Safest and most effective textile dyeing wastewater treatment 2022

Treatment of textile dyeing wastewater is extremely necessary and urgent. The garment is a strategic spearhead of the economic industry, attracting a lot of physical resources and human resources to serve. Significantly improve our country's unemployment (accounting for 10.3% of the existing labor force). However, this is also an industry that generates a huge amount of wastewater and sludge. Wastewater is extremely difficult to treat with a variety of chemicals, in most stages such as dyeing, printing, washing, and packaging. Without effective safe treatment methods and systems, the environment will be severely affected.

In this article, let's analyze and analyze the remaining problems of textile dyeing wastewater treatment.

What is wastewater, textile dyeing sludge? Ingredients and properties

Khi sản xuất, các hóa chất dệt nhuộm với thành phần chủ yếu là chất phụ trợ, hợp chất cao phân tử, polymer và kim loại nặng. Nếu xả thải trực tiếp sẽ tàn phá hệ sinh thái, cảnh quan môi trường, tàn phá sức khỏe. Theo các chuyên gia, nước thải, bùn thải dệt nhuộm là một trong những chất ô nhiễm nhất trong suốt lịch sự phát triển công nghiệp của con người. Nước thải, bùn thải dệt nhuộm thường chứa các tạp chất như dầu mỡ, các chất hòa tan chứa Nitơ và bụi bẩn. Mỗi quá trình sản xuất vải (hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, cho đến khâu nhuộm, in và hoàn tất) đều thải ra một lượng lớn các hóa chất, dung dịch nhuộm, chất tẩy, … Đây chính là nguồn gốc phát sinh của loại chất thải công nghiệp này. Nước thải, bùn thải dệt nhuộm có chỉ số BOD, COD cực cao sẽ ảnh hưởng đến thủy sinh, thậm chí biến đổi cấu trúc di truyền của các sinh vật trong nước, từ đó gây hại trực tiếp cho con người khi tiêu thụ các sản phẩm thủy sản. Ngoài ra, hồ tinh bột, Acid Sulfuric (H₂SO₄), Acid Acetic (CH₃COOH), Natri Hydroxit (NaOH), Natri Hypochlorite (NaOCl), Hydro Peroxide (H₂O₂),… có trong các loại thuốc nhuộm, chất trơ, chất cầm màu, chất tẩy trắng, chất ngấm là cực kỳ độc hại chỉ với một dư lượng nhỏ.

Pollutants from textile manufacturing processes

Production stage	Pollutants in wastewater, textile dyeing sludge	Characteristics of wastewater
Sizing, gluing	Glucozo, starch, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, resin, fat, wax, alcohol, etc.	High BOD (34 – 50 total BOD)
Cooking, bleaching	NaOH, waxes, grease, ash, soda, sodium silicate	shredded yarn High alkalinity, high BOD, dark color
Bleaching	Hypochlorite, compounds containing chlorine, NaOH, AOX, acids, etc.	High alkalinity, low BOD (accounting for 5% of total BOD)
Polishing	NaOH, impurities	High alkalinity, low BOD (Below 1% of total BOD)
Dyeing	The main dyes include reconstituted, reactive, dispersed, direct dyes, acids, cations, metal salts, etc.	High coloration, high BOD (6% of total BOD), high SS
Printing	Colorants, starches, oils, clays, metal salts, acids, etc.	High color, high BOD, grease
Finishing	Starch streaks, animal fats	mild alkaline salts, low BOD, small waist
Industrial washing	General washing, denim	High color, low BOD

Table of indicators of initial wastewater properties

Targets	Unit	Result
		Domestic wastewater	Sulfide wastewater	Detergent wastewater
pH	–	10 – 11	> 11	> 12
COD	mg/l	450 – 1.500	10.000 – 40.000	9.000 – 30.000
BOD5	mg/l	200 – 800	2.000 – 10.000	4.000 – 30.000
N Total	mg/l	5 – 15	100 – 1.000	200 – 1.000
P total	mg/l	0.7 – 3	7 – 30	10 – 30
SS (Suspended Substance)	mg/l	–	–	–
Color	Pt-Co	7.000 – 50.000	10.000 – 50.000	500 – 2.000
Turbidity	FAU	140 – 1.500	8.000 – 200.000	1.000 – 5.000

In addition, chemicals released from different processes and fabrics will be different. For example, raw wool and cotton materials will have high color, alkalinity, suspension, and BOD. With synthetic fiber materials, chemicals in the bleaching and dyeing stages are the cause of pollution. Therefore, it is necessary to have advanced textile dyeing wastewater treatment technologies to minimize these pollution indicators.

