QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC LỌCx

quy trình sản xuất nước lọc hiện nay

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH

VIÊN CÔNG NGHỆ SINH HỌC- THỰC PHẨM

Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 01 năm 2013

Danh sách nhóm

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết mọi sinh vật trên trái đất sẽ không thể sống nếu thiếu nước.Từ đó ta thấy tầm quan trọng của nước trong sự sống là vô cùng to lớn Trong thời đại công nghiệp hiện nay, khi các nhà máy công nghiệp mọc lên như nấm thì ta càng thấy nước quan trọng hơn nữa,bởi lẽ sẽ không

có một nhà máy nào hoạt động nếu không có nước

Nước quan trọng là vậy, nhưng chúng ta cũng biết rằng môi trường thế giới đang lâm vào trình trạng ô nhiễm trầm trọng, và nguồn nước cũng cùng chung số phận đó Nguồn nước ô nhiễm nhưng dân số thế giới ngày càng tăng theo thời gian dẫn đến nhu cầu nước sạch để đáp ứng nhu cầu của con người ngày càng tăng Từ đó đòi hỏi con người phải tìm ra một giải pháp để cải thiện nguồn nước để phục vụ nhu cầu cho hoạt động sống

Từ lâu con người đã biết cách cải thiện nguồn nước để giải quyết vấn đề nang giải trên Tuy nhiên những phương pháp đó còn rất thô xơ, chưa cải thiện được triệt để chất lượng nước.Ngày nay với

sự phát triển của khoa học công nghệ người ta đã có thể lọc nước bằng phương pháp hiện đại và cải thiện chất lượng nước một cách đáng kể.Sản phẩm của phương pháp này chính là nước lọc.Và

“nước lọc” cũng là đề tài tiểu luận của nhóm em lần này.Trong quá trình tìm hiểu khó tránh khỏi những sai xót, mong được thầy chỉ dẫn them để bài tiểu luận của nhóm em hoàn thiện hơn Chân thành cảm ơn thầy!

I Giới thiệu chung về nước lọc:

1 Khái niệm chung:

Nước lọc là nước đã qua xử lý (lọc bỏ các tạp chất hoặc vi khuẩn từ nước ngọt) dùng để uống hoặc sử dụng cho các mục đích khác như sinh hoạt,sản xuất Nước lọc được tạo ra có thể bằng các phương pháp truyền thống như chưng, cất hoặc lọc thủ công (dùng lưới, bông, than, cát, để loại bỏ các tạp chất hoặc cặn bã) và cũng có thể được tạo ra bằng phương pháp công nghiệp thông qua hoạt động của các nhà máy lọc nước, khi đó nguồn nước sẽ được xử lý bằng các công nghệ hóa chất, vật lý, vi sinh vật tạo ra sản phẩm chất lượng cao đủ để có thể tiêu thụ hoặc sử dụng và ít có nguy cơ gây tổn hại lâu dài hoặc ngay lập tức

Trong hầu hết các nước phát triển, nước lọc được cung cấp cho thương mại, hộ gia đình để sinh hoạt, tiêu dùng và trong công nghiệp.Nước lọc được coi là có chất lượng, tiêu chuẩn cao hơn

cả là nước dùng để uống hoặc các sản phẩm nước uống đóng chai hay nước uống tinh khiết (thường dùng để uống hoặc tiêu thụ trong khi chế biến thực phẩm ) hoặc một dạng nước lọc được

sử dụng rộng rãi là nước máy

2 Sự cần thiết của nước:

2.1 Trong công nghiệp:

Người ta ước tính rằng 22% nước trên toàn thế giới được sử dụng trong công nghiệp [6] người

sử dụng công nghiệp chủ yếu bao gồm các đập thủy điện, nhà máy nhiệt điện , sử dụng nước làm mát, và nhà máy lọc dầu , sử dụng nước trong các quá trình hóa học, và các nhà máy sản xuất, sử dụng nước như một dung môi

Nước được sử dụng nhiều trong quy mô công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất nhiệt điện, lọc dầu, sản xuất phân bón và nhà máy hóa chất khác sử dụng, và khai thác khí đốt tự nhiên từ đá phiến sét đá Ngành công nghiệp đòi hỏi nước tinh khiết cho nhiều ứng dụng và sử dụng một loạt các kỹ thuật thanh lọc cả trong việc cung cấp nước và xả Hầu hết các nước tinh khiết này được tạo ra hoặc từ nước ngọt tự nhiên hoặc từ nước Nhà nước

2.2 Hộ gia đình:

Người ta ước tính rằng 8% sử dụng nước trên toàn thế giới cho các mục đích gia đình, bao gồm nước uống , tắm rửa , nấu ăn , vệ sinh môi trường, và làm vườn Cơ bản nhu cầu về nước hộ gia đình đã được ước tính của Peter Gleick khoảng 50 lít một người mỗi ngày, trừ nước cho khu vườn Trong hầu hết các nước phát triển, nước cung cấp cho hộ gia đình, thương mại và công nghiệp là tất cả các tiêu chuẩn nước uống mặc dù chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ được tiêu thụ hoặc được

sử dụng trong chế biến thực phẩm

2.3 Trong nông nghiệp:

Người ta ước tính rằng 69% trên toàn thế giới sử dụng nước để tưới, [6] Nó mất khoảng 3.000 lít nước Đây là một số lượng đáng kể so với nước uống Trong một số lĩnh vực thủy lợi trên thế giới là cần thiết để phát triển cây trồng, nó cho phép cây trồng phát triển tốt và nâng cao năng suất cây trồng

II Nguồn nguyên liệu:

1 Đặc điểm của hệ thống lọc và công đoạn xử lý nước đầu nguồn:

− Lọc thô PP lọc chặn các chất bẩn có kích thước từ 5 micron

Chất lượng nước sau khi lọc phụ thuộc vào tỷ lệ và thành phần các vật liệu lọc trong hệ thống lọc nước đầu nguồn Do nguồn nước tại mỗi gia đình có các thành phần, tỷ lệ canxi, các hóa chất

và sắt… khác nhau, vì vậy để cung cấp một hệ thống lọc nước đơn giản hiệu quả với tỷ lệ các vật liệu lọc hợp lý

Hệ thống lọc nước đầu nguồn xử lý nước giếng khoan và nước máy sẽ có giải pháp riêng cho

từng trường hợp.Nếu nước giếng khoan với tỷ lệ canxi, sắt cao cần loại bỏ thì với nguồn nước máy của thành phố, các hợp chất hữu cơ và clo là điều bạn cần xem xét việc loại bỏ

1.2 Công đoạn xử lý:

1.2.1 Xử lý thô: Gồm 3 công đoạn xử lý

• Điều chỉnh pH, tạo kết tủa

• Lắng đọng cặn, lọc qua cát và than nhằm khử màu và mùi, loại bỏ kim loại nặng như Fe, Mn

• Một công đoạn tiệt trùng (chlorin hóa) Sau khi xử lý, nước đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt

1.2.2 Xử lý tinh: Gồm 4 công đoạn xử lý

• Nước được qua lọc 1mm loại bỏ các hạt lơ lửng

• Lọc qua Softener: Làm mềm nước bằng cách loại bỏ các ion, Ca, Mg…

• Nước tiếp tục khử màu, mùi qua lọc than, hợp chất hữu cơ

• Qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược (siêu lọc RO) để loại bỏ các vi khuẩn và các chất khoáng chất không có lợi cho cơ thể và các hóa chất độc hại như chì, thuỷ ngân, Cadimi, thạch tín, … là những nguyên nhân gây bệnh ung thư, quái thai và các bệnh nguy hiểm khác

