Thiết kế hệ thống xử lý nước đóng chai từ nước ngầm tại tây ninh với công suất 50m3 ngày

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI VÀ ĐỊA ĐIỂM THIẾT KẾ 1.1 Tổng quan về nước uống đóng chai 1.1.1 Định nghĩa nước uống đóng chai Theo QCVN 6-1:2010/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật qu

SVTH: Ngu n Ho ng Ph c - 0250020268

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI VÀ ĐỊA ĐIỂM THIẾT KẾ 3

1.1 Tổng quan về nước uống đóng chai 3

1.1.1 Định nghĩa nước uống đóng chai 3

1.1.2 Phân biệt nước uống đóng chai với các nước uống khác 3

1.2 Tổng quan về địa điểm thiết kế 4

1.2.1 Điều kiện tự nhiên 4

1.2.2 Điều kiện kinh tế-xã hội 6

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC ĐÓNG CHAI 8

2.1 Tổng quan về nước ngầm 8

2.1.1 Tính chất chung của nước ngầm 8

2.1.2 Các thông số, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ngầm 10

2.2 Một số phương pháp xử lý nước đóng chai 17

2.2.1 Phương pháp vật lý 17

2.2.2 Phương pháp hóa học 24

2.2.3 Phương pháp hóa lý 27

2.3 Một số công nghệ xử lý nước đóng chai được áp dụng 34

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 40

3.1 Th nh phần v tính chất nước sử dụng cho sản xuất 40

3.2 Đề xuất v lựa chọn giải pháp 41

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ VÀ DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH 47

4.1 Tính toán các công trình đơn vị 47

4.1.1 Giếng bơm 47

4.1.2 Thùng quạt gió 48

4.1.3 Bồn chứa v trung hòa 51

4.1.4 Cột lọc áp lực 1 55

4.1.5 Cột lọc áp lực than hoạt tính 61

4.1.6 Khử trùng bằng ozone 68

4.1.7 Bồn chứa trung gian 70

4.1.8 Lọc tinh 5 micro 71

4.1.9 Lọc RO 73

4.1.10 Khử trùng bằng UV 75

4.1.11 Lọc tinh 0,2 micro 76

4.1.8 Bồn chứa th nh phẩm 78

4.2 Dự toán công trình 79

4.2.1 Chi phí vật liệu v thiết bị 79

4.2.2 Chi phí vận h nh 85

4.2.3 Chi phí xử lí 1m3 nước tinh v giá th nh sản phẩm 87

4.2.4 Phân tích lợi ích kinh tế 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1 Sự khác nhau giữ nước mặt v nước ngầm 8

Bảng 3 1 Thông số chất lượng nguồn nước được sử dụng cho sản xuất 40

Bảng 3 2 Bảng so sánh ưu nhược điểm của 2 công nghệ lọc 46

Bảng 4 1 Bảng thông số thùng quạt gió 51

Bảng 4 2 Các giá trị G cho trộn nhanh 52

Bảng 4 3 Bảng tóm tắt thông số thiết kế cột lọc áp lực 60

Bảng 4 4 Bảng tóm tắt thông số thiết kế cột lọc than hoạt tính 68

Bảng 4 5 Bảng đặc tính má Ozone D5 68

Bảng 4 6 Bảng hướng dẫn chọn thiết bị ozone 69

Bảng 4 7 Bảng đặc tính má OZ –HD20 69

Bảng 4 8 Thông số thiết kế bồn tiếp x c Ozone 70

Bảng 4 9 Bảng thông số thiết kế lõi lọc 5micro 72

Bảng 4 10 Bảng thông số kỹ thuật m ng OSMONIC – AG4040F 73

Bảng 4 11 Bảng thông số thiết kế lõi lọc 76

Bảng 4 12 Bảng giá phân phối vòng rasiga (Đơn vị vnđ) 79

Bảng 4 13 Bảng thống kê chi phí vật liệu v thiết bị 84

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1Bản đồ h nh chính tỉnh Tâ Ninh 4

Hình 2 1 Bể lắng đứng 18

Hình 2 2 Bể lắng l tâm 18

Hình 2 3 Sơ đồ bể lọc 19

Hình 2 4 Hai ngu ên lý lọc của m ng UF 20

Hình 2 5 Cấu tạo m ng siêu học 20

Hình 2 6 Sự khác nhau giữa thẩm thấu tự nhiên v thẩm thấu ngược 21

Hình 2 7 Hiệu quả lọc của từng loại m ng lọc 22

Hình 2 8 Sơ đồ hoạt động của thiết bị xử lý bằng tia UV 24

Hình 2 9 Quá trình kết lắng khi cho phèn sắt v o nước 28

Hình 2 10 Quá trình trao đổi ion 29

Hình 2 11 Hạt nhựa trao đổi ion 30

Hình 2 12 Ngu ên lý hoạt động của hạt trao đổi ion 32

Hình 2 13 Cấu tạo bể lọc sử dụng than hoạt tính 33

Hình 4 1 Má bơm l tâm 2 tầng cánh Ebaca CDA 2.00 2Hp 48

Hình 4 2 Cấu tạo m ng RO dạng xoắn 73

Hình 4 3 Sơ đồ bố trí rửa m ng RO bằng hóa chất 75

Hình 4 4 Đèn UV diệt khuẩn Camix model UV/CAM1.2 76

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Nước có vai trò hết sức quan trọng để tạo nên sự sống của sinh vật nói chung v

con người nói riêng Vì nước chiếm đến 70% thể trọng cơ thể, cơ thể con người

thường xu ên hấp thụ nước v mất nước H ng ng mỗi ch ng ta cần khoảng

1,5-2l nước để bù đắp lại lượng nước mất đi do b i tiết v bốc hơi qua da Bạn có thể

sống 5-10 ng thiếu ăn nhưng không thể chịu được 5-10 ng thiếu nước

Từ h ng ng n năm na con người uống nước sông, suối v nước ngầm một cách

vô hại Tu nhiên ng na , điều đó đang trở nên ngu hại hơn khi nguồn nước dần

bị ô nhi m Theo Tổ chức tế thế giới (WHO), “Khoảng 80% bệnh tật con người

liên quan trực tiếp đến nước” Sử dụng nước ô nhi m con người có thể mắc các

bệnh cấp v mạn tính như viêm m ng kết, tiêu chả thậm chí l ung thư

Theo dự đoán của những nh phân tích thì trong tương lai nước sạch sẽ l một

nguồn t i ngu ên quý hiếm không khác gì dầu mỏ ở những thập niên trước v thậm

chí nước uống còn có tầm quan trọng hơn rất nhiều Trong khi dân số ng c ng

tăng m chất lượng nguồn nước ng c ng giảm vì thế m ng na chất lượng

nước uống trở th nh vấn đề đáng lưu tâm Vì vậ ngo i nguồn nước sạch từ thiên

nhiên thì ch ng ta cần áp dụng kỹ thuật khoa học công nghệ để xử lý nguồn nước

chưa đảm bảo vệ sinh th nh nước sạch để đủ đáp ứng nhu cầu nước uống cho con

người

Do đó, thiết kế một hệ thống xử lý nước đóng chai từ nước ngầm l một phương

án để giải qu ết vấn đề nước uống sạch, đảm bảo vệ sinh cho người tiêu dùng

2 Tính cấp thiết của đề tài / Lí do lựa chọn đề tài:

Hiện na , trên thị trường Tâ Ninh, từ đô thị đến vùng nông thôn xuất hiện ng

c ng nhiều cơ sở sản xuất nước tinh khiết vừa, nhỏ khác nhau Thế nhưng, không ít

cơ sở sản xuất nước đóng chai, đóng bình vì lợi nhuận trước mắt m lơ đi việc chấp

h nh những qu định cần thiết, sẵn s ng tung ra thị trường những sản phẩm không

đạt chất lượng, không đảm bảo an to n vệ sinh thực phẩm, gâ ảnh hưởng đến sức

khỏe người tiêu dùng

Nhu cầu nước sạch, đảm bảo vệ sinh an to n thực phẩm đang l vấn đề cấp thiết Vì

vậ , việc thiết kế hệ thống xử lý nước để phục vụ cho sản xuất nước uống đóng

chai tại Tâ Ninh l điều cần thiết, nhằm đáp ứng nhu cầu nước uống v đảm bảo

sức khỏe cho người tiêu dùng

3 Mục tiêu của đề tài

Lựa chọn công nghê, thiết kế hệ thống xử lý nước uống đóng chai từ nước ngầm

công suất 50m3/ng đêm nhằm phần n o đáp ứng nhu cầu nước sạch, đảm bảo sức

khỏe cho người tiêu dùng

Nước sau xử lý đạt:

 QCVN 01:2009/BYT: Qu chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn

uống

 QCVN 6-1:2010/BYT: Qu chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước khoáng thiên

nhiên v nước uống đóng chai

4 Phương pháp thực hiện

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập tìm hiểu th nh phần, tính chất nước

ngầm v các số liệu cần thiết khác

Phương pháp nghiên cứu lý thu ết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước ngầm

để sản xuất nước đóng chai qua các t i liệu chu ên ng nh

Phương pháp toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình

đơn vị

Phương pháp đồ họa: Sử dụng phần mềm AutoCAD để mô tả kiến tr c các công

trình đơn vị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI VÀ ĐỊA

ĐIỂM THIẾT KẾ

1.1 Tổng quan về nước uống đóng chai

1.1.1 Định nghĩa nước uống đóng chai

Theo QCVN 6-1:2010/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với nước khoáng

thiên nhiên v nước uống đóng chai định nghĩa “Nước uống đóng chai l nước

được sử dụng để uống trực tiếp v có thể chứa khoáng chất v cacbon đioxit (CO2)

tự nhiên hoặc bổ sung nhưng không phải l nước khoáng thiên nhiên đóng chai v

không được chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất tạo hương hoặc bất kỳ loại

thực phẩm n o khác”

