Đồ án Kỹ thuật xử lý cấp nước Thiết kế hệ thống xử lý nước uống đóng chai công suất 5m3h từ nguồn nước cấp của Công ty Sawaco
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 57 trang )
lOMoARcPSD|16991370
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................
3
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...............................................................................................
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI ................................
4
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước đóng chai ........................................................
4
1.1.1. Định nghĩa nước uống đóng chai ...........................................................................
4
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước đóng chai ở Việt Nam và ở Thành phố Hồ
Chí Minh ..........................................................................................................................
4
1.2. Các nguồn nước có thể sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai .........................
5
1.3. Quy chuẩn kỹ thuật ...................................................................................................
5
1.3.1. Yêu cầu chất lượng nguồn nước sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai .........
5 1.3.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 6-1:2010/BYT đối với nước khoáng thiên
nhiên và nước uống đóng chai .......................................................................................
11
1.4. Quy trình cơng nghệ sản xuất nước uống đóng chai ...............................................
16
1.4.1. Bồn lọc cát áp lực .................................................................................................
16
1.4.2. Cột lọc than hoạt tính ...........................................................................................
17
1.4.3. Lọc tinh ................................................................................................................
19
1.4.4. Thiết bị lọc màng thẩm thấu ngược RO ...............................................................
20
1
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
1.4.5. Thiết bị tiệt trùng ..................................................................................................
20
1.4.6. Khử trùng bằng Ozone .........................................................................................
22
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ ................ 25
2.1. Lựa chọn nguồn nước ..............................................................................................
25
2.2. Lựa chọn cơng nghệ xử lí ........................................................................................
32
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ..........................................................................
33
3.1. Bồn lọc áp lực .........................................................................................................
33
3.1.1. Nhiệm vụ ..............................................................................................................
33
3.1.2. Cấu tạo .................................................................................................................
33
3.1.3. Đặc tính hạt cát .....................................................................................................
33
3.1.4. Tính tốn ..............................................................................................................
34
3.1.3.1. Kích thước bồn lọc ............................................................................................
34
3.1.3.2. Thu nước lọc và rửa lọc ....................................................................................
35
3.1.3.3. Hệ thống phân phối nước vào: ..........................................................................
36
3.1.3.4. Bơm ...................................................................................................................
37
3.1.3.4.1. Bơm nước từ bồn chứa đến bồn lọc ...............................................................
37
3.1.3.4.2. Bơm nước rửa lọc ...........................................................................................
39
3.1.3.5. Thời gian rửa ngược ..........................................................................................
41
2
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
3.1.2. Tính tốn cơ khí bồn lọc áp lực ............................................................................
42
3.2. Thiết bị lọc RO ........................................................................................................
46
RO Summary Report ......................................................................................................
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................
51
3
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
DANH MỤC BẢNG BIỂU phép..................................................................................6
Bảng 2 . Các chỉ tiêu hóa học của nước uống đóng chai liên quan đến an toàn thực
phẩm........................................................................................................................... 12
Bảng 3 . Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước khống thiên nhiên đóng chai và nước
uống đóng chai...........................................................................................................14
Bảng 4 . Đặc tính vận hành các loại đèn UV..............................................................21
Bảng 5 . Liều lượng tiêu thụ Ozone............................................................................23
Bảng 6 . Đặc tính của hạt cát......................................................................................33
Bảng 7 . Thơng số bích nối thiết bị và ống..................................................................44
Bảng 8 . Thơng số bích nắp đậy..................................................................................44
Bảng 9 . Kích thước chân đỡ.......................................................................................45
Bảng 1 . Danh mục các thông số chất lượng nước sạch và ngưỡng giới hạn cho
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 . Chọn bích nối ống là bích liền để nối thiết bị và ống dẫn .........................
44
Hình 2 . Mơ phỏng chân đỡ thiết bị ........................................................................ 46
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐĨNG CHAI
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước đóng chai:
1.1.1. Định nghĩa nước uống đóng chai:
Nước uống đóng chai là các sản phẩm nước uống được cung cấp trên thị
trường bằng hình thức đóng chai. Nước có thể có chứa khống chất và CO 2 tự nhiên
hoặc bổ sung và không được chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất tạo hương hoặc
bất kỳ loại thực phẩm nào khác. Nước uống đóng chai giống nước uống bình thường vì
cả hai đều trong vắt như nhau.
