trong hệ thống riêng biệt:
- Làm đặc bùn: Giảm thể tích bùn trước khi đưa vào máy ép bùn.
- Tách nước: Nước tách ra từ quá trình nén bùn được quay lại đầu hệ thống để xử lý.
- Tối ưu thời gian lưu: Thiết kế đảm bảo thời gian lưu bùn phù hợp, tăng hiệu quả làm đặc.
7.2. Máy ép bùn
Công nghệ ép bùn hiện đại được lựa chọn để xử lý triệt để bùn thải:
- Công nghệ ép băng tải: Giảm độ ẩm bùn xuống còn 75-80%, giảm đáng kể khối lượng và chi phí vận chuyển xử lý.
- Vận hành tự động: Hệ thống hoạt động tự động, giảm thiểu sự can thiệp của con người.
- An toàn môi trường: Bùn sau ép được thu gom và xử lý bởi đơn vị có chức năng, đảm bảo không gây ô nhiễm thứ cấp.
Kết quả
1. Chất lượng nước thải sau xử lý
Sau khi đưa hệ thống xử lý nước thải vào vận hành, nước thải đầu ra của Nhà máy giặt mài Minh Anh Quốc tế đã đạt được những kết quả ấn tượng:
Đạt và vượt tiêu chuẩn xả thải: Tất cả các thông số của nước thải sau xử lý đều đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A), nhiều thông số còn tốt hơn quy chuẩn:
- pH: 6.8-7.5 (quy chuẩn: 6-9)
- BOD5: < 25 mg/L (quy chuẩn: ≤ 30 mg/L)
- COD: < 60 mg/L (quy chuẩn: ≤ 75 mg/L)
- TSS: < 30 mg/L (quy chuẩn: ≤ 50 mg/L)
- Độ màu: < 40 Pt-Co (quy chuẩn: ≤ 50 Pt-Co)
- Tổng Nitơ: < 15 mg/L (quy chuẩn: ≤ 20 mg/L)
- Tổng Phốt pho: < 3 mg/L (quy chuẩn: ≤ 4 mg/L)
- Sunfua: < 0,1 mg/L (quy chuẩn: ≤ 0,2 mg/L)
Xử lý hiệu quả độ màu: Đặc biệt ấn tượng với khả năng xử lý độ màu – một trong những thách thức lớn nhất đối với nước thải giặt mài. Nước sau xử lý gần như không màu, độ trong cao.
Ổn định trong mọi điều kiện vận hành: Chất lượng nước đầu ra luôn ổn định ngay cả khi có sự dao động về tải lượng và thành phần nước thải đầu vào, chứng tỏ tính linh hoạt và hiệu quả của hệ thống.
2. Hiệu quả vận hành và kinh tế
Hệ thống xử lý nước thải tại Minh Anh Quốc tế không chỉ mang lại hiệu quả môi trường mà còn chứng minh tính hiệu quả về mặt vận hành và kinh tế:
Vận hành ổn định: Hệ thống vận hành liên tục 24/7 với công suất thiết kế 2000 m3/ngày.đêm, đáp ứng đầy đủ nhu cầu xử lý nước thải của nhà máy trong mọi điều kiện sản xuất.
Tối ưu hóa chi phí vận hành:
- Giảm 30% lượng hóa chất sử dụng nhờ hệ thống định lượng tự động và kiểm soát chính xác
- Tiết kiệm 25% điện năng so với các hệ thống xử lý truyền thống nhờ thiết bị hiệu suất cao và quy trình vận hành tối ưu
- Giảm 40% chi phí xử lý bùn thải nhờ công nghệ nén và ép bùn hiệu quả
Tỷ lệ bảo trì thấp: Thời gian dừng hệ thống để bảo trì chỉ chiếm khoảng 1,5% thời gian vận hành, đảm bảo tính liên tục trong xử lý nước thải.
Tăng tuổi thọ thiết bị: Nhờ hệ thống tách rác ly tâm hiệu quả ngay từ đầu, các thiết bị trong dây chuyền xử lý được bảo vệ tốt, giảm tần suất hỏng hóc và chi phí