Theo qu định về quản lý chất lượng nước khoáng thiên nhiên đóng chai v

nước uống đóng chai của Bộ Khoa học Công Nghệ v Môi Trường thì “Nước uống

đóng chai l nước dùng để uống được đóng chai không phải l nước khoáng thiên

nhiên v có các đặc điểm sau:

 Lấ từ các giếng khoan của các mạch nước ngầm hoặc từ nguồn cấp nước

đô thị v qua xử lý bằng các phương pháp phù hợp

 Đóng chai tại nguồn nếu được sản xuất từ nguồn nước ngầm v đảm bảo êu

cầu về chất lượng vệ sinh qu định tại Phụ lục 3:Yêu cầu kỹ thuật của nước

uống đóng chai

1.1.2 Phân biệt nước uống đóng chai với các nước uống khác

Từ định nghĩa trên, nước uống đóng chai có thể phân biệt rõ r ng với cac loại

nước uống khác Hiện na trên thị trường có rất nhiều loại nước uống khác nhau, có

thể chia l m các loại sau:

 Nước khoáng thiên nhiên: l loại nước được đặc trưng bởi h m lượng một

số muối khoáng nhất định v các tỉ lệ tương ứng của ch ng v sự có mặt của

các ngu ên tố vi lượng hoặc các th nh phần khác

 Được lấ trực tiếp từ các nguồn thiên nhiên hoặc các giếng khoan của

các tầng nước ngầm

 Bền vững về th nh phần, ổn định về lưu lượng v nhiệt độ của nó cho

dù có các biến động về thiên nhiên

 Được lấ trong điều kiện đảm bảo độ sạch ban đầu của nước về vi

sinh

 Được đóng chai gần điểm nguồn nước lộ ra với êu cầu đặc biệt về vi

sinh

 Phải đảm bảo tuân thủ các điều khoản qu định theo TCVN

6213-1996 qu phạm thực h nh vệ sinh khai thác, sản xuất v tiêu thụ nước khoáng thiên nhiên

 Nước chứa khí carbonate: ha còn gọi l nước bão hòa CO2 Loại nước

n chỉ l nước uống thông thường được l m lạnh đên 12-15oC rồi đem sục

khí để hòa tan CO2

 Nước giải khát pha chế: ngo i nước bão hòa CO2 còn chứa các th nh phần

khác như đường, nước quả, acid thực phẩm, chất thơm, chất m u, Các chất

n được pha với tỉ lệ nhất định

Theo tài liệu [12]

1.2 Tổng quan về địa điểm thiết kế

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

1.2.1.1 Vị trí địa lý

Hình 1 1 Bản đồ hành chính tỉnh Tây Ninh

Tâ Ninh l một tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ Việt Nam có diện tích khoảng

4032,6 Km2, bao gồm các hu ện như hu ện Bến Cầu, hu ện Châu Th nh, hu ện

Tân Châu, hu ện Tân Biên, hu ện Hòa Th nh, hu ện Gò Dầu, hu ện Dương Minh

Châu, hu ện Trảng B n Tỉnh Tâ Ninh giáp với:

 Phía đông: giáp tỉnh Bình Dương v Bình Phước

 Phía Nam v Đông Nam giáp th nh phố Hồ Chí Minh v tỉnh Long An

 Phía Bắc v Tâ Bắc giáp với 3 tỉnh của Vương quốc Campuchia

Tâ Ninh nằm ở vị trí cầu nối giữa Th nh phố Hồ Chí Minh v thủ đô Phnôm

Pênh, vương quốc Campuchia v l một trong những tỉnh nằm trong vùng kinh tế

trọng điểm phía Nam Tỉnh có th nh phố Tâ Ninh th nh lập năm 2013, hiện l đô

thị loại III v l trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị, h nh chính của tỉnh nằm cách

th nh phố Hồ Chí Minh khoảng 100km theo đường Quốc lộ 22, cách biên giới

Campuchia 40km

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.1.2 Địa hình

Như các tỉnh th nh Đông Nam Bộ khác, Tỉnh Tâ Ninh cũng l vùng có địa

hình chu ển tiếp từ cao ngu ên Nam Trung Bộ xuống đồng bằng Sông Cửu Long,

đất đai tương đối bằng phẳng Địa hình vừa mang đặc điểm của một cao ngu ên,

vừa có dáng vấp, sắc thái của vùng đồng bằng

Tây Ninh có nhiều vùng địa hình khác nhau như vùng địa hình n i (N i B Đen

cao 986m, cao nhất Nam Bộ Việt Nam), vùng đồi thấp có lượn sóng ếu dao động

từ 10m – 70m, vùng có địa hình bằng phẳng, vùng có thung lũng bãi bồi… Nhìn

chung địa hình của Tâ Ninh bằng phẳng hơn so với các tỉnh Đông Nam Bộ khác

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.1.3 Điều kiện khí hậu

Tâ Ninh mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa Nhiệt độ tương đối ổn định

biên độ dao động nhỏ, nhiệt độ trung bình năm l 26-27oC, chế độ bức xạ dồi d o

Chế độ mưa, nắng, gió thể hiện rất rõ giữa mùa mưa v mùa khô Mùa khô thường

kéo d i từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5

đến tháng 11 Lượng mưa trung bình năm từ 1800-2200mm, độ ẩm trung bình năm

v o khoảng 70 – 80%, tốc độ gió khoảng 1,7m/s v điều hòa thổi trong năm Tâ

Ninh chịu ảnh hưởng của hai loại gió chủ ếu l gió Tâ - Tâ Nam v o mùa mưa

v gió Bắc – Đông Bắc v o mùa khô

Mặt khác, Tâ Ninh nằm sâu trong lục địa, có địa hình cao n p sau dã Trường

Sơn, chính vì vậ ít chịu ảnh hưởng của bão v những ếu tố thuận lợi khác Với

lợi thế đó l những điều kiện thuận lợi để phát triển nền nông nghiệp đa dạng, đặc

biệt các loại câ ăn quả, câ công nghiệp, câ dược liệu v chăn nuôi gia súc

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.1.4 Địa chất

Tâ Ninh có tiềm năng dồi d o về đất, trên 96% quỹ đất thuận lợi cho phát

triển câ trồng các loại, từ câ trồng nước đến câ công nghiệp ngắn ng v d i

ng , câ ăn quả các loại Đất đai Tâ Ninh có thể chia l m 5 nhóm đất chính với

15 loại đất khác nhau Trong đó, nhóm đất xám chiếm trên 84% đồng thời t i

nguyên quan trọng nhất để phát triển nông nghiệp Ngo i ra, còn có nhóm đất phèn

chiếm 6,3%, nhóm đất v ng chiếm 1,7%, nhóm đất phù sa chiếm 0,44%, nhóm đất

than bùn chiếm 0,26% tổng diện tích Đất lâm nghiệp chiếm hơn 10% diện tích tự

nhiên

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.1.5 Thủy văn

Tâ Ninh có hồ Dầu Tiếng với dung tích 1,45 tỷ m3 v 1.053 tu ến kênh có tổng

chiều d i 1.000km đã gi p cân bằng sinh thái, phục vụ tưới tiêu trong nông nghiệp,

cung cấp nước do nuôi trồng thủ sản, sinh hoạt tiêu dùng, v cho sản xuất công

nghiệp Ngo i ra, tỉnh Tâ Ninh còn có nhiều suối, kênh rạch tạo ra một mạng lưới

thủ văn phân bố tương đối đồng đều trên địa b n To n tỉnh có 3500 đầm lầ nằm

rãi rác ở các vùng trũng ven sông V m Cỏ Đông Tổng diện tích ao, hồ có khả năng

khai thác, nuôi trồng thủ sản khoảng 1.680 ha trong đó sử dụng nuôi trồng thủ

sản khoảng 490 ha

Nguồn nước ngầm ở Tâ Ninh phân bố rộng khắp trên địa b n đảm bảo chất

lượng cho sản xuất v đời sống người dân Tổng mức nước ngầm có thể khai thác

là 50-100 nghìn m3/giờ

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.2 Điều kiện kinh tế-xã hội

1.2.2.1 Dân số

Tính đến năm 2015, dân số to n tỉnh Tâ Ninh đạt gần 1.112.000 người với mật

độ dân số l khoảng 276 người/km2

Trong đó dân số sống tại th nh thị đạt gần 170.000 người Tỷ lệ tăng tự nhiên dân số phân theo địa phương tăng 8,9%

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

1.2.2.2 Cơ cấu kinh tế

Tỉnh Tâ Ninh được xem l một trong những cửa ngõ giao lưu về quốc tế quan

trọng giữa Việt Nam với Campuchia v Thái Lan,… Đồng thời tỉnh có vị trí quan

trọng trong mối giao lưu h ng hóa giữa các tỉnh vùng kinh tế trọng điểm phía Nam

và các tỉnh thuộc vùng đồng bằng Sông Cửu Long

Ngành công nghiệp v tiểu thủ công nghiệp của tỉnh ng c ng phát triển vững

chắc đồng thời đã xâ dựng được hệ thống các nh má chế biến nông sản tại các

vùng chu ên canh như các nh má đường, các nh má chế biến bột củ mì, các

nh má chế biến mủ cao su, từng bước xâ dựng các khu công nghiệp trong tỉnh

Lĩnh vực nông nghiệp l thế mạnh của tỉnh, một số lĩnh vực đạt kết quả khả

quan như thu ngân sách đạt dự toán, đảm bảo tiên độ thực hiện v đáp ứng các

nhiệm vụ chi theo dự toán được giao, chỉ số giá tiêu dùng được kéo giảm, đầu tư

phát triển trên địa b n do được tập trung chỉ đạo nên thực hiện hiệu quả Thu ngân

sách nh nước đạt trên 1.133 tỷ đồng Tổng nguồn vốn tín dụng của hệ thống ngân

h ng ước trên 21.880 tỷ đồng, tăng 27% so với cùng kỳ Tổng kim ngạch xuất khẩu

ước tính thực hiện 287 triệu USD, tăng trên 22% so với cùng kỳ Tốc độ tăng

trưởng bình quân GDP của tỉnh h ng năm đạt 14% GDP bình quân đ u người năm

2010 đạt 1.390 USD

Về thương mại thì tổng mức bán lẻ h ng hóa v doanh thu dịch vụ trên địa b n

tỉnh tính đến tháng 11/2016 đạt 5.536 tỷ đồng, tăng 1,89% so với tháng trước Nhìn

chung tháng 11, tổng mức bán lẻ h ng hóa, dịch vụ trên địa b n ước tính đạt 54.151

tỷ đồng tăng 8,6% so với cùng kỳ Trong đó, ng nh kinh doanh thương nghiệp đạt

42.284 tỷ đồng, tăng 9,4%, một số h ng hóa nhóm lương thực, thực phẩm tăng

12,40%

(Nguồn:

http://kinhtevadubao.vn/chi-tiet/174-7584-nam-2017 tay-ninh-phan-dau-grdp-tang-tren-8-.html)

