Mở đầu
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Hiện nay, ngành mỹ phẩm trên thế giới phát triển khá nhanh do nhu cầu sử
dụng các sản phẩm tẩy rửa, nhu cầu thẩm mỹ của con người tương đối lớn. Việt
Nam cũng là một nước có nhiều công ty sản xuất mỹ phẩm nổi tiếng đang hoạt
động P&G ( Procter and Gamble), Unilever, Colgate & Palmolive…Do những
nhu cầu của con người càng tăng nên đòi hỏi số lượng công ty và sản phẩm
cũng tăng cao, gia tăng sản xuất. Vì vậy, môi trường ngày càng ô nhiễm. Chính
vì thế nên các nhà máy hoạt động trong ngành công nghiệp mỹ phẩm yêu cầu
cần phải có hệ thống xử lý nước thải.
2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài này sẽ nghiên cứu xử lý nước thải sau bể acid nhằm xác định hiệu
quả xử lý sinh học.
3. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của đề tài là đánh giá hiệu quả xử lý kỵ khí, hiếu khí dính bám
màng vi sinh vật trong giai đoạn xử lý sinh học của nước thải mỹ phẩm P&G.
4.Nội dung nghiên cứu
Khảo sát thành phần nước thải và hiệu quả xử lý tại nhà máy hoá mỹ
phẩm P&G
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải mỹ phẩm P&G bằng phương pháp
lọc sinh học :
Xác định hiệu quả loại bỏ COD, Sulfate…
Phân tích hiệu quả xử lý của quá trình lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí
trên mô hình động .
1
Mở đầu
Chương 1
TỔNG QUAN NGÀNH HÓA MỸ
PHẨM
2
Mở đầu
1.1 Tổng quan về ngành mỹ phẩm
Ngành mỹ phẩm là một trong các ngành phát triển tương đối nhanh. Theo
kết quả thống kê thì Châu Âu có mức tăng trưởng khoảng 3- 4%/năm. Trong đó
lượng hoá chất sử dụng trong công nghiệp hoá mỹ phẩm chiếm một khối lượng
lớn hơn rất nhiều so với khoảng 9.3 triệu tấn chất hoạt động bề mặt là một trong
những thành phần chính trong các sản phẩm tẩy rửa.
Theo điều tra của Đức thì số lượng chất hoạt động bề mặt sử dụng cho
ngành mỹ phẩm chiếm khoảng gần 50% lượng chất hoạt động bề mặt sử dụng
trong các ngành công nghiệp.
Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều công ty hoạt động trong ngành mỹ
phẩm như P&G, Unilever, LG Vina…hầu hết là các công ty liên doanh với
nước ngoài.
1.2 Giới thiệu về công ty TNHH mỹ phẩm P&G
Công ty Procter & Gamble được thành lập năm 1995, là một công ty liên
doanh giữa Proctor & Gamble Đông Nam Á và công ty Phương Đông Ordesco
thuộc tổng cục hoá chất Vinache.
Tổng số vốn đầu tư cho dự án ban đầu là 30 triệu USD: 70% vốn là của
P&G, 30% còn lại là do Ordesco góp vốn và nhà xưởng. Tuy nhiên, đến 1998
do thiếu vốn đầu tư nên công ty P&G đầu tư thêm vốn sản xuất và tổng số vốn
hiện nay là P&G chiếm 95% vốn còn lại là của Ordesco.
Vị trí địa lý:
Phía Bắc giáp khu dân cư
Đông và Nam giáp khu công nghiệp Đồng An
Tây giáp doanh trại quân đội.
Tổng diện tích nhà máy là 50 ngàn m
2
, trong đó diện tích nhà xưởng là 30
ngàn m
2
.
Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý tại nhà máy: trạm xử lý nước thải
khu công nghiệp Đồng An.
