Bảng 4.6: Điện tiêu thụ trong một ngày
STT Tên thiết bị Số lượng Công suất
(kW) Thời gian làm việc (h) Điện tiêu thụ (kWh/ ngày) 1 Bơm nước 1HP 01 0,750 16 24,000 0,5HP 03 0,375 16 12,000 2 Bơm cao áp 01 0,750 16 12,000 3 Bơm hóa chất 02 0,375 0,24 0,091 4 Đèn UV 01 0,024 16 0,384
5 Máy tạo ozone 01 0,100 16 1,600
Tổng cộng 44,075
Giá điện: 1.000 đ/kWh
Chi phí điện năng trong một tháng = 1200 đ/kWh x 44,075 kWh/ ngày x 26 ngày = 1.145.954đ
Chi phí điện năng trong một năm = 1.145.954 x 12 = 13.751.446 đ
4.2.4 Chi phí nhân công :
Lương công nhân vận hành = 2người x 1.200.000 đ/người.tháng x 12 tháng = 28.800.000 đ/năm.
Tổng chi phí quản lý vận hành hằng năm = 4.075.600 + 60.120.000 +
13.751.446 + 28.800.000 = 107.000.000đ
Chương 4: Khái toán chi phí
4.3 Đơn giá nước:
Niên hạn thiết kế : N = 10 năm Lưu lượng xử lý được : Q = 2m3/h
Tổng chi phí = chi phí đầu tư/N + chi phí quản lý vận hành = 136.000.000 đ/năm Tổng chi phí 136.000.000 đ/năm Giá 1m3 nước = Q x 16h x 312 ngày = 9.984m3/năm = 13.650đ/m 3 Chi phí tiền xử lý = 1.200 đ/m3
Đơn giá nước = 14.850 đ/m3
LỜI CẢM ƠN
^]
Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt bốn năm học vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Viết Hùng đã tận tình hướng dẫn, bổ sung kiến thức cho em để em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên tôi trong suốt bốn năm học vừa qua.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2007 Lê Đức Trúc Quỳnh
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa...i
Lới cảm ơn ...ii
Danh sách bảng...vi
Danh sách hình...vii
Danh sách sơ đồ ...ix
Chương 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan về tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai tại thành phố Hồ Chí Minh ...1
1.1.1 Định nghĩa nước uống đóng chai...1
1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai tại Việt Nam nói chung và thành phố Hồ Chí Minh nói riêng...2
1.2 Một số quy trình sản xuất nước uống đóng chai...2
1.2.1 Các nguồn nước có thể sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai ...2
1.2.2 Một số quy trình sản xuất nước uống đóng chai ...4
1.2.3 Chất lượng nước uống đóng chai ...7
1.3 Tổng quan về các biện pháp xử lý nước tinh khiết ...9
1.3.1 Tiền xử lý...9
1.3.2 Hấp phụ...15
1.3.3 Trao đổi ion...18
1.3.4 Quá trình màng ...19
1.3.5 Khử trùng ...22
Chương 2: Lựa chọn công nghệ 2.1 Các thông số ...26
2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý ...27
2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ...27
2.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ ...28
Chương 3: Tính toán thiết kế 3.1 Bồn lọc cát áp lực ...29
3.2 Bồn lọc than hoạt tính...39
3.3 Cột trao đổi ion ...43