4
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
Có 3 loại nước uống đóng chai phổ biến: nước Khống, nước suối, nước tinh
khiết.
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước đóng chai ở Việt Nam và ở
Thành phố Hồ Chí Minh:
Trong tổng số các cơ sở sản xuất nước đóng chai hoạt động trên địa bàn, khó đảm
bảo 100% các cơ sở đều tuân thủ các quy định hiện hành có liên quan. Một số cơ sở
ngoài thiết bị lọc miễn cưỡng gọi là hiện đại thì những quy trình cịn lại đều thực hiện
thủ cơng. Đi kèm với việc tuân thủ đúng quy định, giá thành của nước đóng chai vẫn
cịn
rẻ, điều này cũng ảnh hưởng đến chất lượng nước trên thị trường.
Tiêu chí đánh giá chất lượng nước đóng chai:
-
Mùi: mùi hóa chất khử trùng (clor) còn dư lại trong nước.
-
Màu: vàng của hợp chất manga và màu xanh của tảo.
-
pH: theo tiêu chuẩn, pH sử dụng cho nước cấp sinh hoạt là 6 – 8,5; nước uống
đóng chai là 6,8 – 7,5.
-
Độ đục: là đại lượng đo hàm lượng chất lơ lửng trong nước. Giới hạn độ đục
của
nước đóng chai là 2NTU.
-
Một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước là chỉ
số
TDS (tổng chất rắn hòa tan). Đây là một trong những nguyên nhân gây độ đục và
trầm tích trong nước. Theo khuyến cáo, mức TDS phù hợp tối đa để sử dụng là <
500mg/L.
1.2. Các nguồn nước có thể sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai:
Nước đóng chai được sản xuất từ 3 loại nước: nước khoáng, nước suối, nước cấp
nhưng do số lượng và trữ lượng có giới hạn nên trên thị trường chủ yếu là nước tinh
khiết.
Có 3 loại nước uống đóng chai phổ biến:
5
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
-
Nước khoáng: là nguồn nước lấy từ suối khoáng nằm sâu trong long đất trong
thời gian dài và chảy qua nhiều tầng địa chất. đây được xem là nguồn tài
ngun quan trọng vì nước này chưa nhiều chất khống và rất có lợi cho cơ
thể.
-
Nước suối: Cũng tương tự như nước khoáng, nước suối là loại nước thiên
nhiên và khơng qua xử lí mà chỉ qua các bước đảm bảo vơ trùng. Nguồn nước
suối có hàm lượng khống chất có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên hàm lượng này
khơng cao và khơng ổn định như nước khống. Nước khống và nước suối
phải được đóng chai tại chỗ.
-
Nước tinh khiết: là loại nước vơ trùng có thể đựợc sản xuất từ bất kì nguồn
nước nào như nước giếng, nước sơng, ngước ngầm, … Nước này thường được
sản xuất công nghiệp từ các nhà máy với quy trình khép kín hiện đại và hình
thức sử dụng đóng chai.
1.3. Quy chuẩn kỹ thuật:
1.3.1. Yêu cầu chất lượng nguồn nước sử dụng để sản xuất nước uống đóng
chai:
Theo mục 2.1 thuộc QCVN 6-1:2010/BYT quy định, nước sử dụng để sản xuất nước
uống đóng chai phải đáp ứng các yêu cầu theo QCVN 01:2009/BYT về chất lượng
nước ăn uống được ban hành kèm theo thông tư số
04/2009/TT-BYT ngày 17/6/2009 của Bộ Y tế; mà hiện nay đã thay bằng QCVN
011:2018/BYT.
Sau đây là trích dẫn thông số quy chuẩn kỹ thuật của QCVN 01-1:2018/BYT:
Bảng 1. Danh mục các thông số chất lượng nước sạch và ngưỡng giới hạn cho phép.
TT
Tên thơng số
Đơn vị tính
Ngưỡng giới hạn cho
phép
6
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
Các thơng số nhóm A
Thơng số vi sinh vật
1. Coliform
CFU/100 mL
<3
2. E.Coli hoặc Conform chịu nhiệt
CFU/100 mL
<1
Thông số cảm quan và vô cơ
3. Arsenic (As)
(*)
M
g/L
0.01
4. Clo dư tự do(**)
mg/L
Trong khoảng 0,2 - 1,0
5. Độ đục
NTU
2
6. Màu sắc
TCU
15
7. Mùi, vị
-
Không có mùi, vị lạ
8. pH
-
Trong khoảng 6,0-8,5
CFU/ 100mL
<1
CFU/ 100mL
<1
11. Amoni (NH3 và NH4+ tính theo N)
mg/L
0,3
12. Antimon (Sb)
mg/L
0,02
13. Bari (Bs)
mg/L
0,7
Các thơng số nhóm B
Thơng số vi sinh vật
9.
10.
Tụ cầu vàng
(Staphylococcus aureus)
Trực khuẩn mủ xanh
(Ps. Aeruginosa)
Thông số vô cơ
7
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
14
Bor tính chung cho cả Borat và axit
mg/L
0,3
15. Cadmi (Cd)
mg/L
0,003
16. Chì (Plumbum) (Pb)
mg/L
0,01
17. Chì số pecmanganat
mg/L
2
18. Chloride (Cl-)(***)
mg/L
250 (hoặc 300)
19. Chromi (Cr)
mg/L
0,05
20. Đồng (Cuprum) (Cu)
mg/L
1
21. Độ cứng, tính theo CaCO3
mg/L
300
22. Fluor (F)
mg/L
1,5
23. Kẽm (Zincum) (Zn)
mg/L
2
24. Mangan (Mn)
mg/L
0,1
25. Natri (Na)
mg/L
200
26. Nhơm (Aluminium) (Al)
mg/L
0.2
27. Nickel (Ni)
mg/L
0,07
28. Nitrat (NO3- tính theo N)
mg/L
2
29. Nitrit (NO2- tính theo N)
mg/L
0,05
30. Sắt (Ferrum) (Fe)
mg/L
0,3
31. Seleni (Se)
mg/L
0,01
32. Sunphat
mg/L
250
33. Sunfua
mg/L
0,05
34. Thủy ngân (Hydrargyrum) (Hg)
mg/L
0,001
Boric (B)
8
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
35. Tổng chất rắn hòa tan (TDS)
mg/L
1000
36. Xyanua (CN)
mg/L
0,05
37. 1,1,1 -Tricloroetan
µg/L
2000
38. 1,2 - Dicloroetan
µg/L
30
39. 1,2 - Dicloroeten
µg/L
50
40. Cacbontetraclorua
µg/L
2
41. Diclorometan
µg/L
20
42. Tetracloroeten
µg/L
40
43. Tricloroeten
µg/L
20
44. Vinyl clorua
µg/L
0,3
45. Benzen
µg/L
10
46. Etylbenzen
µg/L
300
47. Phenol và dẫn xuất của Phenol
µg/L
1
48. Styren
µg/L
20
49. Toluen
µg/L
I 700
50. Xylen
µg/L
500
51. 1,2 - Diclorobenzen
µg/L
1000
52. Monoclorobenzen
µg/L
300
Thơng số hữu cơ
a. Nhóm Alkan clo hóa
b. Hydrocacbua thơm
c. Nhóm Benzen Clo hóa
9
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
53 Triclorobenzen
µg/L
20
54. Acrylamide
µg/L
0,5
55. Epiclohydrin
µg/L
0,4
56. Hexacloro butadien
µg/L
0,6
57. 1,2 - Dibromo - 3 Cloropropan
µg/L
1
58. 1,2 - Dicloropropan
µg/L
40
59. 1,3 - Dichloropropen
µg/L
20
60. 2,4-D
µg/L
30
61. 2,4 - DB
µg/L
90
62 Alachlor
µg/L
20
63. Aldicarb
µg/L
10
µg/L
100
65. Carbofuran
µg/L
5
66. Chlorpyrifos
µg/L
30
67. Clodane
µg/L
0,2
68. Clorotoluron
µg/L
30
69. Cyanazine
µg/L
0,6
70. DDT và các dẫn xuất
µg/L
1
71. Dichloprop
µg/L
100
d. Nhóm chất hữu cơ phức tạp
Thơng số hóa chất bảo vệ thực vật
64.
Atrazine và các dẫn xuất chloro-striazine
10
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
72. Fenoprop
µg/L
9
73. Hydroxyatrazine
µg/L
200
74. Isoproturon
µg/L
9
75. MCPA
µg/L
2
76. Mecoprop
µg/L
10
77. Methoxychlor
µg/L
20
78. Molinate
µg/L
79. Pendimetalin
µg/L
20
80. Permethrin Mg/t
µg/L
20
81. Propanil Uq/L
µg/L
20
82. Simazine
µg/L
2
83. Trifuralin
µg/L
20
Thơng số hóa chất khử trùng và sản phẩm phụ
84. 2,4,6 - Triclorophenol
µg/L
200
85. Bromat
µg/L
10
86. Bromodichloromethane
µg/L
60
87. Bromoform
µg/L
100
88. Chloroform
µg/L
300
89. Dibromoacetonitrile
µg/L
70
90. Dibromochloromethane
µg/L
100
91. Dichloroacetonitrlle
µg/L
20
92. Dichloroacetic acid
µg/L
50
11
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
93. Formaldehyde
µg/L
900
94. Monochloramine
µg/L
3,0
95. Monochloroacetic acid
µg/L
20
96. Trichloroacetic acid
µg/L
200
97. Trichloroaxetonitril
µg/L
1
98. Tổng hoạt độ phóng xạ α
Bg/L
0,1
99. Tổng hoạt độ phóng xạ β
Bg/L
1,0
Thơng số nhiễm xạ
Chú thích:
-
Dấu (*) chỉ áp dụng cho đơn vị cấp nước khai thác nước ngầm.
-
Dấu (**) chỉ áp dụng cho các đơn vị cấp nước sử dụng Clo làm phương pháp
khử trùng.
-
Dấu (**) chỉ áp dụng cho vùng ven biển và hải đảo.
-
Dấu (***) là khơng có đơn vị tính.
-
Hai chất Nitrit và Nitrat đều có khả năng tạo methemoglobin. Do vậy, trong
trường hợp hai chất này đồng thời có mặt trong nước sinh hoạt thì tổng tỷ lệ
nồng độ (C) của mỗi chất so với giới hạn tối đa (GHTĐ) của chúng không
được lớn hơn 1 và được tính theo cơng thức sau
Cnitrat/GHTĐnitrat + Cnitrit/GHTĐnitrit ≤ 1
1.3.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 6-1:2010/BYT đối với nước
khống thiên nhiên và nước uống đóng chai
Vì nhiệm vụ đồ án yêu cầu sử dụng nguồn nước cấp để sản xuất nước uống đóng chai,
nên ta quan tâm tới phần quy chuẩn kỹ thuật dành cho sản xuất nước uống đóng chai.
12
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
Bảng 2. Các chỉ tiêu hóa học của nước uống đóng chai liên quan đến an tồn thực
phẩm.
Tên chỉ tiêu
Giới
Phương pháp thử
hạn tối
đa
1. Antimony, mg/l
0,02
Phân
loại chỉ
tiêu 4)
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
A
AOAC 964.16
2. Arsen, mg/l
0,01
TCVN 6626:2000 (ISO
A
11969:1996); ISO 11885:2007; ISO
15586:2003; AOAC 986.15
3. Bari, mg/l
0,7
ISO 11885:2007; AOAC 920.201
A
4. Bor, mg/l
0,5
TCVN 6635:2000 (ISO 9390:1990);
A
ISO 11885:2007
5. Bromat, mg/l
0,01
ISO 15061:2001
A
6. Cadmi, mg/l
0,003
TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 974.27; AOAC 986.15
7. Clor, mg/l
5
ISO 7393-1:1985, ISO 7393-2:1985,
A
ISO 7393-3:1990
8. Clorat, mg/l
0,7
TCVN 6494-4:2000 (ISO 10304-
A
4:1997)
9. Clorit, mg/l
0,7
TCVN 6494-4:2000 (ISO 10304-
A
4:1997)
10. Crom, mg/l
0,05
TCVN 6222:2008 (ISO 9174:1998);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
13
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
11. Đồng, mg/l
2
TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 960.40
12. Xyanid, mg/l
0,07
TCVN 6181:1996 (ISO 6703-
A
1:1984); TCVN 7723:2007 (ISO
14403:2002)
13. Fluorid, mg/l
1,5
TCVN 6195:1996 (ISO
A
103591:1992); TCVN 6490:1999
(ISO
14. Chì, mg/l
0,01
10359-2:1994); ISO 10304-1:2007
TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 974.27
15. Mangan, mg/l
0,4
TCVN 6002:1995 (ISO 6333:1986);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
16. Thủy ngân, mg/l
0,006
TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999);
A
AOAC 977.22
17. Molybden, mg/l
0,07
TCVN 7929:2008 (EN 14083:2003);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
18. Nickel, mg/l
0,07
TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
19. Nitrat 5), mg/l
50
TCVN 6180:1996 (ISO 7890-
A
3:1998); ISO 10304-1:2007
20. Nitrit 5), mg/l
3
TCVN 6178: 1996 (ISO 6777:1984);
A
ISO 10304-1:2007
14
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
21. Selen, mg/l
0,01
TCVN 6183:1996 (ISO 9965:1993);
A
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 986.15
22. Mức nhiễm xạ
B
– Hoạt độ phóng xạ ,
0,5
ISO 9696:2007
1
ISO 9697:2008
Bq/l
– Hoạt độ phóng xạ ,
Bq/l
4)
Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy. Chỉ tiêu loại
B: không bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy nhưng tổ chức, cá nhân
sản xuất, nhập khẩu, chế biến các sản phẩm sữa dạng lỏng phải đáp ứng các yêu cầu
đối với chỉ tiêu loại B.
