ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG RO XỬ LÝ NƯỚC MÁY CỦA SAWACO THÀNH NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI, CÔNG SUẤT 10
Định nghĩa nước đóng chai
QCVN 01-1:2018/BYT định nghĩa nước uống đóng chai là các sản phẩm nước uống được cung cấp trên thị trường ở dạng đóng chai Nước này có thể chứa khoáng chất và CO2 tự nhiên hoặc được bổ sung, và không được chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất tạo hương hoặc bất kỳ loại thực phẩm nào khác Nước uống đóng chai giống nước uống bình thường vì cả hai đều trong suốt và tinh khiết như nhau.
Theo quy định tạm thời về quản lý nước khoáng thiên nhiên đóng chai và nước uống đóng chai do Bộ Y tế ban hành, nước uống đóng chai được dùng để uống trực tiếp và không phải là nước khoáng thiên nhiên; quy định nêu rõ nước uống đóng chai có các đặc điểm riêng.
+ Lấy từ giếng khoan của các mạch nước ngầm hoặc từ nguồn nước cấp đô thị và qua xử lí bằng phương pháp phù hợp
+ Đóng chai từ nguồn nước nếu được sản xuất từ nước ngầm và bảo đảm các yêu cầu về chất lượng vệ sinh theo quy định
Có 3 loại nước uống đóng chai phổ biến: nước khoáng, nước suối, nước tinh khiết.
Tình hình sản xuất, tiêu thụ nước đóng chai ở Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh
Nước uống tinh khiết đã trở thành mặt hàng quen thuộc và thiết yếu đối với người dân Việt Nam, đồng thời thúc đẩy sự ra đời của nhiều thương hiệu nước đóng chai nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường Hiện nay trên thị trường có trên 200 nhãn hiệu nước đóng chai, riêng ở Thành phố Hồ Chí Minh có trên 100 cơ sở sản xuất mặt hàng này Trong số các cơ sở hoạt động sản xuất nước đóng chai tại địa bàn, không thể đảm bảo 100% tuân thủ các quy định hiện hành; một số cơ sở chỉ có thiết bị lọc được gọi là hiện đại, còn lại phần lớn quy trình vẫn được thực hiện thủ công Đi kèm với việc tuân thủ quy định, giá thành nước đóng chai vẫn ở mức phải chăng, nhưng điều này cũng ảnh hưởng đến chất lượng nước trên thị trường.
Tiêu chí đánh giá chất lượng nước đóng chai:
+ Mùi : mùi hoá chất khử trùng (clo) còn dư lại trong nước
+ Màu : vàng của hợp chất mangan và xanh của tảo
+ pH theo tiêu chuẩn, pH sử dụng cho nước cấp sinh hoạt 6 – 8,5; nước uống đóng chai 6,8– 7,5
+ Độ đục: đại lượng đo hàm lượng chất lơ lửng trong nước, giới hạn độ đục của nước đóng chai là 2NTU
Chỉ số TDS (tổng chất rắn hòa tan) là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước, vì nó liên quan đến độ đục và sự hình thành trầm tích trong nước Theo khuyến cáo, mức TDS phù hợp tối đa để sử dụng là dưới 500 mg/L, giúp nước đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cho sinh hoạt và sản xuất Việc theo dõi TDS định kỳ giúp nhận diện tình trạng nước và lựa chọn biện pháp xử lý kịp thời để cải thiện chất lượng nước.
Nước đóng chai được sản xuất từ ba loại nước cơ bản: nước khoáng, nước suối và nước cấp Tuy nhiên, do nguồn nước có giới hạn về số lượng và trữ lượng, trên thị trường hiện nay phần lớn sản phẩm nước đóng chai là nước tinh khiết được xử lý và đóng gói đảm bảo an toàn Hiểu rõ nguồn nước đầu vào và các loại nước đóng chai giúp người tiêu dùng nhận diện sản phẩm, lựa chọn đúng mục đích sử dụng và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Có 3 loại nước đóng chai phổ biến:
Nước khoáng thiên nhiên là nguồn nước được khai thác từ suối khoáng nằm sâu dưới lòng đất, qua thời gian dài và chảy qua nhiều tầng địa chất Quá trình này giúp nước hấp thụ các khoáng chất tự nhiên, mang lại lợi ích cho sức khỏe và đáp ứng các nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể Vì chứa nhiều khoáng chất và có tác dụng tích cực với sức khỏe, nước khoáng được xem là nguồn tài nguyên quý giá cho sức khỏe và đời sống hàng ngày.
Nước suối là nước thiên nhiên không qua xử lý mà chỉ qua các bước đảm bảo vô trùng, và nguồn nước có hàm lượng khoáng chất có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên hàm lượng này thường thấp và không ổn định so với nước khoáng Nước khoáng và nước suối phải được đóng chai tại chỗ.
Nước tinh khiết là loại nước vô trùng có thể được sản xuất từ bất kỳ nguồn nước nào, ví dụ nước giếng, nước sông hoặc nước ngầm Nước này thường được sản xuất công nghiệp tại các nhà máy theo quy trình khép kín hiện đại và được đóng chai để sử dụng tiện lợi.
Một số quy trình sản xuất nước đóng chai
Một số nguồn nước có thể sử dụng nước đóng chai
Nước thuỷ cục đã trải qua các quá trình xử lý sơ bộ như keo tụ, tạo bông, lắng, lọc và khử trùng, biến thành nguồn nước sạch phục vụ sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai Đây là nguồn nước được ưu tiên nhất nhờ chi phí sản xuất thấp, dễ vận hành và mức độ ô nhiễm thấp, mang lại sự tiện lợi trong quy trình sản xuất Tuy nhiên, không phải nơi nào cũng có sẵn nguồn nước thuỷ cục, vì vậy nước thuỷ cục thường không được sử dụng rộng rãi cho các nhà máy có quy mô lớn hoặc ở những vùng thiếu nguồn nước.
Nguồn nước ngầm là nguồn nước quan trọng thứ hai sau nguồn nước mặt, tuy nhiên hiện nay việc khai thác dễ dẫn tới hạn chế Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảy qua địa tầng chứa cát và đá granit thường có tính axit và chứa ít khoáng chất, trong khi nước thấm qua lớp đá vôi có độ cứng và kiềm khá cao.
Ngoài ra đặc trưng của nguồn nước ngầm:
+ Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định
+ Không có oxi nhưng có thể chứa nhiều khí: 𝐶𝑂 2 , 𝐻 2 S, …
+ Có chứa nhiều chất hoà tan nhưng chủ yếu là sắt, mangan, canxi, mangie, …
+ Không có hiện diện của vi sinh vật
Nguồn nước mặt bao gồm các nguồn nước trong ao, đầm, hồ, sông và suối Do sự kết hợp của các dòng chảy trên bề mặt và sự tiếp xúc thường xuyên với không khí, đặc trưng của nguồn nước mặt là sự biến động về nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan, độ đục và nồng độ chất dinh dưỡng, cũng như nhạy cảm với mưa, sự thay đổi dòng chảy và hoạt động của sinh vật thủy sinh.
