Thiết kế hệ thống sản xuất nước đóng chai cho quận 6 công suất 4 m3h từ nguồn nước thủy cục

Vì vậy, họ rất e ngại khi sử dụng nước cấp từ vòi để uống, mà thay vào đó là sự chọn lựa các sản phẩm nước đóng chai.Nước uống đóng chai không có mùi hôi chlorine như nước máy, có vẻ tin

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, kinh tế ngày càng phát triển, mức sống của người dân càng được nâng cao.Do đó,con người càng quan tâm đến sức khỏe của mình hơn Trong đó, nước uống là một trong nhữngvấn đề được mọi người quan tâm Tuy nhiên, hiện tượng ô nhiễm môi trường đã làm giảm chấtlượng các nguồn nước khiến cho người tiêu dùng lo lắng, hoang man Vì vậy, họ rất e ngại khi

sử dụng nước cấp từ vòi để uống, mà thay vào đó là sự chọn lựa các sản phẩm nước đóng chai.Nước uống đóng chai không có mùi hôi chlorine như nước máy, có vẻ tinh khiết và an toàn chosức khỏe con người Bên cạnh đó, chai nhãn đẹp mắt, tiện lợi, dễ mang theo cũng là những lý

do khiến cho mặt hàng nước uống đóng chai càng được người dân ưa chuộng

Chính sự gia tăng nhu cầu sử dụng mà các cơ sở sản xuất nước đóng chai ngày một tăngdẫn đến tình trạng khó kiểm soát Sản phẩm thì phong phú cả về số lượng, chất lượng cũng nhưgiá thành Hàng thật, hàng nhái, hàng chất lượng, hàng kém chất lượng vẫn đang song song tồntại trên thị trường Chính những điều này làm cho thị trường nước uống đóng chai ngày một sôiđộng

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Nguồn nước sạch hiện nay trên trái đất ngày càng cạn kiệt cho nên việc sử dụng nguồnnước không đạt tiêu chuẩn vệ sinh dễ bị nhiễm khuẩn cao Vì vậy tỉ lệ nhiễm khuẩn đường ruộtcủa người dân tăng cao với mức báo động Do đó, nhu cầu có được nguồn nước sạch của ngườidân đang cấp bách và cần thiết nhiều công ty, cơ sở sản xuất nuốc uống đóng chai đã ra đời,nhưng cũng khá phức tạp, nảy sinh nhiều vấn đề xung quanh chất lượng nước đóng chai Ngoàinhững đơn vị làm ăn chân chính, quan tâm đến sức khỏe của cộng đồng, còn không ít cơ sởchạy theo lợi nhuận, không tuân theo những tiêu chuẩn, quy trình sản xuất, chưa kể những cơ

sở hoạt động sản xuất không đảm bảo, sản phẩm chưa qua khâu kiểm nghiệm, hàng nhái, hànggiả…

Hằng ngày, chúng ta vẫn bỏ tiền ra để mua các sản phẩm nước uống đóng chai, đóng bình

vì cho rằng điều này tốt cho sức khỏe của gia đình chúng ta Nhưng loại nước đóng chai mà

chúng ta đang sử dụng liệu có thực an toàn như chúng ta vẫn tin tưởng hay không? Chính câuhỏi này đã đặt ra sự cấp thiết của đề tài là thiết kế một phân xưởng nước uống đóng chai tiêuchuẩn cho những phân xưởng sản xuất có quy mô nhỏ.

1.3 Nhiệm vụ của luận văn

- Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu phục vụ cho công tác thiết kế

- Xác định các yêu cầu và các tiêu chuẩn cho hệ thống xử lý

- Lựa chọn công nghệ xử lý cho hệ thống

- Tính toán thiết kế các thông số kĩ thuật của các công trình đơn vị trong hệ thống

- Tính toán giá thành đầu tư cho hệ thống và cho 1 m3 nước đóng chai

- Thực hiện các bản vẽ kĩ thuật cho các công trình đơn vị trong hệ thống

- Hướng dẫn vận hành và đưa ra một số biện pháp khắc phục sự cố

1.4 Nội dung của đề tài

Thiết kế hệ thống sản xuất nước đóng chai cho quận 6 công suất 4 m3/h từ nguồn nước thủy

cục.

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN2.1 Tổng quan về khu vực thiết kế

2.1.1 Điều kiện tự nhiên của quận

Quận 6 là quận ven ngoại thành, nằm về phía Tây Nam thành phố Hồ Chí Minh, gồm 14phường (74 khu phố, 1293 tổ dân phố) với tổng diện tích tự nhiên là 7,14 km2, chiếm 0,34%tổng diện tích tự nhiên của toàn thành phố Với vị trí địa lý là cửa ngõ phía Tây của Thànhphố Hồ Chí Minh, có chợ đầu mối Bình Tây là trung tâm bán buôn lớn của cả nước Do đóthế mạnh của Quận là thương mại dịch vụ, trong đó chủ yếu là buôn bán thực hiện trao đổisản phẩm với các tỉnh miền Tây Nam bộ, bên cạnh đó với phần đông là dân lao động, cóđông người Hoa nhiều kinh nghiệm, nhạy bén trong sản xuất - kinh doanh, phát triển mạnh

về sản xuất nhỏ tiểu thủ công nghiệp

2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

a) Dân số

Dân số hiện nay của quận là 247.212 người, mật độ bình quân 346 người/ha, trong đó nữchiếm 53% Về thành phần dân tộc thì đa số là người Kinh (chiếm 71,54%), kế đến là ngườiHoa chiếm 27,31%, ngoài ra còn một số khác như người Chăm, Khơme, Tày, Nùng…

b) Kinh tế

Việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng “Thương mại - Dịch vụ - Công nghiệp - Tiểuthủ công nghiệp” đã tạo sự chuyển biến tích cực trong phát triển kinh tế - xã hội theo Nghịquyết Đại hội Đảng bộ Quận nhiệm kỳ VIII (2000 - 2005) đề ra, tốc độ tăng trưởng kinh tếhàng năm đạt trên 14%; riêng trong năm 2006 tăng 14,9% so với năm 2005 Bên cạnh đó,Quận đã triển khai nhiều biện pháp đồng bộ nhằm khai thác tiềm năng thế mạnh của cácthành phần kinh tế, đa dạng hóa các hình thức hợp tác, khai thác có hiệu quả các nguồn vốnđầu tư trong và ngoài nước; tạo điều kiện thuận lợi để các đơn vị kinh tế tư nhân mở rộng quy

mô sản xuất kinh doanh, kinh tế hợp tác, hợp tác xã hoạt động ổn định

c) Cơ sở hạ tầng

 Cơ sở hạ tầng kĩ thuật:

 Đường giao thông: 41.694 mét

 Cống thoát nước: 25.738 mét

 Cấp điện: Tổng công suất 5.850 KVA

 Cấp nước: 4 trạm cấp nước 10m3/giờ và mạng đường ống cung cấp nước cho các khu vực trong khu Bình Phú

 Cơ sở hạ tầng xã hội:

 Trường tiểu học Phù Đổng: 39 phòng học

 Trường mẫu giáo Rạng Đông Quận 6

 Trưởng tiểu học Trần Văn Kiểu

 Trường phổ thông trung học Bình Phú

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai

a) Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai ở thành phố Hồ Chí Minh

Ở các nước tiên tiến, giá các loại nước tinh khiết nạp từ nguồn nước máy chỉ bằng 1/3 giá nướckhoáng thiên nhiên (NKTN) Ở VN, tốc độ tăng trưởng của thị trường nước uống đóng chai(NUĐC) ước tính không dưới 25% mỗi năm Do người tiêu dùng thiếu thông tin, các nhà sản

xuất đang bán các loại NUĐC với giá bằng với NKTN trong khi chi phí sản xuất thấp hơn rấtnhiều.