3.4 Thiết bị lọc cartridge (5μm và 1μm) ...50 3.5 Thiết bị RO ...53 3.6 Thiết bị khử trùng bằng Ozone...58 3.7 Thiết bị lọc vi sinh (0,2μm) ...60 3.8 Thiết bị tiệt trùng UV ...62 3.9 Bồn chứa ...64
Chương 4: Khái toán kinh tế 4.1 Phần xây dựng ban đầu...65
4.1.1 Thiết bị...65
4.1.2 Vật liệu sử dụng...66
4.1.3 Bơm ...67
4.2 Chi phí quản lý vận hành...67
4.2.1 Chi phí hóa chất ...67
4.2.2 Chi phí thay vật liệu hằng năm...68
4.2.3 Chi phí điện tiêu thụ...70
4.2.4 Chi phí nhân công ...70
4.3 Đơn giá nước...71
Chương 5: Quản lý vận hành 5.1 Bồn lọc áp lực...72
5.2 Bồn lọc than hoạt tính...74
5.3 Cột trao đổi ion ...74
5.4 Cột lọc tinh...76
5.5 Thiết bị RO ...77
5.6 Thiết bị khử trùng bằng Ozone...80
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị...83
Nhận xét kiến nghị ...90
Tài liệu tham khảo...91
Phụ lục
6.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về nước uống đóng chai (TCVN 6096:2004)
6.2 Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định số
1329/2002/BYT – QĐ của Bộ trưởng Bộ Y tế)
6.3 Quy định tạm thời về quản lý chất lượng nước khoáng thiên nhiên và
nước uống đóng chai (Ban hành kèm theo Quyết định số 1626/1997/QĐ – BKHCNMT của Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường)
6.4 Bảng “Quy định của IBWA về chất lượng nước uống đóng chai”
(IBWA Model Code Monitoring requirement)
6.5 General standard for bottled/ packaged drinking waters (other than
natural mineral waters) của FAO
6.6 “Kết quả xét nghiệm chất lượng nước uống đóng chai trên địa bàn tp.
Hồ Chí Minh” (được cung cấp bởi Viện Vệ sinh Y tế Công cộng)
6.7 Giản đồ Moody
6.8 Tính chất nhựa trao đổi C100
6.9 Đặc điểm màng ROGARD
6.10 Đặc điểm màng WN
6.11 Đặc điểm màng Filmtec XLE-4040
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Các thông số ...26
Bảng 3.1: Sự phân bố kích thước hạt...31
Bảng 3.2: Tính chất hóa học và vật lý của nhựa C100 ...44
Bảng 3.3: Điều kiện vận hành tiêu chuẩn của nhựa C100 ...46
Bảng 3.4: Điều kiện vận hành của lõi lọc ROGARD ...51
Bảng 3.5: Hướng dẫn ứng dụng màng RO ...53
Bảng 3.6: Hướng dẫn thiết kế cho màng Filmtec ...54
Bảng 3.7: Đặc điểm màng XLE-4040...54
Bảng 3.8: Lưu lượng dòng vào và dòng thấm sau khi qua mỗi màng trong một dòng...55
Bảng 3.9: Khoảng pH và nhiệt độ giới hạn trong suốt quá trình rửa màng.56 Bảng 3.10: Đặc tính sản phẩm máy chuẩn bị không khí OZ-HD20 ...58
Bảng 3.11: Đặc tính sản phẩm máy tạo ozone OZ-4PC10 ...59
Bảng 3.12: Điều kiện vận hành của lõi lọc WN ...60
Bảng 3.13: Đặc tính sản phẩm đèn UV mã SQ5-PA ...62
Bảng 3.14: Đặc điểm các bồn chứa nước...64
Bảng 4.1: Bảng giá thiết bị ...65
Bảng 4.2: Bảng giá vật liệu sử dụng...66
Bảng 4.3: Bảng giá bơm...67
Bảng 4.4: Bảng giá hóa chất...68