5)
Tỷ lệ nồng độ của mỗi chất so với giới hạn tối đa: Cnitrat/GHTĐnitrat +
Cnitrit/GHTĐnitrit 1.
Bảng 3. Các chỉ tiêu vi sinh vật của nước khống thiên nhiên đóng chai và nước uống
đóng chai
I. Kiểm tra lần đầu
Chỉ tiêu
1. E. coli hoặc
coliform chịu
nhiệt
Lượng mẫu
Yêu cầu
Phương pháp thử
1 x 250 ml Không phát hiện TCVN 6187-1:2009 (ISO
được trong bất kỳ 9308-1:2000, With Cor
mẫu nào
1:2007)
Phân loại
chỉ tiêu 6)
A
15
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
2. Coliform tổng 1 x 250 ml Nếu số vi khuẩn TCVN 6187-1:2009 (ISO
số
9308-1:2000, With Cor
(bào tử) 1 và
< 2 thì tiến hành
1:2007)
kiểm tra lần thứ
ISO 7899-2:2000
3. Streptococci
feacal
1 x 250 ml
4. Pseudomonas
aeruginosa
1 x 250 ml Nếu số vi khuẩn
ISO 16266:2006
(bào tử) > 2 thì
loại bỏ
1 x 50 ml
TCVN 6191-2:1996 (ISO
5. Bào tử vi
khuẩn kị khí
khử sulfit
A
A
hai
A
A
6461-2:1986)
II. Kiểm tra lần thứ hai
Tên chỉ tiêu
1. Coliform tổng
số
Giới hạn
Kế hoạch
lấy mẫu
n 7)
c 8)
m 9)
M 10)
4
1
0
2
Phương pháp thử
Phân
loại chỉ
tiêu 6)
TCVN 6187-1:2009
A
(ISO 9308-1:2000, With
Cor 1:2007)
2. Streptococci
feacal
4
1
0
2
ISO 7899-2:2000
A
3. Pseudomonas
aeruginosa
4
1
0
2
ISO 16266:2006
A
4. Bào tử vi
4
1
0
2
TCVN 6191-2:1996
A
khuẩn kị khí khử
(ISO 6461-2:1986)
sulfit
6)
Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy.
7)
n: số đơn vị mẫu được lấy từ lô hàng cần kiểm tra.
16
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
8)
c: số đơn vị mẫu tối đa có thể chấp nhận hoặc số đơn vị mẫu tối đa cho phép vượt quá
chỉ tiêu vi sinh vật m. Nếu vượt q số đơn vị mẫu này thì lơ hàng được coi là không
đạt.
9)
m: số lượng hoặc mức tối đa vi khuẩn có trong 1 gam sản phẩm; các giá trị vượt q
mức này thì có thể được chấp nhận hoặc không được chấp nhận.
10)
M: là mức vi sinh vật tối đa được dùng để phân định giữa chất lượng sản phẩm có
thể đạt và khơng đạt.
1.4. Quy trình cơng nghệ sản xuất nước uống đóng chai
Đặc tính của các cơng trình đơn vị trong quy trình cơng nghệ
xử lý:
1.4.1. Bồn lọc cát áp lực:
Nhiệm vụ:
Loại bỏ các hạt cặn bẩn lơ lửng vơ cơ, hữu cơ có trong nước, đảm bảo không gây tắc
nghẽn cột trao đổi ion và ảnh hưởng đến nhựa trao đổi.