1.2.2.3 Văn hóa – xã hội

Tính đến tháng 9 năm 2011 trên địa b n có 410 trường học trong đó trung học

phổ thông có 31 trường, trung học cơ sở có 106 trường, Tiểu học có 271 trường,

bên cạnh đó có 116 trường mẫu giáo Với hệ thống trường học như thế, nền giáo

dục trong địa b n tỉnh cũng tương đối ho n chỉnh, góp phần giảm thiểu nạn mù

chữ, nâng cao dân trí v sự hiểu biết của người dân

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Tay_Ninh)

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP XỬ LÝ NƯỚC ĐÓNG CHAI

2.1 Tổng quan về nước ngầm

2.1.1 Tính chất chung của nước ngầm

Nước ngầm l một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở

rời như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có

thể khai thác cho các hoạt động sống của con người

Theo độ sâu phân bố có thể chia nước ngầm th nh nước ngầm tầng mặt v nước

ngầm tầng sâu Đặc điểm chung của nước ngầm l khả năng di chu ển nhanh trong

các lớp đất xốp, tạo th nh dòng chả ngầm theo địa hình Nước ngầm tầng mặt

thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt Do vậ , th nh phần v mực

nước biến đổi nhiều, phụ thuộc v o trạng thái nước mặt Loại nước ngầm tầng mặt

rất d bị ô nhi m Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn

cách bên trên v phí dưới bởi các lớp không thấm nước Theo không gian phân bố,

một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng:

 Vùng thu nhận nước

 Vùng chu ển tải nước

 Vùng khai thác nước có áp

Khoảng cách giữa vùng thu nhận v vùng khai thác nước thường khá xa, từ v i

chục đến v i trăm km Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực Đâ

l loại nước ngầm có chất lượng tốt v lưu lượng ổn định

Nước ngầm l nguồn nước ổn định v ít bị ô nhi m so với các nguồn nước mặt

Chất lượng nước ngầm tốt hơn nước mặt Th nh phần đáng quan tâm trong nước

ngầm l các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của địa hình, điều kiện địa tầng, các quá

trình phong hóa, sinh hóa trong khu vực

Bảng 2 1 Sự khác nhau giữ nước mặt và nước ngầm

Độ đục Tha đổi theo mùa Ít hoặc không tha đổi

Độ màu Gâ ra cho đất sét, chất lơ

lững, rong, tảo, nước thải

Thường không m u do chứa các chất của axit

humic

Chất khoáng hòa tan Tha đổi theo chất lượng

đất, lượng mưa

Ít tha đổi, cao hơn so với nước mặt ở một số

vùng

Fe 2+ và Mn 2+ Không có hoặc rất thấp Thường xu ên có

Oxi hòa tan Thường có, đôi khi nhỏ

(Theo “Vũ Phượng Thư - Giáo trình xử lý nước cấp”)

Nước ngầm l nguồn cung cấp nước chủ ếu ở nhiều quốc gia v vùng dân cư

trên thế giới Do vậ , ô nhi m nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi

trường sống của con người Các tác nhân gâ ô nhi m v su thoái nước ngầm bao

gồm:

 Các tác nhân tự nhiên: như nhi m mặn, nhi m phèn, h m lượng sắt,

mangan v một số kim loại khác

 Các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, h m lượng NO3-,

NO2-, NH4+, PO43-,… v vi sinh vật do các chất thải của con người v

động vật, chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt cũng như việc sử

dụng phân bón hóa học Tất cả các chất thải đó theo thời gian ngấm dần

v o nguồn nước, tích tụ dần v l m nhi m bẩn nguồn nước ngầm

Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gâ ô nhi m, nước ngầm

nói chung đảm bảo về mặt vệ sinh v chất lượng khá ổn định Nguồn nước chia l m

2 loại:

 Nước ngầm hiếu khí ( Có ox ): Thông thường loại n có chất lượng tốt,

có trường hợp không cần xử lý m có thể trực tiếp cấp cho người tiêu

dùng Trong nước sẽ không có các khí như: H2S, CH4, NH4+,

 Nước ngầm ếm khí (Không có ox ): Trong quá trình thấm qua các tầng

đất, đá, ox bị tiêu thụ Lượng ox hòa tan bị tiêu thụ hết, sắt v mangan

tồn tại dạng hóa trị II hòa tan trong nước

2.1.2 Các thông số, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ngầm

2.1.2.1 Chỉ tiêu cảm quan

Nước sử dụng cần đạt các êu cầu sau: Trong suốt, không m u, không mùi,

không vị

 Độ đục

Đô đục bắt nguồn từ sự diện diện của một số các chất lơ lững có kích thước tha

đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, hu ền phù (Kích thước 0,1-10mm) Trong

nước các chất thường gâ độ đục l : đất sét, chất hữu cơ, vô cơ, thực vật v các vi

sinh vật gồm các loại phiêu sinh động vật

Độ đục l m giảm mỹ quan, gâ khó khăn cho quá trình lọc v khử khuẩn Có

thể đo độ đục bằng những cách sau:

 Sử dụng má đo độ đục

 Lượng hóa độ đục bằng SiO2: Tiến h nh với mẫu cần phân tích v mẫu đối

chứng

 Quan sát bằng mắt giữa mẫu đối chứng v mẫu cần phân tích trên nền trắng

Nước đục gâ cảm giác khó chịu cho người dùng v có khả năng nhi m vi sinh

Tiêu chuẩn nước sạch qu định độ đục nhỏ hơn 5NTU, nhưng giới hạn đối đa của

nước uống chỉ 2NTU

 Độ màu

Nước thiên nhiên sạch thường không m u, m u của nước chủ ếu do các chất

mùn, các chất hòa tan, keo, sự có mặt của một số ion kim loại (Fe2+

, Mn2+),

Độ m u được xác định theo thang m u tiêu chuẩn tính bằng đơn vị Pt-Co

Trong thực tế có m u có thể phân th nh hai loại: độ m u thực v độ m u biểu kiến

 Độ m u biểu kiến bao gồm cả các chất hòa tan v các chất hu ền phù tạo

nên, vì thế m u biểu kiến đước xác định nga trên mẫu ngu ên thủ m

không cần loại bỏ các chất lơ lững

 Độ m u thực được xác định trên mẫu đã l tâm v không nên lọc qua

giấ lọc vì cấu tử m u d bị hấp thụ trên giấ lọc

Độ m u phụ thuộc v o pH của nước Để biết được độ m u của nước ta có thể

dùng: phương pháp cảm quan bằng mắt hoặc sử dụng má so m u

M u v ng của hợp chất sắt v mangan, m u xanh của tảo v các hợp chất hữu

cơ

Giới hạn của độ m u trong nước theo QCVN 01:2009/BYT l 15 TCU

 Mùi

Nước có mùi là do trong nước có chứa một số chất d ba hơi trong nước, th nh

phần hóa học gâ phản ứng sinh mùi, hoặc do rong rêu, tảo, vi sinh vật hoạt động

trong nước gâ mùi tanh Thông thường để xác định xem nước có mùi lạ không

người ta thường gia nhiệt mẫu nước lên 50-60o

C

Nước giếng ngầm: mùi trứng thối l do có khí H2S, kết quả của quá trình phân

hủ các chất hữu có trong lòng đất v hòa tan v o mạch nước ngầm Mùi tanh của

sắt v mangan

 Vị

Nước tinh khiết được xem l không có vị

Sự tồn tại của các chất vô cơ trong nước như: NaCl( Trong nước 250mg/l –

300mg/l sẽ tạo vị mặn), MgSO4 (Trong nước >500mg/l gâ vị mặn), muối đồng gâ

vị tanh

2.1.2.2 Chỉ tiêu hóa lý

Chỉ tiêu hóa lý của nước liên quan đến các th nh phần các hợp chất hóa học có

trong nước H m lượng của ch ng được xác định bằng những phương pháp phân

tích v công cụ Dưới đâ l những chỉ tiêu hóa lý quan trọng của nước

 pH

pH l chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđro (H+) trong dung dịch Trong sản

xuất nước uống êu cầu nước phải có pH nằm trong vùng trung tính, pH của nước

sử dụng cho sinh hoạt l 6,0 – 8,5 và pH của nước uống l 6,5 – 8,5

Trong nước uống, pH ảnh hưởng tới sức khỏe, đặc biệt ảnh hưởng đến hệ tiêu

hóa, l m hỏng men răng Tính axit của nước có thể l m gia tăng các ion kim loại từ

các vật chứa, gián tiếp gâ ảnh hưởng đến sức khỏe Trong môi trường pH thấp,

khả năng khử trùng của clo sẽ mạnh hơn Cần lưu ý khi pH lớn hơn 8,5 nếu trong

nước có hợp chất hữu cơ thì việc khử trùng bằng clo d tạo th nh hợp chất

trihalomethane gâ ung thư

pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình hóa lý hóa khi cử lý

bằng hóa chất quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH ấn định trong

những điều kiện nhất định

 Độ cứng

Độ cứng của nước do các muối calcium v magiesium hòa tan trong nước tạo

nên Độ cứng được chia th nh 3 loại: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu v độ

cứng to n phần

 Độ cứng tạm thời: Do Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 qu định Khi đun nóng

lên:

Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2

 Tạo ra cacbonat không tan v khí cacbondioxit v nước Như vậ độ

cứng tạm thời của nước sẽ mất

 Độ cứng vĩnh cửu: Chứa các muối CaSO4, CaCl2, MgSO4,

 Độ cứng to n phần: Bao gồm cả hai loại độ cứng tạm thời v độ cứng vĩnh

cửu

Giá trị độ cứng (mgCaCO 3 /l)

(Theo TCVN 5502:2003)

Có thể khử độ cứng bằng phương pháp trao đổi ion Sau mỗi chu kì lọc, hạt

nhựa cation được tái sinh bằng dung dịch muối ăn

 Độ kiềm

Độ kiềm l thước đo khả năng của nước để trung hòa axit Độ kiềm của nước

chủ ếu l do sự hiên hiện của bicarbonate, carbonate, v các ion h droxit, Độ

kiềm hoạt động như một bộ đệm pH trong quá trình đông tụ v l m mềm nước

Việc xác định độ kiềm của nước gi p cho việc định lượng hóa chất trong quá trình

keo tụ, l m mềm nước cũng như xử lý chống ăn mòn

Hiện na không có bằng chứng cụ thể n o liên quan giữa độ kiềm v sức khỏa

người tiêu dùng Thông thường, nước dùng cho ăn uống nên có độ kiềm thấp hơn

100mg/l

 Độ Oxy hóa (Chất hữu cơ)

Độ ox hóa l đại lượng dùng để đánh giá mức độ nhi m bẩn của nguồn nước

Ox hòa tan trong nước phụ thuộc v o các ếu tố như nhiệt độ, áp suất, đặc tính

của nguồn nước bao gồm các th nh phần hóa học, vi sinh v thủ sinh Ox hòa tan

trong nước không tác dụng với nước về mặt hóa học

Có hai phương pháp xác định độ ox hóa tù theo hóa chất sử dụng l KMnO4

và K2Cr2O7 Tiêu chuẩn nước uống qu định độ ox hóa theo KMnO4 nhỏ hơn

2mg/l

 Độ dẫn điện

Nước có tính dẫn điện ếu Độ dẫn điện tăng theo h m lượng các chất khoáng

hòa tan trong nước v dao động theo nhiệt độ

Thông số n thường được dùng để đánh giá tổng h m lượng chất hòa tan trong

nước

 Hàm lượng chất rắn lơ lững trong nước

H m lượng chất rắn bao gồm chất rắn vô cơ (Các muối hòa tan, chất rắn không

tan như hu ền phù, đất cát, ), các chất rắn hữu cơ (các vi sinh vật, vi khuẩn, động

vật ngu ên sinh, ) Trong xử lý nước, về h m lượng chất rắn có các khái niệm sau:

 Tổng h m lượng cặn lơ lững TSS (Total Suppended Solid)

 Cặn lơ lững SS (Suppended Solid)

 Chất rắn hòa tan DS (Disolve Solid) : DS = TDS - SS

 Chất rắn hóa hơi VS (Volatile Solid)

Tiêu chuẩn nước sạch qu định TDS nhỏ hơn 1.000mg/l Tiêu chuẩn nước uống

qu định <500mg/l

 Các hợp chất chứa nitơ

Quá trình phân hủ các chất hữu cơ tạo ra Amoniac, Nitrite, Nitrate Vì vậ , các

hợp chất Nitơ có trong nước l kết quả của quá trình phân hủ các hợp chất hữu cơ

trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón m con người trực

tiếp ha gián tiếp đưa v o nguồn nước

Khi nước mới bị ô nhi m do phân bón ha nước thải, trong nguồn nước chủ ếu

là NH4 (Nước ngu hiểm)

Nước chủ ếu l NO2 thì nguồn nước đã bị ô nhi m một thời gian d i hơn (ít

ngu hiểm hơn)

Việc sử dụng rộng rãi các phân bón cũng l m tăng lượng Nitrate trong nước tự

nhiên cao Ngo i ra, do cấu tr c địa tầng v ở một số đầm lầ nước thường nhi m

Nitrate

 Sunfat

Sunfat thường có mặt trong nước l do quá trình ox hóa các chất hữu cơ có

chứa sunfua hoặc do ô nhi m từ nguồn nước thải ng nh dệt nhuộm, thuộc da lu ện

kim,… Nước nhi m phèn thường chứa sunfat cao

Ở nồng độ sunfat 200mg/l nước có vị chát, h m lượng cao hơn có thể gâ bệnh

tiêu chả Tiêu chuẩn nước uống qu định sunfat nhỏ hơn 250mg/l

 Clorua

Nguồn nước có h m lượng clorua cao thường do hiện tượng thẩm thấu từ nước

biển hoặc do ô nhi m nước thải như mạ kẽm, khai thác dầu, sản xuất giấ

Clorua không gây hại cho sức khỏe Giới hạn tối đa của clorua được lựa chọn

theo h m lượng natri trong nước, khi kết hợp với clorua d gâ vị mặn khó uống

Tiêu chuẩn nước uống qu định clorua nhỏ hơn 250 mg/l

 Florua

Nước mặt thường chứa h m lượng flo thấp khoảng 0,2mg/l Đối với nước

ngầm, khi chả qua các tầng đá vôi, đolomit, đất sét, h m lượng flo trong nước có

thể cao đến 8-9 mg/l

Kết quả nghiên cứu cho thấ khi h m lượng flo đạt 2mg/l đã l m đen răng Nếu

sử dụng thường xu ên nguồn nước có h m lượng flo cao hơn 4mg/l có thể l m mục

xương Flo không có biểu hiện gâ ung thư Tiêu chuẩn nước uống qu định h m

lượng flo trong khoảng 0,7-1,5 mg/l

 Các chất khí hòa tan

Các chất khí O2, H2S, CO2 trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Nhiều O2,

CO2 không l m chất lượng nước xấu đi, nhưng l m ăn mòn kim loại v phá hủ bê

tông H2S l sản phẩm của quá trình phân hủ các chất hữu cơ v khi tồn tại trong

nước gâ mùi hôi thối khó chịu v cũng l m ăn mòn vật liệu

 Các hợp chất Sắt, Mangan

Trong nước mặt thường chứa sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ ha cặn hu ền

phù với h m lượng không lớn

Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng sắt (II) kết hợp với các gốc

Hydrocacbonate, Sunfat, Clorua Sự tồn tại của các dạng sắt trong nước phụ thuộc

vào pH điện thế ox hóa khử của nước Khi được l m thoáng sắt (II) sẽ chu ển

th nh sắt (III) có m u v ng v d lắng

Sắt không gâ độc hại cho cơ thể Khi nước có h m lượng sắt cao sẽ l m cho

nước có vị tanh, m u v ng, độ đục v độ m u tăng nên khó sử dụng Tiêu chuẩn

nước uống v nước sạch đều qu định h m lượng sắt nhỏ hơn 0,5 mg/l

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm nhưng với h m lượng ít hơn

sắt Khi trong nước có mangan thường tạo lớp cặn m u đen bóng bám v o th nh v

đá bồn nước

Mangan có tính độc rất thấp v không gây ung thư Ở h m lượng cao hơn 0,15

mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, l m hoen ố quần áo Tiêu chuẩn nước uống v nước

sạch đều qu định h m lượng mangan nhỏ hơn 0,5mg/l

 Arsen (Thạch tín)

Do ngấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa asen

nhiều hơn nước mặt Ngo i ra asen có mặt trong nguồn nước khi bị nhi m nước

thải công nghiệp, thuốc trừ sâu

Arsen l kim loại có thể tồn tại ở dạng hợp chất vô cơ v hữu cơ Trong nước

arsen thường ở dạng arsenic Arsen có khả năng gâ ung thư biểu mô da, phế quản,

phổi, Tiêu chuẩn nước sạch qu định asen nhỏ hơn 0,05mg/l Tiêu chuẩn nước

uống đóng chai qu định asen nhỏ hơn 0,01 mg/l

 Cadimi

Do ngấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa h m

lượng Cadimi nhiều hơn nước mặt Ngo i ra cadimi còn tìm thấ trong nước do ô

nhi m nước thải công nghiệp khai thác mỏ, nước rò rỉ bãi rác

Cadimi tác động xấu đến thận Khi bị nhi m độc cao có khả năng gâ ói mửa

Tiêu chuẩn nước uống qu định cadimi nhỏ hơn 0,003 mg/l

 Niken

Niken ít khi hiện diện trong nước ngoại trừ bị ô nhi m từ nước thải các ng nh

như điện tử, gốm sứ, acqu , sản xuất thép

Niken có độc tính thấp v không tích lũ trong các mô Tiêu chuẩn nước uống

v nước sạch đều qu định h m lượng niken nhỏ hơn 0,02 mg/l

 Crom (Cr)

Trong tự nhiên Crom tồn tại chủ ếu ở dạng quặng cromit FeO.C2O3 Crom đưa

v o nguồn nước tự nhiên do hoạt động nhân tạo (Nước thải công nghiệp khai thác

mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấ , gốm sứ.) v tự nhiên (Phong

hóa) Hợp chất Cr+6 l chất ox hóa mạnh v d gâ độc gâ viêm loét da, xuất hiện

mụn cơm, viêm gan, viêm thận, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi,…

Tiêu chuẩn nước uống qu định crom nhỏ hơn 0,05mg/l

 Thủy ngân (Hg)