Hiện tại công ty sản xuất rất nhiều các mặt hàng:
Bột giặt Tide
Xà phòng thơm: Camay, Ivory, Muse
Dầu gội đầu: Head & Shoulder, Rejoice, Panetene
Nước xả quần áo: Downy
3
Mở đầu
Tả giấy: Pampers
Ngoài ra còn có một số sản phẩm khác xuất khẩu sang các nước Châu Âu,
Châu Mỹ…
1.3 Nguyên lý sản xuất các sản phẩm mỹ phẩm
Xà phòng được kiềm hoá chất béo, dầu trong kiềm mạnh. Chất béo hay
dầu thường là triglyceride( nghĩa là các gốc acid béo mạch dài sẽ liên kết với
gốc glycerin). Chất kiềm mạnh ở đây thường là Natrihydroxide( NaOH) dùng
cho xà bông cục và Kalihydroxide( KOH) dùng cho các sản phẩm dạng lỏng.
Quá trình xà phòng diễn ra đơn giản theo phương trình bậc nhất: Glycerin sẽ
liên kết với các acid béo còn các acid béo lại kết hợp với Na hay K tạo thành xà
phòng.Thường quá trình này không phát sinh chất thải do sản phẩm cuối cùng
thường là xà bông, glycerin và nước, không có kiềm dư.
Chất lượng xà phòng phụ thuộc lớn vào việc chọn lựa thành phần dầu
cùng với thành phần acid béo liên kết với dầu. Hầu hết, xà phòng thương phẩm
kém chất lượng là do sử dụng nhiều mỡ động vật và một ít dầu dừa, dầu cọ kém
chất lượng. Sản phẩm xà phòng chất lượng thường sử dụng dầu oliu, dầu chiết
xuất từ cây gai dầu, dầu cọ thay cho thành phần mỡ, còn lượng dầu dừa chiếm
gấp 3-4 lần so với xà bông thương phẩm. Dầu dừa được kiềm hóa sinh ra rất
nhiều bọt trong nước cứng do nó chủ yếu là các acid béo no dạng mạch ngắn.
Còn xà bông có thêm dầu từ cây gai dầu, cọ, oliu tạo bọt mịn, xốp, bóng do hầu
hết các loại dầu này bao gồm các acid béo chưa no. Sau các công đoạn đó xà
phòng thương phẩm được trộn thêm một số chất như thuốc nhuộm, chất làm
trắng và một số hương liệu.
Tuy nhiên hoạt tính tẩy rửa của các loại xà bông lại phụ thuộc vào tính
chất của nước. Chính vì vậy trong những năm gần đây một số công ty mỹ phẩm
đã tìm ra một loại hợp chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt có khả
năng tẩy rửa tốt hơn xà bông trong nước. Do đó chúng được sử dụng rộng rãi
các sản phẩm tẩy rửa. Hiện nay, các chất hoạt động bề mặt thường được tổng
hợp từ các nguyên liệu tinh chế từ dầu mỏ tạo ra những hợp chất khó phân huỷ
sinh học gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái. Ngoài ra, một số loại chất hoạt động bề
mặt khác đựơc sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật nên ít ảnh
hưởng đến hệ sinh thái hơn là các chế phẩm từ dầu mỏ.
1.4 Một số nguyên liệu sử dụng trong ngành mỹ phẩm
Hiện nay nguyên liệu dùng sản xuất mỹ phẩm rất đa dạng nhưng thành
phần chủ yếu bao gồm một số hoá chất sau:
Các chất hoạt động bề mặt: LAS, ALS, AES, APG…
4
Mở đầu
Các acid béo: lauric acid, Stearic acid, Erucic acid, Distilled Palm,
Stearine Fatty Acid
Dầu dừa Mitaine CA, dầu Parafin NAS – 4, dầu Oliu, dầu dừa Coconut
monoethanolamide…
Các chất phụ gia: Polyphosphate, carbonate silicate, Aratoine, Milcon
SP-2, Acid Citric Monohydrate L, Apricot Core Grain, Didecyl
Dimethyl Ammonium, Ethanol, Dimethylene Glycol, Sodium
polyacrylate solution, Sodium Benzoate, Benzyl Alcohol. Ethylene
glycol Distearate, Trimethylolpane Tricaprylate/ Tricaprate, 2-
hydroxypropopyl- cyclohepta-amylose, Polyalkalylneoxide Modified,
Polydimethylsiloxan, Osiric
Chất tăng hoạt tính tẩy rửa, cải thiện tác dụng của chất hoạt tính
chính( oxutamin, carboxymetylcenllulo, alanolamit, Aerosil 200,
Nikkol Hco-60, Taipinal SL, Dipotassium Glycyrrhizinate, Radio- lingt
700)
Tác nhân tẩy trắng, peborate, tẩy trắng quang học ánh xanh, chất tạo
màu, chất thơm.