Textile dyeing wastewater treatment technology

Textile dyeing wastewater treatment technology helps to remove toxic components in wastewater such as temperature, pH, suspended solids, COD, BOD5, heavy metals, etc. in ponds, lakes, rivers, and streams, minimizing the impact on the environment.

Current textile dyeing wastewater treatment technology

• Physical and chemical combination (flocculation, flocculation), filtration (Pre-treatment or primary treatment).
• Combination of physicochemical and aerobic biology (Basic treatment or secondary treatment).
• Combination of physicochemical and aerobic physicochemical biology (Basic treatment or secondary treatment).
• Combination of Physico-chemical, biological, and filtration (sand filter or activated carbon) (Additional treatment or tertiary treatment).

Finally, the sludge will be passed through the sludge dewatering to remove excess water, for easier and more economical transportation and treatment.

• For the raw materials used in the production process, which are Polyester and blended fibers (combining Cotton and Polyester), the flocculation/flocculation process is usually applied before the biological process. Biological can be anaerobic UASB or EGSB, aerobic can be activated sludge suspended or attached.
• The tertiary treatment includes: flocculation/flocculation and sterilization; filtration (sand filter and activated carbon) and sterilization; enhanced oxidation (ozone or Fenton) and pH correction to neutral. The tertiary treatment process is applied to thoroughly treat the remaining pollutants in the wastewater or reuse it.
• For the raw material source is Cotton, the reverse treatment technology for the raw materials is Polyester and blended fibers is a biological process before the physicochemical process. The third stage of treatment is applied: filtration (sand filter and activated carbon). calculation) and sterilization; enhanced oxidation (ozone or Fenton) and pH correction to neutral.

Advantages of textile dyeing wastewater treatment technology

1. The process of wastewater treatment technology is easy and easy to operate.
2. Biogas generated from the system can be recovered.
3. Generates highly active sludge.
4. Waste water after being treated meets the standards to be put into the receiving source.
5. With advanced sludge, the sludge is pressed dry, tight, and low in moisture.

Disadvantages of textile dyeing wastewater treatment technology

1. In-depth training of workers is required to operate.
2. It takes a lot of space to create sludge and is difficult to control the sludge process.
3. Space-consuming to treat textile dyeing wastewater.
4. Textile dyeing wastewater treatment system

Technological process of textile dyeing wastewater treatment system

The technological process of the textile dyeing wastewater treatment system includes the following stages:

1. Collection tank

Wastewater sources, when passing through the drainage system, will be blocked by the garbage screen of the collection tank and retain solid waste and metal fragments. In addition, this physical process also helps to reduce the suspended matter by 5% and the COD index by 5%. Wastewater that has just entered the collection tank often has a high temperature, so before moving on to the next stage, people will use a cooling tower so that the water temperature is only about 40 degrees Celsius.

Bể thu gom còn gọi là Xử lý bậc I. Công đoạn này thường chia thành tiền xử lý nước thải và xử lý nước thải sơ bộ. Phần lớn là loại bỏ các tạp chất thô, cứng, vật nổi, nặng (cát, đá, sỏi…), dầu mỡ,… để bảo vệ bơm, đường ống, … Các thiết bị của bậc xử lý này thường là: Song, lưới chắn rác, có thể có máy nghiền và cắt vụn rác, lắng cát, bể điều hòa, bể trung hòa, tuyển nổi và lắng 1, lọc hấp thụ bằng than hoạt tính.

