Đồ an thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản

Chính vì lí do đó, trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học vào trong thực tế, nhóm em đã chọn đề tài đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước nước uống đóng chai công suât 30 m3/h từ nguồn

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI 4

1.2.1 Định nghĩa nước uống đóng chai 4

1.2.2 Phân biệt nước uống đóng chai với các loại nước uống khác 5

1.2.3 Yêu cầu về chất lượng nước đối với nước đóng chai 5

1.3 CÁC NGUỒN NƯỚC CÓ THỂ SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI 8

1.3.1 Nước ngầm 8

1.3.2 Nước thủy cục 8

1.3.3 Nước mặt 8

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI 8

1.4.1 Khử sắt, mangan 8

1.4.2 Quá trình lắng 11

1.4.3 Quá trình lọc 14

1.4.4 Lọc than hoạt tính 15

1.4.5 Lọc tinh 15

1.4.6 Công đoạn lọc tinh bằng màng thâm thấu ngược (Reserve Osmonic – RO) 16

1.4.7 Khử trùng 16

1.5 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC ĐÓNG CHAI TIÊU BIỂU 18

1.5.1 Aquafina ( Sản phẩm của công ty PEPSICO Việt Nam) 18

1.5.2 Lavie (sản phẩm của công ty Nestle Việt Nam) 19

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 20

2.1 CÁC THÔNG SỐ 20

2.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 20

2.1.1 Các sơ đồ công nghệ 20

2.1.2 Lựa chọn công nghệ xử lý 23

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG 25

3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIÀN MƯA 25

3.1.1 Lựa chọn thiết kế dàn mưa 25

3.1.2 Xác định kích thước dàn mưa 27

3.2 BỒN LỌC ÁP LỰC 33

3.2.1 Khái quát về bồn lọc áp lực 33

3.2.2 Xác định diện tích bề mặt lọc của bồn lọc 35

3.2.3 Đường kính bồn lọc 36

3.2.4 Chiều cao thân bồn lọc 37

3.2.5 Khối lượng của lớp vật liệu trong bồn lọc 37

3.2.7 Hệ thống phân phối nước trong bồn lọc 39

3.2.9 Cấp nước rửa lọc 42

3.2.10 Hệ thống sàn chụp lọc 45

3.3 CỘT LỌC THAN HOẠT TÍNH 45

3.3.1 Thông số than hoạt tính 45

3.3.2 Kích thước cột lọc 46

3.3.3 Thời gian hoạt động của than 47

3.3.4 Hệ thống lưu nước sau khi lọc 48

3.4 KHỬ TRÙNG BẰNG TIA UV 49

3.5 HỆ THỐNG RO 51

3.6 HỆ THỐNG LỌC TINH (5 𝜇𝑚 𝑣à 1 𝜇𝑚) 55

3.6.1 Cột lọc tinh 5 m 56

3.6.2 Cột lọc cặn 1 m 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Như mọi người đều biết, 70% diện tích của Trái Đất được che phủ bởi nước nhưng chỉ

0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất có thể khai thác dùng làm nước uống “Ở đâu có nước

là ở đó có sự sống”, mọi sinh vật trên Trái Đất đều cần nước để sinh tồn, con người chúng

ta không phải là ngoại lệ Nước chiếm tới 70% khối lượng cơ thể con người và ngày càng

có vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày của người dân, sản xuất tăng nhanh theo nhu

cầu thị hiếu của người tiên dùng và từ đó nhu cầu dùng nước cũng ngày càng tăng

Chính vì lí do đó, trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học vào trong thực tế, nhóm

em đã chọn đề tài đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước nước uống đóng chai công suât 30

m3/h từ nguồn nước ngầm” để đưa ra các quy trình công nghệ mới nhằm xử lý hiệu quả

nguồn nước ngầm cho các hộ gia đình chưa có nước sạch, cũng như tận dụng được tối đa

nguồn nước ở các khu vực, tránh lãng phí tài nguyên nước Mục tiêu của đồ án là xây dựng

nên một hệ thống xử lý nước ngầm với nước đầu ra đạt quy chuẩn về chất lượng nước có

thể sử dụng cho để làm nước uống

1 Mục tiêu đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước nước uống đóng chai công suât 30 m3/h từ

nguồn nước ngầm

2 Nội dung đồ án:

- Các quy trình công nghệ thường dùng để làm nước uống đóng chai

- Lựa chọn công nghệ phù hợp và tính toán các thông số của các thiết bị có trong hệ

thống

- Vẽ sơ đồ công nghệ, sơ đồ mặt bằng cũng như bản vẽ chi tiết của các thiết bị

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn:

