ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NGUỒN NƯỚC MẶT pdf

Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể chủ động nguồn nước trong sản xuất với lưu lượng ổn định để sản xuất được tốt hơn, đó là vấn đề rất quan trọng nói chung và với tất cả các doanh ng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CNSH & KTMT

TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

CẤP TỪ NGUỒN NƯỚC MẶT

Giảng viên hướng dẫn : THS TRẦN THỊ NGỌC MAI

Sinh viên thực hiện : HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054

NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031 NGUYỄN HỮU NHÂN 2005100262 NGUYỄN QUỐC TOÀN 2005100295

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Khóa học : 2010-2014

Năm học : 2012-2013

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012

ngày càng nhiều, trên nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội như ăn uống, may mặc, xây dựng,…Nhìn chung, tất cả các công ty, nhà máy muốn sản xuất ra sản phẩm thì cần phải có nguyên liệu, trong đó có nước Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể chủ động nguồn nước trong sản xuất với lưu lượng ổn định để sản xuất được tốt hơn, đó là vấn

đề rất quan trọng nói chung và với tất cả các doanh nghiệp sản xuất nói riêng cần một lượng lớn nước như các công ty nước giải khát, dệt, nhuộm,…

Nắm bắt được tình hình này, nhóm chúng tôi đã thực hiện một đề tài về “Công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt” nhằm mục đích thấy được những điểm tích

cực trong xử lý nước cấp mà công nghệ này mang lại

Đề tài được chia làm 2 chương:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề xử lý nước hiện nay

Chương 2: Tổng quan về công nghệ siêu lọc UltraFiltration (UF)

Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi sai sót, mong nhận được sự góp ý từ quý Thầy (Cô) để các bài sau sẽ đầy đủ hơn

MỤC LỤC

Lời mở đầu i

Danh mục chữ viết tắt ii

Danh mục hình iii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC HIỆN NAY 1

1.1 Nước mặt 1

1.2 Nước cấp 1

1.3 Hiện trạng 2

CHƯƠNG 2 TÔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP UF 6

2.1 Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp Ultrafiltration (UF) 6

2.2 Cấu tạo 6

2.3 Cơ chế của quá trình lọc 8

2.4 Đặc điểm của màng siêu lọc UF 10

2.5 Ưu điểm của màng lọc 11

2.6 Ứng dụng của màng siêu lọc UF 12

2.6.1 Lọc nước biển, nước muối (thủy sản, hóa chất 12

2.6.2 Lọc nước ép trái cây, nước trà xanh 12

2.6.3 Thu hồi dầu/ mỡ và xử lý nước thải 12

2.6.4 Màng UF bảo vệ màng RO 13

2.7 Nhật Bản phát triển công nghệ lọc màng xử lý nước 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

UF Ultrafiltration

MF Micro Filter

MAC21 Màng lọc nước cho thế kỷ 21

NTU Nephelometric Turbidity Units (độ đục)

PSE Polyethersulfone

PP Polypropylene

PVDF Polyvinylideneflouride

RO Reverse Osmosis

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Hệ thống lọc nước sinh hoạt UF

Hình 2.2 Màng lọc do nhiều ống ghép lại

Hình 2.3 Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào

Hình 2.4 Quá trình lọc bằng công nghệ UF

Hình 2.5 Mô phỏng hệ thống siêu lọc Ultrafiltration

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC HIỆN NAY

1.1 Nước mặt

Trên phạm vi lục địa, trữ lượng nước mặt bao gồm nước băng tuyết ở các địa cực và các vùng núi cao xứ hàn đới (98.83%), nước hồ (1,15%), nước đầm lầy (0.015%) và nước sông (0.005%) Về khối lượng nước băng tuyết chiếm tỉ lệ tuyệt đối lớn và nếu giả thuyết khối băng hà tan thành nước thì mực nước ở đại dương có thể tăng lên 66,4m Tuy nhiên trong thực tế băng hà nằm ở khu vực giá lạnh vĩnh cửu nên khả năng sử dụng chúng còn rất hạn chế Ngược lại nước sông và hồ tuy chiếm tỉ lệ rất nhỏ song do tham gia vào chu trình tuần hoàn vận động rất tích cực nên chúng có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội của con người

Về lượng nước hồ cho tới nay chưa tính được chính xác, vì chưa được điều tra đầy đủ Sơ bộ ước tính có 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó có 145 hồ có diện tích trên 100km2 Hồ nước nhạt lớn nhất và sâu nhất thế giới là Baican (thuộc Cộng hòa Liên bang Nga) chứa 2.300 km3 nước, với độ sâu tối đa 1741m

Ngoài hồ tự nhiên, trên lục địa đã xây dựng hơn 10.000 hồ chứa nước nhân tạo nhằm giải quyết các nhu cầu sử dụng nguồn nước mặt (điều tiết và khai thác dòng chảy của sông) Tổng dung tích hữu ích của hồ nhân tạo ước tính gần 5.000 km3

Nước đầm lầy ước tính 11.470 km3 với diện tích 2.682 km2 Nước sông luôn vận động và tuần hoàn, nên nhanh chóng được phục hồi Nhờ vậy, tuy thể tích chứa của các sông ước tính chỉ bằng 1.200 km3 nhưng năng lượng dòng chảy phong phú hơn nhiều, điều này cho phép tăng đáng kể khả năng khai thác dòng sông cho các mục tiêu

sử dụng khác nhau

1.2 Nước cấp

Nước cấp là nước sau khi được xử lý tại cở sở xử lý nước đi qua các trạm cung cấp nước và từ các trạm này nước sẽ được cung cấp cho người tiêu dùng

Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

Có nhiều nguyên nhân nước cấp bị nhiễm Fe nhưng nguyên nhân chủ yếu là do trong nước ngầm có một lượng iôn Fe hoàn tan lớn và ko được sử lý triệt để nên có một lượng Fe còn trong nước sau xử lý hoặc có thể một lượng iôn Fe hòa tan vào nước

do các đường ống vận chuyển nước

1.3 Hiện trạng

Ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt không còn là một hiện tượng mới lạ trong cộng đồng Nguyên nhân rất nhiều, song chung quy là do quy luật phát triển của xã hội cộng với lối sống thiếu ý thức của con người

Những kênh rạch, vệ đường đầy rác, nước thải, những hành vi lấn chiếm dòng,

bờ kênh rạch, sông hồ làm nơi sinh sống; hàng loạt các công trình khai thác nước trái phép… đang làm “chết dần” nguồn nước sống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe

con người

Trên thế giới hiện cứ 3 người thì có một người sống trong tình trạng thiếu nước Chính vì vậy, cần có sự thay đổi mạnh mẽ về cách thức quản lý nguồn nước đang ngày càng khan hiếm khi mà dân số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm 2 – 3 tỷ người vào năm

2050 Việt Nam chúng ta cũng không nằm ngoài nguy cơ đó Do đất nước đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu sử dụng nước cho phát triển kinh tế, phục vụ dân sinh ngày càng lớn khiến tình trạng ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt nguồn nước diễn ra phổ biến và nghiêm trọng

Theo nhận xét của GS.TS Ngô Đình Tuấn, Trường Đạo học thủy lợi: Việc khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm tài nguyên nước, trong khi hiệu quả sử dụng nước còn thấp, tình trạng lãng phí trong sử dụng nước còn phổ biến trong phạm vi cả nước Chẳng hạn như nước được dùng cho sản xuất nông nghiệp nhiều nhất ở đồng bằng sông Cửu Long và lưu vực sông Hồng, chiếm tới 70% lượng nước sử dụng Tuy vậy, diện tích thực tưới thấp hơn nhiều so với

diện tích thiết kế (chỉ đạt 68% tổng diện tích được tưới), chứng tỏ hiệu quả sử dụng nước cho nông nghiệp chưa cao

Nước còn được sử dụng nhiều cho công nghiệp Theo một nghiên cứu gần đây, nhóm sông có tỷ lệ dùng nước cho công nghiệp cao nhất là lưu vực sông Hồng – Thái Bình, chiếm gần ½ tổng lượng nước sử dụng cho ngành công nghiệp cả nước Trong đó 25% sử dụng nước công nghiệp diễn ra ở lưu vực sông Đồng Nai; 7% ở nhóm sông Đông Nam Bộ và 10% ở lưu vực Cửu Long Đặc biệt, tỷ lệ sử dụng nước dưới đất cho công nghiệp rất lớn, riêng Thành phố Hồ Chí Minh có đến 57% doanh nghiệp sử dụng nước dưới đất

Dự báo đến năm 2015, khối lượng nước sử dụng trong công nghiệp sẽ tăng gấp đôi so với năm 2006, mức độ tăng sẽ chủ yếu diễn ra ở lưu vực sông vốn đã là một cơ

sở công nghiệp lớn là các lưu vực sông Hồng – Thái Bình, Đồng Nai, nhóm sông Đông Nam Bộ, Cửu Long và Vu Gia – Thu Bồn

Theo Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Nguyễn Minh Quang, việc tài nguyên nước hiện đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm, cạn kiệt là do tác động của biến đổi khí hậu, chặt phá rừng bừa bãi khiến nguồn nước mặt trên các lưu vực sông, suối đang dần cạn kiệt và suy thoái cao Theo ông Phan Xuân Dũng - Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường Quốc hội, nhiều năm trước, khi khảo sát ở Tây Nguyên, chỉ cần khoan 15-20 mét đất đã chạm nguồn nước; nhưng đến nay, muốn tìm nước phải đưa mũi khoan xuống sâu 150-200 mét

Tình hình cấp nước đô thị ở nước ta còn nhiều bất cập:

Tỷ lệ cấp nước còn rất thấp: trung bình đạt 45% tổng dân số đô thị được cấp

nước, trong đó đô thị loại I và loại II đạt tỷ lệ 67%, các đô thị loại IV và loại V chỉ đạt 10-15%

Công suất thiết kế của một số nơi chưa phù hợp với thực tế: Nhiều nơi thiếu

Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

nước, nhưng cũng có đô thị thừa nước, không khai thác hết công suất, cá biệt tại một số thị xã chỉ khai thác khoảng 15-20% công suất thiết kế

Tỷ lệ thất thoát thất thu nước còn cao: Sau Hội nghị cấp nước toàn quốc lần

thứ III, các công ty cấp nước địa phương đã có nhiều cố gắng giảm tỷ lệ thất thoát thất thu nước đã được Bộ Xây dựng đề ra Nhiều địa phương như Hải Phòng, Huế, Đà Lạt, Vũng Tàu, Tiền Giang, đạt được kết quả tốt, nhưng tại nhiều đô thị tỷ lệ thất thoát thất thu vẫn còn cao như Thái Nguyên, Hà Nội, Nam Định, Hà Tĩnh, Vinh…

Tỷ lệ thất thu cao không chỉ chứng tỏ sự yếu kém về mặt năng lực quản lý (cả tài chính và kỹ thuật) mà nó còn thể hiện kết quả của quá trình đầu tư không đồng bộ giữa việc tăng công suất với công tác phát triển mạng lưới đường ống Bộ Xây dựng đã

đề ra chỉ tiêu đến năm 2005: Đối với các đô thị có hệ thống cấp nước cũ tỷ lệ thất thoát thất thu dưới 40%, các đô thị có hệ thống cấp nước mới là nhỏ hơn 30%

Chất lượng nước: tại nhiều nhà máy chưa đạt tiêu chuẩn quy định, tình trạng

nguồn nước ngầm, nước mặt bị ô nhiễm nặng nề ảnh hưởng đến sức khoẻ của người dân Theo số liệu thống kê, tổng công suất khai thác hiện nay là 2,9 triệu m3/ngđ (trong

đó 66% là nước mặt, 34% là nước ngầm) Công tác khảo sát và quản lý nguồn nước nói chung do Bộ Tài nguyên - Môi trường và địa phương quản lý Việc chất lượng nguồn nước có những biến động trong quá trình khai thác do nhiều nghuyên nhân:

- Tình hình khí tượng thuỷ văn trong những năm gần đây có nhiều biến động phức tạp, tình hình, hạn hán, lũ lụt ngày càng nghiêm trọng do hậu quả của hiện tượng phá rừng kết hợp với ELNINO Do ảnh hưởng của thuỷ triều, nhiều nguồn nước của các đô thị duyên hải (Đà nẵng, Nha Trang, Huế, Mỹ Tho, Cà Mau, Kiên Giang…) bị nhiễm mặn với thời gian kéo dài cả trên diện rộng và

chiều sâu trên đất liền

- Công tác khảo sát nguồn nước chưa sát với tình hình thực tế, chưa dự báo được

những biến động về mặt trữ lượng cũng như về mặt thuỷ địa hoá

- Công nghệ xử lý nước tại một số nhà máy nước chưa đồng bộ và hoàn chỉnh Một số dự án công nghệ do tư vấn nước ngoài thiết kế chưa phù hợp với điều

kiện thực tế của Việt Nam

- Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do tác động của con người đang diễn ra ngày càng trầm trọng Tình hình xả nước thải không qua xử lý ra sông hồ nơi cũng là nguồn cung cấp nước không được kiểm soát Tại nhiều địa phương hàng ngàn, hàng vạn lỗ khoan mạch nông đang là nguồn gây ô nhiễm cho tầng chứa nước

đang khai thác

- Công tác quản lý khai thác nguồn nước mặt và nước ngầm chưa được các cấp, các ngành quan tâm thích đáng Tư duy “Nước trời cho” đã dẫn đến tình trạng buông lỏng quản lý, tác động xấu đến chất lượng nguồn nước mặt và nước

ngầm

Như vậy, một trong những vấn đề quan trọng nhất trong quản lý tài nguyên nước là quản lý lưu vực sông để điều hoà, phân bổ nguồn nước, phối hợp điều tiết nguồn nước trên sông sử dụng tổng hợp đa mục tiêu, đáp ứng yêu cầu phòng chống

lũ, cấp nước cho hạ du và các mục đích khác Cần có sự quy định cụ thể các nội dung về quản lý lưu vực sông, phân loại lưu vực sông, tổ chức bộ máy quản lý, điều phối hoạt động có liên quan đến tài nguyên nước trong lưu vực sông; phòng chống

ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt và ứng phó, khắc phục sự cố ô nhiễm nguồn nước và gắn trách nhiệm, thẩm quyền quản lý nhà nước về lưu vực sông Đồng thời cần điều chỉnh, bổ sung các quy định về bảo vệ nước dưới đất, bảo vệ nguồn nước sinh hoạt; kiểm soát chặt chẽ việc cấp phép các hoạt động xả nước thải… Đặc biệt với mỗi người dân chúng ta cần có thái độ nghiêm túc với nguy cơ đang cạn kiệt nguồn

nước và hình ảnh các dòng sông chết

Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ULTRAFILTRATION (UF) 2.1 Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp UltraFiltration (UF)

Xử lý nước bằng công nghệ lọc màng Ultrafiltration Lọc màng Ultrafiltration (UF) là một công nghệ xử lý nước tiên tiến sử dụng các màng lọc với kích thước màng nhỏ hơn đến 10.000 lần kích thước lỗ chân lông trên da người

UltraFiltration (UF) là một công nghệ lọc dùng màng áp suất thấp để loại bỏ những phân tử có kích thuớc lớn ra khỏi nguồn nước Dưới một áp suất không quá 2,5 bars, nước, muối khoáng và các phân tử/ ion nhỏ hơn lỗ lọc (0.1- 0.005 micron) sẽ

“chui” qua màng dễ dàng Các phân tử có lớn hơn, các loại virus, vi khuẩn sẽ bị giữ lại

và thải xả ra ngoài

Hình 2.1 Hệ thống lọc nước sinh hoạt UF

2.2 Cấu tạo

Màng lọc UltraFiltration được làm thành những ống nhỏ, đường kính ngoài 1,6mm Một bộ lọc là một bó hàng ngàn ống nhỏ nên diện tích lọc rất lớn, giúp tăng lưu lượng nước lên nhiều lần Màng lọc đóng vai trò như vật liệu lọc cao cấp với nhiều kích cỡ lỗ màng, từ 0,01µm đến 0,1µm Kích thước lỗ màng bé có khả năng giữ lại

được tất cả những vật chất cần loại bỏ trong nguồn nước, các phần tử có kích thước lớn hơn 0,01 microns (phấn hoa, tảo, kí sinh trùng, vi khuẩn, virut, và vi trùng gây bệnh), dẫn đến việc có thể sản xuất ra được nước “siêu tinh khiết Trong khi hệ thống lọc cát chỉ lọc được vật chất có kích thước từ 10µm đến 50µm.Màng lọc này cũng có thể rửa ngược được và có tuổi thọ khá cao, từ 3 – 5 năm

Hình 2.2 Màng lọc do nhiều ống ghép lại

Màng lọc Ultrafiltration có thể hoạt động theo 2 nguyên lý:

Từ ngoài vào trong: Lớp lọc nằm bên ngoài màng Dòng nước có chất ô nhiễm

được đẩy vào từ bên ngoài màng lọc Nước sạch sau lọc được thu ở bên trong màng lọc

Từ trong ra ngoài: Lớp lọc nằm bên trong màng Dòng nước có chất ô nhiễm

được châm vào từ bên trong màng lọc Nước sạch sau lọc được thu ở bên ngoài màng lọc

Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

Hình 2.3 Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào

2.3 Cơ chế của quá trình lọc

Hình 2.4 Quá trình lọc bằng công nghệ UF

Quá trình lọc bằng công nghệ UF có thể chia làm các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Nguồn nước thô được lấy từ các nguồn nước mặt khác nhau nhu

ao, hồ, sông, suối,…được cho qua thiết bị bơm để vào hệ thống lọc Tại đây có một

màng lọc thô để ngăn cản và giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước đầu vào Màng lọc thô này có đường kính tương đối lớn để giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước

và góp phần làm cho hệ thống lọc nước không bị hư hỏng Nếu không có màng lọc thô

ở giai đoạn này thì các giai đoạn sau sẽ hoạt động không được, do các tạp chất cỡ lớn

có thể va đập và làm thủng các màng lọc ở giai đoạn sau Do đó, ở giai đoạn lọc thô này là rất quan trọng

Giai đoạn 2: Sau khi qua màng lọc thô ở giai đoạn 1, các tạp chất thô được giữ

lại một phần, sau đó tiếp tục chảy qua một màng lọc thứ hai Màng lọc này có đường kính 10 microns Tại đây, các tạp chất lại được giữ lại một lần nữa tại màng lọc này Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10 microns thì màng lọc tại giai đoạn này giữ lại rất hiệu quả, nhưng đối với các tạp chất lớn hơn 10 microns vẫn đi qua mà không bị giữ lại, xuyên qua màng vào sâu bên trong

Giai đoạn 3: Tại giai đoạn này, các tạp chất có tính chất keo và vi khuẩn bị giữ

lại triệt để tại giai đoạn này nhờ vào màng lọc Microfiltration có kích thước 0,1 microns Nước sau khi qua giai đoạn này đã tương đối là sạch hơn và trong hơn Tuy nhiên, màng lọc này không thể giữ được virus cũng như các phân tử hữu cơ vi mô khác, do đó các loại này vẫn sẽ đi qua màng lọc này

Giai đoạn 4: Sau khi tất cả các tạp chất lớn, trung bình đều được giữ lại ở các

giai đoạn trước thì đến giai đoạn này, nhờ vào màng lọc có đường kính lỗ rất nhỏ 0,01 microns, các thể virus đã bị giữ lại triệt để, nước sau khi qua giai đoạn này được lấy ra ngoài và có thể sử dụng cho mục đích sản xuất, sinh hoạt, công nghiệp,…Mặt khác, nhờ vào màng lọc có kích thước nhỏ và lọc triệt để như vậy góp phần làm cho nước đầu ra an toàn vệ mặt vệ sinh cũng như giá trị cảm quan (nước đầu ra có độ trong cao)

Nhìn chung, nước sau khi qua hệ thống lọc này có độ sạch cao, có thể dùng cho nước sinh hoạt ở hộ gia đình và sản xuất công nghiệp ở quy mô nhỏ Đây là một hệ thống lọc hoạt động rất ổn định và hiệu quả, năng suất cao và dễ vận hành Công nghệ