Chỉ có 4/152 cơ sở sản xuất NUĐC được kiểm tra đạt tiêu chuẩn vệ sinh Theo kết quả kiểm tra

152 cơ sở sản xuất NUĐC quy mô nhỏ trên địa bàn TP HCM của Trung tâm Y tế dự phòng thànhphố, chỉ có 4 cơ sở (2,5%) đảm bảo điều kiện vệ sinh Trong số các cơ sở còn lại, 70% cơ sở rửabình (loại bình tái sử dụng) bằng phương pháp thủ công không đảm bảo vệ sinh, 60% có quytrình sản xuất và thực hiện dán nhãn mác không đúng với công bố trước đó, 40% không khámsức khỏe cho công nhân - những người trực tiếp sản xuất

Phần lớn các cơ sở tận dụng nơi ở làm nơi sản xuất, diện tích chật hẹp Có nơi vô chai, đóngthùng cạnh nhà vệ sinh, không đảm bảo vệ sinh Giám đốc Trung tâm Y tế dự phòng cho biết rấtnhiều cơ sở sử dụng nguồn nước ngầm để sản xuất nước uống đóng chai nhưng chưa được sự chophép của Sở Tài nguyên -Môi trường, chưa có các cơ quan chức năng đánh giá nguồn nước đó cóđảm bảo hay không Thậm chí có cơ sở lấy nguồn nước ngầm cạnh nghĩa trang, bãi rác

Theo khảo sát của Thanh Niên, vào đầu tháng 10, trong khi giá NKTN của Công ty Vĩnh Hảo là

2.300 đồng/chai loại 500 ml, Thạch Bích: 2.300 đồng/chai, Lavie: 3.100 đồng/chai loại 500 ml thì giá các loại NUĐC loại 500 ml bình quân từ 2.500 đồng đến 3.300 đồng Giá các loại NUĐC

có thương hiệu như Aquafina: 3.300 đồng/chai, Joy: 2.700 đồng/chai, Sapuwa: 2.800 đồng/chai,Dapha: 2.800 đồng/chai Chỉ có Tribeco bán với giá 1.900 đồng/chai

Riêng giá các loại NUĐC bình 20l - lĩnh vực mà các cơ sở nhỏ, sản xuất kiểu gia đình hầu nhưchiếm giữ thì vô cùng hỗn loạn: giá cao nhất là Evitan, Hello 12.000 đồng/bình; kế đến là Alive,Aquaguada 10.000 đồng/bình Những loại giá rất rẻ gồm: I Love 7.500 đồng/bình, Lave 6.000đồng/bình Nhãn hiệu lạ hoắc là 079 có giá bán thấp hơn, chỉ 5.500 đồng/bình 20l Giá tối thiểucác loại nước bình 20l của các công ty có thương hiệu cũng 24.000 đồng/bình, bằng giá vớiNKTN bình 20l của Vĩnh Hảo

Ngành kinh doanh NUĐC đang đạt đến sự siêu lợi nhuận Một chuyên gia trong lĩnh vực này tínhtoán: với các cơ sở sản xuất NUĐC nhỏ, trong khi giá bán loại nước chai 500 ml cũng tươngđương với các loại NUĐC nói trên thì chi phí sản xuất chỉ ở mức: chai PET: 300 đồng, nắp chai:

70 đồng, nhãn: 80 đồng nếu tính cả tiền nước, nhân công thì giá thành chỉ khoảng 600

đồng/chai Theo thống kê chưa đầy đủ của ngành y tế TP HCM, thành phố hiện có 276 cơ sởNUĐC sản xuất với quy mô gia đình.

Để sản xuất NUĐC, nhà sản xuất phải có thiết bị công nghệ RO (màng lọc thẩm thấu ngược) đểlọc các khoáng chất có hại ra khỏi phân tử nước Hệ thống này trong nước không sản xuất đượcnên phải nhập về với giá rất cao (khoảng 1 tỷ đồng), vì vậy hầu hết các cơ sở nhỏ đều không có.Thay vào đó, họ lọc bằng than hay sỏi rồi đưa qua hệ thống máy UV (loại máy dùng tia cực tímtạo ozone khử trùng) rồi đóng chai đem bán Còn nước? Đó chính là nước thủy cục hay nướcgiếng đóng

Nếu những nhà sản xuất các loại NKTN phải tốn thêm chi phí cho việc thăm dò, phát hiện mỏnước, xử lý nước, vận chuyển sản phẩm từ nguồn nước thiên nhiên đạt chuẩn đến các nơi thì cáccông ty sản xuất NUĐC hầu như có thể mở cơ sở ở mọi nơi và chỉ tốn chi phí cho các khâu tiếpthị, quảng cáo Đặc biệt, hầu hết các công ty lớn đều hết sức o bế các đại lý với mức hoa hồngcực cao: từ 20-40% giá bán

Việc định ra tỷ lệ hoa hồng này cho thấy lợi nhuận của các công ty kinh doanh NUĐC lớn như thế nào và tạo ra sự bất công trong phân phối sản phẩm so với các sản phẩm đồng dạng khác trên thị trường Giảm giá bán NUĐC là đòi hỏi chính đáng của người tiêu dùng hiện nay, đòi hỏi này cũng là cơ sở để các loại NKTN giảm giá theo vì cắt giảm được những chi phí cạnh tranh không cần thiết.

b) Tình hình sản xuất nước uống đóng chai ở quận 6

Một đoàn thanh tra khác của Sở Y tế đã kiểm tra đột xuất hai cơ sở sản xuất nước đóng chai tạiquận 6 Mỗi bình nước 21 lít chỉ có giá 5.000 đồng với các công nghệ "Mỹ - Drinking Water USATechnology"

Theo giới thiệu, cả hai cơ sở đều sử dụng công nghệ sản xuất cơ bản như sau: nước "thô" đượclọc qua hệ thống lọc trao đổi ion, tinh chế bằng màng thẩm thấu ngược - RO, rồi khử trùng bằngtia cực tím và Ozone

Trước đó, vào tháng 3/2008, doanh nghiệp tư nhân Thành Tín (Bình Phú - phường 10, quận 6)được cấp giấy chứng nhận đủ điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm và các giấy kiểm nghiệm nướcgiếng và nước thành phẩm đạt yêu cầu Nhưng thực tế, khi kiểm tra cơ sở với sản phẩm Uitasan

21 lít, thanh tra ghi nhận, nước đóng chai được "tinh lọc" từ những bồn inox ố vàng vì phèn Việc

súc rửa vỏ bình được thực hiện trực tiếp dưới đất, không có kệ cao theo quy định Tường nhà ẩmướt, ố mốc Nước đóng chai hoàn chỉnh không có khu vực để riêng biệt

Hơn thế nữa, nước rửa bình được cơ sở này mua ở chợ "hóa chất" Kim Biên, không nhãn mác.Vật dụng để bừa bãi, trong phòng lọc và chiết rót, đoàn thanh tra tìm thấy những chai xà phòngtẩy rửa

Còn tại thời điểm kiểm tra doanh nghiệp tư nhân Thanh Nhàn (Bình Phú - phường 10, quận 6)với sản phẩm “Nước uống đóng chai Dolphin”, đoàn ghi nhận, hệ thống súc rửa bình sơ sài,không có bồn ngâm bình, bình sau khi rửa để dưới đất, không có kệ cao Khu sản xuất nằm chungvới sinh hoạt gia đình nên trong phòng đặt hệ thống lọc nước có một nhà vệ sinh đang sử dụng.Trong khi đó, tại khu vực hệ thống lọc thanh tra còn phát hiện có nhiều chai nước mang nhãnmác của các hãng nước khác Bình được rửa bằng xà bông, sau đó tráng lại bằng nước sạch tức lànước thành phẩm tại phòng chiết rót, rồi chiết rót và đóng nắp bình là xong