Các chất muối khoáng cải thiện hình thức sản phẩm: Sodium Citric,
Bicarbonate, Catinal HC- 100
Các men được xem như chất tiền phụ gia và chúng tham gia vào quá
trình tiền phân hủy một số vết bẩn
1.4.1 Chất hoạt động bề mặt
1.4.1.1 Định nghĩa và nguồn gốc
Chất hoạt động là các hợp chất tổng hợp có hoạt tính bề mặt, cấu trúc của
nó cho phép thay đổi tính chất vật lý bề mặt làm giảm sức căng bề mặt và có tác
dụng làm sạch. Sự có mặt của nó gây nên sự lắng đọng chất thải đô thị và công
nghiệp.
Chất hoạt động bề mặt là một sản phẩm hóa chất quan trọng không chỉ thể
hiện qua khối lượng sử dụng mà còn thể hiện qua những ứng dụng rộng rãi của
nó trong công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt…
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại chất hoạt động bề mặt và được
phân loại như sau:
Theo nguồn gốc có 2 loại gồm:
Nguồn gốc dầu( LAS, SAS, AS…)
5
Mở đầu
Nguồn gốc thực vật( AE, AES, APG…)
Theo điện tích gồm có 4 loại:
Anionic( điện tích âm): sulfonate, sarcosinate, isethionate…
Cationic( điện tích dương): được tạo thành chủ yếu từ muối amoni vốn
ít được sử dụng và chỉ được sử dụng ở liên kết đặc biệt có tính sinh
học.
Non- ionic( không tích điện): dùng ankyeplenoe và phương pháp tạo
rượu polyetoxyle. Tuy nhiên, các chất sử dụng hiện nay thường khó
phân huỷ sinh học.
Lưỡng tính( vừa tích điện dương lẫn điện âm)
Thường trên thị trường các loại anionic và non- ionic được sử dụng rộng
rãi hơn, chiếm 90% lượng chất hoạt động bề mặt được sử dụng.
Nguyên liệu sản xuất chủ yếu gồm 3 thành phần:
Khoáng chất( NaCl, đá vôi, lưu huỳnh, N
2
, O
2
)
Nguyên liệu hóa thạch( dầu thô, khí gas tự nhiên, than đá)
Nguyên liệu biến đổi từ sinh khối( dầu thực vật, mỡ động vật, tinh bột)
Trong ba thành phần trên thì nguyên liệu biến đổi từ sinh khối từ dầu thực
vật giữ vai trò quan trọng.
1.4.1.2 .Công thức cấu tạo của chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt được tổng hợp từ quá trình xúc tác giữa rượu và
ethylen oxide. Cuối cùng hợp chất trên được phản ứng với SO
3
hay
chlorosulfonic và cuối cùng được trung hòa bởi dung dịch kiềm Na hay NH
+
4
hay bổ sung thêm hóa chất đệm pH.
Công thức tổng quát: C
n
H
2n
O(C
2
H
4
O)
m
SO
3
X
Trong đó :
X là Na, triethanolamine( TEA) hay NH
4
+
n - số lượng nguyên tử C trên mạch chính, n =10 -18
m - số lượng gốc ethylene oxide trong mạch m= 0- 8
1.4.1.3 Ảnh hưởng gây ra do chất hoạt động bề mặt
Tạo thành phần bọt cản trở quá trình lọc tự nhiên hoặc nhân tạo, tập
trung các tạp chất và có khả năng phân tán vi khuẩn, virut. Nồng độ
chất tẩy anion lớn hơn hoặc bằng 0.3 mg/l cũng đủ tạo lớp bọt ổn định.
6
Mở đầu
Làm chậm quá trình chuyển đổi và hoà tan oxy vào nước, ngay cả khi
không có bọt tạo ra một lớp mỏng phân cách trên bề mặt.
Làm xuất hiện mùi xà phòng khi hàm lượng cao hơn ngưỡng.
Tăng hàm lượng phophate tạo ra sự kết hợp polyphophate với tác nhân
bề mặt , dễ dàng gây hiện tượng phú dưỡng hóa nước sông hồ.