Ưu điểm:
- Gọn, có thể chế tạo tại công xưởng, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xâv dựng, thích hơp
cho những nơi chật hẹp và quy mơ xử lý nhỏ.
- Nước có áp lực nên không xảy ra hiện tượng chân không trong lớp lọc, chiều cao lớp
nước trên mặt cát chỉ cần 0,4 - 0,6 m đủ để thu nước rửa không kéo cát lọc ra ngồi. Có thể tăng chiều dày lớp lọc để tăng vận tốc lọc. Tốc độ lọc trung bình khoảng 8-12
m/h. Khi lọc nước tuần hồn vận tốc lọc có thể lấy từ 20 - 35 m/h. Khi lọc sơ bộ, khử
sắt trong nước ngầm vận tốc khoảng 8-12 m/h.
Nhược điểm:
- Hiệu quả kém khi xử lý nước đã qua keo tụ tạo bông (do phải dùng bơm, bơm nước
vào bể lọc áp lực, dẫn đến cánh bơm làm phá vỡ bông cặn).
17
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
- Do bể lọc kín, khi rửa khơng quan sát được nên không khống chế được lượng cát mất
đi, bể lọc làm việc kém hiệu quả dần.
- Không theo dõi được hiệu quả của quá trình rửa lọc do bể lọc làm việc trong hệ thống
kín.
- Được ứng dụng chủ yếu để lọc sơ bộ với nước có hàm lượng cặn thấp và cơng suất
địi hỏi khơng lớn khoảng dưới 5000 m3/ngày.
- Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng hay rò nước hoặc xảy ra tình trạng
rửa ngược thì cát lọc sẽ bị đưa về bơm.
Cấu tạo và vận hành:
- Vật liệu: Thép không gỉ hoặc composite
- Hệ số giãn nở lớp vật liệu lọc: 10 - 50%
- Đường kính lớn nhất: 4 – 5 m
- Lớp vật liệu lọc dày: 0,7 - 1,2 m
- Tổn thất áp lực lớn nhất 6 – 8 m
- Lớp nước trên mặt cát 0,4 – 0,6 m
- Rửa lọc có thể dùng nước thuần túy hoặc gió trước nước sau
- Tốc độ lọc V = 8 – 20 m/h
1.4.2. Cột lọc than hoạt tính:
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), loại các hợp chất sinh mùi vị, các chất dẫn
xuất phenol và hydroxyl, các chất ô nhiễm vi lượng (thuốc trừ sâu), kim loại nặng …
đảm bảo nước có độ tinh khiết nhất định.
Nguyên tắc hấp thụ:
- Loại than hoạt tính sử dụng là GAC (Granule Activated Carbon), sử dụng trong cột
lọc vật liệu cố định với dòng chảy từ trên đi xuống, tương tự bể lọc áp lực.
- Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: Chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt
chất rắn (than hoạt tính).
18
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
- Một số chất nào đó có khả năng cố định trên bề mặt của chất rắn (than hoạt tính)
- Khả năng hấp thụ 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 loại tạp chất cần loại bỏ.
- Thời gian tiếp xúc của nước với than hoạt tính càng lâu thì việc hấp phụ càng tốt.
Than hoạt tính (Activated carbon – AC):
- Là loại than được xử lý từ nhiều nguồn vật liệu như tro của vỏ lạc (đậu phộng), than
gáo dừa hoặc than đá. Những nguyên liệu này được nung nóng từ từ ở nhiệt độ
khoảng 600°C trong môi trường chân khơng, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí
có tính oxy hóa (như hơi nước, CO 2 hoặc O2) ở nhiệt độ cao (800 - 900°C). Quá trình
này tạo nên những lỗ nhỏ li ti có tác dụng hấp phụ và giữ các tạp chất.
- Diện tích tiếp xúc của than hoạt tính rất lớn, khoảng 1000 - 1500 m2/g.
Các dạng kết cấu của than hoạt tính:
- Dạng bột cám (Powdered - PAC): đây là loại được chế tạo theo công nghệ cũ, nay
thường được sử dụng trong sản xuất pin, ac-quy.
- Dạng hạt (Granulated - GAC): là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp cho việc khử
mùi, hiện nay được sử dụng cũng khá phổ biến. Tuy nhiên, nước thường có xu hướng
chảy xuyên qua những khoảng trống giữa những hạt than thay vì phải chui qua những
lỗ nhỏ.