- Cho thấy được sự ứng dụng khoa học công nghệ trong sản xuất nước uống đóng

chai

- Tạo ra được các sản phẩm chất lượng

- Góp phần thúc đẩy sự phát triển của đất nước

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN

Hiện nay, nước uống đóng chai được coi là mặt hàng có nhu cầu cao, ngày càng phát

triển và được nhiều người tiêu dùng sử dụng Nguyên nhân là do với cuộc sống hối hả như

hiện nay thì việc sử dụng nước uống đóng chai thay cho nước đun sôi để nguội cũng là một

điều tất yếu vì vừa tiết kiệm được thời gian và bảo đảm chất lượng an toàn sức khỏe Một

nguyên nhân khác là do ở một số nơi ở các thành phố lớn điển hình như là ở TPHCM vẫn

chưa có nguồn nước máy thủy cục để cung cấp cho việc sinh hoạt, ăn uống của người dân

nên người dân ở đây phải sử dụng các nguồn nước ngầm không đảm bảo chất lượng vệ sinh

như nhiễm mặn, nhiễm phèn,…kể cả ở một số nơi nguồn nước thủy cục cũng không đảm

bảo về chất lượng vệ sinh và do đó nước uống đóng chai là lựa chọn tất yếu đối với người

dân Tuy nhiên, những năm gần đây trên các báo đài thường phản ánh về việc nước uống

đóng chai kém chất lượng của một số cơ sở nhỏ lẻ chỉ chạy theo lợi nhuận mà không chú

trọng đến vấn đề chất lượng, vệ sinh , sức khỏe trong sản xuất

Trước tình hình sôi nổi của thị trường nước uống đóng chai trên cả nước và hiện trạng khai

thác nước ngầm bừa bãi làm ô nhiễm tầng nước ngầm, cũng như chất lượng nước uống đóng

chai trên thị trường không ổn định thì nhu cầu thiết kế một hệ thống xử lý nước uống đóng

chai đạt tiêu chuẩn và không làm ảnh hưởng đến môi trường là một vấn đề cần thiết

Do đó, chúng ta thấy rằng, để đảm bảo tính cạnh tranh khi đây là loại hình kinh doanh đã

được nhiều đơn vị thực hiện trước đó nên chúng ta cần phải thiết kế xây dựng hệ thống xử

lý nước nước uống đóng chai công suât 30 m3/h đảm bảo về chất lượng, sức khỏe từ nguồn

nước ngầm

1.2.1 Định nghĩa nước uống đóng chai

Theo QCVN 6-1:2010 BYT thì “ Sản phẩm nước đóng chai được sử dụng để uống trực tiếp,

có thể có chứa khoáng chất và carbon dioxyd (CO2) tự nhiên hoặc bổ sung nhưng không

phải là nước khoáng thiên nhiên đóng chai và không chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất

tạo hương hoặc bất kỳ chất nào khác.”

Theo tiêu chuẩn chung cho nước uống đóng chai (trừ nước khoáng thiên nhiên) của FAO

thì “Nước uống đóng chai, không phải nước khoáng thiên nhiên, là nước được con người sử

dụng và có thể chứa chất khoáng tự nhiên hay bổ sung; có thể chứa carbon dioxide tự nhiên

hay bổ sung; nhưng không chứa đường, chất tạo ngọt, hương liệu hay bất kỳ thực phẩm nào

khác.” (Nước đóng thành gói, trừ nước khoáng, là nước mà con người sử dụng để uống và

có thể chứa các khoáng chất, tự nhiên hay cố ý gia tăng, có thể chứa carbon dioxide Nhưng

không có đường, chất ngọt, hương liệu hoặc thực phẩm khác)

1.2.2 Phân biệt nước uống đóng chai với các loại nước uống khác

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại nước uống khác nhau, có thể chia thành các loại

sau:

một số muối khoáng nhất định và các tỉ lệ tương ứng của chúng và sự có mặt của các nguyên