1.4.2 Dầu mỡ
Chất béo và dầu là thành phần chiếm số lượng lớn trong chế biến thực
phẩm, mỹ phẩm… Thành phần dầu mỏ thường được xác định bằng
trichlorotrifluoroethane.
Chất béo và dầu là những phân tử ester của rượu hay glycerol với acid
béo. Khi glycerin kết hợp với chất béo tạo thành chất lỏng ở nhiệt độ thường
được gọi là dầu, còn tạo dạng rắn gọi là chất béo. Chúng giống nhau về thành
phần hoá học như carbon, hydrogen, oxygen và một số thành phần khác.
Trong điều kiện kiềm, glycerin được giải phóng và tạo thành muối của
kim loại kiềm. Muối của kim loại kiềm thường được gọi là xà bông, giống như
chất béo và bền vững. Xà bông tan trong nước nhưng trong nước cứng thì Na sẽ
được thay thế bằng Ca hay Mg và tạo thành các kết tủa.
Đối với dầu mỡ thường thì chúng ta phân loại dựa trên 3 đặc tính
Tính phân cực
Khả năng phân huỷ sinh học
Các đặc tính vật lý
a.Dựa trên tính phân cực và khả năng phân huỷ sinh học
Các chất dầu mỡ có nguồn gốc động thực vật thường dạng phân cực
nên dễ phân hủy sinh học.
Dầu mỡ có nguồn gốc dầu mỏ thường dạng không phân cực chính vì
vậy mà rất khó phân hủy sinh học.
b. Dựa trên đặc tính vật lý
Dạng tự do: dạng này thường nổi trên mặt trong điều kiện tĩnh.
Dạng phân tán: có đường kính từ vài micro tới vài mm rất bền vững
nhờ vào các điện tích và một số lực khác trừ tác nhân hoạt động bề mặt.
Dạng nhũ tương: cũng giống như dạng phân tán nhưng nhũ tương tồn
tại là nhờ tác nhân hoạt động bề mặt giữa lớp dầu và nước.
7
Mở đầu
Dạng hòa tan: kích thước rất nhỏ( đường kính bé hơn 5 micro) rất khó
loại bỏ bằng phương pháp vật lý.
Dạng rắn ướt: thường bám trên bề mặt vật liệu trong nước thải.
1.5 Dây chuyền sản xuất
Sơ đồ tổng quát dây chuyền sản xuất các loại sản phẩm
Sơ đồ 1.1: Dây chuyền sản xuất chất lỏng
Sơ đồ 1.2: Dây chuyền sản xuất bột giặt
8
Nguyên liệu
Pha chế
Gói
Túi
Chai
Trộn phản ứng
Phun sấy
Đóng gói
Nguyên liệu
Sản phẩm
Mở đầu
Sơ đồ 1.3: Dây chuyền sản xuất xà bông
1.6Thành phần tính chất và hệ thống xử lý nước thải mỹ phẩm
1.6.1 Thành phần tính chất nước thải
Nước thải mỹ phẩm chủ yếu ô nhiễm về mặt hóa học, chủ yếu chứa các
chất hoạt động bề mặt, hàm lượng cặn lơ lửng, một vài hóa chất có trong thành
phần nguyên liệu. Nguồn nước thải chủ yếu sinh ra trong quá trình rửa thiết bị
và đường ống vào cuối ca hay thay đổi sản phẩm cùng một số loại nguyên liệu
tồn lưu.
Ngoài ra còn có nguồn nước thải từ khu nhà ăn, khu vệ sinh … cần có hệ
thống xử lý riêng.
9
Nguyên liệu
Đùn ép
Dập khuôn
Phối trộn
Đóng gói
Sản phẩm
Mở đầu
Bảng 1.1: Đặc tính nước thải công ty TNHH Proctor & Gamble(P&G)
Thông số
Đơn
vị
Nước thải
pH 2.5 -4
SS mg/ l 250- 450
BOD mg/l 4000-6000
COD mg/l 10000 -17000
SO
4
2-
mg/l 644 - 821
Surfactant mg/l 4875 -9038
Nitơ tổng mg/l 235.2- 325
Tổng
photpho
mg/l 0.675- 0.734
1.6.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đã được ứng dụng.
a. Sơ đồ 1.4
10
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét