1. Nguy cơ tác động tới môi trường do hoạt động sản xuất ngành dệt nhuộm ở Việt Nam

Vấn đề ô nhiễm môi trường do các hoạt động sản xuất của ngành dệt nhuộm cũng rất đáng báo động. Do đặc thù sử dụng nhiều nước trong các giai đoạn sản xuất như tiền xử lý, tẩy trắng, nhuộm và in, đòi hỏi khoảng 100 - 200 lít nước cho mỗi kg sản phẩm dệt, tổng lượng nước thải phát sinh có biên độ dao động lớn từ 16 đến 900 m³/tấn sản phẩm. Ngoài ra, lượng nước tiêu thụ cho lĩnh vực nhuộm cũng rất lớn, điển hình nhất là nhuộm vải cotton cần 80-240 m³ nước/tấn sản phẩm, vải cotton dệt thoi cần 70-180 m³ nước/tấn sản phẩm, sản xuất len cần m³ nước/tấn sản phẩm và vải polyacrylic cần hơn 10-70 m³ nước/tấn sản phẩm.

Các loại thuốc nhuộm mới nổi có thành phần, cấu trúc dạng vòng thơm và dị vòng thường có tính ổn định cao nhưng gây khó khăn hơn khi bị phân hủy, được đặc trưng bởi giá trị cao về nhu cầu ôxy hóa học, tổng lượng cácbon hữu cơ và màu sắc đậm, chứa thuốc nhuộm hòa tan và không hòa tan mà khi gộp lại trong một nước thải sẽ khó loại bỏ hoặc khử màu. Việc khoáng hóa thuốc nhuộm và các hợp chất hữu cơ sẽ gây ra độc tính của nước thải, đây là thách thức rất lớn.

2. Mô hình ứng dụng công nghệ Fenton tầng sôi xử lý và tuần hoàn nước thải dệt nhuộm

Sự tăng trưởng nhanh chóng của các cơ sở sản xuất dệt nhuộm dẫn đến sự gia tăng tương ứng về khối lượng nước thải, là nguyên nhân trực tiếp gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách trước khi thải bỏ. Nước thải đã qua xử lý có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau như tưới tiêu cho nông nghiệp, cung cấp nước cho các ao hồ cảnh quan, nước làm mát trong các nhà máy điện hoặc dùng cho mục đích làm sạch chung công cộng. Việc tái sử dụng nước đã qua xử lý có thể tiết kiệm chi phí sản xuất bằng cách tái sử dụng lại nước sạch cho các quá trình sản xuất và do đó giảm việc sử dụng nước từ môi trường, từ đó làm tăng trữ lượng nước tự nhiên, điều hòa được quy trình nước trong hệ sinh thái và cung cấp nước sạch cho cuộc sống con người khi cần thiết, đảm bảo an ninh nguồn nước quốc gia và khu vực.

Việc xử lý nước thải từ bể nhuộm dệt đang gặp nhiều thách thức do màu sắc đậm và nồng độ cao của nhu cầu ôxy hóa học. Hiện nay, các phương pháp xử lý thuốc nhuộm dệt chủ yếu là bằng phương pháp vật lý và hóa học. Hầu hết, các phương pháp loại bỏ thuốc nhuộm hóa lý đều đắt tiền, có tính linh hoạt hạn chế, bị ức chế rất nhiều bởi các thành phần nước thải khác và hoặc tạo ra các sản phẩm thải phải được xử lý trước khi thải bỏ, do đó việc sử dụng ở quy mô công nghiệp còn rất hạn chế. Là một giải pháp thay thế, công nghệ xử lý Fenton tầng sôi (FBF) là một phương pháp tương đối rẻ tiền để loại bỏ thuốc nhuộm khỏi nước thải. FBF là quá trình ôxy hóa nâng cao cải tiến trong bể phản ứng tầng sôi, khác với công nghệ Fenton truyền thống đã được sử dụng trong những năm gần đây để loại bỏ các chất ô nhiễm độc hại và khó phân hủy.