Bảng 4.5: Bảng giá thay thế vật liệu ...69
Bảng 4.6: Điện tiêu thụ trong một ngày...70
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1: Dàn làm thoáng đơn giản ...10
Hình 1.2: Dàn mưa ...11
Hình 1.3: Cấu tạo than hoạt tính ...16
Hình 1.4: GAC và PAC ...17
Hình 1.5: Chu trình sản xuất than hoạt tính...17
Hình 1.6: Nhựa Cation và nhựa Anion...18
Hình 1.7: Dãy kích thước hạt ứng dụng màng...19
Hình 1.8:Dạng màng sợi rỗng (hollow fiber membrane)...20
Hình 1.9:Dạng màng xoắn (spiral-wound membrane)...20
Hình 1.10:Đơn nguyên màng xoắn (spiral-wound membrane elements) ...21
Hình 1.11: Dạng màng đĩa (plate and frame membrane) ...21
Hình 1.12: Dạng màng ống (tubular membrane) ...21
Hình 1.13: Hệ thống diệt khuẩn bằng UV ...23
Hình 1.14: Sự oxy hóa vi khuẩn và virus của ozone...25
Hình 3.1: Phểu thu nước ...33
Hình 3.2: Tổn thất áp lực qua lớp nhựa và độ giãn nở lớp nhựa ... 47
Hình 3.3: Lõi lọc cartridge ROGARD...51
Hình 3.4: Tổn thất áp lực khi qua các lõi lọc ROGARD có kích thước mắt lưới khác nhau ...52
Hình 3.5: Sơ đồ lắp màng RO ...55
Hình 3.6: Ozone injector ...59
Hình 3.7: Lõi lọc WN Series ...60
Hình 3.8: Tổn thất áp lực ban đầu khi qua màng WN ...61
Hình 3.9: Đèn UV nhãn hiệu Sterilght...63
Hình 3.10: Sơ đồ bố trí đèn UV...63
Hình 5.1: Hệ thống van của bồn lọc áp lực và bồn lọc than hoạt tính...71
Hình 5.2: Bồn lọc áp lực khi hoạt động...72
Hình 5.3: Bồn lọc áp lực khi rửa ngược...72
Hình 5.4: Sơ đồ van cột trao đổi ion...74
Hình 5.5: Sơ đồ hoàn nguyên cột trao đổi ion...75
DANH SÁCH SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Quy trình xử lý nước uống đóng chai nói chung từ nguồn nước thuỷ cục ...4
Sơ đồ 1.2: Quy trình xử lý nước uống đóng chai nói chung từ nguồn nước ngầm ...5
Sơ đồ 1.3: Quy trình xử lý nước uống đóng chai của công ty Sapuwa ...6
Sơ đồ 1.4: Quy trình xử lý nước uống đóng chai của công ty Alpha Việt Nam ...7
Sơ đồ 1.5: Các loại nhựa trao đổi ion ...18
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
TÓM TẮT CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA CÁC THIẾT BỊ
1. Bồn lọc cát áp lực:
Kích thước
Cao m 2,0
Đường kính m 0,6
Vận tốc lọc m/h 16
Cường độ rửa ngược l/m2.s 9,85
Chụp lọc cái 15
Thời gian rửa ngược ngày < 14
2. Bồn lọc than: Kích thước Cao m 2,0 Đường kính m 0,8 Vận tốc lọc m/h 8 EBCT phút 10
Cường độ rửa ngược l/m2.s 2,2
Chụp lọc cái 20
Thời gian hoàn nguyên ngày 78
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
3. Cột trao đổi ion:
Kích thước
Cao m 1,8
Đường kính m 0,5
Vận tốc lọc m/h 20
Loại nhựa C100 Purolite
Rửa ngược
Vận tốc rửa ngược m/h 20
Lượng nước rửa ngược m3 0,384
Thời gian rửa ngược phút 5,87
Hoàn nguyên
Thời gian hoạt động của nhựa ngày 6