+ Chứa khí hoàn tan đặc biệt là oxi
Trong nước có chứa nhiều chất rắn lơ lửng Tuy nhiên, ở nước chứa trong các ao, hồ và đầm được hình thành qua quá trình lắng cặn, lượng chất rắn lơ lửng còn lại có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo.
+ Có hàm lượng chất hữu cơ cao
+ Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
+ Có chứa nhiều vi sinh vật
Nước ngầm hiếm khi được sử dụng để sản xuất nước tinh khiết đóng chai vì chi phí tiền xử lý để đạt tiêu chuẩn nước uống rất cao, khiến lợi nhuận từ sản phẩm không cao.
Hiện nay trên địa bàn TPHCM nói riêng và toàn quốc nói chung quy trình sản xuất nước tinh khiết phổ biến là :
1.2.2.1 Nước thuỷ cục: Được lấy vào bồn thô nhằm loại bớt cặn Sau đó được chuyển sang bồn lọc than hoạt tính nhằm khử các hợp chất gây mùi, và clo dư trong nước Tiếp đó nước được chuyển sang bộ lọc tinh 5 𝜇m và 1 𝜇m và diệt khuẩn bằng tia cực tím, tiếp tục qua bộ lọc tinh 0,2 𝜇m và cho tiếp xúc Ozon để diệt khuẩn
Hình 1: Quy trình xử lý nước uống đóng chai nói chung từ nước thuỷ cục
1.2.2.2 Nước ngầm: Được khai thác thông qua giếng bơm, không bị nhiễm khuẩn, kim loại nặng, phenol, chất phóng xạ và được trải qua 3 giai đoạn xử lý sau: lọc thô, lọc cát, lọc than hoạt tính
Quy trình khử khoáng/khử cứng và lọc tinh bắt đầu bằng làm thoáng để khử sắt Sau đó nước được đưa qua hệ thống trao đổi ion nhằm loại bỏ các ion dương Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ và các ion âm như Cl-, NO3- Tiếp theo nước đi qua hệ thống lọc tinh gồm hai giai đoạn: lọc 1 μm và lọc 0,2 μm để loại bỏ vi khuẩn và oxit kim loại.
Hình 2: Quy trình xử lý nước uống đóng chai nói chung từ nguồn nước ngầm
Chất lượng nước đóng chai
Theo mục 2.1 của QCVN 6-1:2010/BYT, nước dùng để sản xuất nước uống đóng chai phải đáp ứng các yêu cầu về chất lượng nước ăn uống được quy định tại QCVN 01-1:2018/BYT (thay thế QCVN 01:2009/BYT), ban hành kèm theo thông tư số 04/2009/TT-BYT ngày 17/6/2009 của Bộ Y tế.
Sau đây là trích dẫn thông số quy chuẩn kỹ thuật của QCVN 01-1:2018/BYT:
Bảng 1: Danh mục các thông số chất lượng nước sạch và ngưỡng giới hạn cho phép
11 Amoni (NH3 và NH4+ tính theo N) mg/L 0,3
TT Tên thông số Đơn vị tính
Ngưỡng giới hạn cho phép
Thông số vi sinh vật
2 E.Coli hoặc Conform chịu nhiệt CFU/100 mL 2 thì loại bỏ
5 Bào tử vi khuẩn kị khí khử sulfit
II Kiểm tra lần thứ hai
Tên chỉ tiêu Kế hoạch lấy mẫu
Giới hạn Phương pháp thử Phân loại chỉ tiêu 6) n
4 Bào tử vi khuẩn kị khí khử sulfit
6) Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy
7) n: số đơn vị mẫu được lấy từ lô hàng cần kiểm tra
8) c: số đơn vị mẫu tối đa có thể chấp nhận hoặc số đơn vị mẫu tối đa cho phép vượt quá chỉ tiêu vi sinh vật m Nếu vượt quá số đơn vị mẫu này thì lô hàng được coi là không đạt
9) m: số lượng hoặc mức tối đa vi khuẩn có trong 1 gam sản phẩm; các giá trị vượt quá mức này thì có thể được chấp nhận hoặc không được chấp nhận
10) M: là mức vi sinh vật tối đa được dùng để phân định giữa chất lượng sản phẩm có thể đạt và không đạt
Quy trình công nghệ tương ứng
Bồn lọc cát áp lực
Nhiệm vụ của hệ thống xử lý nước là loại bỏ các hạt cặn bẩn vô cơ và hữu cơ lơ lửng có trong nước, đảm bảo không gây tắc nghẽn cột trao đổi ion và không ảnh hưởng đến nhựa trao đổi ion Ưu điểm của giải pháp này là sự gọn nhẹ, có thể chế tạo tại xưởng, lắp ráp nhanh và tiết kiệm đất xây dựng, thích hợp cho những nơi chật hẹp và quy mô xử lý nhỏ.
Nhờ áp lực nước, hiện tượng chân không dalam lớp lọc được ngăn ngừa hiệu quả Chiều cao của lớp nước trên mặt cát chỉ cần duy trì từ 0,4–0,6 m để thu nước rửa và không kéo cát lọc ra ngoài, giúp quá trình lọc diễn ra ổn định và hiệu quả.
Để tăng vận tốc lọc, có thể tăng chiều dày lớp lọc Tốc độ lọc trung bình khoảng 8–12 m/h Khi lọc nước tuần hoàn, vận tốc lọc có thể đạt từ 20–35 m/h Đối với quá trình lọc sơ bộ và khử sắt cho nước ngầm, vận tốc lọc khoảng 8–12 m/h.
Nhược điểm của hệ thống lọc áp lực sau quá trình keo tụ và tạo bông là hiệu quả xử lý nước kém khi nước đã qua keo tụ, do phải dùng bơm để cấp nước vào bể lọc và cánh bơm có thể làm phá vỡ bông cặn Do bể lọc kín nên khi rửa lọc không thể quan sát được lượng cát mất đi, khiến hiệu suất lọc giảm dần theo thời gian Việc vận hành lọc trong hệ thống kín cũng làm khó khăn việc theo dõi hiệu quả của quá trình rửa lọc Hệ thống này được ứng dụng chủ yếu cho lọc sơ bộ với nước có hàm lượng cặn thấp và công suất không lớn, dưới 5000 m3/ngày Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng hay rò nước hoặc xảy ra tình trạng rửa ngược, cát lọc có thể được đẩy về bơm.