Theo báo cáo kết quả thanh tra Sở Y tế TP.HCM số 20/BC-Ttra ngày 11/8/2008, trong 16 cơ sởsản xuất nước uống đóng chai, sản xuất nước đá, đến 66,7% trong mẫu nước đóng bình xétnghiệm vi sinh, hóa lý không đạt (bị nhiễm Coliforms, không đạt chỉ tiêu PH, Crom)

2.2 Tổng quan về công nghệ xử lý

2.2.1 Một số vấn đề về nước thủy cục

 Cặn thô: các loại cặn, gỉ sét tích tụ trong đường ống

 Độ cứng: do các kim loại nặng như Canxi, Magiê hòa tan trong nước, gây đóng cặn trongcác thiết bị (máy nước nóng, ấm, bình thủy, máy giặt Ngoài ra, giặt quần áo bằng loạinước này thường tốn nhiều bột giặt hơn

 Chì: một kim loại độc hại cho sức khỏe nhưng được sử dụng rộng rãi trong ngành côngnghiệp nhựa, chế tạo ống nước Chì đặc biệt độc hại cho trẻ nhỏ

 Hợp chất hữu cơ (VOCs): thường thấy nhất là các hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ (benzene,trichloethylene và chlordane)

 Trihalomethanes (THMs): THMs là những hợp chất hữu cơ độc hại nhất hình thành trongquá trình khử trùng bằng Clo, do Clo phản ứng với các hợp chất có sẵn trong nguồn nước.Đây là nguồn gây ung thư

 Ký sinh trùng: một số vi khuẩn coliform, Crytosporidium và Giardia Lamblia có thể tồn tạitrong môi trường Clo

 Mùi hôi do Clo: để khử trùng tận cuối nguồn, các nhà máy nước có xu hướng tăng thêmlượng Clo cần thiết, tạo mùi khó chịu và tạo hợp chất THMs

2.2.2 Phân biệt nước khoáng thiên nhiên và nước uống đóng chai

- Nước khoáng thiên nhiên (NKTN): Theo TCVN 6213: 2004, NKTN có thể phân biệt rõvới nước uống thông thường do đặc trưng có hàm lượng một số muối khoáng nhất định, cácnguyên tố vi lượng hoặc các thành phần khác NKTN đóng chai được lấy trực tiếp từ nguồnthiên nhiên hoặc giếng khoan từ các mạch nước khoáng ngầm được bảo vệ thích hợp đểkhông bị ô nhiễm hoặc ảnh hưởng đến chất lượng của NKTN, được đóng chai gần nguồn vớicác hệ thống đường dẫn khép kín đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh nghiêm ngặt

Nghiêm cấm vận chuyển NKTN trong các vật chứa rời để đóng chai hoặc để tiến hành bất

cứ một quá trình nào khác trước khi đóng chai Trong quá trình tiêu thụ, NKTN đóng chaiphải đảm bảo chất lượng, không gây rủi ro cho sức khỏe người tiêu dùng (không được có các

Ngoài ra, tùy theo bản chất của từng loại nước khoáng mà ghi rõ NKTN có CO2 haykhông Trên nhãn sản phẩm phải được ghi rõ hàm lượng tổng chất rắn hòa tan và hàm lượngcác thành phần đặc trưng của NKTN như: natri, canxi, kali, magiê, iôt, florua và HCO3 Khisản phẩm chứa nhiều hơn 2,0 mg/l florua thì phải ghi trên nhãn là "Sản phẩm không thích hợpcho trẻ dưới 7 tuổi"

Nước uống đóng chai (NUĐC): Theo TCVN 6096: 2004, NUĐC có thể có chứa khoáng

chất và CO2 tự nhiên hoặc bổ sung nhưng không phải là NKTN đóng chai và không được chứađường, các chất tạo ngọt, các chất tạo hương hoặc bất kỳ loại thực phẩm nào khác Tiêu chuẩn

về đóng gói của nước uống đóng chai cũng được quy định giống như NKTN đóng chai, nhưng

nhãn mác sản phẩm phải ghi rõ tên gọi là "Nước uống" kết hợp với tên gọi thương mại hoặc địadanh của nguồn nước.

Về mặt cảm quan, khó có thể phân biệt được NKTN và nước uống bình thường, vì cả hai đềutrong vắt như nhau NKTN có hàm lượng khoáng cao thì còn có mùi, có vị, sủi tăm để phânbiệt, nhưng với những loại NKTN có hàm lượng khoáng nhẹ - loại nước tốt nhất được các bác

sĩ khuyên dùng cho giải khát bình thường, thì nó cũng chẳng khác gì loại nước tinh khiết.Chính vì vậy, trước khi mua, người tiêu dùng cần xem kỹ trên nhãn của sản phẩm có ghi dòngchữ "nước khoáng thiên nhiên" hay không

2.2.3 Một số thiết bị dùng trong xử lý nước uống đóng chai

- Nước có áp lực nên không xảy ra hiện tượng chân không trong lớp lọc.

- Có thể tăng chiều dày lớp lọc để tăng vận tốc lọc

- Không theo dõi được hiệu quả quá trình rửa lọc

- Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng hay rò nước loặc xảy ra tình trạng rửangược thì cát lọc sẽ bị đưa về bơm

 Nhiệm vụ: xử lý bổ sung (loại clor dư có trong nước thủy cục, bảo vệ nhựa và màng RO

không bị lão hóa, do clor là chất oxy hóa mạnh)

 Nguyên tắc hấp phụ:

Hình 2.2: Nguyên tắc hấp phụ của than hoạt tính

- Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn(than hoạt tính)

- Một số chất nào đó có khả năng cố định trên bề mặt của chất rắn (than hoạt tính)

- Khả năng hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào những yếu tố sau:

 Tính chất vật lý của than hoạt tính: như kết cấu, kích thước, mật độ lỗ, diện tích tiếp xúc

 Tính chất lý hóa của các tạp chất cần loại bỏ

 Thời gian tiếp xúc của nước với than hoạt tính càng lâu, việc hấp thụ càng tốt

 Than hoạt tính:

- Là loại than được xử lý từ nhiều nguồn vật liệu như tro của vỏ lạc, than gáo dừa hoặc than đá.Những nguyên liệu này được nung nóng từ từ ở nhiệt độ khoảng 6000C trong môi trường chânkhông, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí có tính oxy hóa (như hơi nước, CO2 hoặc O2) ởnhiệt độ cao 800 – 9000C quá trình này tạo nên những lỗ nhỏ li ti có tác dụng hấp phụ và giữ cáctạp chất

- Diện tích tiếp xúc của than hoạt tính rất lớn, khoảng 1000 – 1500 m2/g

Hình 2.3: GAC

- Các dạng kết cấu của than hoạt tính:

 Dạng bột cám (powdered - PAC): đây là loại được chế tạo theo công nghệ cũ, naythường được sử dụng trong sản xuất pin, acquy

 Dạng hạt (granulated - GAC): là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử mùi.Tuy nhiên, nước thường có xu hướng chảy xuyên qua những khoảng trống giữa các hạtthan thay vì phải chui qua những lỗ nhỏ