Thủ ngân tồn tại có trong nước bề mặt v nước ngầm ở dạng vô cơ Thủ ngân

vô cơ tác động chủ ếu đến thận, v hệ thần kinh trong khi đó met l thủ ngân ảnh

hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương

Tiêu chuẩn nước uống v nước sạch đều qu định h m lượng thủ ngân nhỏ

hơn 0,001mg/l

 Xyanua

X anua có mặt trong nguồn nước do ô nhi m từ nước thải ng nh nhựa, xi mạ,

lu ện kim, hóa chất, sợi tổng hợp

X anua rất độc, thường tấn công các cơ quan như phổi, da, đường tiêu hóa

Tiêu chuẩn nước uống v nước sạch đều qu định h m lượng x anua nhỏ hơn

0,07mg/l

 Kẽm

Kẽm ít khi có trong nước, ngoại trừ bị ô nhi m từ nước thải của các khu khai

thác quặng

Chưa phát hiện kẽm gâ độc cho cơ thể người, nhưng ở h m lượng >5mg/l đã

l m nước có m u trắng sữa Tiêu chuẩn nước uống v nước sạch đều qu định h m

lượng kẽm < 3mg/l

 Chì (Pb)

Trong nguồn nước thiên nhiên chỉ phát hiện h m lượng chì ở mức 0,4-0,8 mg/l

Tu nhiên do ô nhi m nước thải công nghiệp hoặc hiện tượng ăn mòn đường ống

nên có thể phát hiện chì trong nước ở h m lượng cao hơn

Đâ l một kim loại nặng ảnh hưởng đến ô nhi m môi trường rất nhiều Vì nó

có khả năng tích lũ lâu d i trong cơ thể v gâ nhi m độc người, thủ sinh qua

dâ chu ền thực phẩm Chì tác dụng lên hệ thống enzim vận chu ển h đro Khi bị

nhi m độc, người bệnh bị rối loạn cơ thể, tổn thương não, ếu cơ, phá hủ hồng

2.1.2.3 Chỉ tiêu vi sinh

Trong tự nhiên, môi trường nước l nơi sống của rất nhiều loại vi sinh vật, rong

tảo v các đơn b o Tù tính chất các loại vi sinh phân th nh hai nhóm có hại v vô

hại Nhóm có hại gồm các vi trùng gâ bệnh v các loại rong, rêu, tảo Ch ng cần

được giảm thiểu trước khi đưa v o sử dụng

 Vi trùng gây bệnh

Nguồn gốc của vi trùng gâ bệnh trong nước l do sự nhi m bẩn rác, phân

người v động vật Trong người v động vật thường có vi khuẩn E.coli sinh sống v

phát triển Sự có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhi m bẩn v có khả năng

tồn tại các loại vi khuẩn gâ bệnh khác l rất cao Số lượng vi khuẩn nhiều ha ít

tù thuộc v o mức độ nhi m bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn so

với những loại vi khuẩn gâ bệnh khác nên loại vi khuẩn n được chọn l m vi

khuẩn đặc trưng cho việc xác định mức độ nhi m bẩn vi trùng gâ bệnh của nguồn

nước

Tiêu chuẩn nước uống v nước sạch dều qu định h m lượng E.Coli bằng 0

Riêng Coliform tổng số trong nước sạch được cho phép 50 vi khuẩn/100ml

 Các loại rong tảo

Rong tảo phát triển rong nước l m nước bị nhi m bẩn hữu cơ l m cho nước có

màu xanh Trong nước mặt có chứa nhiều loại rong tảo sinh sống, các loại gâ hại

chủ ếu v khó loại trừ l nhóm tảo diệp lục v tảo đơn b o Trong kỹ thuật xử lý

v cấp nước, hai loại tảo trên thường vượt qua bể lắng v đọng lại trên bề mặt lọc

l m tổn thất tăng nhanh Khi phát triển trong các đường ống gâ tắc ống, đồng thời

còn l m nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải khí cacbonic Do vậ để

tránh tác hại từ rong tảo cần có biện pháp phòng ngừa sự phát triển của ch ng nga

Lắng l quá trình l m sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước Nước cần xử lý

được đưa v o bể v giữ lại đó trong suốt quá trình l m việc Nhờ diện tích tiết diện

lớn, tốc độ dòng chả nhỏ m quá trình xả ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh

Dưới tác dụng của trọng lực, lực tĩnh điện ha lực l tâm các hạt cặn có khối lượng

riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ tự động lắng xuống

Tu nhiên trong công nghiệp sản xuất nước đóng chai người ta thường sử dụng

Để tách các cấu tử không tan khỏi nước, ch ng ta có thể sử dụng phương pháp

lọc Khi cho một hu ền phù đi qua một m ng lọc, các cấu tử rắn không tan sẽ bị giữ

lại, pha liên tục sẽ chui qua m ng lọc v tạo nên dịch lọc Có hai phương pháp lọc

lọc bề mặt v lọc bề sâu

 Trong phương pháp lọc bề mặt, các cấu tử rắn có kích thước lớn hơn đường

kính của mao quản của m ng lọc sẽ bị giữ lại trên m ng v tạo th nh bã lọc

Chiều cao của lớp bã lọc sẽ tăng theo thời gian v l m cho trở lực của lớp bã

lọc cũng tăng theo

 Trong phương pháp lọc tầng sâu, các cấu tử rắn không tan của hu ền phù có

kích thước lớn hơn đường kính mao quản của m ng lọc Ch ng sẽ khuếch

tán v o bên trong các mao quản của m ng v bã lọc được hình th nh trong

các mao quản

Trong công nghệ sản xuất nước tinh khiết tù theo chất lượng nguồn nước đầu

v o m người ta có thể sử dụng phương pháp lọc bề mặt ha lọc bề sâu

Hình 2 3 Sơ đồ bể lọc (Hình ảnh từ internet)

2.2.1.3 Phân riêng bằng màng lọc

 Vi lọc (Microfiltration)

Mục đích chủ yếu của phương pháp n l tách các các tế bào vi sinh vật

Đường kính mao quản của membrane vi lọc dao động trong khoảng từ 0,1 đến

5 Với kích thước n , có thể giữ lại các tế b o vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

trên membrane vi lọc Trong số các phương pháp khử trùng nước hiện na , phương

pháp sử dụng chlorine được xem l ức chế vi sinh vật hiệu quả v ít tốn kém chi

phí Tu nhiên, với các lo i vi sinh vật bên với chlorine như Giardia lamblia,

Cryptosporidium parvum,… sẽ không bị ảnh hưởng trong quá trình xử lý Riêng

phương pháp vi lọc sẽ khắc phục những những tồn tại trên Nếu so sánh với các

biện pháp xử lý vi sinh khác thì vi lọc sẽ tạo ra nguồn nước đạt chất lượng vi sinh

vật đảm bảo an to n cho người sử dụng

Ngo i chức năng tách vi sinh vật, phương pháp vi lọc có thể loại bỏ một số tạp

chất hữu cơ v l m giảm độ đục của nước Nước qua vi lọc sẽ có h m lượng tổng

cacbon hữu cơ v cacbon hòa tan giảm đi Phương pháp n ảnh hưởng tốt đến một

số chỉ tiêu hóa lý của nước Phương pháp vi lọc đã được áp dụng rộng rãi trong các

qu trình sản xuất nước uống với qu mô lớn Các thiết bị n có cấu hình dạng sợi

rỗng được sử dụng phổ biên nhất Kích thước mao quản từ 0,1- 0,2.10-6m Tuy

nhiên trong quá trình sử dụng xả ra hiện tượng tắc nghẽn mao quản membrane Để

hạn chế hiện tượng tắc nghẽn người ta dùng khí nén ( Áp suất 90-100psi) để thổi

ngược định kỳ, kết hợp với quá trình rửa ngược nhằm loại bỏ các cấu tử bám trên

bề mặt membrane Ngo i ra, sau 4-6 tuần sử dụng người ta dùng hóa chất để vệ

sinh membrane, đồng thời ức chế vi sinh vật bám trên bề mặt

 Siêu lọc ( Ultrafiltration)

M ng lọc UF l m ng siêu lọc dạng sợi rỗng thẩm thấu, mỗi sợi có dạng hình

ống, m u trắng Dưới áp suất từ 1-5bar nước sẽ thấm qua các mao dẫn có kích

thước khoảng từ 0,01 – 0,1 Với kích thước n m ng lọc có thể lọc sạch các tạp

chất có kích thước nhỏ hơn cả vi khuẩn, loại bỏ dầu, mỡ, h droxit kim loại, chất

keo, nhũ tương, chất rắn lơ lững v đặc biệt có thể chặn được virus v triệt tiêu

được vi khuẩn tới 99,9%

M ng lọc UF có thể hoạt động theo 2 ngu ên lý:

 Từ ngo i v o trong : lớp lọc nằm bên ngo i m ng Dòng nước có chất ô

nhi m đước đẩ v o từ bên ngo i v o trong m ng lọc, tất cả các chất độc

được giữ lại bên ngoài màng

 Từ trong ra ngo i: lớp lọc nằm bên trong m ng, dòng nước có chất ô

nhi m được thấm v o từ bên trong m ng lọc Nước sạch sau lọc được thu

ở bên ngo i m ng lọc

Hình 2 4 Hai nguyên lý lọc của màng UF (Hình ảnh từ internet)

Hình 2 5 Cấu tạo màng siêu học (Hình ảnh từ internet)

 Lọc nano (Nanofiltrtion)

Màng lọc nano có kích thước lỗ rỗng khoảng 0,01 – 0,001 là màng trung

gian giữa hai hình thức lóc l m ng RO v m ng UF

Phương pháp lọc nano có thể loại bỏ được các muối hòa tan ra khỏi nước, do đó

sẽ l m giảm độ cứng của nước cần xử lý H m lượng muối trong dòng permeate sẽ

giảm đi 50-70% so với nước ngu ên liệu, riêng h m lượng muối hóa trị II sẽ giảm

95% Ngo i chức năng l m mềm nước, phương pháp lọc nano cũng l m giảm h m

lượng tổng carbon hữu cơ, độ kiềm, độ m u của nước

 Thẩm thấu ngược

Thẩm thấu tự nhiên l quá trình nước chu ển dịch từ nơi có nồng độ

muối/khoáng thấp đến nơi có nồng độ muối/khoáng cao hơn Quá trình di n ra cho

đến khi nồng độ muối/khoáng từ hai nơi cân bằng nhau

Phương pháp thẩm thấu ngược chỉ cho dung môi (nước) đi qua m ng lọc v tạo

nên dòng permeate, to n bộ cấu tử tan v không tan sẽ bị giữ lại trên bề mặt m ng

lọc v tạo nên dòng retentate

Hình 2 6 Sự khác nhau giữa thẩm thấu tự nhiên và thẩm thấu ngược

(Hình ảnh từ internet)