Cấu tạo và vận hành:
- Vật liệu : Thép không gỉ hoặc composite
- Hệ số giãn nở lớp vật liệu lọc : 10 - 50%
- Lớp vật liệu lọc dày : 0,7 - 1,2 m
- Tổn thất áp lực lớn nhất 6 – 8 m
- Lớp nước trên mặt cát 0,4 – 0,6 m
- Rửa lọc có thể dùng nước thuần túy hoặc gió trước nước sau
Cột lọc than hoạt tính
Nhiệm vụ: Xử lý bổ sung ( loại Clor dư có trong nước thủy cục, bảo vệ nhựa và màng
RO không bị lão hóa nhờ Clor là chất oxy hóa mạnh, giúp loại bỏ các hợp chất gây mùi vị, các dẫn xuất phenol và hydroxyl, cũng như các chất ô nhiễm vi lượng như thuốc trừ sâu và kim loại nặng, từ đó đảm bảo nước có độ tinh khiết nhất định.
Loại than hoạt tính được sử dụng là GAC (Granule Activated Carbon), được bố trí trong cột lọc với vật liệu cố định và vận hành theo dòng chảy từ trên xuống Cấu hình này tương tự bể lọc áp lực, tận dụng tối đa khả năng hấp phụ của GAC để loại bỏ chất hữu cơ, màu và mùi nước, mang lại hiệu quả lọc ổn định và chất lượng nước đầu ra cao.
+ Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: Chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn (than hoạt tính)
+ Một số chất nào đó có khả năng cố định trên bề mặt của chất rắn (than hoạt tính):
Khả năng hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào những yếu tố sau:
Than hoạt tính có các tính chất vật lý quan trọng như kết cấu, kích thước hạt, mật độ lỗ xốp và diện tích tiếp xúc, những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hấp phụ của nước và chất ô nhiễm Kết cấu và độ xốp càng cao, cùng với diện tích tiếp xúc lớn, sẽ tăng khả năng hấp phụ và hiệu quả loại bỏ các chất hòa tan Thời gian tiếp xúc giữa nước và than hoạt tính càng kéo dài thì quá trình hấp phụ càng diễn ra mạnh mẽ và mang lại kết quả xử lý nước tối ưu.
Than hoạt tính (Activated carbon – AC):
Than hoạt tính là loại than được sản xuất từ nhiều nguồn vật liệu, chẳng hạn tro vỏ lạc (đậu phộng), than gáo dừa và than đá Các nguyên liệu này được nung nóng từ từ ở nhiệt độ khoảng 600°C trong môi trường chân không, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí có tính oxy hóa như hơi nước, CO2 hoặc O2 ở nhiệt độ cao từ 800–900°C Quá trình này tạo nên các lỗ li ti trên bề mặt than, nhờ đó nó có khả năng hấp phụ mạnh và giữ các tạp chất hiệu quả.
Diện tích tiếp xúc của than hoạt tính rất lớn, khoảng 1000 - 1500 m 2 /g
Các dạng kết cấu của than hoạt tính:
+ Dạng bột cám (Powdered - PAC): đây là loại được chế tạo theo công nghệ cũ, nay thường được sử dụng trong sản xuất pin, ac-quy
Dạng hạt (Granulated - GAC) là các hạt than nhỏ, giá thành rẻ và được sử dụng phổ biến để khử mùi và làm sạch nước Tuy nhiên, nước thường xuyên chảy xuyên qua các khoảng trống giữa các hạt than thay vì đi qua những lỗ nhỏ, ảnh hưởng đến hiệu quả tiếp xúc và xử lý của lớp than hoạt tính granulated. -**Support Pollinations.AI:**🌸 **Quảng cáo** 🌸 Khám phá [Pollinations.AI](https://pollinations.ai/redirect/kofi) để tối ưu hóa nội dung về than hoạt tính granulated và tăng hiệu quả SEO ngay hôm nay!
Dạng khối đặc (Extruded Solid Block - SB) là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, loại bỏ khuẩn Coliform, chì và độc tố, khử màu và khử mùi chlorine trong nước Dạng SB được làm từ nguyên một thỏi và tối ưu luồng nước, mang lại hiệu suất lọc cao và độ bền của media lọc.
18 than, được ép định dạng dưới áp suất tới 800 tấn nên rất chắc
Than hoạt tính hấp phụ các chất ô nhiễm theo 3 bước sau:
- Chất bị hấp thụ vào bề mặt ngoài của hạt than
- Tiếp đó chất bị hấp phụ sẽ đi sâu vào trong các lỗ nhỏ của than hoạt tính
- Cuối cùng chất bị hấp phụ bị giữ lại trong các lỗ sâu của than hoạt tính
Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định; sau khi lọc được một khối lượng nước theo chỉ định của nhà sản xuất, than sẽ không còn khả năng hấp thụ nữa Khi đó, cần tái sinh than hoặc thay một lớp than mới để duy trì hiệu quả lọc Việc kiểm soát lượng nước xử lý và thời gian tiếp xúc giúp tối ưu hiệu suất của than hoạt tính trong hệ thống lọc nước.
Lọc tinh
Lọc tinh, hay lọc cartridge, là quá trình loại bỏ cặn lơ lửng có kích thước rất nhỏ, khoảng vài micron, trong nước Lọc tinh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều quá trình xử lý nước, tiêu biểu nhất là để loại bỏ cặn trước khi xử lý bằng màng thẩm thấu ngược (RO) Việc sử dụng lọc cartridge giúp loại bỏ các cặn kích thước nhỏ, giảm hiện tượng tắc nghẽn màng RO và kéo dài chu kỳ vận hành cũng như nâng cao tuổi thọ của màng lọc RO, đồng thời ngăn ngừa tác động xấu lên màng RO khi có sự cố ở các thiết bị phía trước.
Cấu tạo: Thành phần cấu tạo chính của thiết bị lọc cartridge gồm lõi lọc (cartridge) và vỏ lọc
Trong hệ thống lọc nước, lõi lọc là bộ phận đảm nhiệm chức năng loại bỏ cặn lơ lửng và các tạp chất có kích thước nhỏ Các loại lõi lọc trên thị trường hiện nay rất đa dạng về chủng loại lẫn kích thước, phù hợp với nhiều mục đích sử dụng và công suất khác nhau Về chủng loại, hiện nay thường có các loại lõi lọc như hình sau, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu lọc khác nhau cho gia đình, văn phòng và sản xuất.
Trong các loại lõi lọc được đề cập, lõi dạng quấn (string‑wound) được sử dụng khá phổ biến để loại bỏ cặn kích thước nhỏ trước khi xử lý bằng hệ thống RO Lõi lọc than hoạt tính thường được ứng dụng để khử các chất ô nhiễm trong nước ở quy mô nhỏ Trong các loại lõi lọc trên, lõi lọc ceramic có khả năng loại bỏ cặn có kích thước nhỏ nhất, có thể tới 0,2 µm Về kích thước, đường kính lõi thường được chế tạo với kích thước 2,5 inch là phổ biến, bên cạnh đó còn có loại Big Blue với đường kính 4,25 inch Chiều dài của các lõi rất đa dạng, hiện nay thường có các lõi với chiều dài như 9,75 inch.