 Dạng khối đặc (extruded solid block - SB): là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, khuẩncoliform, chì, độc tố, khử màu và khử mùi clorine Loại này được làm từ nguyên một thỏithan, được ép định dạng dưới áp suất tới 800 tấn nên rất chắc

- Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định Sau khi lọc được một khối lượngnước theo chỉ định của nhà sản xuất, than sẽ không còn khả năng hấp phụ nữa Khi đó cần phảitái sinh than hoặc thay lớp than mới

 Các thông số kiểm soát

- Nồng độ lớn nhất của chất hấp phụ có thể chấp nhận được ở đầu ra

- Chiều sâu của lớp than hoạt động so với toàn bộ chiều sâu

- Thời gian hoạt động của than hoạt tính trong thiết bị xử lý

c) Cột trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được sử dụng rộng rãi trong các quá trình xử lý nước thải cũng nhưnước cấp

Trong xử lý nước cấp, phương pháp trao đổi ion thường được sử dụng để khử các muối, khử cứng, khử khoáng, khử nitrat, khử màu, khử kim loại và các ion kim loại nặng và các ion kimloại khác có trong nước

Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để loại ra khỏi nước các kimloại (kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thuỷ ngân, cadimi, vanadi, mangan,…),các hợp chất của asen,photpho, xianua và các chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với

độ làm sạch nước cao

Nhược điểm chính của phương pháp này là chi phí đầu tư và vận hành khá cao nên ít được sửdụng cho các công trình lớn và thường sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lýcao

Ưu điểm của phương pháp là rất triệt để và xử lý có chọn lựa đối tượng

 Nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion còn gọi là ionit ,các ionit có khả năng hấp thu các ion dương gọi là cationit,ngược lại các ionit có khả năng hấp thu các ion âm gọi là anionit Còn các ionit vừa có khả nănghấp thu cation ,vừa có khả năng hấp thu anion thì được gọi là ionit lưỡng tính

Về cấu tạo : trong cấu tạo của chất trao đổi ion, có thể phân ra hai phần Một phần gọi là gốccủa chất trao đổi ion, một phần khác gọi là nhóm ion có thể trao đổi (nhóm hoạt tính ) Chúng hoáhợp trên cốt cao phân tử

Dùng phương pháp tổng hợp hoá học ,người ta chế tạo được chất trao đổi ion hữu cơ gọi là nhựatrao đổi ion (resin) Resin được tạo ra bởi sự trùng ngưng từ styren vàdivinylbenzen(DVB) Phân

tử styren tạo nên cấu trúc cơ bản của Resin DVB là những cầu nối giữa các polime có tính khônghoà tan và giai bền Cầu nối trong Resin là cầu nối 3 chiều Trong Resin có cấu trúc rỗng

Phân loại : có 4 loại Resin

- Resin Cation acid mạnh

- Resin Cation acid yếu

- Resin Anion bazơ mạnh

- Resin Anion bazơ yếu

 Tính chất vật lý:

o Màu sắc : vàng, nâu, đen, thẫm Trong quá trình sử dụng nhựa , màu sắc của nhựa mất hiệu lực thường thâm hơn một chút

o Hình thái : nhựa trao đổi ion thường ở dạng tròn

o Độ nở : khi đem nhựa dạng keo ngâm vào trong nước ,thể tích của nó biến đổi lớn

o Độ ẩm : là % khối lượng nước trên khối lượng nhựa ở dạng khô (độ ẩm khô) , hoặc ở dạng ướt(độ ẩm ướt)

o Tính chịu nhiệt : các loại nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đều có giới hạn nhất định , vượt quágiới hạn này nhựa bị nhiệt phân giải không sử dụng được Nhiệt độ hoạt động tốt từ 20-50o C

o Tính dẩn điện : chất trao đổi ion ẩm dẩn điện tốt, tính dẫn điện của nó phụ thuộc vào dạng ion

o Kích thước hạt : Resin có dạng hình cầu d= 0,04-1,00 mm

o Tính chịu mài mòn : trong vận hành các chất trao đổi ion cọ sát lẫn nhau và nở ngót , có khảnăng dể vỡ vụn Đây là một chỉ tiêu ảnh hưởng đến tính năng thực dụng của nó

o Tính chịu oxy hoá: chất oxy hoá mạnh có thể làm cho nhựa bị lão hoá (trơ)

 Tính năng hoá học:

Dung lượng trao đổi:

Dung lượng trao đổi là biểu thị mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao đổi trong một loại chấttrao đổi ion Có 2 phuơng pháp biểu thị dung lượng trao đổi Theo thể tích đlg/m3; theo khốilượng mgđl/g

-Tổng dung lượng trao đổi : chỉ tiêu này 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 trongmột loại dung dịch nào đó đã định ,nên không phải là hằng số

- Dung lượng trao đổi làm việc : Dung lượng trao đổi được xác định dưới điều kiện vận hànhthực tế

Tính năng thuận nghịch của phản ứng trao đổi ion:

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch Dựa trên tính chất này người ta dùng dung dịchchất hoàn nguyên , thông qua chất trao đổi ion đã mất hiệu lực để khôi phục lại năng lực trao đổicủa nó

CaR2 + 2H + ( nhựaThí dụ : 2HR + Ca2+ trao đổi)2HR + Ca2+ (hoàn nguyên)CaR2 + 2H+Tính acid , kiềm : tính năng của chất Cationit RH và chất Anionit ROH ,giống chất điện giải acid,kiềm

Tính trung hoà và thuỷ phân : tính năng trung hoà và thuỷ phân của chất trao đổi ion giống chấtđiện giải thông thường

Tính chọn lựa của chất trao đổi ion:

- Ở hàm lượng ion thấp trong dung dịch , nhiệt độ bình thường, khả năng trao đổi tăng khi hoá trịcủa ion trao đổi tăng

 Nhựa cation axit mạnh:

Strong Acidic Cation Exchanger Structure (Styrene-Divinylbenzene Matrix)

Hình 2.4: Cấu trúc của một loại nhựa cation axit mạnh

 Nhựa cation axit yếu:

- Trao đổi với muối kiềm (HCO

3, CO2 

3 ) thành axit yếu tương ứng nhưng không trao đổivới muối không kiềm (NaCl, CaSO4)

- Nhóm chức:carboxylic

- Dung dịch hoàn nguyên: HCl hoặc H2SO4

Weakly Acidic Cation Exchanger Structure(Acrylic Divinylbenzene Matrix)

Hình 2.5: Cấu trúc của một loại nhựa cation axit yếu

 Tính lựa chọn ion theo thứ tự:

Nhựa cation axit mạnh:

 Cơ chế:

- Quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pharắn Trao đổi ion là một quá trình gồm các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế ) giữa cácion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi) Sự ưu tiên hấp thu của nhựa traođổi dành cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chổ các ion cótrên khung mang của nhựa trao đổi Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và cácloại ion khác nhau

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

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

- Chọn phương pháp làm mềm nước bằng cationit phải dựa vào các yêu cầu đối với chất lượngnước sau xử lý, thành phần muối hòa tan trong nước nguồn Trong tất cả các trường hợp, khichỉ cần giảm độ cứng của nước thì phương pháp làm mềm rẻ nhất là Na – cationit:

2RNa + CaSO4 ↔ R2Ca + Na2SO42RNa + MgSO4 ↔ R2Mg + Na2SO4

- Để khôi phục lại khả năng trao đổi của cationit, ta tái sinh bằng muối NaCl:

R2Ca + 2NaCl ↔ 2RNa + CaCl2R2Mg + 2NaCl ↔ 2RNa + MgCl2Sau khi hoàn nguyên lại tiến hành lọc nước để làm mềm tiếp tục Quá trình làm mềm bằng Na –cationit có thể giảm được hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong nước đến trị số rất bé Độ kiềm tổng củanước không đổi, cặn sấy khô tăng lên một chút vì đã thay thế một ion Ca2+ hòa tan trong nước cótrọng lượng nguyên tử 40.08 bằng 2 ion Na+ trọng lượng nguyên tử : 222.9945.98

 Các thông số kiểm soát

- Nồng độ lớn nhất của ion bị trao đổi có thể chấp nhận được ở đầu ra

- Chiều sâu của lớp nhựa hoạt động so với toàn bộ chiều sâu

- Thời gian hoạt động của nhựa trao đổi trong thiết bị xử lý

 Các yếu tố ảnh hưởng

- Bản chất của ion bị trao đổi

- Bản chất của chất trao đổi ion

- Giá trị pH

- Nhiệt độ của nước

- Nồng độ của các ion khác có trong nước

- Mức độ tái sinh

- Khử cứng (Ca2+, Mg2+…) cho nước ăn uống, nước cấp nồi hơi (ảnh hưởng do đóng cặn) thường

sử dụng R – Na (nhựa cation axit mạnh chu trình Na) Tuy nhiên cần phải cân nhắc lượng Na(Na > 200 mg/l ảnh hưởng sức khỏe) sinh ra có ảnh hưởng đến sức khỏe không để quyết định

có dùng trao đổi ion để khử cứng không

- Hàm lượng Fe > 0.3 mg/l : không nên sử dụng trao đổi ion vì trong điều kiện có O2, Fe2+ sẽ bịoxy hóa thành Fe3+ (kết tủa bám trên bề mặt nhựa) làm giảm khả năng trao đổi ion

- TDS > 1000mg/l : không nên sử dụng trao đổi ion vì hiệu quả trao đổi kém do phản ứng traođổi ion là phản ứng thuận nghịch và chi phí hóa chất cao (do nhựa có dung lượng trao đổi giớihạn nên phải hoàn nguyên nhiều)

- Nếu nước lấy từ mạng lưới nước cấp (nước thủy cục) thì trong nước có chứa một lượng clor dư(là chất oxy hóa mạnh) sẽ oxy hóa nhựa, do đó cần khử clor dư rồi mới trao đổi ion

- Trường hợp nước có vi sinh vật và điều kiện dinh dưỡng, vi sinh vật sẽ bám trên bề mặt nhựalàm giảm bề mặt tiếp xúc trao đổi, vì vậy cần khử trùng trước bằng tia UV (không được sửdụng chlorine)

d) Thiết bị lọc màng

Lọc màng là một xu hướng công nghệ mới được phát triển và ứng dụng cuối thế kỷ XX Lọcmàng có thể được chia ra làm bốn nhóm chính: vi lọc (microfiltration - MF), với kích thước lỗrỗng ~ 10-7 m; siêu lọc (ultrafiltration - UF), với kích thước lỗ rỗng ~ 10-8 m; lọc phân tử hay lọcnano (nanofiltration - NF), với kích thước lỗ rỗng ~ 10-9 m; thẩm thấu ngược (reverse osmosis -RO), kích thước lỗ rỗng < 10-9 m)

Hình 2.6: Dãy kích thước hạt ứng dụng màng

Hình 2.7: So sánh kích thước lỗ của các loại màng lọc

Nguyên lý lọc màng dựa trên sự phân tách các phần tử trong nước qua lớp vách ngăn (màng)nhờ lực tác dụng Lực tác dụng có thể là chênh lệch áp suất (P), hiệu điện thế (E), nồng độ dungdịch.

Màng lọc được chế tạo từ các vật liệu có nguồn gốc vô cơ như gốm nung chảy, các hợp chấtcacbon, silic, zicron, hoặc từ nguồn gốc hữu cơ như cao su, vải amiăng, axetat xellulo, Poly-ethylen, Poly-propylen Bề dày màng từ 0,05mm - 2mm Các lỗ nhỏ trên màng được chế tạo bằngcách chiếu tia phóng xạ, lazer, các phản ứng hóa học trong điều kiện nhiệt độ, áp suất thích hợp

Để đảm bảo cường độ nước tuần hoàn trên bề mặt màng lọc, tránh hiện tượng phân cực nồng độgây tắc, hỏng màng lọc, đồng thời tăng tối đa diện tích bề mặt tiếp xúc với nước và giảm kíchthước thiết bị, người ta thường sản xuất các modul màng lọc và ghép chúng lại với nhau Cácmodul này có thể được sản xuất dưới dạng tấm phẳng, ống, cuộn hay sợi rỗng

 Các dạng màng RO:

 Màng xoắn:

Hình 2.8: Màng xoắn

Chế tạo modul bằng cách: đặt tấm xốp mềm giữa 2 tấm màng phẳng, gắn kín 3 viền mép, viềnthứ 4 còn lại gắn với ống góp Nhiều cặp như vậy xếp chồng lên nhau qua tấm đệm mềm, sau đócuộn lại thành ống Nước đem đi lọc vào khe của tấm đệm với tốc độ đủ lớn, nước từ khe thấmqua màng lọc tập trung vào tấm rỗng và thu gom về ống góp Đường kính mỗi cuộn đến 30cm,chiều dài đến 1.5m Modul này gọn chắc và có tổn thất áp lực thấp hơn dạng modul dạng tấm.

 Màng dạng tấm

 Vị trí: thường được bố trí ở phía sau trong qui trình công nghệ xử lý nước tinh dùng cho

nước uống đóng chai, chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm…

 Chức năng: khử khoáng nước cấp bởi việc loại hầu hết các ion trong nước bao gồm cả

các ion hóa trị I Ngoài ra chúng còn loại được cả các hợp chất hữu cơ tự nhiên và tổnghợp cũng như hầu hết các vi sinh vật có trong nước mà các quá trình xử lý trước đó không

xử lý được Nước cấp sau khi xử lý bằng RO có chất lượng rất cao, đáp ứng được các yêucầu khắt khe nhất trong sinh hoạt và công nghiệp

 Cơ chế:

Hình 2.12: Lọc thẩm thấu ngược

Hình 2.13: Cơ chế lọc qua màng

Reverse osmosis hay còn gọi là siêu lọc là dạng lọc cho hiệu quả lọc tốt nhất từng được biếtđến Quá trình RO này cho phép loại trừ đi các phần tử hòa tan có trong dung dịch như các loạiion Ứng dụng làm tinh khiết nước hoặc sản xuất các dung môi hữu cơ như ethanol, glycol; cácdung chất này có thể đi qua màng lọc trong khi các ion các chất khác bị giữ lại trên bề mặt màng

RO sử dụng màng bán thấm, loại màng này cho phép nước đi qua và giữ lại các chất ô nhiễm cótrong nước RO phổ biến sử dụng phương dòng chảy ngang, phương pháp này cho phép bề mặtmàng lọc luôn được làm sạch bởi dòng nước chảy ngang bề mặt, hạn chế sự tích tụ các chất ônhiễm Quá trình này đòi hỏi một động lực để chuyển nước đi qua bề mặt màng, động lực nàyđược tạo ra bởi các loại bơm cao áp; áp suất tạo ra càng cao thì động lực càng lớn Tuy nhiên, khiđộng lực càng lớn thì màng lọc sẽ bị nén chặt dẫn đến việc giảm độ thấm qua màng Khi nồng độcủa dòng chất đưa vào càng cao thì đòi hỏi động lực tạo ra càng lớn RO có khả năng loại trừ cácloại vi sinh vật, khoáng chất đường, protein, thuốc nhuộm và đặc biệt là các muối vô cơ; các hợpchất này có phân tử lượng từ 150-250 daltons và kích thước từ 1-10 A0 Quá trình tách các chấtbởi RO được tăng thêm hiệu quả bởi điện tích của chính các phần tử, nghĩa là các ion hòa tanmang điện tích càng lớn càng dễ bị màng giữ lại loại trừ ra khỏi dòng thấm, chẳng hạn như cáchợp chất khoáng thì dễ bị loại trừ ra khỏi dòng chảy khi dòng đi qua màng hơn so với các hợpchất hữu cơ không mang điện

 Hiệu xuất loại bỏ tạp chất của màng RO

Với cấu tạo đặc biệt, màng RO (thẩm thấu ngược) loại bỏ hiệu quả hầu như tất cả những gì khôngphải là nước

- Tỉ trọng: 1,65 so với không khí.