- Dạng khối đặc (Extruded Solid Block - SB): là loại hiệu quả nhất để lọc cặn, khuẩn
Coliform, chì, độc tố, khử màu, và khử mùi Clorine. Loại này được làm từ nguyên
một thỏi than, được ép định dạng dưới áp suất tới 800 tấn nên rất chắc.
Than hoạt tính hấp phụ các chất ơ nhiễm theo 3 bước sau:
- Chất bị hấp phụ bị hấp phụ vào bề mặt ngồi của hạt than.
- Tiếp đó chất bị hấp phụ sẽ đi sâu vào trong các lỗ nhỏ của than hoạt tính.
- Cuối cùng chất bị hấp phụ bị giữ lại trong các lớp lỗ sâu của than hoạt tính.
19
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
- Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định. Sau khi lọc được một
khối lượng nước theo chỉnh định của nhà sản xuất, than sẽ khơng cịn khả năng hấp
thụ nữa. Khi đó cần phải tái sinh than hoặc thay một lớp than mới.
1.4.3. Lọc tinh:
Nhiệm vụ:
- Lọc tinh hay còn gọi là lọc cartridge là quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng có
kích thước rất nhỏ khoảng vài micron. Lọc tinh được ứng dụng trong nhiều quá trình
xử lý nước nhưng tiêu biểu nhất là để loại bỏ cặn trước khi xử lý bằng màng thẩm
thấu ngược. Việc sử dụng lọc cartridge sẽ lấy đi các cặn kích thước nhỏ giúp giảm bớt
hiện tượng tắc nghẽn màng RO do cặn nhờ vậy mà chu kỳ hoạt động của màng được
kéo dài và tuổi thọ được nâng cao, tránh làm ảnh hưởng đến màng lọc RO khi có sự
cố xảy ra cho các thiết bị phía trước.
Cấu tạo:
- Thành phần cấu tạo chính của thiết bị lọc cartridge gồm lõi lọc (cartridge) và vỏ lọc
(housing) trong đó lõi lọc là bộ phận đóng vai trị lọc loại bỏ cặn lơ lửng. Các loại lõi
lọc trên thị trường hiện nay rất đa dạng cả về chủng loại lẫn kích thước phù hợp với
nhiều mục đích và cơng suất khác nhau, về chủng loại hiện nay thường có các loại như
hình sau:
- Trong các loại lõi lọc kể trên thì lõi dạng quấn ( string - wound) được sử dụng khá
phổ biến trong q trình loại bỏ cặn kích thước nhỏ trước khi xử lý bằng RO. Các lõi
lọc than thường được ứng dụng để khử chất ô nhiễm trong nước ở quy mơ nhỏ. Trong
các loại lõi lọc trên thì lõi lọc ceramic là loại có khả năng loại bỏ cặn có kích thước
nhỏ nhất có thể đến 0,2 µm.
Về kích thước của các lõi cũng rất đa dạng, đường kính lõi thường được chế tạo với kích
thước 2,5 inch là phổ biến nhưng bên cạnh đó cịn có loại Big Blue với đường kính 4,25
inch. Chiều dài của các loại lõi rất đa dạng, hiện nay thường có các lõi với các chiều dài
như: 9,75” ; 10”, 20”, 30”, 40”.
20
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
- Bên cạnh lõi lọc thì thành phần khơng thể thiếu đó là vỏ lọc ( housing), các nhà sản
xuất vỏ lọc cũng sản xuất rất nhiều mẫu mã tương ứng với sự đa dạng của các loại lõi
lọc. Vỏ lọc có 2 loại, loại đơn (chỉ chứa 1 lõi lọc) và loại có khả năng chứa nhiều lõi
lọc. Các vỏ lọc thường được chế tạo bằng nhựa hoặc thép khơng gỉ trong đó loại vỏ
đơn thường được chế tạo bằng nhựa và loại chứa nhiều lõi thường được làm bằng
thép không gỉ.
1.4.4. Thiết bị lọc màng thẩm thấu ngược RO:
Nhiệm vụ: Chủ yếu là khử TDS, ngoài ra còn khử vi khuẩn, virus, khử màu,
mùi.
Màng:
- Màng là bất cứ vật liệu nào hình thành lớp mỏng và có khả năng chịu được áp suất
lớn đê tách các thành phần trong dung dịch như chất lơ lửng, dung mơi, chất hịa tan.