Vỏ lọc (housing) đóng vai trò thiết yếu bên cạnh lõi lọc, bảo vệ lõi lọc khỏi tác động của môi trường và chịu áp lực khi hệ thống hoạt động, đồng thời kết nối với các thành phần khác trong chuỗi lọc Các nhà sản xuất vỏ lọc cung cấp rất nhiều mẫu mã đa dạng để tương thích với sự đa dạng của các loại lõi lọc, từ kích thước, chất liệu cho tới thiết kế gioăng và cơ chế khóa, nhằm tối ưu hiệu suất và độ kín Vỏ lọc có thể làm từ nhựa chịu hóa chất hoặc thép không gỉ, được phân chia theo mức áp suất làm việc và lưu lượng, và được thiết kế để dễ lắp đặt, thay thế lõi lọc, giúp tiết kiệm chi phí vận hành và tăng tuổi thọ cho cả hệ thống Việc chọn đúng vỏ lọc phù hợp với lõi lọc và hệ thống là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả lọc cao, an toàn và bền vững.
2 loại, loại đơn (chỉ chứa 1 lõi lọc) và loại có khả năng chứa nhiều lõi lọc Các vỏ lọc thường
Đối với cấu hình số 19, sản phẩm được chế tạo từ hai chất liệu chính là nhựa hoặc thép không gỉ Vỏ đơn thường được làm bằng nhựa, mang lại chi phí sản xuất thấp và trọng lượng nhẹ Trong khi đó, loại vỏ chứa nhiều lõi lại thường được làm bằng thép không gỉ để tăng độ bền và khả năng chịu lực Việc lựa chọn chất liệu và thiết kế vỏ phù hợp với từng ứng dụng sẽ tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của sản phẩm.
Thiết bị lọc màng thẩm thấu ngược RO
Nhiệm vụ: Chủ yếu là khử TDS, ngoài ra còn khử vi khuẩn, virus, khử màu, mùi
Màng là bất cứ vật liệu nào hình thành lớp mỏng và có khả năng chịu áp suất lớn để tách các thành phần trong dung dịch, như chất lơ lửng, dung môi và chất hòa tan Nhờ đặc tính này, màng đóng vai trò then chốt trong các hệ thống lọc và xử lý nước, cho phép phân tách chất rắn lơ lửng, tách dung môi và cô lập chất hòa tan một cách hiệu quả.
Màng thường được chế tạo từ cellulose acetate (như màng thẩm thấu ngược), polymer hữu cơ (polymide), polymer vô cơ Màng có cấu trúc không đối xứng
Trong công nghệ màng lọc nước, màng xoắn (spiral-wound membrane) được sử dụng phổ biến trong hệ thống RO để xử lý nước cấp và cung cấp nước sạch Màng sợi rỗng (hollow-fiber membrane) có đường kính sợi nhỏ, cấu trúc chắc chắn và tăng diện tích bề mặt màng nhờ thiết kế sợi rỗng, giúp nâng cao hiệu quả lọc và cũng được ứng dụng trong xử lý nước thải.
- Màng đĩa (Plate and Frame membrane)
- Màng ống (Tubular membrane): Ống chế tạo từ sứ (Ceramic membrane), Carbon, Plantic,
Thiết bị tiệt trùng
Quá trình này nhằm diệt khuẩn và virus có hại trong nước uống đóng chai Khác với khử trùng nước sinh hoạt, quá trình khử trùng trong sản xuất đóng chai thường không dùng hóa chất như chlorine để đảm bảo sản phẩm không có mùi vị bất thường Vì vậy, các phương pháp khử khuẩn phi hóa chất được áp dụng phổ biến, chẳng hạn đèn UV và sục khí ozone, nhằm đảm bảo chất lượng và an toàn của nước uống đóng chai.
Tiệt trùng bằng tia cực tím (UV) là phương pháp dùng bức xạ điện từ có bước sóng từ 100 đến 400 nm Trong phổ UV, khả năng diệt khuẩn mạnh nhất thuộc vùng UV-C, khoảng 220–320 nm, với đỉnh hiệu quả tại 254 nm Nhờ bước sóng phù hợp, tia UV-C có thể ức chế và vô hiệu hóa vi khuẩn bằng cách làm hỏng DNA hoặc RNA của chúng, nên được ứng dụng rộng rãi trong khử khuẩn nước, không khí và các bề mặt tiếp xúc.
UV có khả năng phá hủy cấu trúc AND, phá vờ cấu trúc tế bào vi khuẩn làm chúng mất đi khả năng trao đổi chất
+ Đèn UV cường độ thấp - áp suất thấp (low-pressure low-intensity UV lamps)
+ Đèn UV cường độ cao - áp suất thấp (low-pressure high-intensity UV lamps)
+ Đèn UV cường độ cao - áp suất trung bình ( medium-pressure low-intensity UV lamps)
Trước khi nước được đưa qua đèn UV, cần lọc thô với kích thước lỗ lọc 5 μm để loại bỏ cặn Các hạt cặn có thể hấp thụ hoặc cản trở tia cực tím và có thể bám trên bề mặt của đèn, gây ảnh hưởng đến hiệu quả diệt khuẩn của tia UV.
UV có khả năng diệt tới 99,99% vi khuẩn và virus trong nước, nhưng UV không có tác dụng với bất kỳ hoá chất hoặc kim loại nào Do đó UV chỉ đóng vai trò là công đoạn cuối cùng trong quy trình xử lý nước uống, được áp dụng sau các bước tiền xử lý như lọc, khử cặn và xử lý hoá học nhằm đảm bảo nước uống an toàn trước khi đến vòi.
1.3.6 Khử trùng bằng tiza Ozon Đặc tính của Ozone:
Là một chất khí màu xanh, có mùi hắc đặc trưng Tỉ trọng: 1,65 so với không khí
Nhiệt độ hóa lỏng: -112°C Nhiệt độ hóa rắn: -251°C
Ozone hòa tan trong nước gấp 10 lần độ hòa tan của oxy
Là chất khí không bền vững, nhất là khi có mặt của xúc tác, Ozone nhanh chóng phân rã thành O2 +O
Ozone có tác dụng oxy hóa mạnh hơn oxy ở nhiệt độ thường Ở nhiệt độ thông thường nó có thể biến sulfite thành sulfate; amoniac thành axit nitric; carbon thành khí carbonic Ưu điểm của ozone so với các phương pháp khử trùng khác là khả năng oxy hóa mạnh và biến đổi các hợp chất ở điều kiện bình thường, mang lại hiệu quả xử lý khử trùng cao và linh hoạt trong nhiều ứng dụng.