- Nhiệt độ hóa lỏng: -112 độ C

- Nhiệt độ hóa rắn: -251 độ C

Hình 2.14: Sự phân hủy và tạo thành ozone

- Ozone hòa tan trong nước gấp 10 lần độ hòa tan của oxy

- Là chất khí không bền vững, nhất là khi có mặt của xúc tác, ozone nhanh chóng phân rãthành O2 + O

- Tác dụng oxy hóa của ozone mạnh hơn oxy nhiều Ở nhiệt độ thường nó có thể biến: sulfitthành sulfat, amoniac thành acide nitric, carbon thành khí carbonic

 Ưu điểm của ozone so với các phương pháp khử trùng khác:

- Có khả năng tiệt trùng tuyệt đối (vi trùng, vi khuẩn, nấm mốc…), không gây ô nhiễm vìozone dễ dàng phân hủy thành oxy

- Có khả năng biến các muối kim loại nặng độc hại như: Mn, Zn, Cd, Pb, Hg…thành các oxit

vô hại, không tan, có thể lắng lọc và loại bỏ chúng dễ dàng

- Có thể thanh trùng cho cả môi trường nước và môi trường khí, có thể thấm vào mọi ngõngách, khe kẽ…

- Nước được xử lý bằng ozone sẽ trở nên tinh khiết: trong, không mùi, không màu, không độc

tố, không vi sinh và giàu oxy

- Có khả năng phá hủy các chất độc hữu cơ như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, có khả năngphân hủy các nhóm chức của các chất màu, chất mùi Vì vậy ozone có khả năng khử màu,khử mùi rất tốt

- Không gây phỏng mô, tế bào như H2O2.

 Ứng dụng của ozone

Nhờ những tính năng quý giá nêu trên nên ozone được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựcsản xuất và đời sống Một số lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của ozone :

 Ozone trong công nghệ cung cấp nước sinh hoạt :

Ozone được dùng để xử lý, tiệt trùng trong công nghệ cung cấp nước sinh hoạt ở các đô thịlớn , tiến tới loại trừ hẳn chlor trong ngành công nghệ này , vì bản thân chlor cũng là mộtnguồn gây ô nhiễm nguy hại., xử lý nước hồ bơi

 Ozone trong công nghệ nuôi trồng, trước hết là nuôi trồng thuỷ sản:

Mỗi cơ sở chăn nuôi thuỷ sản: Mỗi cơ sở chăn nuôi thuỷ sản có thể lắp đặt một hệ thống xử lýnước bằng ozone dùng để chăn nuôi kiểu như một nhà máy nước mini Cách làm này cónhiều lợi ích:

- Nước dùng để chăn nuôi luôn luôn trong sạch, do đó dịch bệnh không thể phát sinh

- Hệ thống vận chuyển nước tuần hoàn nên có thể tiết kiệm lượng nước đáng kể

- Nhờ hệ thống xử lý nước này việc chăn nuôi hải sản( nước mặn ) có thể được thực hiện ởbất cứ nơi nào, không nhất thiết phải gần biển

- Một lợi ích khác nữa rất quan trọng mà ít người để ý đến là việc sử dụng ozone khônggây ô nhiễm khu vực môi trường xung quanh khu vực chăn nuôi

Trong chăn nuôi gia súc gia cẩm có thể dùng nước ngậm ozone để vệ sinh , tẩy rửachuồng trại rất tốt Dùng ozone xử lý môi trường nuôi cấy các chủng men đặc biệt sẽ thuđược những kết quả ngạc nhiên

 Ozone trong chế biến , bảo quản thực phẩm:

Các xí nghiệp chế biến thuỷ hãi sản xuất khẩu, nhất là các sản phẩm tươi sống , các lò giết

mổ gia súc, gia cầm , các xí nghiệp đồ hộp dùng nước ngậm ozone để chế biến sẽ có nhữngsản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế cả về vệ sinh lẫn môi trường Nước đá ngậm ozone sẽ kéodài thời gian bảo quản các sản phẩm tươi sống và giữ cho sản phẩm có chất lượng cao

 Ozone trong các ngành công nghiệp khác:

Những nơi có nhu cầu tẩy trắng , tiêu chuẩn vệ sinh cao như trong công nghiệp dược phẩm,giấy , đường , cao su… Thì ozone sẽ là một trợ thủ đắc lực không gì thay thế được

 Ozone trong làm sạch môi trường :

Trong tương lai ozone sẽ là vũ khí đặc hiệu để xử lý các môi trường bị ô nhiễm như môitrường bệnh viện, nước thải của các xí nghiệp công nghiệp như thuộc da, cao su , giấy in,nhuộm…

 Lưu ý đặc biệt khi dùng ozone

 Nếu không tính toán đúng thời gian tiếp xúc, việc dùng ozone sẽ không hiệu quả

 Phải tính đủ hàm lượng ozone cần thiết trên co sở đo đếm chính xác hàm lượng các tạp chất cần xủ lý

 Ozone có thể làm oxy hóa đường ống, vật liệu lọc, bồn chứa và các chi tiết máy móc

 Ozone có thể ảnh hưởng đến người sử dụng nếu không trang bị phương tiện bảo hộ lao động thích hợp…

f) Tiệt trùng bằng tia cực tím

Hình 2.15: Cấu tạo đèn UV

 Các yêu cầu cần thiết

- Trước khi cho qua đèn UV, cần lọc thô (5 m ) trước để loại bỏ cặn Bởi vì các hạt cặn có thểhấp phụ hoặc cản trở tia cực tím và có thể bám trên bề mặt của đén, gây ảnh hưởng đến hiệuquả diệt khuẩn của tia cực tím.

- Mặc dù có khả năng diệt 99.99% vi khuẩn , vi rút nhưng UV không có tác dụng với bất kìhóa chất hay kim loại nào Do đó UV chỉ là công đoạn cuối cùng của quy trình xử lý nướcuống

- Sản xuất nước đóng chai…

2.2.4 Qui trình sản xuất nước uống đóng chai

Giai đoạn 2: Ngâm nắp đã rửa bằng dung dịch tiệt trùng

Giai đoạn 3 và 4: Tương tự như giai đoạn 1 và 2 Sau đó đưa vào ngăn chứa để chuẩn bị sản xuất

- Chuẩn bị vỏ bình 18,9 lít:

Giai đoạn 1: Vỏ bình được tập trung phòng sơ chế để chà rửa sạch sẽ, súc rửa lần thứ nhất bằnghóa chất tiệt trùng dùng cho thực phẩm

Giai đoạn 2: Quy trình tiệt trùng vỏ bình

Vỏ bình tiếp tục được đưa vào máy tự động súc rửa 5 lần bằng hóa chất tiệt trùng, được máy tráng lại bằng nước thành phẩm

Hóa chất tiệt trùng phải là loại được kiểm nghiệm, có tính sát trùng mạnh không để lại mùi, phân hủy nhanh, không ảnh hưởng đến chất lượng nước.

Giai đoạn 3: Vỏ bình được chuyển qua máy chiết nước, đóng nắp tự động

Giai đoạn 4: Bình được đưa qua băng tải, lúc này một bộ phận sẽ kiểm tra bình lần cuối trước khi đưa ra thành phẩm

Giai đoạn cuối: Bình thành phẩm được chuyển qua kho trung chuyển Bộ phận đảm bảo chất lượng kiểm tra lần cuối Sau hai ngày có kết quả kiểm nghiệm chuyển qua kho bảo quản và phân phối

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị nắp: Nắp được rửa sạch từ khu vực rửa nắp sau đó được đưa vào ngăn chứa để sản xuất

- Giai đoạn 2: Chuẩn bị vỏ chai: Vỏ chai mới, được đưa vào băng tải, máy tự động chuyển chai vào, súc rửa bằng hóa chất tiệt trùng

- Giai đoạn 3: Chiết nước đóng nắp: Máy tự động chuyển chai vào súc rửa bằng hóa chất tiệt trùng, tráng lại bằng nước thành phẩm Chai tiệt trùng được đưa qua chiết nước, đóng nắp tự động

KCS kiểm tra chất lượng chai đã đóng nắp đi ra băng tải Chuyền qua máy in hạn sử dụng lên nắp chai Chai được lồng nhãn thân và cổ chuyển tự động qua máy sấy màng co

Đóng thùng thành phẩm chuyển qua kho trung chuyển, thực hiện thủ tục lưu kho…

2.2.5 Quy trình xử lý nước uống đóng chai theo tiêu chuẩn của WQA - hiệp hội chất lượng nước HOA KỲ

Quy trình xử lý chuẩn của WQA gồm có 5 công đoạn quan trọng nhất trong quá trình xử lý như sau:

a) Hệ thống lọc đa năng

Thông thường thiết bị này chứa 3 lớp màng nguyên liệu khác nhau, chiều sâu của cả ba lớpkhoảng 66cm đến 102cm, lớp trên cùng là than hoạt tính, lớp ở giữa là Calcined Alumim Silicate,lớp cuối cùng là thạch anh Với đa chức năng như vậy cho phép thiết bị này khử những tạp chấthữu cơ lơ lửng trong nguồn nước nguyên nhân gây đục và cân bằng độ axit và kiềm (pH) tronggiới hạn cho phép

b) Hệ thống lọc than hoạt tính

Than hoạt tính đặc biệt hiệu quả trong việc khử mùi, màu do những hợp chất hữu cơ gây ra vàđồng thời khử hầu hết lượng dư chất Clorin (THMs) có trong nguồn nước thủy cục Than hoạttính đồng thời có khả năng hấp thu rất cao lượng hóa chất nông nghiệp có trong nguồn nước như:Aldicard, Aldrin, Endrin và những chất tẩy rửa như: Percholorocthylene (PCE), Trichlorocthylene(TCE) và Benzen

c) Hệ thống làm mềm nước

* Nước cứng dùng phương pháp hóa để đo lượng Ca2+ và Mg2+ hiện diện trong mẫu nước, cộnghai chất lại với nhau ta có tổng cộng độ cứng được tính bằng mg/l hoặc ppm, tuy nhiên để xácđịnh mức độ như thế nào thì gọi là nước cứng Hiệp hội chất lượng nước Hoa Kỳ WQA quy địnhtiêu chuẩn như sau: nước cứng từ 180mg/l (ppm) tổng hợp Ca2+ và Mg2+ trở lên

* Nước mềm bằng hoặc thấp hơn 170 ppm tổng lượng Ca2+ và Mg2+ Phương pháp phổ biến vàhiệu quả nhất hiện nay được ứng dụng trong việc xử lý nước đóng chai là sử dụng hạt nhựa traođổi làm mềm và tái sinh bằng muối thường (NaCl)

* Cũng như thiết bị lọc đa năng thiết bị làm mềm nước cũng phải được tính toán thật chính xáctổng chất rắn hòa tan (TDS), Ca2+ và Mg2+ trong mẫu nước và công suất sử dụng ta sẽ có đượckhối lượng hạt nhựa cần thiết để xử lý và lượng muối vừa đủ để tái sinh giúp chất lượng nguồnnước luôn ổn định

d) Hệ thống thẩm thấu ngược

Đây là thiết bị chiếm vai trò quan trọng nhất và mang tính năng bắt buộc trong quy trình xử lýnước uống đóng chai Vì tính năng thẩm thấu cho nên nguồn nước được đưa vào màng với ápsuất cao trung bình là 150psi cho phép loại bỏ đến 99,9% muối và chất nhiễm rắn, loại bỏ hầunhư hoàn toàn vi khuẩn ở 0,0001 microns Về nguyên tắc nguồn nước khi qua R.O là có thể đạttiêu chuẩn uống được tuy nhiên nguồn nước theo dây chuyền sẽ được dẫn vào bồn chứa trướckhi vào bình để sử dụng, giai đoạn này dễ phát sinh vi khuẩn do đường ống dẫn và nguồn nướctiếp cận với không khí trước khi vào bồn

e) Sát khuẩn bằng công nghệ Ozone (O 3 ) và Đèn cực tím (U.V)

Ozone được xem như một công cụ không thể thiếu trong diệt khuẩn và ngăn ngừa hiện tượngtái nhiễm của vi khuẩn với ưu điểm là chất oxy hóa nhanh và mạnh nhất hiện nay

Hiện nay Ozone diệt khẩn nhanh hơn Clorin 3.100 lần và mạnh hơn 1.000 lần Ozone khôngtồn tại ổn định trong nước, nó phân hủy nhanh, sản phẩm phụ còn lại duy nhất của ozone trongnước là oxy nguyên chất.

Đèn cực tím (U.V) tạo ra những dòng điện từ với độ bức xạ là 2.537 amgstroms (Ă) giết chếtnhững bào tử, bào nang của vi khuẩn không thể phát triển thành tế bào

Trong tự nhiên chúng ta thường sử dụng phương pháp truyền thống là nấu nước đun sôi, ở điểmsôi là 100oC, những vi khuẩn hiếu khí như: Ecoli, Samonella… bị tiêu diệt, nhưng không lọcđược xác khuẩn, phương pháp đun sôi nước chỉ có thể giải quyết 50% vấn đề vi sinh, nhưngthành phần lý hóa, tạp chất kim loại, hóa chất, dư lượng, thuốc trừ sâu vẫn là mối quan tâm hiệnnay

Với những công nghệ tiên tiến như: Thẩm thấu ngược, ozone, U.V… được đưa vào ứng dụngcho phép chúng ta hoàn toàn an tâm về mặt chất lượng

2.3 Các qui trình công nghệ sản xuất nước uống đóng chai tiêu biểu

2.3.1 Nguồn nước thủy cục

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước uống đóng chai từ nguồn nước thủy cục

2.3.2 Nguồn nước ngầm nhiễm sắt và mangan ở nồng độ thấp

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước uống đóng chai từ nguồn nước ngầm nhiễm sắt

và mangan ở nồng độ thấp

2.3.3 Nguồn nước ngầm nhiễm nitrat

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước uống đóng chai từ nguồn nước ngầm nhiễm nitrat 2.3.4 Nguồn nước ngầm có độ cứng cao

Sơ đồ 2.4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước uống đóng chai từ nguồn nước ngầm có độ cứng cao 2.4 Một số qui trình công nghệ đã áp dụng trên thực tế