L công nghệ lọc sử dụng m ng siêu lọc, khe lọc 0,0001 micron (Lọc đến kích

thước ion, ngu ên tử) Nếu hiệu quả phân riêng trong phương pháp l tu ệt đối thì

sản phẩm thu được ở dòng permeate l nước không bị lẫn bất kỳ tạp chất hóa học

n o khác (Nước tinh khiết) Công nghệ lọc được ứng dụng trong đời sống với các

êu cầu khắt khe về chất lượng nước như:

 Má lọc nước sản xuất nước tinh khiết

 Sản xuất nước tinh khiết đóng chai

 Tải sử dụng (lọc lại) nước tiểu của các nh du h nh vũ trụ th nh nước

uống trên các trạm vũ trụ

 Chạ thận nhân tạo

 Lọc nước biển th nh nước ngọt

Hình 2 7 Hiệu quả lọc của từng loại màng lọc 2.2.1.4 Phương pháp điện thẩm tích

Phương pháp điện thẩm tích dùng để tách các hợp chất tích điện ra khỏi nước

Trong phương pháp n , người ta thường sử dụng một cặp m ng lọc- thường l

m ng siêu lọc

Thiết bị điện thẩm tích có dạng hình hộp chữ nhật v được chia l m 3 khoang

nhờ hai m ng siêu lọc dạng tấm Nước cần xử lý sẽ được bơm v o khoang giữa,

còn nước sạch được bơm v o hai khoang biên Người ta sẽ thiết lập một hệ thống

catod v anod ở hai khoang biên Nhờ đó trong quá trình hoạt động, các anion bị

lẫn trong nước cần xử lý sẽ di chu ển qua m ng siêu lọc A về anod, ngược lại

cation sẽ di chu ển qua m ng lọc B để về catod Kết quả l tại khoang giữa ch ng

ta sẽ thu được phần nước đã được tách bớt các cation v anion Theo Kalunhans v

công sự (1992) thì độ kiềm của nước sau khi xử lý sẽ giảm 2 – 3 lần so với ban đầu,

tương tự độ cứng giảm 2,5 – 3 lần v giá trị pH giảm xuống 0,5 – 1,5 đơn vị

Phương pháp điện thẩm tích chỉ cho phép loại bỏ bớt một phần các hợp chất

tích điện ra khỏi nước Hiệu suất tách không thể đạt giá trị tu ệt đối 100%

2.2.1.5 Phương pháp nhiệt

Nước có độ cứng tạm thời: do Ca(OH)2 và Mg(HCO3)2 qu định Khi đun nóng

lên, tạo ra carbonate không tan v khí cacbondioxit v nước Như vậ độ cứng tạm

thời của nước sẽ mất

 Đối với Ca(HCO 3 ) 2

 Phản ứng xả ra nhanh v ho n to n nếu khí carbon đioxit được tách liên tục

ra khỏi nước nên cần tiến h nh song song phương pháp khuấ trộn v thổi

không khí v o trong nước để quá trình tách khí cacbonic đạt hiệu quả cao

nhất

 Đối với Mg(HCO 3 ) 2

Mg(HCO3)2 = MgCO3 + H2O + CO2 Phản ứng xả ra chậm v không ho n to n

Phương pháp nhiệt thích hợp áp dụng khi nguồn nước cần xử lý có h m lượng

muối Ca(HCO3)2 cao và Mg(HCO3)2 thấp vì khi đó thời gian xử lý nhiệt sẽ không

kéo d i, đồng thời phản ứng phân hủ các muối carbonate có trong nước sẽ đạt hiệu

quả cao

Ngo i ra, một số loại vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt trong quá trình gia nhiệt Tu

nhiên, ít sử dụng phương pháp n để loại bỏ vi sinh vật vì xử lý nhiệt tốn nhiều

năng lượng

2.2.1.6 Xử lý bằng tia UV

Tia UV ha còn gọi l tia cực tím l tia bức xạ điện từ có bước sóng trong

khoảng 4-400nm Độ d i bước sóng của tia nằm ngo i vùng phát hiện, nhận biết

của mắt người Dùng tia cực tím để tiệt trùng không l m tha đổi tính chất hóa học

v lý học của nước

Tia UV có tác dụng l m tha đổi DNA của tế b o vi khuẩn Tia cực tím có

bước sóng 254nm l có khả năng diệt khuẩn cao nhất, có thể tiêu diệt 99,99% vi

sinh vật có hại Lọc nước bằng tia UV thường được kết hợp với các phương pháp

thẩm thấu ngược ha bộ lọc than hoạt tính

Trong quá trình xử lý nước, các thông số công nghệ cần quan tâm l công suất

hoạt động của đèn UV, độ d của lớp nước chả qua thiết bị v thời gian tiếp x c

của nước với tia UV Tù v o chất lượng vi sinh của nước cần xử lý m thông số

công nghệ sẽ tha đổi v được xác định bằng thông số thực nghiệm Nếu lựa chọn

các thông số không phù hợp thì hiệu quả ức chế của tia UV không đáng kể Hiệu

quả của phương pháp n chỉ đạt được ho n to n khi nước không có chất hữu cơ v

cặn lơ lững

Hình 2 8 Sơ đồ hoạt động của thiết bị xử lý bằng tia UV

2.2.2 Phương pháp hóa học

2.2.2.1 Phản ứng trao đổi

Trong thực tế áp dụng h ng loạt phương pháp để xử lý nước bằng hóa chất với

mục đích kết hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước th nh các hợp chất

không tan để lắng v lọc Các hóa chất thường dùng để l m mềm nước l vôi, soda

Na2CO3, xút NaOH, hydroxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4

Chọn phương án l m mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa v o chất lượng

nước nguồn v mức độ l m mềm cần thiết Trong một v i trường hợp có thể kết

hợp l m mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat,… Ngo i ra trong mỗi

trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương

pháp, đặc biệt l đối với phương pháp l m mềm bằng cationit Khử độ cứng

cacbonate của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngo i êu cầu giảm

độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3 + H2O

MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3Ngo i ra còn có phản ứng với một số muối hòa tan khác như magiesium v

giảm độ cứng vĩnh cửu của nước

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2 MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4Khi các phản ứng trên xả ra thì sẽ tách được ion Mg2+

ra khỏi nước Tu nhiên, nồng độ Ca2+ lại tăng lên Để tách ra ta sử dụng sodium cacbonate tác dụng với các

Nước v o

Nước ra

Hộp thủ tinh chứa đèn UV Đèn

UV

muối hòa tan của calcium dưới dạng chlorine, sulphate v giảm độ cứng vĩnh cửu

của nước

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl

H m lượng calcium hu droxit v sodium cacbonate cần sử dụng phụ thuộc v o

nồng độ muối calcium v magiesium có trong nguồn nước cần xử lý Biết được

nồng độ của các muối n ta tính được lượng hóa chất cần sử dụng Khi l m mềm

nước bằng vôi v soda do độ cứng của nước sau khi l m mềm còn tương đối lớn,

người ta bổ sung phương pháp l m mềm triệt để bằng photphat Hóa chất thường

dùng l trinatri photphat ha đinatri photphat Khi cho các hóa chất n v o nước

ch ng sẽ phản ứng với ion canxi v magie tạo ra muối photphat của canxi v magie

không tan trong nước Để khử độ cứng sunfat có thể dùng BaCO3, Ba(OH)2 hay

Ba(AlO2)2

2.2.2.2 Phản ứng oxy hóa

Trong nguồn nước ngầm sắt thường tồn tại dưới dạng muối sắt II, phổ biên nhất

l muối bicarbonate Việc tách sắt trong quá trình xử lý nước l rất quan trọng, với

h m lượng sắt trên 0,5mg/l thì nước có mùi tanh Ngo i ra các cặn sắt bám trên hệ

thống đường dẫn l m giảm dòng chả , lâu ng d tắc nghẽn đường ống Để tách

sắt ra khỏi nguồn nước, người ta thường dùng phương pháp chu ển hóa Fe2+ th nh

Fe3+ trong điều kiện có ox gene:

4Fe(HCO3)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 + 8CO2

Phản ứng tạo th nh kết tủa dạng cặn bông Tiếp theo người ta sử dụng phương

pháp lắng lọc để tách kết tủa ra khỏi nước Hiện na để thực hiện quá trình tách sắt

người ta sử dụng thiết bị chu ên dụng khác nhau Ngu ên lý hoạt động chung của

thiết bị l nước sẽ được phun theo dạng tia để tăng diện tích bề mặt tiếp x c của

nước trong môi trường thổi khí liên tục để cung cấp ox hóa di n ra nhanh hơn v

đạt hiệu quả cao

Các chất ox hóa mạnh thường dùng l : Cl2, KMnO4, O3, So sánh với phương

pháp khử sắt bằng l m thoáng thì ta thấ , dùng chất ox hóa mạnh phản ứng xả ra

nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn

2.2.2.3 Xử lý bằng các chất ức chế vi sinh vật

 Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của nó

Clo l một chất ox hóa mạnh ở bất cứ dạng n o dù l ngu ên chất ha hợp chất

khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit h poclorit (HOCl) có tác dụng khử

trùng nước mạnh Quá trình hủ diệt vi sinh vật xả ra qua hai giai đoạn: đầu tiên

chất khử trùng khuếch tán xu ên qua vỏ tế b o vi sinh vật, sau đó phản ứng với

men bên trong tế b o v phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến diệt vong tế b o

Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng v nhiệt độ

trong nước tăng, đồng thời phụ thuộc v o dạng không phân l của chất khử trùng,

vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế b o xả ra nhanh hơn cả quá trình phân l Tốc độ

quá trình khử trùng còn phụ thuộc v o cả h m lượng các chất hữu cơ, cặn lơ lững

v các chất khử khác Khi trong nước có h m lượng cao các chất n thì tốc độ quá

trình khử trùng sẽ giảm đi đáng kể

Khi cho Clo tác dụng với nước, phản ứng đặc trưng xả ra l quá trình thủ

phân clo, tạo th nh axit h poclorit v axit cloh dric

Tương tự khi dùng clorua vôi l m chất khử trùng ta có:

Ca(OCl)2 + H2O  CaO + 2HOCl

-Khả năng diệt khuẩn của clo phụ thuộc v o h m lượng HOCl có trong nước

Nồng độ HOCl phụ thuộc v o nồng độ ion H+ trong nước ha phụ thuộc v o pH

của nước Khi:

 pH =6 thì HOCl chiếm 99,5%, OCl- chiếm 0,5%

 pH =7 thì HOCl chiếm 79%, OCl- chiếm 21%

 pH =6 thì HOCl chiếm 25%, OCl- chiếm 75%

HOCl không phân l l th nh phần khử trung chính trong nước, th nh phần n

chỉ có giá trị cao ở pH thấp Khi trong nước có muối amoni, amoniac ha các hợp

chất hữu cơ có chứa nhóm amoni thì axit h poclorit tham gia v o phản ứng với

ch ng tạo th nh monocloramin v đicloramin:

HClO + NH3 = NH2Cl + H2O HClO + NH2Cl = NHCl2 + H2O HClO + NHCl2 = NCl3 + H2O Đồng thời khả năng diệt trùng bị giảm đi Khả năng diệt trùng của

monocloramin thấp hơn của dicloramin 2 đến 3 lần Để đảm bảo cho quá trình khử

trùng đạt hiệu quả tốt, sau khi khử trùng cần giữ lại một lượng clo dư trong nước

thích hợp Với các hệ thống cấp nước sinh hoạt lượng clo dư thường từ 0,2 – 0,3

mg/l để chống lại sự tái nhi m bẩn trong mạng lưới đường ống phân phối hoặc nơi

tiêu thụ Sử dụng clo để khử trùng có nhiều ưu điểm như đơn giản, chi phí thấp,

hiệu quả khử trùng cao Tu nhiên, nhược điểm quan trọng l nước sau xử lý có

mùi chlore Để khắc phục nhược điểm n cần sử dụng than hoạt tính để cải thiện

cảm quan

 Khử trùng bằng ozon

Người ta sử dụng ozone như một tác nhân diệt vi sinh vật Trong nước, ozone

không bền v sẽ bị phân giải tạo th nh ox phân tử ox ngu ên tử Ox ngu ên tử

có khả năng ox hóa rất mạnh: O3 = O2 + O

Khả năng diệt vi sinh vật của ozone phụ thuộc v o loại vi sinh vật, trạng thái

sinh lý của tế b o, nồng độ ozone trong nước, thời gian xử lý v một số ếu tố khác

Ngo i chức năng ức chế hoặc diệt vi sinh vật thì ozone còn có thể phản ứng với

một số tạp chất có trong nước, đặc biệt l các chất m u Nước qua xử lý ozone sẽ

cải thiện được độ m u v độ trong

Ozone được sản xuất bằng cách cho một dòng không khí sạch (đã được tách

bụi, vi sinh vật,…) đi qua giữa hai điện cực được đặt dưới một điện áp xoa chiều

Khi đó một số phân tử ox trong không khí sẽ được chu ển hóa th nh ozone Dòng

không khí có chứa ozone sẽ đi theo một đường ống thoát ra ngo i v được sục v o

biến nhất l phèn nhôm v phèn sắt Phèn nhôm có công thức hóa học l

Al2(SO4)3.18H2O Khi cho v o nước sẽ xả ra các phản ứng sau:

Al2(SO4)3 => 2Al3+ + 3SO4

2-Al3+ + 3H2O => Al(OH)3 + 3H+

H droxit nhôm tạo th nh có độ hòa tan kém v có dạng bông Nhờ đó, các chất

dạng keo sẽ hấp thụ trên bề mặt các bông h droxide nhôm, tạo nên những tập hợp

bông cặn với kích thước lớn hơn v nặng hơn Ch ng có thể d d ng tách ra khỏi

nước nhờ quá trình lắng v lọc Các bông h droxit tích điện dương, do đó m

không chỉ các hạt keo m các hợp chất tích điện âm có trong nước cũng sẽ liên kết

tạo th nh kết tủa v được tách ra khỏi nước Cần lưu ý l khi xử lý nước bằng phèn

nhôm thì nước xuất hiện một lượng nhỏ axit sulfuaric, sulphate, khí CO2 v nước

Như vậ , một phần độ cứng tạm thời sẽ chu ển sang độ cứng vĩnh cửu

Theo lý thu ết thì, độ lớn của bông cặn c ng lớn thì quá trình tách các hợp chất

keo trong nước c ng đạt hiệu quả cao Khi giá trị pH của nước nhỏ hơn 4,0 các

h droxit có kích thước rất nhỏ Ngược lại, khi pH của nước lơn hơn 4,0 thì kích

thước bông cặn sẽ lớn hơn Gía trị pH tối ưu của phèn nhôm nằm trong khoảng 7,5

– 7,8 Khi giá trị pH của nước lớn hơn 8,0 thì tạo th nh h droxit phèn nhôm không

còn tác dụng hỗ trợ sự kết lắng của các chất keo trong nước

Phèn sắt có công thức l Fe2(SO4)3.9H2O Tương tự phèn nhôm, khi cho phèn

sắt v o nước sẽ xả ra các phản ứng:

Fe2(SO4)3 = 2Fe2+ + 3SO4

2-Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ Kết quả nghiên cứu cho thấ quá trình xử lý bằng phèn sắt có hiệu quả cao nhất

khi giá trị pH nằm trong khoảng 8,2 – 8,5 Để tiến h nh xử lý nước bằng phèn

nhôm hoặc phèn sắt, người ta sử dụng các bể trộn có hệ thống cánh khuấ hoặc sục

khí để đảo trộn thời gian đầu, sau đó cho di n ra quá trình lắng Tại một số nới

phèn nhôm hoặc phèn sắt được châm trực tiếp v o đường ống thông qua bơm định

lượng Thời gian lắng có thể xả ra sự kết lắng kéo d i khoảng 6-8h

Hình 2 9 Quá trình kết lắng khi cho phèn sắt vào nước (Hình ảnh từ internet)

2.2.3.2 Trao đổi ion

Trong công nghệ xử lý nước, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để tách

các hợp chất tích điện khỏi nước Như vậ , sau khi trao đổi ion, độ cứng v nồng

độ các cation v anion có trong nước giảm xuống L m quá trình trao đổi ion dựa

trên sự tương tác hóa học giữa ion trong pha lỏng v ion trong pha rắn Sự ưu tiên

hấp thụ của nhựa trao đổi d nh cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha

lỏng d d ng thế chỗ các ion trên khung mang của nhựa trao đổi Q a trình n phụ

thuộc v o từng loại nhựa trao đổi v các ion khác nhau

Có hai phương pháp sử dụng trao đổi ion l trao đổi ion với lớp nhựa chu ển

động, vận h nh v tái sinh liên tục: v trao đổi ion với lớp nhựa trao đổi đứng ên,

vận h nh v tái sinh gián đoạn Trong đó trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh l phổ biến

Hình 2 10 Quá trình trao đổi ion (Hình ảnh từ internet)

 Nhựa trao đổi ion

Còn gọi l ionit, các ionit có khả năng hấp thu các ion dương gọi l actionit,

ngược lại các ionit có khả năng hấp thu các ion âm gọi l anionit Còn các ion vừa

có khả năng hấp thu cation, vừa có khả năng hấp thu anion thì được gọi l ionit

lưỡng tính

 Về cấu tạo

Trong cấu tạo của chất trao đổi ion, có thể chia l m hai phần Một l gốc của

chất trao đổi ion, một phần khác gọi l nhóm ion có thể trao đổi (Nhóm hoạt tính)

Ch ng có thể hóa hợp trên cốt cao phân tử Dùng phương pháp tổng hợp hóa học,

tạo ra được chất trao đổi ion hữu cơ gọi l nhựa trao đổi ion (Resin) Resin được tạo

ra bởi sự trùng ngưng từ st rene v đivin lbenzen (DVB) Phân tử st ren tạo nên

cấu tr c cơ bản của resin DVB l những cầu nối giữa các polime có tính không hòa

tan v bền Cầu nối trong resin l cầu nối 3 chiều trong resin có cấu tr c rỗng, có 4

loại resin:

 Resin cation acid mạnh

 Resin cation acid ếu

 Resin anion bazo mạnh

 Resin anion bazo ếu

 Tính chất vật lí

Hình 2 11 Hạt nhựa trao đổi ion (Hình ảnh từ internet)

 M u sắc: v ng, nâu, đen Trong quá trình sử dụng nhựa, m u sắc nhựa

mất hiệu lực thường thâm hơn

 Hình thái: Nhựa trao đổi ion thường có dạng tròn

 Độ nở: Khi đem nhựa dạng keo ngâm trong nước, thể tích nó biến đổi

lớn

 Độ ẩm: l % khối lượng nước trên khối lượng nhựa dạng khô (độ ẩm

khô), hoặc ở dạng ướt (Độ ẩm ướt)