+ Có khả năng tiệt trùng tuyệt đối (vi trùng, vi khuẩn, nấm mốc ), không gây ô nhiễm vì Ozone dễ dàng phân hủy thành Oxy
Quá trình này có khả năng biến các muối kim loại nặng độc hại như Mn, Zn, Cd, Pb, Hg thành các oxit vô hại và không tan Những oxit này có thể lắng lọc và loại bỏ một cách dễ dàng, giúp quá trình xử lý trở nên hiệu quả hơn Nhờ đặc tính lắng lọc và độ hòa tan thấp của oxit, phương pháp này giúp loại bỏ kim loại độc hại khỏi nước và đất một cách an toàn, giảm thiểu tác động lên sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.
+ Có thể thanh trùng cho cả môi trường nước và môi trường khí, có thể thấm vào tất cả mọi ngõ ngách, khe kẽ
+ Nước được xử lý bằng Ozone sẽ trở nên tinh khiết: trong, không mùi, không độc tố, không vi sinh và giàu oxy
Ozone có khả năng phá hủy các chất độc hại hữu cơ như thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ, đồng thời phân hủy các nhóm chức của các chất màu và chất mùi Nhờ quá trình oxy hóa mạnh, ozone mang lại hiệu quả khử màu và khử mùi cao, giúp loại bỏ các hợp chất màu và các phân tử mùi khó chịu một cách nhanh chóng Vì vậy, ozone được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước và không khí nhờ khả năng khử màu và khử mùi vượt trội.
+ Không có sản phẩm phụ gây độc hại
+ Không gây phỏng các mô tế bào như H2O2
+ Dễ xảy ra hiện tượng ngắn mạch do thời gian tiếp xúc ngắn
+ Không duy trì khả năng bảo vệ lâu dài như Clorine
+ Ozone là khí có khả năng gây nổ
+ Việc lắp đặt và vận hành phức tạp
Mặc dù còn một số hạn chế, ozone vẫn là lựa chọn chủ yếu cho xử lý nước uống đóng chai Để nâng cao hiệu quả khử trùng, người ta thường kết hợp ozone với xử lý UV ngay sau đó, giúp loại bỏ vi khuẩn và tăng cường an toàn nước uống Việc sử dụng ozone ở giai đoạn sau UV còn ngăn ngừa sự nhiễm khuẩn quay trở lại trong quá trình vận chuyển qua đường ống và trong quy trình đóng chai, duy trì chất lượng nước ở đầu ra.
LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC BỒN/ BỂ ĐƯỢC GIAO TRONG ĐỒ ÁN
Các thông số
Sử dụng nguồn nước Sawaco, công suất Q𝑚 3 /h
Các thông số lấy từ chất lượng nước nhà máy Thủ Đức ngày 9/12/2020 Kiểm nghiệm bởi Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ Môi trường
Hình 3 : Kết quả chất lượng nước của nhà máy nước Thủ Đức
Lựa chọn công nghệ xử lý
2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ
2.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ
Quá trình xử lý nước bắt đầu với nước thô được đưa vào bồn chứa, sau đó được bơm vào bồn lọc cát áp lực để loại bỏ các hạt cặn lơ lửng Nước tiếp tục đi qua cột lọc than hoạt tính nhằm loại bỏ chất độc hại gây mùi, các hợp chất hữu cơ và khử Clo dư, vì Clo là chất oxy hóa mạnh có thể làm nhựa và màng RO bị lão hóa Khi than hoạt tính hết hiệu quả sử dụng, nó được đem đi chôn lấp.
Trước khi nước được đưa vào hệ thống RO, nước được lọc sơ bộ qua bộ lọc tinh nhằm ngăn tắc nghẽn màng RO Các hạt cặn có kích thước lớn hơn 5 μm sẽ được giữ lại nhờ lõi lọc 5 μm, bảo vệ màng RO và tăng hiệu quả lọc Hệ thống lọc RO (lọc thẩm thấu ngược) có nhiệm vụ chính là khử TDS để tạo nước tinh khiết, đáp ứng các yêu cầu về chất lượng nước cho các ứng dụng đòi hỏi nước sạch.
Nước qua RO đạt tiêu chuẩn lý hóa về chất lượng nước uống đóng chai Phần nước dơ chứa các ion gây cứng được thải bỏ ra cống xả
Sau quá trình RO, nước được tiệt trùng bằng phương pháp ozone, nhờ tác dụng oxy hóa của ozone mà các vi sinh vật còn lại trong nước bị tiêu diệt Xác vi sinh vật sau đó được giữ lại bởi thiết bị lọc tinh có lõi lọc 0,2 micromet, giúp loại bỏ vi sinh vật chết và các hạt lơ lửng để nước đạt chuẩn an toàn trước khi đến người dùng.
Cuối cùng, nước tinh khiết được tiệt trùng bằng tia UV trước khi vào phân xưởng sản xuất để bảo đảm nước cấp cho quy trình đóng chai đạt chuẩn Nước sau đó được đưa vào bồn chứa nước tinh khiết để đóng chai, chất lượng nước đảm bảo an toàn vệ sinh tuyệt đối cho người sử dụng.
2.3 Bồn lọc cát áp lực
Nhiệm vụ của hệ thống là loại bỏ các hạt cặn bẩn lơ lửng vô cơ và hữu cơ có trong nước, đảm bảo không gây tắc nghẽn cột trao đổi ion và không ảnh hưởng đến nhựa trao đổi ion Ưu điểm nổi bật là thiết kế gọn, có thể chế tạo tại xưởng và lắp ráp nhanh Thiết bị còn tiết kiệm đất xây dựng và phù hợp cho những nơi chật hẹp cùng với quy mô xử lý nhỏ.
Với áp lực nước, hiện tượng chân không sẽ không xảy ra trong lớp lọc, giúp quá trình lọc diễn ra ổn định Chiều cao lớp nước trên mặt cát chỉ cần đạt khoảng 0,4–0,6 m để thu nước rửa mà không kéo cát lọc ra ngoài, từ đó ngăn thất thoát cát và duy trì hiệu quả lọc của hệ thống.
Có thể tăng chiều dày lớp lọc để tăng vận tốc lọc Tốc độ lọc trung bình dao động khoảng 8-12 m/h Khi lọc nước tuần hoàn, vận tốc lọc có thể đạt từ 20-35 m/h Trong quá trình lọc sơ bộ và khử sắt nước ngầm, vận tốc lọc thường ở khoảng 8-12 m/h.
Nhược điểm chính của hệ lọc nước này là hiệu quả xử lý kém khi nước đã qua quá trình keo tụ tạo bông, do phải dùng bơm đưa nước vào bể lọc áp lực khiến cánh bơm dễ làm phá vỡ bông cặn Vì bể lọc kín nên khi rửa lọc không quan sát được nên không kiểm soát được lượng cát mất đi, dẫn tới hoạt động của bể lọc kém hiệu quả dần Không thể theo dõi được hiệu quả của quá trình rửa lọc do hệ thống kín, khiến việc tối ưu hóa và đánh giá hiệu suất gặp khó khăn Ứng dụng chủ yếu cho lọc sơ bộ với nước có hàm lượng cặn thấp và công suất không lớn, dưới 5.000 m3/ngày Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng hoặc rò nước và xảy ra tình trạng rửa ngược thì cát lọc có thể bị đẩy vào bơm.