Cường độ hoàn nguyên m3/h 1,152
Thời gian hoàn nguyên phút 17,55
Rửa chậm
Lượng nước rửa chậm m3 0,576
Thời gian rửa chậm m3 0,768
Rửa nhanh
Lượng nước rửa nhanh phút 30
Thời gian rửa nhanh phút 12
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
4. Cột lọc tinh:
Thông số Đơn vị Màng 5μm Màng 1μm Màng 0,2μm
Lưu lượng nước cần
xử lý m
3/h 4 4 2
Lưu lượng nước qua 1
lõi lọc l/phút 16 8 11,3
Số lõi lọc cái 4 8 3
Số vỏ chứa lõi lọc cái 1 2 1
Kích thước vỏ chứa
Đường kính m 0,3 0,3 0,3
Chiều cao m 0,6 0,6 0,6
5. Thiết bị RO:
Loại màng Filmtec XLE – 4040
Loại màng Polymide thin film composite
Kích thước
Đường kính inch (mm) 3.9 (99)
Chiều dài inch (mm) 40 (1016)
Diện tích bề mặt hoạt
động (Active Area) ft
2 (m2) 87 (8.1)
Lưu lượng vào tối đa US gpm (m3/h) 14 (3.2)
Tổn thất áp lực tối đa psig (bar) 13 (0.9)
Aùp suất vào tối đa psig (bar) 600 (41)
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
Aùp suất vận hành psi 100
Tỉ lệ thải muối ổn định % 99.0
Ta chọn 10 màng RO được chia làm 2 dòng hoạt động song song, mỗi dòng 5 màng
Dòng đậm đặc Dòng thấm
Sơ đồ lắp màng RO * Rửa màng:
Chúng ta cần rửa màng (Filmtec membrane – Cleaning steps) khi: - tổn thất áp lực tăng lên 10 – 15%.
- dòng thấm giảm 10 – 15% so với ban đầu.
- tỉ lệ thải muối giảm, có nghĩa là hàm lượng TDS trong nước đầu ra
tăng.
Bồn trộn hóa chất nên được làm bằng polypropylene hoặc FRP (fiberglass – reinforced plastic), ống dẫn hóa chất nên làm bằng PVC hoặc Nylon reinforced flex hose.
Bồn hóa chất rửa màng có dạng hình trụ, thể tích 200 l và có 3 bồn chứa để chứa các dung dịch chùi rửa khác nhau: NaOH, HCl, H2O2.
đường kính D = 0,3 m chiều cao H = 0,4 m
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
6. Thiết bị khử trùng bằng ozone:
9 Máy chuẩn bị không khí (Air preparation) máy OZ-HD2025
9 Máy tạo ozone (Ozone generator): máy tạo ozone OZ-8PC2025
với cường độ ozone là 0,76 g/h Liều lượng ozone đưa vào nước là
l mg m g h m h g Co 0,38 0,38 2 76 , 0 3 3 = =
= ∈ (0,2 – 0,5 mg/l) (Nguồn:Trịnh Xuân Lai, 2002)
9 Ozone injector:
9 Bồn tiếp xúc ozone
Lưu lượng m3/h 2
Thời gian tiếp xúc phút 5
Thể tích bồn m3 1/6
Đường kính m 0,6
Cao m 0,6
7. Thiết bị tiệt trùng bằng UV: (SQ5-PA)
Lưu lượng l/p 12.3 – 35.5
Kích thước Dài mm 533
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
Đường kính mm 63.5
Đường kính ống vào/ ra inch 3/4
Trọng lượng kg 5,4 Nguồn điện V 200 – 250 Điện áp Hz 50 – 60 Công suất đèn W 24 Nhiệt độ làm việc 0 C 2 - 40
Aùp suất làm việc lớn nhất bar 8,62
Chuông báo Có
Vật liệu 304 SS
Chuông, đèn nhắc nhở Có
Đèn báo lỗi Có
Đèn báo nguồn Có
Để đảm bảo an toàn và hoạt động liên tục, khi vận hành ta cần lắp 2 đèn hoạt động luân phiên.