 Tính chịu nhiệt: các loại nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đều có giới

hạn nhất định, vượt quá giới hạn n nhựa bị nhiệt phân không sử dụng

Dung lượng trao đổi l biểu thị mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao đổi

trong một loại chất trao đổi ion Có 2 phương pháp biểu thị dung lượng trao đổi

Theo thể tích đlg/m3, theo khối lượng mgđl/g

 Tổng dung lượng trao đổi: Chỉ tiêu n biểu thị lượng gốc hoạt tính có

trong chất trao đổi

 Dung lượng trao đổi cân bằng: Biểu thị dung lượng trao đổi lớn nhất

của chất trao đổi ion trong một loại dung dịch n o đó đã định, nên

không phải l hằng số

 Dung lượng trao đổi l m việc: Dung lượng trao đổi được xác định dưới

điều kiện vận h nh thực tế

 Tính năng thuận nghịch của phản ứng trao đổi ion

Phản ứng trao đổi ion l phản ứng thuận nghịch Dựa trên tính chất n người ta

dùng dung dịch chất ho n ngu ên, thông qua chất trao đổi ion đã mất hiệu lực để

phục hồi lại năng lực trao đổi của nó:

2HR + Ca2+ => CaR2 + 2H+(Nhựa trao đổi)

CaR2 + 2H+ => 2HR + Ca2+ (Hoàn nguyên)

Có rất nhiều giả thiết giải thích rằng cơ chế quá trình trao đổi ion hiện na còn

chưa thống nhất Trong công nghệ xử lý nước giả thiết thích hợp nhất coi chất trao

đổi ion l vật chất có cấu tạo dạng keo Trên quan điểm đó, người ta cho rằng trên

bề mặt cao phân tử của chất trao đổi ion có rất nhiều lớp điện tích kép giồng bề mặt

keo Ion trong lớp điện tích kép theo mức độ hoạt động lớn nhỏ có thể phân ra: lớp

hấp phụ v lớp khuếch tán

Lớp ion có tính hoạt động tương đối kém bị hấp phụ bám chặt v o bề mặt cao

phân tử gọi l lớp hấp phụ ha lớp cố định, nó bao gồm lớp ion bên trong v một bộ

phận ion ngược dấu Cạnh ngo i lớp hấp phụ, các ion có tính hoạt động tương đối

lớn, có khả năng khuếch tán v o trong dung dịch nên gọi l lớp khuếch tán Khi

nhựa trao đổi ion gặp dung dịch nước có chất điện giải, các tác dụng sau đâ sẽ

di n ra:

 Tác dụng trao đổi: Các ion ngược dấu trong lớp khuếch tán v ion

ngược dấu khác trong dung dịch trao đổi vị trí lẫn nhau Nhưng do quá trình trao đổi ion không giới hạn ở lớp khuếch tán, do quan hệ cân bằng động, trong dung dịch cũng có một số ion ngược dấu trước tiên trao đổi đến lớp khuếch tán, sau đó sẽ trao đổi với các ion ngược dấu trong lớp hấp phụ

 Tác dụng nén ép: Khi nồng độ muối trong các dung dịch tăng lớn, có

thể l m lớp khuếch tán bị nén ép lại Từ đó, một số ion ngược dấu trong lớp khuếch tán biến th nh ion ngược dấu trong lớp khuếch tán biến th nh ion ngược dấu trong lớp hấp phụ, Phạm vi hoạt động củ lớp khuếch tán nhỏ lại l m bất lợi cho quá trình trao đổi ion

Do đó, cần ch ý nếu nồng độ dung dịch ho n ngu ên quá lớn, không những

không thể nâng cao m còn l m giảm hiệu quả ho n ngu ên

Hình 2 12 Nguyên lý hoạt động của hạt trao đổi ion (Hình ảnh từ internet)

 Điều kiện sử dụng nhựa trao đổi ion

Nhựa chỉ sử dụng để trao đổi ion chứ không dùng để lọc hu ền phù, chất keo v

nhũ m u Sự có mặt các chất n có thể r t ngắn tuổi thọ của nhựa

Loại bỏ các chất hữu cơ bằng nhựa rất phức tạp, cần có nghiên cứu đặc biệt

Sự có mặt của khí hòa tan trong nước với lượng lớn có thể gâ nhi u loạn hoạt

động của nhựa

2.2.3.3 Hấp phụ

Để tách một số tạp chất ra khỏi nước, người ta có thể sử dụng hấp phụ bằng

than hoạt tính Than hoạt tính l thuật ngữ để chỉ nhóm vật liệu cacbon có độ xốp

cao Bề mặt riêng của than hoạt tính có thể dao động khoảng 500 – 1500 m2/g Nhờ

đó, than hoạt tính có thể hấp phụ nhiều tạp chất, đặc biệt chất gâ m u, gâ mùi có

trong nước

Hiệu quả của quá trình xử lý bằng than hoạt tính phụ thuộc v o th nh phần hóa

học của nguồn nước xử lý, những tính chất của than hoạt tính sử dụng v các thông

số công nghệ của quá trình xử lý (Chiều cao của lớp than hoạt tính trong thiết bị xử

lý, lưu lượng nước đi qua thiết bị)

Trong thực tế để xử lý nước bằng than hoạt tính, người ta sử dụng thiết bị lọc

với vật liệu lọc gồm 3 th nh phần l sỏi, cát v than Các vật liệu được sắp xếp theo

từng lớp Lớp sỏi v lớp cát có chức năng giữ lại các cấu tử không tan trong nước

Còn lớp than sẽ hấp thụ một số chất gâ m u, chất gâ mùi,…nhờ đó cải thiện một

số tính chất cảm quan của nước

Hình 2 13 Cấu tạo bể lọc sử dụng than hoạt tính (Hình ảnh từ internet)

2.3 Một số công nghệ xử lý nước đóng chai được áp dụng

Sơ đồ 1: Quy trình xử lý nước tinh khiết đóng chai của công ty Sapuwa

(Nguồn: http://sangphatwater.vn/sapuwa/nuoc/nuoc-tinh-khiet-sapuwa-19-lit-7.html)

Thuyết minh quy trình công nghệ

Nguồn nước ngầm được khai thác ở độ sâu 106m thông qua giếng bơm, nguồn

nước không bị nhiểm khuẩn, không có kim loại nặng, phenol, chất phóng xạ… v

được trải qua 03 giai đoạn xử lý sau:

Giai đoạn 1:

 Nước thô được xử lý lọc qua hệ trao đổi ion (Cation–Anion), có tác dụng lọc

những ion dương (Cation): Mg2+

, Ca2+, Fe3+, Fe2+, …

 V những ion âm (Anion) như: Cl-, NO3-, NO2-,

 Nước được xử lý qua hệ thống n sẽ được chứa v o hồ có thể tích 72 m3

Giai đoạn 2:

Nước được bơm từ hồ chứa lên xử lý 3 lần như sau:

 Lọc Anthracite : Lọc cơ học để loại bỏ cặn

 Lọc than hoạt tính: Khử m u, mùi của nước

 Lọc trao đổi cation (lần 2)

Trao đổi cation lần 2

Sản phẩm

Trao đổi ion (cation)

Tiếp x c ozone

Đóng chai

 Sau khi nước đã qua các qu trình lọc thô được bơm v o bồn chứa nước

mềm

Giai đoạn 3 :

 Nước mềm đưa qua hệ thống tiệt trùng bằng tia UV (Ultra-violet) để diệt

khuẩn

 Sau đó, đưa qua hệ thống lọc tinh bao gồm 2 giai đoạn lọc: Lọc 1µm v lọc

0,2µm, để loại bỏ các vi khuẩn, các ox t kim loại…

Giai đoạn cuối :

Nước được tiếp tục đi qua hệ thống xử lý Ozone:

 Từ má sản xuất Ozone được đưa v o hệ thống trộn với nước tinh để tiệt

trùng, sau đó, Ozone tự chu ển hóa th nh ox

 Ozone có khả năng diệt khuẩn cao đảm bảo vệ sinh, không lưu lại mùi vị

trong nước, l m nước ngọt hơn v tinh khiết hơn

Sau khi qua tất cả các qu trình trên, nước được bơm v o bồn chứa nước tinh

(Nước th nh phẩm) chuẩn bị đưa v o sản xuất

Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất nước khoáng đóng chai của Lavie

(Nguồn: http://www.nuocuonglavie.com/tin-tuc-su-kien/nha-may-nuoc-khoang-lavie.html)

Thuyết minh quy trình công nghệ

Ở công đoạn đầu, nguồn nước ngầm được bơm v o bể chứa nguồn Các hợp

chất keo v kim loại lơ lững gâ hư hỏng trong nước sẽ được xử lý bằng các hóa

chất gâ đông tụ nhằm mục đích loại ch ng ra khỏi nước Sau đó nước sẽ được tiệt

trùng bởi chlorine hoặc các hợp chất khác để tiêu diệt các vi sinh vật có trong nước

Tiếp theo, nước sẽ được lọc qua các lớp có độ sâu khác nhau trong hệ thống lọc

cát thạch anh Qua quá trình lọc n thì nước sẽ không còn chứa các chất rắn lơ

lững nữa

Kế đến, nước sẽ được hấp thụ qua than hoạt tính để giữ lại gần như ho n to n

các chất gâ ô nhi m hòa tan trong nước Kết quả l nước được cải thiện về cả m u,

mùi, vị

Để loại bỏ những cấu tử lơ lững v những chất độc hại có kích thước μm, nước

sẽ được đưa qua hệ thống vi lọc 1,45÷1μm

Sau đó nước sẽ được đưa qua hệ thống tiệt trùng UV, quá trình n sẽ tiêu diệt

to n bộ vi khuẩn gâ bệnh v các vi sinh vật trong nước v đạt được tiêu chuẩn

nước uống

Cuối cùng, nước sẽ qua m ng lọc 0,2 μm để loại bỏ tất cả các tạp chất còn xót

lại trong nước v được trữ trong bể chứa nước đã qua xử lý

Bể chứa nước nguồn

Lọc 1,45𝜇𝑚 Lọc 1 𝜇𝑚

Tiệt trùng UV

Lọc 0,2 𝜇𝑚

phẩm