 Được lấy trong các điều kiện bảo đảm độ sạch ban đầu của nước về vi sinh

 Được đóng chai gần điểm nguồn nước lộ ra với yêu cầu đặc biệt về vi sinh

 Phải tuân thủ tất cả các điều khoản quy định theo TCVN 6213 – 1996, quy phạm thực

hành vệ sinh khai thác, sản xuất và tiêu thụ nước khoáng thiên nhiên

 Phải đạt tất cả các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 6213 – 1996 về nước khoáng thiên

nhiên

nước uống thông thường được làm lạnh đến 12 – 150C rồi đem sục khí để hòa tan CO2

như đường, nước quả, acid thực phẩm, chất thơm và các chất màu…Các chất này được pha

với tỉ lệ nhất định

khoáng thiên nhiên do: thành phần khoáng thay đổi hoặc công nghệ sản xuất không phù

hợp

1.2.3 Yêu cầu về chất lượng nước đối với nước đóng chai

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan của nước uống đóng chai

 Chỉ tiêu lý , hóa (theo QCVN 6-1:2010/BYT)

Bảng 1.2 Chỉ tiêu lý ,hóa của nước uống đóng chai

Bảng 1.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước uống đóng chai

E.Coli hoặc coliform chịu nhiệt 1250 ml Không được phát hiện

trong bất kỳ mẫu nào Nếu1 hoặc2 thì tiến hành kiểm tra lần 2

n: số đơn vị mẫu được lấy từ lô hàng cần kiểm tra

c: số đơn vị mẫu tối đa có kết quả nằm giữa m và M, tổng số mẫu có kết quả nằm giữa m

và M vượt quá c là không đạt

m: là mức giới hạn mà các kết quả không vượt quá mức này là đạt, nếu các kết quả vượt

quá mức này thì có thể đạt hoặc không đạt

M: là mức giới hạn tối đa mà không mẫu nào được phép vượt quá

ĐÓNG CHAI

1.3.1 Nước ngầm

Nước ngầm là nước 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 granit thường có tính axít và chứa ít chất khoáng;

nước chảy qua địa tầng có chứa đá vôi thì thường nước có chứa độ cứng và độ kiềm khá

cao

1.3.2 Nước thủy cục

Nước thủy cục đã được qua các quá trình xử lý sơ bộ như keo tụ, tạo bông, lắng, lọc,

khử trùng Đây là nguồn nước thường được ưu tiên sử dụng nhiều nhất cho việc sản xuất

nước uống tinh khiết đóng chai bởi do chi phí sản xuất thấp, dễ sử dụng, mức độ ô nhiễm

thấp, tiện cho việc sử dụng

1.3.3 Nước mặt

Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước Nước

mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại

dương, bốc hơi và thấm xuống đất

1.4.1 Khử sắt, mangan

Khi trong nước có hàm lượng sắt cao, nước có màu vàng và có mùi tanh làm giảm

lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

 Nguyên lý

Nguyên lý của phương pháp này là oxi hóa sắt (II) thành sắt (III) và tách ra khỏi nước

dới dạng hydroxit sắt (III) Trong nước ngầm, sắt (II) bicarbonat là một muối không bền, nó

dễ dàng thủy phân thành sắt (II) hydroxit theo phản ứng:

Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:

4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O →4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3

-Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng oxi hoà tan rất thấp Để tăng

nồng độ oxi hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng Hiệu quả của

bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxi cho quá trình khử sắt

 Phương pháp

a) Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc

Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều

cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng

tưới vào khoảng 10 m3/m2.h Lượng oxi hoà tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ

250C lấy bằng 40% lượng oxi hoà tan bão hoà (ở 250C lượng oxi bão hoà bằng 8,1 mg/l)

Ưu điểm:

 Có thể áp dụng đối với công suất bất kì

 Công trình đơn giản, xử lý hiệu quả

Nhược điểm:

 Chu kì lọc dài do tổn thất áp lực của lớp vật liệu tăng chậm

b) Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên

Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn

làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các

sàn rải xỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tưới và

chiều cao cũng lấy như trường hợp trên

Lượng oxi hoà tan sau làm thoáng bằng

55% lượng oxi hoà tan bão hoà Hàm

lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%

Ưu điểm:

 Có thể dùng với bất kì công suất nào

Các nhà máy nước thường dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30

đến 40 m3/h Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3 nước Lượng oxi hoà

tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng oxi hoà tan bão hoà Hàm lượng CO2 sau làm

Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng

keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơ bảo vệ bằng

tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng

thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết H2S và

sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt

a) Bằng vôi

Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+

thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn

của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt(II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III) Sắt

(III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước

Phương pháp này có thể áp dụng cho các nhà máy nước với cả nước bề mặt và nước

ngầm Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh,

quản lý phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn định

nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa

b) Bằng Clo

Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:

2Fe2+ + Cl2 +6H2O →2 Fe(OH)3 + 6H+ + 2Cl-

c) Bằng Kali Permanganat (KMnO 4 )

Khi dùng KMnO4 để khử sắt, qua trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxyt

vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử

Phản ứng xảy ra theo phương trình sau:

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ →5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

3Mn2+ + 2MnO4- → 5MnO2 + 2 H2O

d) Bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt

Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử Fe2+ thành

Fe3+ và giữ lại trong tầng lọc Quá trình diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao Cát đen

là một trong những chất có đặc tính như thế

e) Bằng phương pháp trao đổi ion

Cho nước qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion Các ion H+ và Na+ có trong thành

phần lớp vật liệu lọc sẽ trao đổi với các ion Fe2+ có trong nước Fe2+ sẽ giữ lại trong lớp vật

liệu lọc

2[K]-Na + Fe(HCO3)2 → [K2]-Fe + 2NaHCO3

Cationit có thể được tái sinh bởi NaCl, HCl

[K2]-Fe+ 2NaCl → 2[K]-Na + FeCl2

[K2]-Fe + HCl→ 2[K]-H + FeCl2

Phương pháp này đem lại hiệu quả khử sắt cao nhưng ít được ứng dụng, thường chỉ dùng

để kết hợp với làm mềm nước (vì giá thành cao)

1.4.1.2 Khử Mangan

Mangan thường tồn tại trong nước cùng với sắt nhưng ở với hàm lượng ít hơn Nước

có chứa mangan thường tạo ra lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa

Trong nước, mangan tồn tại dưới dạng ion Mn2+ hòa tan hoặc có thể ở dạng keo không tan

Khi bị oxi hóa Mn sẽ bị chuyển thành Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit

2Mn(HCO3)2 + O2 +6H2O → 2Mn(OH)4 + 4H+ +4HCO-

(pH tối ưu cho quá trình này là 8.5 - 9.5)

1.4.2 Quá trình lắng

Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước Là giai đoạn làm sạch

sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước.Đây là quá

trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước, khi đó dưới tác dụng của lực trọng trường

các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ lắng xuống đáy bể

Phân loại:

Lắng rời rạc (lắng ổn định) : Trong suốt quá trình lắng các hạt cặn sẽ rơi thẳng đứng

và không thay đổi về kích thước cũng như trọng lượng , tốc độ không thay đổi theo thời

gian

Lắng bông cặn (lắng không ổn định) : Trong suốt quá trình lắng các hạt bông cặn sẽ

kết dính với nhau sẽ tăng dần về kích thước cũng như trọng lượng, tốc độ tăng dần theo thời

gian

Các loại bể lắng:

Bể lắng ngang: Có cấu tạo giống như một bể chứa hình chữ nhật, nước chảy vào bể ở

một đầu và chuyển động ở trong bể theo chiều ngang, cặn rơi thẳng đứng Thường dùng để

lắng cặn thô và cặn keo tụ

Hình 1.1 -Bể lắng ngang

Bể lắng đứng: Là bể chứa hình trụ có đáy chóp, nước chạy từ dưới lên, cặn sẽ rơi từ

trên xuống

Hình 1.2- Bể lắng đứng

Bể lắng li tâm: Là bể chứa tròn, nước di chuyển từ tâm ra ngoài xung quanh

bể, cặn rơi từ trên xuống

Hình 1.3 - Bể lắng li tâm

Bể lắng nghiêng: Bên trong bể có các tấm chắn đặt nghiêng và song song với

nhau Nước di chuyển động giữa các tấm này, cặn trượt xuống dưới vào bình chứa

Hình 1.4 - Bể lắng nghiêng

1.4.3 Quá trình lọc

Lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu có chiều dày nhất định đủ để giữ

lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của vật liệu lọc các hạt cặn và vi khuẩn trong nước Sau

khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép, nước có chất lượng tốt hơn về

cả mặt vật lý, hóa học, sinh học

Vật liệu lọc có thể sử dụng như là than, sỏi, cát ,xỉ ,thủy tinh…Trong đó cát được sử

dụng làm vật liệu lọc nhiều nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc khá cao

