thiết kế máy rửa chai trong hệ thống dây chuyền sản xuất nước tinh khuyết, chương 3

Chương 3: CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC 1) Hồ Chứa Và Lắng Sơ Bộ: Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô là: tạo điều kiện cho quá trình làm sạch như: lắng bớt các cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxi hoá do tác dụng của oxi hoà tan trong nước và làm nhiệm vụ điều hoà lưu lượng dòng chảy nguồn vào và nguồn tiêu thụ do trạm bơm cấp cho nhà máy. 2) Song Chắn Và Lưới Chắn: Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi vật trôi lơ lửng để bảo vệ các thiết bò và nâng cao khả năng làm sạch của các công trình xử lý. 3) Bể Lắng Cát: các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250mg/l sau lưới các hạt cặn lơ lửng, vô cơ có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước có khả lắng nhanh được giữ lại ở bể cát. Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 0.2mm và tỷ trọng lớn hơn 2.6 để laọi trừ bào mòn các cơ cấu cơ khí và giảm lượng cặn lắng tụ lại trong bể toạ bông và bể lắng. 4) Xử Lý Nước Tại Nguồn Bằng Hoá Chất: xử lý nước bằng hoá chất để hạn chế sự phát triển của rong rêu, tảo vi sinh vật để loại trừ bớt màu, mùi do xác vi sinh vật chết gây ra. Hoá chất thường dùng là sunfat đồng CuSO 4 , liều lượng từ 0.12 đến 0.3mg/l. 5) Làm thoáng: Nhiệm của làm thoáng trong dây truyền công nghệ xử lý nước là: - hoà tan oxy từ trong không khí vào nước để oxi hoá sắt hoá trò II thành hoá trò III, mangan hoá trò II thành hoá trò IV tạo thành hroxit sắt hoá trò III Fe(OH) 3 và hroxit mangan hoá trò IV Mn(OH) 4 , kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng và lọc. - Khử khí CO 2 và H 2 S có trong làm tăng độ pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trinh oxi hoá, thuỷ phân sắt và mangan. - Quá trình làm tăng hàm lượng oxi trong nước, nâng cao thế oxi hoá khử của oxi hoá trong nước để thực hiện dễ dàng quá trinh oxi hoá ccác chất hữu cơ trong quá trình khử mùi màu của nướ. Có hai phương pháp làm thoáng: a) Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng trong không khí ở các giàn thoáng tự nhiên, hay trong các thùng kín rồi thổi khí vào thùng như các giàn làm cưỡng bức khác. b) Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở các bể chứa nước, các bọt khí nổi lên nước được làm thoáng Hiệu quả của việc làm hòa không khí và nước : + Chênh lệch nồng độcủa khí cần troa đổi trong hai pha khí và nước, độ chênh lệch nồng độ được biểu thò trong thực tế bằng cường độ tưới nếu dùng dàn làm thoáng tự nhiên, hoặc bằng tỉ lệ gió/nước nếu dùng giàn làm thoáng cưỡng bức. + Diện tích tiếp xúc giữa hai pha khí và nước, diện tích tíêp xúc càng lớn qúa trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh. + Thời gian tiếp xúc giữa hai pha khí nước trong công trình, thời gian tiếp xúc càng lớn, mức độ trao đổi càng triệt để. + Nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ tăng lợi cho qúa trình khử khí ra khỏi nước và bất lợi cho quá trình hấp thụ và hoà tan khí vào nước và ngược lại . + Bản chất của khí được trao đổi. 6) Clo Hoá Trước Hay Còn Gọi Là Clo Hoá Sơ Bộ: Clo hoá sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích của clo hoá sơ bộ là : + Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bò nhiễm bẩn nặng + Oxy hoá sắt hoà tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hoá mangan hoà tan để tạo thành kết tủa tương ứng. + Oxy hoá các chất hữu cơ để khử màu. + Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài. Clo hoá sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian của chu kỳ lọc. Tuy vậy clo hoá sơ bộ có các nhược điểm sau :  Tiêu tốn lượng clo thường gấp 3 đến 5 lần lượng clo dùng để khử trùng nước sau bể lọc, làm tăng giá thành nước xử lý  Gần đây các nhà dòch tễ học phát hiện ra phản ứng của clo bới các chất hữu cơ hoà tan trong nước tạo ra hợp chất trihalomothene là chất gây ra bệnh ung thư cho người sử dụng nước, vì vậy không nên áp dụng quy trình clo hoá sơ bộ cho các nguồn nước mặn chứa nhiều chất hữu cơ 7) Quá Trình Khuấy Trộn Hoá Chất: Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hoá chất là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hoá chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Quá trình trộn phèn đòi hỏi phải trộn nhanh và đều phèn vào nước xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh thường nhỏ hơn một phần mười giây, nếu không trộn đều và trộn kéo dài sẻ không tạo ta được các nhân keo tụ đủ, chắc cà đều trong thể tích nước, hiệu quà lắng sẽ kém và tốn phèn, các loại hoá chất khác đòi hỏi trộn đều còn thời gian trộn đòi hỏi ít nghiêm ngặt hơn trộn phèn. Việc lựa chọn điểm cho hoá chất vào để trộn đều với nước xử lý căn cứ vào tính chất và phản ứng hóa học tương hỗ giữa các hoá chất với nhau, giữa hoá chất với các chất có trong nước xử lý theo quy trình công nghệ được chọn để quyết đònh. 8) Quá Trình Keo Tụ Và Phản ng Tạo Bông Cặn: Mục đích của qúa trình keo tụ và tạo bông căn là tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất. Khi trộn đều phèn với nước xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý hoá tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hoà, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính kết với nhau để tạo thành các bông cặn, do đó qúa trình tạo nhân dính kết gọi là qúa trình keo tụ, qúa trình dính kết cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là qúa trình phản ứng tạo bông cặn. Trong kỹ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm AL 2 (SO 4 ) phèn sắt FeCl 3 , Fe 2 (SO4) 3 và FeSO 4 để keo tụ nước. việt nam thường chỉ dùng phèn nhôm vì sản xuất vận chuyển pha chế đònh lượng đơn giản. Hiện có hai nhà máy sản xuất phèn nhôm, một ở khu công nghiêp việt trì, một ở tân bình tp HCM. Các loại phèn sắt tuy có hiệu quả keo tụ cao, nhưng sản xuất, vận chuyển và đònh lượng phức tạp nên chưa được dùng ở việt nam hiệu qủa của qúa trình keo tụ phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều càng tốt) , phụ thuộc vào nhiệt độ nước (nhiệt độ càng cao càng tốt), phụ thuộc vào ph của nước (ph để keo tụ bằng phèn nhôm nằm trong khoảng từ 5,7 đến 6,8) phụ thuộc vào độ kiềm của nước ( độ kiềm của nước sau khi pha phèn còn lại  mdlg/l). Hiệu qủa của qúa trình tạo bông cạn phụ thuộc vào : cường độ thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau nếu là keo tụ trong môi trường thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết từ trước nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc. Để tăng cường quá trình tạo bông cặn thường cho vào phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polyme, khi hoà tan vào nước polyme sẽ tạo ra liên kết lưới loại anion nếu trong nước nguồn thiếu ion đối (ion âm S 2 4 O ) hoặc loại trung tính nếu thành. 