1.2.3 Xử lý nước lọc bằng công nghệ thẩm thấu ngược:

Xử lý nước lọc công nghệ thẩm thấu ngược (reverse osmosis- RO) là một giải pháp màng lọc kỹ thuật nhằm loại bỏ nhiều loại phân tử lớn, tách ly các ion tồn tại dưới dạng muối khoáng hòa tan bằng cách dùng áp lực của máy bơm đẩy nước qua màng bán thấm Kết quả là các muối khoáng hòa tan được giữ lại ở phía bên áp lực của màng và chỉ cho nước sạch (gần tinh khiết) đi qua một cách chọn lọc

Thẩm thấu ngược là cách di chuyển dung môi từ nồng độ cao đến nồng độ thấp ngăn cách bởi một màng bán thấm để ngăn không cho các muối khoáng hòa tan cân bằng nồng độ Màng bán thấm không cho phép các chất tan di chuyển qua màng, nhưng cho phép các dung môi đi qua Các xu hướng dung môi chảy qua màng tế bào có thể được diễn tả như "áp suất thẩm thấu", vì nó là tương

tự như dòng chảy gây ra bởi một sự khác biệt giữa áp lực Thẩm thấu nằm trong quá trình vận chuyển thụ động của khuếch tán bao gồm: thẩm thấu, thẩm tách và chọn lọc

1.2.4 Công nghệ xử lý nước giếng khoan:

Nước giếng khoan thường nhiễm phèn và nhiệt tương đối cao (gần 400C) và các tạp chất khác Do đó vấn đề oxi hóa và giảm nhiệt là điều cần làm trước tiên Coling Tower là thiết bị đáp ứng được yêu cầu này và vận hành tương đối dễ dàng, tương tự hệ thống giàn mưa cũng là một cách để chuyển sắt (phèn) từ sắt hòa tan thành sắt kết tủa Nước qua giai đoạn này sẽ chuyển đến

bể chứa nước thô

Nước trong bể chứa xảy ra quá trình lắng các hạt sắt kết tủa xuống đáy và một phần nổi lên bề mặt Những hạt sắt không đủ nặng vẫn còn hòa tan trong nước, nói chung ở giai đoạn này sắt đã bị

xử lý một phần và mùi đã giảm rõ rệt

Từ bể chứa nước thô được máy bơm hút lên và đẩy vào hệ thống lọc.Cột đầu tiên là lọc với cát, hạt cát càng nhỏ thì chất lượng lọc càng cao nhưng tỉ lệ nghịch với lưu lượng cần lọc Sau khi qua lọc thô các thành phần lơ lững và cặn đã bị giữ lại nước được trao đổi các ion hòa tan Các ion gây nên độ cứng của nước sẽ bị các cation hút về và trả vào nước các ion Na+, Ca+ làm mềm nước Trong giai đoạn này nếu độ pH của nước thấp ta có thể bổ sung vào các vật liệu nâng pH.Thiết bị lọc tinh với các màng lọc siêu nhỏ sẽ giữ lại các tạp chất có kích thước micromet để nước

Sơ đồ công nghệ xử lý nước giếng khoan

Nhược điểm: hệ thống chưa hoàn toàn tự động.

2.Các thiết bị xử lý cơ bản:

2.1 Thiết bị xử lý nước: Hệ thống lọc nước giếng công suất 30 m 3 / h

2.1.1 Tính năng sử dụng:

− Sử dụng cho nhiều nguồn nước đầu vào ( sông ngòi, ao, hồ, giếng khoan, giếng khơi )

− Lọc bằng phương pháp cơ học, đơn giản tự nhiên

− Dùng lọc nước nhiễm Sắt, Magie, kim loại nặng

− Loại bỏ Asen

− Diệt khuẩn, khử màu, mùi trong nước

− Loại bỏ các ion kim loại Ca, Mg ( Xử lý làm mềm nước)

− Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn nước sạch sinh hoạt

− Dễ dàng thay thế vật liệu

− Nước sau lọc đạt chuẩn chất lượng bộ y tế QCVN02-2009/BYT

2.1.2 Cấu tạo, vật liệu xử lý nước:

− Bộ 3 bình Inox chống gỉ 8m3

− Vật liệu sử dụng chính:

− Cát thạch anh

− Sử dụng cho nhiều nguồn nước đầu vào ( sông ngòi, ao, hồ, giếng khoan, giếng khơi )

− Dùng lọc nước nhiễm Sắt, mangan

− Loại bỏ Asen

− Diệt khuẩn, khử màu, mùi trong nước

− Loại bỏ các ion kim lọai Ca, Mg ( Làm mềm nước)

− Nước đầu ra đạt tiêu chuẩn nước sạch sinh hoạt

− Dễ dàng thay thế vật liệu

− Chống tắc tràn

− Nước sau lọc đạt chuẩn chất lượng bộ y tế QCVN02-2009/BYT

2.2.2 Cấu tạo, vật liệu xử lý nước:

− Vỏ thiết bị được chế tạo vật liệu kết sợi thủy tinh & composit, siêu nhẹ, siêu cứng, bền trong môi trường tự nhiên, môi trường axit, môi trường kiềm, kiểu dáng đẹp, hiện đại

− Van đa năng tích hợp chế độ lọc, rửa ngược, rửa thuận, chế tạo bằng chất liệu nhựa ABS siêu bền, dễ dàng lắp đặt và vận hành

− Sử dụng vật liệu lọc tổng hợp được sản xuất bởi công nghệ của các nước tiên tiến như: Asahi carbon, Than hoạt tính Nhật Bản, Dow chemical company Hoa kỳ …

2.3 Màng lọc RO:

2.3.1 Giới thiệu:

Màng lọc RO viết tắt từ hai chữ REVERSE OSMOSIS (Thẩm thấu ngược) Màng lọc RO được sản xuất từ chất liệu Polyamit, công nghệ lọc RO được phát minh và nghiên cứu từ những năm 50 của thế kỷ trước và phát triển hoàn thiện vào thập niên 70 sau đó Đầu tiên nó nó được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải và vũ trụ của Hoa Kì.Được phát minh bởi nhà khoa học Oragin Sau này công nghệ RO được ứng dụng rộng rãi vào trong đời sống và sản xuất, như sản xuất nước uống, cung cấp nước tinh khiết cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm hay phòng thí nghiệm…

Màng lọc nước RO là công nghệ lọc không phân biệt yếu tố ô nhiễm đầu vào, bất kể là thạch tín, kim loại nặng, sắt, thuốc diệt côn trùng, tất cả các loại vi khuẩn, virus, clo, mùi, hợp chất hữu

cơ hoà tan…và hàng loạt các vật chất nguy hiểm khác… màng lọc nước RO đều có thể xử lý được Nước qua hệ thống lọc trở nên tinh khiết, đạt mọi chỉ tiêu trên thế giới về nước uống, có thể uống được ngay mà không cần đun

2.3.2 Nguyên lý hoạt động:

Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc (chẳng hạn như lõi lọc dạng gốm Ceramic) Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người) Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,001 micromet nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua

4 Kỹ thuật xử lý nước ngầm:

Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, đặc điểm của nguồn nước ngầm, các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội…mà chúng ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý nước ngầm sao cho phù hợp Tuy nhiên

có một số quá trình cơ bản có thể áp dụng để xử lý nước ngầm được tóm tắt như bảng sau:

Quá trình xử lý Mục đích

Làm thoáng - Lấy oxy từ không khí để oxy hoá sắt v à mangan hoá trị II hoà tan

trong nước

- Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxy hoá

và thuỷ phân sắt, mangan trong dây chuyền công nghệ khứ sắt và mangan

- Làm giàu oxy để tăng thế oxy hoá khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hoà tan trong nước

Clo hoá sơ bộ - Oxy hoá sắt và mangan hoà tan ở dạng các phức chất hữu cơ

- Loại trừ rong, rêu, tảo phất triển trên thành các bể trộn, tạo bông cặn

và bể lắng, bể lọc

- Trung hoà lượng ammoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết ra chất nhầy trên mặt lớp các lọc.