2. Air conditioning tank

The tank has the function of regulating the flow of water and the concentration of pollution in the wastewater. Here, nutrients such as N and P are added to the tank in the ratio of BOD:N:P = 100:5:1 to buffer the biodegradation process at a later stage.

Dưới đáy bể được trang bị hệ thống sục khí để hòa trộn các chất bổ sung cùng nước thải được nhanh và đều hơn. Sau đó nước thải sẽ được bơm đến bể phản ứng và tiến hành quá trình keo tụ – tạo bông.

3. Coagulation tank – flocculation

Các hóa chất keo tụ như phèn nhôm PAC, polymer sẽ được thêm vào nước thải để tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn và bám dính, dưới tác dụng của trọng lực, các bông cặn sẽ lắng xuống bể, từ đó tạo thành bùn thải. Đây được xem là trái tim của hệ thống xử lý nước thải. Chủ yếu ứng dụng các quá trình hóa lý, hóa học, cơ học hoặc kết hợp. Công đoạn này phần lớn chất ô nhiễm trong nước thải sẽ bị xử lý. Phương pháp xử lý hóa lý là một trong những phương pháp thông dụng trong xử lý nước thải công nghiệp. Giai đoạn xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý kết hợp với xử lý cơ học, sinh học, hóa học trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đầy đủ.

Chemical and physical methods are commonly used 

The physicochemical methods commonly used to treat textile dyeing wastewater include coagulation, flotation, adsorption, extraction, and ion exchange.

• Coagulation is the process of gluing colloidal particles contained in wastewater due to thermal movement, due to disturbance and the result is from very small colloidal particles to form a larger size and are easy to settle. to the bottom. The coagulants commonly used in wastewater treatment are PAC aluminum alum (Al₂(SO₄)₃.18H₂O) and iron alum (FeSO₄.7H₂O).
• Flotation is the process of molecular adhesion of dirt particles to the dividing surface of two phases: gas - water and forming a mixture of "solid particles - air bubbles" that rise to the surface of the water and then is removed. Go.
• Adsorption is the process of attracting or concentrating impurities in wastewater to the surface of the adsorbent. Common adsorbents in wastewater treatment technology include activated carbon, bone coal, activated soil (bentonite), silica gel, and synthetic resin capable of ion exchange. Used for adsorption: Detergents, dyes, chlorinated compounds, phenol or hydroxyl derivatives, odor and taste compounds, trace pollutants, and heavy metals.
• Ion exchange is often used to treat heavy metals in wastewater by passing heavy metal-containing wastewater through a cation exchange resin column, where the metal cations are replaced by hydrogen ions (or Na+) exchange.

Biological method of textile dyeing wastewater treatment

Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành điều chỉnh pH về 6,6 – 7,6. Nước thải có độ axit cao hay độ kiềm cao không được thải vào hệ thống thoát và nguồn nước. Trong các nhà máy dệt nhuộm độ pH của nước thải dao động từ 4 – 12 nên cần thiết phải trung hoà để tạo pH tối ưu cho quá trình keo tụ. Hoá chất dùng để trung hoà nước thải chứa axit là xút hoặc vôi. Trong nhà máy dệt nhuộm để trung hoà nước thải chứa axit và kiềm người ta thường trộn lẫn các loại nước thải này với nhau.

4. Anaerobic methods

Dựa trên sự chuyển hoá vật chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy nhờ rất nhiều loài vi sinh vật yếm khí tồn tại trong nước thải. Sản phẩm của quá trình là CH₄, CO₂, N₂ , H₂S, NH₃ trong đó CH₄ chiếm nhiều nhất.

Anaerobic digestion can be divided into 6 processes

• Polymer hydrolysis.
• Fermentation of sugars and amino acids.
• Anaerobic degradation of long-chain fatty acids and alcohols.
• Anaerobic decomposition of volatile fatty acids (except acetic acid).
• Formation of methane and acetic acid.
• Formation of methane and acetic acid.₂.