Để thực hiện quá trình lọc có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc,

cấu tạo vật liệu lọc và vận hành khác nhau Có thể chia ra thành các loại bể lọc sau

 Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể

lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông

 Bể lọc ngược : là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên

 Bể lọc hai chiều : là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liêu lọc theo 2 chiều từ

trên xuống và từ dưới lên

1.4.4 Lọc than hoạt tính

Than hoạt tính có phạm vi hấp phụ rất rộng, phần lớn các phân tử hữu cơ hòa tan được

giữ lại trên bề mặt, chỉ những phân tử phân cực cao, mạch thẳng, có phân tử lượng bé là

khó bị bắt giữ (rượu, axit hữu cơ đơn giản) Do có đặc tính hấp phụ mạnh nên than hoạt

tính được xử dụng trong công nghệ xử lý nước để:

- Làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan còn lại sau công đoạn lọc trong, khử mùi, màu

và

vị, còn có tác dụng làm sạch vết của các kim loại nặng hòa tan trong nước

Hình 1.5 - Khả năng hấp thụ của than hoạt tính (Nguồn:http://www.purewatergazette.net )

1.4.5 Lọc tinh

 Kích thước: 1-10 μm

 Cấu tạo: Có thể được cấu tạo từ sợi Polypropylene (PP), cellulose derivatives,

polysulfones, polypropylene hay polyvinylidene fluoride (PVDF), được nén chặt

lại, tạo ra các khe lọc khác nhau

 Công dụng: loại bỏ các chất rắn lơ lửng , giardia và cryptosporidium, ngoài ra

Màng MF được sử dụng để loại bỏ một số virus , màu, mùi, và một số chất hữu

cơ dạng keo tự nhiên nhằm xử lí một phần trước khi xử lý bằng màng thẩm thấu

ngược

Hình 1.6 – Các loại cơ chế lọc

1.4.6 Công đoạn lọc tinh bằng màng thâm thấu ngược (Reserve Osmonic – RO)

Màng RO: Là một màng mỏng làm từ vật liệu Cellulose Acetate, Polyamide hoặc

màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0.001µm Tất cả các màng này đều chịu áp suất cao

nhưng khả năng chịu pH và chlorine không giống nhau, tùy theo từng nhãn hiệu

Quá trình thẩm thấu ngược:

Với tốc độ và áp lực cực lớn, dòng nước chảy liên tục trên bề mặt của màng RO

Một phần trong số những phân tử nước “chui” qua được những lỗ lọc Các tạp chất bị

dòng nước cuốn trôi và “thải” bỏ ra ngoài Với cách thức này, bề mặt của màng RO liên

tục được rửa sạch và có tuổi thọ tới 5 năm

1.4.7 Khử trùng

Khử trùng là 1 khâu quan trọng bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước uống sinh

hoạt Đây là một quá trình nhằm tiêu diệt làm mất khả năng hoạt động của các vi sinh vật

gây bệnh

Hiện nay có nhiều phương pháp khử trùng khác nhau :

 Thời gian tiếp xúc

 Đặc trưng của nước

Đối với sản xuất nước uống đóng chai hay nước đá ăn liền thì việc khử trùng bắt

 Thời gian tác dụng nhanh

 Hiệu quả khử trùng cao

 Ít tạo ra các hợp chất trung gian của quá trình khử trùng (DBPs)

 Không mùi

 Tăng nồng độ oxi hòa tan

Nhược điểm :

 Chi phí cao

 Khả năng khuếch tán vào trong nước khó

 Tiêu tốn năng lượng điện

 Khử trùng bằng tia UV

Tia cựa tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng vào khoảng 4 - 400nm

Khử trùng bằng tia UV là một phương pháp vật lý nên hầu như không tạo nên các

hợp chất trung gian của quá trình khử trùng

Ưu điểm:

 Thành phần của nước không thay đổi, không tạo thành các hợp chất hữu

cơ chứa clo

 Độ an toàn cao, thời gian khử trùng ngắn

 Không xảy ra hiện tượng ô nhiễm do hóa chất, không gây ăn mòn thiết bị, thao tác đơn giản, bảo dưỡng đơn giản

Nhược điểm

 Hiệu suất khử trùng kém khi độ truyền trong nước nhỏ hơn 80%, nước

có tạp chất hữu cơ và một số muối tan hấp phụ tia UV

 Nhiệt độ lớn hơn 250oC làm giảm tính năng khử của UV

 Nước khử trùng có khả năng nhiễm khuẩn trở lại

 Chi phí vận hành cao



1.5.1 Aquafina ( Sản phẩm của công ty PEPSICO Việt Nam)

Aquafina là nước uống tinh khiết được xử lý qua hệ thống thẩm thấu ngược và Ozon,

thanh trùng bằng tia cực tím, là sản phẩm của công ty TNHH Nước Giải Khát Suntory

PepsiCo Việt Nam và được sản xuất theo bản quyền của PepsiCo Inc 700 Anderson Hill

Road, Purchase, New York 10577, USA, phù hợp với tiêu chuẩn Nước uống của Tổ Chức

1.5.2 Lavie (sản phẩm của công ty Nestle Việt Nam)

Nước khoáng LaVie lần đầu tiên có mặt trên thương trường vào tháng 7 năm 1994

và dần nhanh nhất phát đạt thành thương hiệu dẫn đầu trong ngành nước đóng chai ở Việt

Nam Đây cũng là doanh nghiệp nước uống giải khát trước tiên ở Việt Nam đạt chứng nhận

ISO 9002 phiên bản tiêu chuẩn quốc tế về khẳng định chất lượng năm 1999

Hình 1.8 - Quy trình xử lý nước uống đóng chai của công ty NESTLE Việt Nam, DASANI…

CHƯƠNG 2LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 2.1 CÁC THÔNG SỐ

Nguồn nước sử dụng là nước giếng khoan

Công suất: Q=30 m³/ngày

Thời gian làm việc : 8h/ngày

Bảng 2.1 – So sánh chỉ tiêu nước đầu vào hệ thống xử lý và tiêu chuẩn nước uống đóng chai

Sơ đồ 1:

Giàn mưa

Bồn chứa

Bể chứa Lọc than hoạt tính

Cột lọc tinh 5 m

Khử trùng Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành phẩm

Bồn lọc áp lực

Sơ đồ 2:

Tháp oxi hĩa

Bồn chứa

Bể chứa Lọc than hoạt tính

Cột lọc tinh 5 m

Khử trùng Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành phẩm

Bồn lọc áp lực

2.1.2 Lựa chọn cơng nghệ xử lý

Giàn mưa

Bồn chứa

Bể chứa Lọc than hoạt tính

Cột lọc tinh 5 m

Khử trùng Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành phẩm

Bồn lọc áp lực

Thuyết minh sơ đồ:

 Nước từ giếng bơm được đưa lên giàn làm thoáng (giàn mưa) bằng trạm bơm

Tại giàn làm thoáng tạo điều kiện cho để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+ Sau đó, Fe3+

thực hiện quá trình thủy phân để tạo hợp chất Fe(OH)3

 Nước qua giàn mưa được dẫn vào bể lắng đứng Trong bể lắng đứng thì nước di

chuyển theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, các hạt cặn lắng ngược chiều

chuyển động của nước Sau quá trình lắng xuống của hạt cặn là quá trình thu

nước sau khi lắng bằng máng thu nước bằng hệ thống máng vòng bố trí quanh

bể, sau đó nước được bơm vào bể lọc áp lực

 Tại bể lọc áp lực thì không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích

thước lớn hơn kích thước giữa các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại

keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu và nước được đưa vào bồn chứa…

 Tiếp theo, nước từ bồn chứa tiếp tục qua cột lọc than hoạt tính Sau đó nước

được dẫn qua lọc 5 m để loại bỏ cặn nhỏ để tránh bị tắt nghẽn khi qua thiệt bị

lọc RO

 Nước tiếp tục được đưa vào thiết bị lọc RO để giảm lượng TDS trong nước,

nước đi tiếp đến bể khử trùng bằng tia UV và ozone để tiêu diệt vi khuẩn tồn tại

trong nước rồi đi đến bể lọc tinh 1𝜇𝑚 để loại bỏ các cặn rất nhỏ

 Sau đó, nước được đưa tới bể chưa nước sạch của hệ thống sản xuất nước đóng

chai và thành phẩm

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIÀN MƯA

Các thông số tính toán:

- Theo như yêu cầu thì công suất của hệ thống cần là 30 m3/ngày, tuy nhiên hệ

thống được sử dụng công đoạn lọc tinh bằng màng thẩm thấu ngược (Reserve

- Lưu lượng nước Q = 30 m3/ngày

3.1.1 Lựa chọn thiết kế dàn mưa

Vì lượng sắt đầu vào tương đối thấp nên ta có thể sử dụng dàn mưa để khử sắt

Ta lựa chọn hệ thống làm thoáng bằng dàn mưa có hệ thống phun nước hình xương cá

và có 3 sàn tung nước

 Kiểm tra độ kiềm sau khi làm thoáng bằng dàn mưa

Lượng CO2 có trong nước ngầm:

CO2 = 44×𝐾

𝐾1×10 (𝑝𝐻+√𝜇) (mg/l)

Theo công thức trang 316 (Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai)

Trong đó:

 CO2: Lượng CO2 ban đầu có trong nước ngầm

 K: độ kiềm của nước ngầm, K = 102 mgCaCO3/L = 2.04 meq/L

 𝜇: lực ion của dung dịch = 0,000022.P

 P: tổng hàm lượng muối (mg/L) ≤ 1000

 K1: hằng số phân li bậc một của axit cacbonic K1 = 4,31.10-7 tại 25oC

Bảng 3.1 (Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp - TS Trịnh Xuân Lai trang 316)

 CO2 = 44×2.04

4,31.10 −7 ×10 (6.55+√0,022) = 41.71 mg/l

 Lượng CO 2 sau khi làm thoáng bằng dàn mưa

Lượng CO2 sau khi làm thoáng:

C = C0 + K(Cs – C0)

Trong đó:

 Cs: hàm lượng CO2 bão hòa trong nước, Cs = 1 mg/l

 C0: hàm lượng CO2 ban đầu có trong nước ngầm, C0 = 2 mg/l

 K: hệ số hiệu quả của quá trình trao đổi khí, K t

e

K 1 2 Đối với khí CO2 K = 0,25

– 0,35 (Trang 318 - Xử lý nước cấp –Ts Trịnh Xuân Lai)

- Đối với dàn ống phun tia cách sàn tung thứ nhất, K = 0.3

- K : Độ kiềm ban đầu của nguồn nước (mgđt/l)

- 𝐶Fe2+: Hàm lượng sắt ban đầu của nguồn nước ( mg/l)

 Ksau = 2.04 −0.036×4.48 = 1.88 (mgđl/l)

 pH sau khi làm thoáng

pH = log ( 44×𝐾

𝐾 1 ×𝐶 ) - √𝜇 Trong đó:

 C: lượng CO2 sau quá trình làm thoáng, C = 8.8247 mg/l

 K: độ kiềm sau quá trình làm thoáng, K = 1.88 mgđl/l

 K1: hằng số phân li bậc một của axit cacbonic, K1 = 4.31.10-7 tại 25oC

Bảng 3.2 - ( Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp - TS Trịnh Xuân Lai trang 316 )

 pH = log ( 44×1.88

4,31.10 −7 ×8.8247 ) – √0,022 = 7.2

3.1.2 Xác định kích thước dàn mưa

Thiết kế giàn mưa gồm các bộ phận sau:

- Hệ thống phân phối nước

 Q là lưu lượng tính toán, Q = 6.25 m3/h

 qm là cường độ phun mưa, qm = 10 – 15 m3/m2.h Chọn qm = 10 m3/m2.h

(Cường độ phun mưa: qm = 10 – 15 m3/m2.h theo mục 6.246 TCXD 33 – 2006)

Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống:

vc = 4×𝑄

𝜋×𝐷 2 = 4×6.25

𝜋×0.038 2 ×3600 = 1.53 (m/s) Nằm trong giới hạn cho phép 1.5 -2 (m/s)

Số ống phân phối chính trên dàn mưa là 1 ống, chiều dài mỗi ống phân phối chính là

0.8 m Trên ống phân phối chính này có nối các ống nhánh theo hình xương cá

a Lưu lượng nước vào ống phân phối chính

c Ống phân phối nhánh

Số ống nhánh trên một ngăn của dàn mưa là 8 ống

Trên ống phân phối chính có các ống phân phối nhánh nối với ống phân phối chính