Quá trình lắng Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng lắng với tốc

độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn

Quá trình lọc Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng, nhưng có khả

Flo hoá nước Nâng cao hàm lượng Flo trong nước đến 0,6 – 0,9 mg/l để bảo vệ men

răng và xương cho người dùng nước

Khử trùng nước Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng con lại trong nước sau bể lọc

Ổn định nước Khử tính âm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho nước tiếp

xúc trực tiếp với vật liệu mặ trong thành ống dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống

Làm mềm nước Khử ra khỏi nước các ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ yêu cầu

Khử muối Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hoà tan đến nồng độ

yêucầu

Sơ đồ công nghệ xử lý chung :

Nước ngầm đựợc bơm lên tù giếng khoan hay giếng đào được đưa vào làm thoáng đơn giản

Có thể dùng máng tràn, giàn mưa, ejector thu khí hay bơm nén khí đ ể làm thoang nước Quá trình làm thoáng ở đây chủ yếu là cung cấp oxy cho nước.Nước sau khi làm thoáng được lọc qua một lớp vật liệu lọc

Tại bể lọc Fe2+ và oxy hòa tan sữ được tách ra và bám trên bề mặt của các vật liệu lọc, tạo nên màng xúc tác bao gồm các ion oxy, Fe2+, Fe3+ Màng xúc tác sẽ tăng cường quá trình hấp thụ và oxy hóa Fe do xảy ra trong môi trường dị thể Trong phương pháp này không đòi hỏi phải oxy hóa hoàn toàn Fe2+ thành Fe3+ và keo tụ

III Quy trình sản xuất nước lọc thông thường:

Khử sắt, mangan

2 Giải thích quy trình:

2.1 Nguyên liệu: Nguồn nước

Tùy theo quy mô sản xuất, nhà đầu tư có thể chọn nguồn nước thích hợp Nếu sản xuất với khối lượng lớn, nên chọn nguồn nước giếng ngầm.Nước ngầm thường có chất lượng ổn định, thuận tiện cho việc xử lý và chi phi thấp hơn so với xử lý các nguồn nước khác

Để có nguồn nước ngầm không bị nhiểm khuẩn, hàm lượng kim loại nặng, phenol, chất phóng xạ… nằm trong tiêu chuẩn nước sinh hoạt là rất khó nên trước khi đưa vào sản xuất, bắt buộc phải làm xét nghiệm tổng thể và tùy theo kết quả, có thể phải qua một hoặc nhiều công đoạn

( Hệ thống lọc nước sinh hoạt Thiên Sơn)

2.3 Làm mềm, khử khoáng:

Sau khi khử sắt, mangan thì nước tiếp tục dược khử khoáng và làm mềm bằng cột trao đổi ion.Quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn Trao đổi ion là một quá trình gồm các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế ) giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi) Sự ưu tiên hấp thu của nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chổ các ion có trên khung mang của nhựa trao đổi Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau

Có hai phương pháp sử dụng trao đổi ion là trao đổi ion với lớp nhựa chuyển động, vận hành

và tái sinh liên tục ; và trao đổi ion với lớp nhựa trao đổi đứng yên ,vận hành và tái sinh gián đoạn Trong đó trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh là phổ biến

Theo nguyên lý những hạt mang điện tích trái dấu sẽ hút nhau, người ta dùng loại hạt nhựa tích Cation để "hút" các ion âm và ngược lại.Khi các hạt nhựa đã bão hòa (không thể "hút" thêm được nữa) người ta phải "sạc" lại Quá trình này có thể diễn ra liên tục hay theo chu kỳ, tự động hay thủ công tùy vào quy mô và sản phẩm cụ thể

Một số loại ion thường thấy trong nước chưa qua xử lý:

Cation AnionCalcium (Ca2+) Chloride (Cl-)Magnesium (Mg2+) Bicarbonate (HCO3-)Sodium (Na+) Nitrate (NO3-)Potassium (K+) Carbonate (CO32-)Iron (Fe2+) Sulfate (SO42-)