These processes can be combined into four phases occurring simultaneously

• Hydrolysis: Under the action of enzymes, bacteria secrete complexes and insoluble substances into simpler complexes or soluble substances (such as amino acids, and fatty acids). This process is slow. The rate of hydrolysis depends on pH, particle size, and the degradability of the substrate.
• Acidification: Fermentative bacteria convert soluble substances into simple substances such as volatile fatty acids, alcohols, lactic acid, methanol, CO₂, H₂, NH₃, H₂S and new biomass.
• Anticipation: Acetic bacteria convert the products of the acidification phase into acetate, H₂, CO₂ and new biomass.
• Methanolization: This is the final stage of the anaerobic decomposition of acetic acid, H₂, CO₂, formic acid, and methanol into methane, CO₂, and new biomass.

Anaerobic treatment technology needs to pay attention to important factors

• Maintain microbial biomass as much as possible.
• Provide sufficient contact between the microbial biomass and the wastewater.
• When the above two factors meet the anaerobic treatment works, very high loads can be applied.

5. Anaerobic treatment tank

Bể xử lý kị khí không có tuần hoàn bùn, thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ. Quá trình tiếp xúc kị khí gồm hai giai đoạn: phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn, lắng hoặc tách riêng phần cặn sinh học. Bùn sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kị khí. Hệ thống tiếp xúc kị khí có thể hoạt động ở tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến 10 kg COD/m³/ngày với thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngày. Bể lọc kị khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh kị khí sống bám trên bề mặt. Giá thể đó có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ,… Dòng nước thải phân bố đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Do màng vi sinh bám dính tốt nên dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài.

6. Textile dyeing wastewater treatment settling tank

Nước thải sau khi qua bể lắng để loại bỏ chất lơ lửng, bông cặn, sẽ đưa sang bể xử lý thiếu khí. Bể thiếu khí lúc này sẽ xảy ra quá trình khử NO₃ thành N₂. Khi Nito sẽ thoát ra ngoài. Quá trình được góp sức bởi các vi khuẩn Nitrosomonas and Nitrobacter. Tiếp theo, nước thải sẽ chuyển sang bể sinh học hiếu khí – MBBR và bể lắng sinh học.

7. Aerobic biological tank – MBBR

Nhờ hoạt động của vi sinh vật, sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Chúng sẽ khử các chất hữu cơ chứa cacbon trong nước thải. Nó thường biểu thị bằng BOD (nhu cầu oxy sinh hóa, tổng cacbon hữu cơ TOC hoặc COD (nhu cầu oxy hóa học), khử Nitrat, photpho,… Phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy thành các chất vô cơ và chuyển các chất hữu cơ ổn định thành bông cặn dễ loại bỏ ra khỏi nước. Máy thổi khí hoạt động liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động. Chúng hô hấp hiếu khí phân hủy hợp chất hữu cơ chứa N và P thành CO₂ và H₂O. Chúng tăng sinh trên các giá thể. Trên giá thể, khi vi sinh vật tăng sinh làm lớp sinh khối dầy lên, các lớp trong cùng sẽ không nhận được oxy nữa khiến các vi khuẩn yếm khí hoạt động. Vi khuẩn yếm khí làm bong lớp sinh khối ra khỏi giá thể, tạo thành một lớp bùn thải mới. Quá trình này được lặp đi lặp lại với một lớp sinh khối của các vi sinh vật hiếu khí mới cho đến khi BOD và các chất hữu cơ được phân hủy hoàn toàn. Nhờ thế mà quá trình sinh học MBBR có hiệu quả cao. Cụ thể là BOD giảm 85 – 95%, Nitơ giảm 80 – 85%, phốt pho giảm 70 – 75%. Sau khi hoàn tất quá trình, nước sẽ được chuyển sang bể lắng.

8. Aerobic bio-flocculation tank – Aerotank

The process of transforming matter in the Aerotank when polluted water or wastewater is added is completely due to the living activities of many different microbial species. The microorganisms in the Aerotank tank exist in suspension. The microorganisms in the Aerotank tank tend to settle to the bottom, so the mixing and gas supply in the aero tank is very necessary.