9) Quá Trình Lắng: Lắng là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các phương pháp sau: 1. Lắng trọng lực trong các bể lắng khi đó hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước ở chế độ thuỷ lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể. 2. Bằng lực li tâm tác dụng vào hạt cặn, trong các bể lắng li tâm va xiclon thuỷ lực. 3. Bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào hạt cặn ở các bể nổi. Cùng việc lọc cặn các quá trình làm giảm 90 – 95% lượng vi trùng có trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng cặn keo tụ là:  Kích thước hình dáng và tỷ trọng của bông cặn  Độ nhớt và nhiệt độ của nước.  Thời gian lưu nước trong bể.  Chiều cao lắng cặn.  Diện tích của bề mặt bể lắng.  Tải trọng bề mặt của bể lắng hay tốc độ rơi của hạt cặn.  Vận tốc dòng chảy trong bể lắng.  Hệ thống phân phối nước vào bể và máng thu đều nước ra bể lắng. 10) Quá Trình Lọc : Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng có kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt lớp vật liệu lọc. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước: 1. Kích thước hạt lọc và sư phân bố các cỡ hạt. 2. Kích thước, hình dạng, trong lượng riêng và khả năng dính kết hạt cặn dơ bẩn trong quá trình xử lý nước. 3. Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho ổn tốc của một chu trình lọc. 4. Nhiệt độ và độ nhớt của nước. 11) Dùng Than Hoạt Tính Để Hấp Thụ Chất Gây Mùi, Màu Của Nước: Các hạt bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn có khả năng hấp thụ các phần tử khí và phân tử các chất ở dạng lỏng hoà tan trong nước làm cho nước có mùi vò và màu, lên bề mặt của than. Sau khi loại các hạt than này ra khỏi nước nước được khử mùi vò và màu. Để khử mùi vò và màu của than hạot tính có hai phương pháp: 1. Đưa nước sau khi sử lý theo dây chuyền công nghệ truyền thống vào lọc trực tiếp qua bể lọc than hạot tính. 2. Pha trộn than hoạt tính đã tán nhỏ đến vài micromet vào bể trôn nước nguồn cùng với phèn có liều lượng từ 3 – 15mg/l để hấp thụ các chất hữu cơ gây ra mùi màu của nước. 12) Flo Hoá Nước Để Tăng Hàm Lượng Flo Trong Nước: Ở Việt Nam trừ một vài nguồn nước có lưu lượng nhỏ như ở giếng Đùn ở Lào Cai và một số nguồn nước ngầm ở Khánh Hoà, Phú Yên có hàm lượngflo cao hơn tiêu chuẩn cần phải xử lý, còn lại đa số các nguồn nước ngầm đều có hàm lượng flo dưới mức tiêu chuẩn phải pha thêm flo. 13) Khử Trùng Nước: Để đảm bảo an toàn về mặt vi trùng học, nước trước khi cấp cho người tiêu thụ phải được khử trùng. Để khử trùng tiêu diệt vi khuẩn có các biện pháp như sau:  Đun sôi nước.  Dùng tia tử ngoại.  Dùng siêu âm.  Dùng các háo chất có tác dụng diện trùng cao như: ozon, clo, và các hợp chất của clo, iod, pecmanganat kali KmnO 4 14) Ổn Đònh Nước: Xử lý ổn đònh nước là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống. Tác dụng của màng bảo vệ là:  Chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống.  Không cho nước hoà tan vôi trong thành phần ximăng của lớp tráng mặt trong ống gang và ống gang dẻo, mặt thành của các ống bêtông. Hoá chất thường dùng để xử lý ổn đònh nước là: hêxametaphotphat, xilicat natri, xôđa, vôi. 15)Làm Mềm, Khử Muối, Xử Lý Nước Nồi Hơi Và Nước Làm Lạnh: Là quá trình xử lý nước đặc biệt trong công nghiệp. . CuSO 4 , liều lượng từ 0.12 đến 0.3mg/l. 5) Làm thoáng: Nhiệm của làm thoáng trong dây truyền công nghệ xử lý nước là: - hoà tan oxy từ trong không khí vào nước để oxi hoá sắt hoá trò II thành. tạo bông cặn. Trong kỹ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm AL 2 (SO 4 ) phèn sắt FeCl 3 , Fe 2 (SO4) 3 và FeSO 4 để keo tụ nước. việt nam thường chỉ dùng phèn nhôm vì sản xuất vận chuyển. phèn với nước xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý hoá tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hoà, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với