Tuy nhiên, nhược điểm lớn của quá trình Fenton truyền thống là tạo ra một lượng lớn bùn sắt cần phải xử lý thêm. Nhược điểm này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng oxit sắt trong lò phản ứng tầng sôi làm chất xúc tác ôxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ. Trong quy trình FBF, lượng kết tủa của hydroxit sắt xốp bị giảm khi sản phẩm thủy phân sắt của phản ứng Fenton kết tinh và phát triển trên bề mặt chất mang. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng quy trình FBF có hiệu suất tốt hơn quy trình Fenton thông thường hoặc các quy trình khác dựa trên quy trình Fenton. Một báo cáo kết quả thực nghiệm từ TS. Anotai và cộng sự nhận thấy rằng FBF có độ khoáng hóa anilin cao hơn electro Fenton. Để loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ và sắt, FBF có thể đạt hiệu suất cao. Trong một nghiên cứu khác, FBF có hiệu suất tốt hơn so với quy trình Fenton truyền thống trong việc loại bỏ 2,4-dichlorophenol. Quá trình oxy hóa được cải thiện trong FBF sẽ dẫn đến việc giảm sự hình thành bùn là do các quá trình khác nhau xảy ra đồng thời: (1) quá trình oxy hóa hóa học đồng nhất (H₂O₂/Fe²⁺), (2) quá trình oxy hóa hóa học không đồng nhất (H₂O₂/iron oxide), (3) kết tinh tầng sôi và (4) hòa tan các oxit sắt có tính khử. Do đó, có thể xử lý triệt để các chất hữu cơ khó phân hủy và các hợp chất gây ô nhiễm khác.

Ưu điểm của công nghệ Fenton tầng sôi cải tiến này là:

Tính linh hoạt: Trong quá trình vận hành nếu tính chất nước thải đầu vào có xự thay đổi, COD biến động tăng, giảm chỉ cần điều chỉnh lưu lượng hóa chất Fe²⁺ và H₂O₂.

Vận hành đơn giản: Chỉ cần điều chỉnh lưu lượng hóa chất và kiểm soát pH phản ứng. Các quá trình này có thể dễ dàng cài đặt tự động.

Tính ôxy hóa mạnh: Ôxy hóa tốt các hộ chất khó phân hủy như vinyl chloride, BTEX, chlorobenzene, 1,4-Dioxane, aldehyde, pentachlorophenol, polychlorinated biphenyl, TCE, DCE, PCE, EDTA, MTBE, MEK, vv.

Tính kinh tế: Giảm 50% Fe²⁺, NaOH tiêu thụ, giảm 60% lượng bùn sau quá trình, chi phí vận hành giảm đáng kể so với Fenton cũ dạng bể.

Nước thải sau khi xử lý bằng FBF đạt cột A, QCVN 40:2011 và có thể tuần hoàn tái sử dụng cho các mục đích khác nhau.

Công nghệ phản ứng Fenton tầng sôi là một giải pháp khả thi có thể áp dụng tại Việt Nam để thúc đẩy tuần hoàn và tái sử dụng nước thải từ ngành dệt nhuộm. Trong bối cảnh suy giảm tài nguyên nước tự nhiên do hạn hán và gia tăng dân số, việc tận dụng nước thải cho các quá trình vận hành khác sẽ trở nên cực kỳ quan trọng. Tái sử dụng nước thải một cách hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên nước mà còn làm cho quá trình sản xuất trong ngành dệt nhuộm trở nên sạch hơn và bền vững hơn. Đây cũng là một yếu tố quan trọng hướng đến mục tiêu sản xuất sạch hơn, giảm lượng thải phát sinh và thúc đẩy phát triển bền vững của ngành công nghiệp này.

Như vậy, việc áp dụng công nghệ phản ứng Fenton tầng sôi không chỉ là một giải pháp kỹ thuật mà còn là một cam kết của Việt Nam trong việc xử lý vấn đề ô nhiễm môi trường và bảo vệ tài nguyên nước trong tương lai. Đồng thời, việc thúc đẩy sự phát triển và áp dụng các công nghệ xanh sẽ góp phần vào sự bền vững của nền kinh tế và môi trường sống của cộng đồng.