Impact of the air supply system

• Supply oxygen to microbial cells.
• Disturb the solution, increasing the contact between microbial cells and matter.
• Accelerate the reproduction of bacteria.
• Accelerate the escape of the solution of gases formed during fermentation.
• Heat release.

Supply oxygen to the aerotank

To provide oxygen for aerotank people use the following ways: blowing air; compressed air; mechanical ventilation; blowing, compressing air with a mechanical system. When supplying gas to the aerotank, the following points should be noted:

• Air must be supplied sufficiently and evenly throughout the Aerotek to increase treatment efficiency.
• Exhaust gas distribution holes are evenly distributed in the air outlet ducts.

Effect of stirring

• Increases the solubility of oxygen.
• Increases contact between microorganisms and organic matter in Aerotank.
• Increases the ability of bacteria to separate two cells during reproduction by the mechanical action of the flow.

Factors affecting

• The amount of oxygen consumed: must make the dissolved oxygen content not less than 2mg/l.
• Organic matter concentration.
• Nutrients: It is necessary to ensure the nutritional elements BOD:N:P = 100:5:1
• Toxins: phenols, heavy metals, inorganic salts, and NH₃.

9. Intermediate tank – Decolorization technology

This tank will aerate continuously so that the wastewater and color compound mix. In particular, people use HANO chemicals to decolorize.

10. Sterilization stage

Các vi khuẩn gây bệnh sẽ được xử lý bằng phương pháp oxy hóa mạnh bằng Chlorine. Chlorine phá hủy quá trình trao đổi chất, giết chết tế bào sinh vật. Đây còn gọi là quá trình xử lý bậc III với các phương pháp khử khuẩn thường được dùng là: Clo hóa nước, Ozone, tia cực tím. Khử khuẩn bằng Clo dạng khí, dạng lỏng, các hipoclorit hay được dùng hơn cả. Ngoài ra, công đoạn này có thể phải tiếp tục nâng cao chất lượng nước đã xử lý. Tái sử dụng hoặc để xả vào nguồn tiếp nhận có yêu cầu cao. Các phương pháp thường được dùng là:

• Microfiltration or sand filter, membrane filter, etc. to filter in water.
• Chemical precipitation and coagulation.
• Adsorption through activated carbon to remove all heavy metals, organics, colors, odors, etc.
• If the water is still high in nitrogen and phosphorus, it needs to be treated separately.

11. Sludge storage tank and treatment of textile dyeing sludge

Bùn thải dệt nhuộm sau khi được thu hồi sẽ lưu trữ tại bể chứa bùn và được tách nước. Bùn được nén giảm thể tích bằng các loại sludge dewatering machines. Bùn thải dệt nhuộm có thể dùng để làm phân bón đất trồng và dùng để san lấp mặt bằng. Khi sử dụng làm phân bón cần xử lý kim loại nặng đến mức cho phép. Ngoài ra còn cần làm ổn định bùn cặn để giảm tác động gây bệnh, giảm mùi hôi, làm giảm hoặc loại trừ khả năng thối rữa, dễ làm khô bùn cặn. Người ta hay sử dụng Clo, vôi sống cho mục đích này. Cuối cùng là làm khô bùn. Phương pháp sân phơi bùn đã quá lạc hậu, tốn diện tích và thời gian. Ngày nay, tối ưu nhất là sử dụng các sludge dewatering machines.

Sludge dewatering for textile dyeing factory

Tùy vào độ tân tiến của máy ép bùn được sử dụng, mà độ ẩm bùn thành phẩm tạo ra sẽ khác nhau. ARK Vietnam hiện đang sản xuất và phân phối các loại máy ép bùn ứng dụng công nghệ cao, hiện đại dựa trên dây chuyền nhập khẩu Hàn Quốc, cam kết ép bùn có độ ẩm thấp, ổn định. Máy ép bùn ARK Việt Nam phù hợp với mọi loại bùn thải từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bùn thải dệt nhuộm không phải là ngoại lệ.  

The water after being squeezed out is transferred back to the conditioning tank for re-treatment. The dry sludge will be collected by specialized vehicles. The more water is forced out, the smaller the volume of the sludge, the easier and more economical it is to transport.