Cấu tạo và vận hành:
- Vật liệu : Thép không gỉ hoặc composite
- Hệ số giãn nở lớp vật liệu lọc : 10 - 50%
- Lớp vật liệu lọc dày : 0,7 - 1,2 m
- Tổn thất áp lực lớn nhất 6 – 8 m
- Lớp nước trên mặt cát 0,4 – 0,6 m
- Rửa lọc có thể dùng nước thuần túy hoặc gió trước nước sau
Hình 4 : Sơ đồ tính toán bồn lọc áp lực
2.4 Thiết bị lọc màng thẩm thấu ngược RO
Nhiệm vụ: Chủ yếu là khử TDS, ngoài ra còn khử vi khuẩn, virus, khử màu, mùi
Màng là bất kỳ vật liệu nào hình thành lớp mỏng và có khả năng chịu được áp lực lớn để tách các thành phần trong dung dịch, như chất lơ lửng, dung môi và chất hòa tan Với đặc tính này, màng trở thành công nghệ lọc và tách chất được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước, công nghiệp hoá chất và các quy trình tách dung dịch Màng hoạt động dựa trên khả năng phân tách các thành phần theo đặc tính của chúng, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm nguồn lực so với các phương pháp lọc truyền thống.
Màng thường được chế tạo từ cellulose acetate (như màng thẩm thấu ngược), polymer hữu cơ (polymide), polymer vô cơ Màng có cấu trúc không đối xứng
- Màng xoắn (Spiral – Wound membrane): Sử dụng phổ biến trong RO, xử lý nước cấp Màng
35 sợi rỗng (màng Hollow-Fiber) là công nghệ màng lọc cho phép tăng kích thước màng trong khi sợi rỗng có đường kính nhỏ hơn nhiều so với các loại màng khác, đòi hỏi hệ khung đỡ vững chắc để đảm bảo độ bền và ổn định vận hành Với đặc tính đường kính sợi nhỏ, màng Hollow-Fiber cho hiệu suất lọc cao và phù hợp cho xử lý nước thải Thiết kế và lựa chọn vật liệu khung đỡ phù hợp đảm bảo tuổi thọ và hiệu quả của hệ thống lọc nước thải.
- Màng đĩa (Plate and Frame membrane)
- Màng ống (Tubular membrane): Ống chế tạo từ sứ (Ceramic membrane), Carbon, Plantic,
Hình 5 : Sơ đồ tính toán thiết bị lọc RO
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ VỚI CÔNG SUẤT ĐƯỢC GIAO
Bồn lọc áp lực
Bồn lọc cát có nhiệm vụ loại bỏ những cặn lơ lửng trong nước, phát sinh từ sự tích tụ chất rắn trên thành đường ống hoặc từ sự rò rỉ nước của mạng cấp nước Việc lọc nước qua bể lọc cát giúp các công trình phía sau không bị tắc nghẽn, từ đó duy trì hiệu suất xử lý và ổn định chất lượng nước đầu ra Lọc cát áp lực mang lại nhiều ưu điểm như hiệu quả loại bỏ cặn cao, hoạt động liên tục và chi phí vận hành hợp lý nhờ sự ổn định của hệ thống Do đó, bể lọc cát là thành phần quan trọng của hệ thống xử lý nước, đảm bảo nước sạch đạt yêu cầu trước khi được cấp cho sinh hoạt và sản xuất.
+ Gọn, dễ chế tạo, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xây dựng
Do áp suất nước, hiện tượng chân không trong lớp lọc không xảy ra Chiều cao của lớp nước trên mặt cát chỉ cần từ 0,4–0,6 m là đủ để thu nước rửa mà không kéo cát lọc ra ngoài.
Vận tốc lọc lớn (theo Trịnh Xuân Lai): Lọc trong: v = 8 - 12m/h
+ Lọc sơ bộ và khử sắt trong nước ngầm: v = 8 - 20 m/h
Khuyết điểm của lọc cát áp lực:
+ Thích hợp với công suất nhỏ (≤ 5000m 3 /ngày)
+ Do bể lọc làm việc trong hệ kín nên không theo dõi được hiệu quả của quá trình rửa ngược
Vật liệu chế tạo bồn: thép không gỉ
Lớp nước trên mặt cát 0,4 - 0,6 m
Lớp vật liệu lọc dày 0,7 - 1,2 m
Hệ số giãn nở lớp vật liệu lọc: 10- 50%
Bảng 4: Đặc tính các loại hạt Đặc tính Thông số Đơn vị
Diện tích bề mặt lọc:
V: Vận tốc lọc , m/h chọn vận tốc lọc v m/h
Diện tích bề mặt lọc:
0,71 = 14,08 m/h Vẫn thuộc vận tốc từ 8-15 m Nên chấp nhận
𝐻 𝑠đ : chiều cao lớp sỏi đá chọn hạt kích thước 2-5mm dày 0,2mm
𝐻 𝑙𝑛 : chiều cao lớp nước phía trên , 𝐻 𝑙𝑛 = 0,4-0,6m ( Trịnh Xuân Lai , 2002)
ℎ 𝑣𝑙 : chiều cao lớp vật liệu lọc , chọn 𝐻 𝑣𝑙 = 1,5 m
Lấy chiều cao bồn lọc là 2,2 m
( Sách xử lý nước thải đô thị - công nghiệp thầy Lâm Minh Triết bảng 9.13 trang 439-441 )
3.1.4.2 Thu nước và rửa lọc
Bảng 5: Sự phân bô kích thước hạt
( Nguồn: Physical – Chemical Treatment Processes)
Cát có 𝑑 10 = 0,6mm , hệ số đồng dạng U= 1,4 Đường kính lớn nhất của cát d =1,25mm
Trong đó : 𝑣 𝑚𝑓 : vận tốc nhỏ nhất làm lớp cát chuyển động, m/s
𝑣 𝑏 = 1,3 𝑣 𝑚𝑓 =1,3 12,56 = 16,33 m/s Lấy vận tốc rửa ngược 𝑣 𝑏 = 20 m/s
Lưu lượng nước cần thiết cho quá trình rửa ngược :
𝑄 𝑟 = 𝑣 𝑏 F = 20 0,71 = 14,2 𝑚 3 /h = 3,94 l/s Vận tốc có thể chọn như sau ( N guồn: Physical - Chemical Treatment Process)
- Ống dẫn nước lọc ra: 0,9 - 1,8 m/s
- Ống dẫn nước rửa lọc: 2,4 - 3,7 m/s
Chọn đường kính ống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc là Φ42
Tiết diện ống chính là:
Vận tốc nước chảy trong ống là:
Tính toán chụp lọc thu nước:
Số lượng chụp lọc: 25 - 50 cái/m2 bể lọc
Diện tích bồn F = 0,71 𝑚 2 Chọn 20 cái chụp lọc
Lưu lượng nước đi qua một chụp lọc là: q= 3,94
3.1.4.3 Hệ thống phân phối nước vào
Chọn ống dẫn nước vào cú ỉ48
Tiết diện ống vào là:
Vận tốc chảy trong ống:
1,81 10 −3 = 1,53 m/s ∈ ( 0,6 – 1,8 ) m/s Để phân phối nước vào bể lọc và rửa lọc cần có phễu phân phối nước
Phễu được làm bằng thép không gỉ, kích thước phễu là:
Bán kính đáy nhỏ : r = 17 mm ( = 1
2 đường kính ống phân phối )
3.1.4.4.1 Bơm nước từ bồn chứa đến bồn lọc
𝐻 1 : tốn thất áp lực ban đầu
Theo công thức Carman- Kozeny:
𝐿: Chiều cao lớp vật liệu lọc L= 1,2m
𝐷: đường kính hạt cát Đặ𝑐 tính hạt cát có e = 45% , 𝜓 = 0,82 , 𝑑 = 0,6 𝑚𝑚
1,92 + 1,75 = 44,72 Vậy tổn thất áp lực ban đầu là
ℎ 2 : tổn thất áp lực giới hạn, h = 6-8 m ( TCXD 33 -2006) , chọn ℎ 2 = 7𝑚
ℎ 3 : tổn thất trong đường ống , bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ
L chiều dài đoạn ống giả thiết L m
Vận tốc chảy trong ống v = 1,53 m/s Đường kính ống D= 48 mm Độ nhớt của nước 𝜇= 0,01.10 −4 𝑚 2 /s
0,01.10 −4 = 73440 Tra giản đồn Moody , ta có 𝜆 = 0,021
2 9,81 = 1,04 Tổn thất cục bộ qua các co, các nút, van, ta lấy ℎ 𝑐 = 1m theo kinh nghiệm môn cơ lưu chất
Vậy chọn bơm có lưu lượng Q= 10𝑚 3 /h, cột áp Hm
𝜌 : khối lượng riêng của dung dịch , 𝜌 = 1000 𝑘𝑔/𝑚 3
𝜂 : hiệu suất chung của bơm , 𝜂 = 0,72 − 0,93 Chọn 𝜂 = 0,8
−3 1000.9,81.10 1000.0,8 = 0,48 Kw Chọn Bơm dân dụng Pentax CR 100- 1HP
ℎ 1 : tổn thất áp lực giới hạn, ℎ 1 = 7𝑚
ℎ 2 : tổn thất áp lực qua hệ thống phân phối nước rửa lọc
Khi dùng chụp lọc thì tổn thất áp lực là:
Theo TCXD 33-2006, giá trị tính toán cho chiều cao là 0,46 m Vận tốc nước chuyển động qua khe hở của chụp lọc được quy định không nhỏ hơn 1,5 m/s Hệ số lưu lượng của chụp lọc đối với chụp lọc khe hở là μ = 0,5.
ℎ 3 : tổn thất trong đường ống phân phối bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ Tổn thất dọc đường
L chiều dài đoạn ống giả thiết Lm
Vận tốc chảy trong ống v = 1,53m/s Đường kính ống D= 0,48 Độ nhớt của nước 𝜇= 0,01.10 −4 𝑚 2 /s
−3 0,048 0,01.10 −4 = 48960 Tra giản đồn Moody, ta có 𝜆 = 0,021
2.9,81 = 0,78 Tổn thất cục bộ qua các co, các cút, van, ta lấy ℎ 𝑐 = 1m theo kinh nghiệm môn cơ lưu chất
Vậy chọn bơm có lưu lượng Q= 10𝑚 3 /h, cột áp Hm
𝜌: khối lượng riêng của dung dịch , 𝜌 = 1000 𝑘𝑔/𝑚 3
𝜂: hiệu suất chung của bơm , 𝜂 = 0,72 − 0,93 Chọn 𝜂= 0,8
−3 1000.9,81.10 1000.0,8 = 0,42 kW Vậy có thể dùng bơm nước để thực hiện rửa ngược
Tính sơ bộ thời gian rửa ngược lớp cát dựa trên khả năng chứa cặn
Xem SS trước khi vào bồn lọc cát 4 mg/l Ta có các thông số cát sau :
+ Đường kính tương đương 0,56 mm
Với vận tốc lọc 12,08 m/h > 8 m/h thì cặn chứa được 1/6-1/5 thể tích các lổ rỗng (Trịnh Xuân Lai 2002)
𝑉 𝐶𝐴𝑇 = 𝐻 𝐶𝐴𝑇 F = 1,2 0,71 = 0,852 𝑚 3 Thể tích chứa cặn của cát lọc
6 0,42 0,852 = 0,06 𝑚 3 Khối lượng cặn 1 𝑚 3 cát lọc có thể giữ lại, với cặn sắt có độ ngậm nước 94% rỗng (Trịnh Xuân Lai 2002)
𝑚 3 0,06 𝑚 3 = 3,6 kg Khối lượng cặn cát phải giữ lại được m = 10 𝑚
ℎ Để đảm bảo chất lượng thì chu kì lọc là :
T = 3,6 𝐾𝐺 10.10 −3 𝐾𝑔/ℎ = 360 h = 15 ngày Vậy nên chọn thời gian rửa ngược < 15 ngày
Thiết bị RO
Màng RO với kích thước lổ rỗng rất nhỏ ( < 0,001 𝜇𝑚) sẽ giữ lại được các chất bẩn và phần lớn muối khoáng còn lại trong nước
Nguồn nước đầu vào có TDS < 1000mg/l nên có thể sử dụng loại màn TW, XLE, LE theo bảng hướng dẫn sau:
Bảng 6 : Hướng dẫn sử dụng màn RO
Bảng 7: Hướng dẫn thiết kế cho màn Filmtec
Với TDS dưới 500 mg/l và công suất nhỏ khoảng 10 m³/h, ta có thể chọn màng Filmtec BW30-400 Đây là loại màng RO áp lực cao, giúp tiết kiệm năng lượng và phù hợp cho hệ nước có quy mô nhỏ Màng Filmtec BW30-400 mang lại hiệu suất lọc ổn định và độ bền cao, là lựa chọn tối ưu cho ứng dụng lọc nước công suất thấp.
BW30-400 là một trong những màng RO được dùng phổ biến trong các hệ thống lọc nước tại Việt Nam và trên thế giới, với công suất thiết kế vượt trội so với các sản phẩm của hãng khác Màng lọc RO Filmtec Dow BW30-400, sản xuất tại Hoa Kỳ, là loại màng lọc danh tiếng nhất thế giới, hoạt động ổn định với độ bền cao và có khả năng loại bỏ hoàn toàn các tạp chất hữu cơ, vô cơ độc hại cũng như vi sinh vật gây hại cho sức khỏe Màng lọc Dow Filmtec có tuổi thọ lên đến 6 năm nếu hệ thống được thiết kế đúng kỹ thuật, và được vận hành, bảo dưỡng định kỳ cùng vệ sinh tẩy rửa theo quy trình của nhà sản xuất Sản phẩm được sử dụng và ưa chuộng nhất trên thế giới nhờ chất lượng cao giúp tối ưu chi phí và tiết kiệm nước.