UV 2 UV 1 Nước từ bồn
chứa nước tinh Đóng chai
Tóm tắt thông số chính của các thiết bị
8. Bồn chứa:
Thông số Đơn vị Bồn chứa nước
mềm
Bồn chứa nước thành phẩm
Thời gian lưu nước h 0,5 1
Lưu lượng m3/h 4 2
Thể tích m3 2 2
Kích thước
Đường kính m 1,23 1,23
Chiều cao m 2,025 2,025
Vật liệu inox inox
KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
Ngày nay mức sống người dân ngày càng được nâng cao, không ít người đã sử dụng nước uống đóng chai thay cho việc nấu nước uống hằng ngày, đặc biệt là tại các cơ quan xí nghiệp nước uống đóng chai lại càng phổ biến. Hơn nữa nước máy không phải khu vực nào cũng có nên nước uống đóng chai được sử dụng rộng rãi do tính tiện lợi của nó cũng là điều dễ hiểu. Do nguồn “cầu” tăng nên nguồn “cung” tăng theo là điều tất yếu, do đó rất nhiều cơ sở sản xuất nước uống đóng chai đã ra đời. Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam đã gia nhập WTO, một cơ sở sản xuất muốn tồn tại và phát triển lâu dài cần có những đầu tư cho dây chuyền sản xuất hiện đại, sản phẩm làm ra phải đạt yêu cầu chất lượng không chỉ của Việt Nam mà còn của các tổ chức khác trên thế giới (như IBWA).
Dây chuyền công nghệ xử lý nước uống đóng chai trên đây đã cơ bản đáp ứng được điều đó. Với dây chuyền hiện đại, lọc RO, tiệt trùng bằng ozone và tia UV thì đơn giá nước là 14.850 đ/m3 là có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, khi vận hành hệ thống cần chú ý các điều sau:
- vận hành đúng hướng dẫn của thiết bị để tránh ảnh hưởng đến cả hệ thống.
- đối với thiết bị RO cần chú ý vận hành đúng áp suất để tránh hư hỏng
màng, gây tổn thất chi phí thay thế màng.
- cần lấy mẫu mỗi ngày một lần để theo dõi, kiểm tra quá trình vận hành
của hệ thống.
- đảm bảo vệ sinh khi đóng chai, xuất xưởng để tránh ảnh hưởng đến chỉ
tiêu vi sinh (chỉ tiêu Coliform tổng số rất dễ không đạt nếu không đảm bảo vệ sinh trong quá trình sản xuất).
Trên đây là một số kiến nghị trong quá trình vận hành để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt hơn, giảm thiểu chất thải ra môi trường, bảo vệ môi trường đúng theo xu hướng chung trên thế giới.
TAØI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trịnh Xuân Lai (2002). Xử lý nước cấp trong sinh hoạt và công nghiệp. NXB Khoa học kỹ thuật.
[2] Metcalf & Eddy (2003). Wastewater engineering Treatment and reuse. Mc Graw Hill.
[3] Trung tâm xử lý nước và môi trường (2001). Sổ tay xử lý nước tập 1 và tập 2. NXB Xây dựng.
[4] Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2. NXB Khoa học Kỹ thuật.
[5] Nguyễn Phước Dân (2005). Tài liệu giảng dạy Kỹ thuật xử lý nước cấp.
[6] (1981). Xử lý nước cấp nồi hơi. NXB Công nhân kỹ thuật.
[7] Tài liệu Physical – Chemical Treatment Processes, section fourth.
[8] Tài liệu Chemistry of water treatment, removal of Organics and
Inorganics by Activated carbon
[9] Trung tâm Y tế Dự phòng thành phố Hồ Chí Minh (2006). Hội nghị nước
uống an toàn. Sở Y tế thành phố Hồ Chí Minh.
[10] Diễn đàn doanh nghiệp, số 86, ngày 24/ 02/2003, tr.11.
[11] TCXD 33:2006 “Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu
chuẩn thiết kế”. Bộ Xây dựng. Trang web: www.appliedmembranes.com www.dow.com www.puroliteusa.com www.wateranywhere.com 91