2.4.1 Quy trình xử lý nước Asagiri của công ty TNHH ANPHA VIỆT NAM

Sơ đồ 2.5: Quy trình xử lý nước Asagiri của công ty TNHH ANPHA VIỆT NAM

Đây là qui trình được thiết kế theo công nghệ mới, hoạt động tự động Từ nguồn nước thuỷ cục,qua thiết bị lọc thô những chất cặn và cát bẩn đang lơ lửng trong nước, có kích thước trên 100

µm sẽ được giữ lại Sau đó, nước được tiếp tục đưa sang thiết bị khử mùi có chứa than hoạt tính

để loại bỏ các chất độc hại gây mùi có trong nước nguồn Khi qua thiết bị làm mềm, nước được

Nước

thủy cục Lọc than hoạt tính làm mềmThiết bị Lọc tinh 5μm

ROTiệt trùng

bằng ozone

Lọc tinh 0.2μm

Bồn chứa

nước tinh

Đóng chai

“mềm hoá”, khử ion cứng Ca2+, Mg2+ Tại thiết bị lọc tinh 5 µm, chất cặn có kích thước lớn hơn 5

µm sẽ được giữ lại bằng các lõi lọc 5 µm

Thiết bị lọc thẩm thấu ngược – RO: với hiệu suất xử lý ion >95%, nước qua hệ RO đã đạt tiêuchuẩn hoá lý Trước khi đưa vào công đoạn thành phẩm, nước được đưa vào tiệt trùng bằngphương pháp ozon Dưới tác dụng ôxy hoá của ozon trong nước, các tế bào vi sinh vật còn lạitrong nước sẽ bị tiêu diệt Xác vi sinh vật được lọc sạch qua thiết bị lọc tinh bằng lõi lọc 0,2 µm.Với công nghệ xử lý nước sạch thành nước tinh khiết theo dây chuyền sản xuất công nghệ hiệnđại của Mỹ và tiêu chuẩn quản lý chất lượng của Nhật Bản, cho thấy nước thành phẩm do công tyALPHA VIỆT NAM sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng là nước tinh khiết, nước an toàn trong sửdụng ăn uống và nước sinh hoạt

Nước uống tinh khiết ASAGIRI, sản phẩm được sản xuất theo dây chuyền công nghệ hiện đạicủa Mỹ và tiêu chuẩn quản lý chất lượng của Nhật Bản

Ozone có khả năng diệt khuẩn cao đảm bảo vệ sinh, không lưu lại mùi vị trong nước, làm nướcngọt hơn và tinh khiết hơn

2.4.2 Quy trình xử lý nước SAPUWA:

Sơ đồ 2.6: Quy trình xử lý nước SAPUWA

Nước giếng Trao đồi

ion

anthracite

Lọc than hoạt tính

Trao đổi ion (lần 2)

Bồn chứa nước mềm

Lọc tinh

1μm

Lọc tinh 0.2μm

Tiệt trùng bằng ozone

Bồn chứa nước tinh

Tiệt trùng

bằng UV

Đóng chai

 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+… và những ion âm (Anion) như: Cl-, NO3-, NO2-,

Nước được xử lý qua hệ thống này sẽ được chứa vào 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 màu, mùi của nước

-Lọc trao đổi cation (lần 2)

Sau khi nước đã qua các quy trình lọc thô được bơm vào bồn chứa nước mềm

 Giai đoạn 3:

Nước mềm đưa qua hệ thống tiệt trùng bằng tia UV để diệt khuẩn

Sau đó, đưa qua hệ thống lọc tinh bao gồm 2 giai đoạn lọc:Lọc 1µm và lọc 0,2µm, để loại bỏ các

vi khuẩn, các oxyt kim loại…

 Giai đoạn cuối:

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

- Từ máy sản xuất Ozone được đưa vào hệ thống trộn với nước tinh để tiệt trùng, sau đó, Ozone

tự chuyển hóa thành oxy

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1 Nguồn nước thủy cục trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

Nước cấp cho sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh được cấp bởi 3 nhà máy nước:

 Nhà máy nước Thủ Đức (công suất 750000 m3/ngày): cung cấp nước cho 80%người dân thành phố Hồ Chí Minh

 Nhà máy nước Tân Hiệp (công suất 15000 m3/ngày = 1 nửa công suất thiết kếcủa giai đoạn 1): cung cấp nước cho Q10, Q11, Q6, Q8, Q7, Tân Bình, Tân Phú, PhúNhuận, Gò Vấp, Nhà Bè

 Công ty khai thác và xử lý nước ngầm thành phố: hiện đang xử lý và cung cấpnước tại 2 khu vực:

+ Nhà máy nước ngầm Tân Phú (nhà máy nước ngầm Hoccmôn cũ): khai thác nước thô từ

32 giếng khoan, khu xử lý nước tập trung tại trụ sở công ty ở khu vực P15, quận Tân Bìnhvới công suất hiện nay là 60.000 m3/ng.đ (thiết kế ban đầu là 50.000 m3/ng.đ ), cung cấpnước sạch cho người dân quận Tân Bình, Q.6, Q.11

+ Các trạm cấp nước ngoại thành: 12 trạm đang hoạt động với công suất 3600 m3/ngày đêmbao gồm: trạm Bình Hưng, Bình Đăng, Phong Phú, Qui Đức, Hưng Long…

3.2 Chất lượng nguồn nước thủy cục điển hình trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

Từ kết quả chất lượng nước hàng tuần tại các nhà máy xử lý nước và kết quả thử mẫu nướctrên mạng, ta có thể đưa ra chất lượng nước thủy cục điển hình tại TP.HCM như sau:

Bảng 3.1 Bảng chất lượng nước thủy cục điển hình tại thành phố Hồ Chí Minh

(ngay tại nhà máy)

NMN Tân Hiệp (ngay tại nhà máy)

Chất lượng nước điển hình (tại nơi tiêu thụ)

6.5 – 70.8 – 1.00.3 – 1.1

15 – 184.5 – 6.5

20 – 28464.30.0020.71800.0040.4 – 0.65120

6.80.90.7175.524464.30.0020.71800.0040.53120

6.5 – 7.20.2 – 0.50.3 – 1.8-

10 – 20

20 – 60

1 – 4-0.002 – 0.0090.7 – 1.1

20 – 400.01 – 0.20.01 – 0.050.45 – 0.55120

3.3 Đặc điểm của nguồn nước đầu vào

6.5 – 7.20.2 – 0.50.3 – 1.8-

10 – 20

20 – 60

1 – 4

6.5 – 8.5-2

0.002 – 0.0090.7 – 1.1

-20 – 400.01 – 0.20.01 – 0.050.45 – 0.55120

0.02502500.50.51.510

-3.4 Yêu cầu thiết kế

- Diện tích xây dựng: 8m x 5 m

- Chi phí đầu tư ban đầu: 476.640.500 VNĐ

- Dây chuyền hiện đại: một dây chuyền khép kín, nước sau khi xử lý sẽ được tiến hành

đóng chai và dán nhãn bằng máy tự động Nước sau xử lý cho dù đạt chất lượng TCVN6096-2004 nhưng nếu dây chuyền đóng chai theo hình thức thủ công (không khép kín) thì

vi khuẩn có thể xâm nhập vào sản phẩm gây nên tình trạng tái nhiễm khuẩn

- Tiêu chuẩn nước cấp sau xử lý: TCVN 6096:2004

Bảng 3.3: Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước đầu ra theo TCVN 6096:2004

Đóng chai

Nước thủy cục

Dòng đậm đặc

NaClhoàn nguyên