Bảng 8 : Thông số kỹ thuật Màng lọc RO Filmtec Dow BW30-400
Thông số Đơn vị Giá trị
Loại màng mm (inches) Polyamide Đường kính mm (inches) 100 (4")
Diện tích bề mặt hoạt động ft 2 (m 2 ) 400 (37)
Lưu lượng vào lớn nhất gpm (m 3 /h) 1,500 m3/h – 10,500 Gpd
Nhiệt độ vận hành lớn nhất o F ( o C) 113 (45) pH vận hành 2 - 11 pH dung dịch rửa 1 - 13
Áp suất vận hành tối đa là 42 kg/cm² Trong thiết kế này, chúng tôi đã chọn màng BW30-400 dựa trên các thông số kỹ thuật và nhận thấy mỗi màng RO có diện tích 400 ft².
Tổng số lượng màng RO cần thiết :
N = Q galonngày / Flux*(diện tích) Với:
Q: galon/ngày hoặc m3/ngày, (1 galon = 3,785 lít)
S: diện tích mỗi màn, tính bằng ft2
Công suất 10𝑚 3 /h , chọn thời gian làm việc 24h => 240 𝑚 3 /ngày = 63408 galon/ ngày (1 galon = 3,785 lít)
S: diện tích mỗi màn, tính bằng ft2
Số lượng màng RO cần thiết:
Trong hệ thống RO lớn, kết quả tính toán 14 × 400 = 11,32 cho thấy nên chọn 12 màng Để tối ưu, nên dùng ống chứa được 6 màng Như vậy, số lượng ống chứa màng cần thiết là 12 ÷ 6 = 2 ống.
Trong nhiều thiết kế, dù có ít ống hay nhiều ống, tối ưu vẫn là 6 ống/màng, vì áp suất phân bổ trên các màng sẽ đồng đều hơn so với thiết kế có nhiều ống hơn Thiết kế với ít ống vẫn khả thi nhưng sẽ tốn năng lượng cho bơm cao áp và đường ống ở các hệ thống lớn; đối với các hệ thống nhỏ, chọn ít màng cho một ống cũng được chấp nhận, miễn là tối ưu hóa để giảm lượng ống và chi phí piping.
Sẽ có 3 mức tỷ lệ recovery rate là 40% - 60%, 60% - 80%, 80% - 90% tương ứng với số dãy trong cùng một bước là 1, 2 và 3 Với nguồn nước đầu vô hệ thống RO có SDI bằng 4, thì chúng ta nên lựa chọn recovery rate là 60% -80% để vận hành màng RO được bền Chọn recovery thấp thì tốn nước, còn nếu chọn cao thì màng nhanh tắt
Sử dụng phần mềm WAVE của Dopont để tính toán thiết kế hệ thống lọc RO Sau khi chạy phần mềm xuất bản thiết kế như sau:
Chọn recovery = 70% Theo công bố của Dupont khi thiết kế hệ thống 2 Stage ta chọn tỉ lệ số elements của pha 1 so với pha 2 là 2:1 hoặc 1:1 và tối đa hiệu suất thì 1 vessel (ống màn) chứa
Thông số chất lượng nước nguồn nhập vào phần mềm WAVE :
49 Sau khi chạy phần mềm Wave sẽ xuất ra được bảng:
Nồng độ TDS đầu ra theo lí thuyết được tính bằng cách xác định TDS trung bình qua các màng (bảng detail report, mục stage detail)
Ngày nay, mức sống ngày càng nâng cao nên nhiều người chọn nước uống đóng chai thay cho việc nấu nước tại nhà, đặc biệt ở các cơ quan, xí nghiệp nơi nhu cầu tiện lợi được đánh giá cao Do nguồn nước máy chưa ởทุก khu vực nên nước đóng chai càng phổ biến, đáp ứng sự tiện lợi và an toàn cho người dùng Khi nhu cầu tăng lên, nguồn cung cũng tăng theo và tạo điều kiện cho ngày càng nhiều cơ sở sản xuất nước uống đóng chai ra đời Để tồn tại và phát triển bền vững, các doanh nghiệp cần đầu tư cho dây chuyền sản xuất hiện đại và đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng không chỉ của Việt Nam mà còn của các tổ chức quốc tế.
Dây chuyền công nghệ xử lý nước uống đóng chai được giới thiệu ở trên cơ bản đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và an toàn nước uống Với hệ thống hiện đại gồm lọc RO và tiệt trùng bằng ozone cùng tia UV, nước đóng chai có thể đạt chuẩn và được chấp nhận cho tiêu dùng Tuy nhiên khi vận hành hệ thống cần lưu ý các yếu tố sau: thực hiện bảo trì định kỳ và vệ sinh hệ thống đúng quy trình, kiểm soát thông số vận hành và chất lượng nước, đồng thời tuân thủ các quy định an toàn lao động và vệ sinh thực phẩm để đảm bảo hiệu quả và an toàn lâu dài.
+ Vận hàng đúng hướng hướng dẫn của thiết bị để tránh ảnh hưởng đến cả hệ thống
+ Đối với thiết bị RO cần chú ý vận hành đúng áp suất để tránh hư hỏng màng, gây tổn thất chi phí thay thế màng
Kiểm tra quá trình vận hành của hệ thống được thực hiện bằng cách lấy mẫu mỗi ngày một lần để theo dõi và đánh giá, đồng thời đảm bảo vệ sinh khi đóng chai và xuất xưởng nhằm tránh ảnh hưởng tới chỉ tiêu vi sinh, đặc biệt là Coliform – tổng số, một chỉ tiêu dễ không đạt nếu vệ sinh trong sản xuất không được đảm bảo Đó là các kiến nghị nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, giảm thiểu chất thải phát sinh ra môi trường và bảo vệ môi trường theo xu hướng phát triển chung của thế giới.
[1] Trịnh Xuân Lai ( 2002) Xử lý nước cấp trong sinh hoạt và công nghiệp NXB Khoa học kỹ thuật
[2] Metcalf & Eddy ( 2002) Wastewater engineering Treatment and reuse Mc Graw Hill
[3] Trung tâm xử lý nước và môi trường ( 2001) Sổ tay xử lý nước tập 1 và tập 2 NXB Xây dựng
[4] Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 2 NXB Khoa học và Kỹ thuật
[5] Nguyễn Phước Dân (2005) Tài liệu giảng dạy Kỹ thuật xử lí nước cấp
[6] TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế Trang web: www.appliedmembranes.com www.dow.com www.puroliteusa.com www.wateranywhere.com