- Màng thường được chế tạo từ cellulose acetate (như màng thẩm thấu ngược),
polymer hữu cơ (polymide), polymer vơ cơ. Màng có cấu trúc khơng đối xứng.
Cấu trúc màng:
- Màng xoắn (Spiral – Wound membrane): Sử dụng phổ biến trong RO, xử lý nước cấp.
- Màng sợi rỗng (Hollow – Fiber membrane): Tăng kích thước màng, sợi rỗng có
đường kính nhỏ hơn nhiều và kết đỡ phải chắc chắn, có thể sử dụng trong xử lý nước
thải.
- Màng đĩa (Plate and Frame membrane).
- Màng ống (Tubular membrane): Ống chế tạo từ sứ (Ceramic membrane), Carbon,
Plantic, Dống = 2,5 – 3,2 mm.
1.4.5. Thiết bị tiệt trùng:
Nhiệm vụ:
- Diệt vi khuẩn, virus có hại. Khơng giống như khử trùng nước sinh hoạt, việc khử
trùng trong sản xuất nước uổng đóng chai khơng sử dụng hóa chất như Clorine để
21
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
đảm bảo khơng có mùi vị trong sản phẩm đầu ra, vì vậy người ta thường sử dụng các
phương pháp khơng hóa chất như dùng đèn UV hay sục khí Ozone để khử khuẩn.
Tiệt trùng bằng tia cực tím (UV):UV là bức xạ điện từ có bước sóng từ 100 - 400 nm.
UV có khả năng diệt khuẩn ở bước sóng 220 - 320 nm ( UV - C), khả năng diệt khuẩn
cao nhất ở bước sóng 254nm.
- UV có khả năng phá hủy cấu trúc AND, phá vờ cấu trúc tế bào vi khuẩn làm chúng
mất đi khả năng trao đổi chất.
Các loại đèn UV:
- Đèn UV cường độ thấp - áp suất thấp (low-pressure low-intensity UV lamps).
- Đèn UV cường độ cao - áp suất thấp (low-pressure high-intensity UV lamps).
- Đèn UV cường độ cao - áp suất trung bình ( medium-pressure low-intensity UV
lamps).
Bảng 4. Đặc tính vận hành các loại đèn UV
Đơn vị
Loại đèn
Low-pressure
low-intensity
Low-pressure
high-intensity
Mediumpressure lowintensity
Năng lượng tiêu
thụ
W
70 -100
200 – 500
-
Dịng điện
mA
350 -550
Có thể thay đổi
2-5
Điện áp
V
220
Có thể thay đổi
Có thể thay đổi
Nhiệt độ
0
C
35 - 45
90 – 150
600 - 800
Áp suất
mmHg
0,007
0,001 – 0,01
-
Kích thước đèn
-
-
-
-
Chiều dài
m
0,75 – 1,5
Có thể thay đổi
Có thể thay đổi
Đường kính
mm
25 - 30
Có thể thay đổi
Có thể thay đổi
( Nguồn: Mefcaf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment anh Reuse)
22
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
Lưu ý:
- Trước khi cho qua đèn UV, cần lọc thô ( 5μm) trước để loại bỏ cặn. Bởi vì các hạt cặn
có thế hấp thụ hoặc cản trở tia cực tím và có thế bám trên bề mặt của đèn, gây ảnh
hưởng đến hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím.
- Mặc dù có khả năng diệt 99,99% vi khuấn, virus nhưng UV khơng có tác dụng với bất
kỳ hóa chất hoặc kim loại nào. Do đó UV chỉ là cơng đoạn cuối cùng của quy trình xử
lý nước uống.
Ứng dụng:
- Nuôi trồng, chế biến thủy sản.
- Chế biến thực phẩm, dược phẩm.
- Diệt khuẩn cho bệnh viện, khử trùng chất thải bệnh viện.
- Sản xuất điện tử.
- Nhà hàng, khách sạn.
- Sản xuất nước đóng chai.
Ưu điểm:
- Nhỏ gọn, dễ lắp đặt và vận hành.
- Không sản sinh ra các chất độc hại và sản phấm phụ.
- Không nguy hiểm khi quá liều.
- Cần thời gian tiếp xúc rất ngắn (vài giây).
- Không gây mùi, khơng ảnh hưởng đến các khống chất trong nước
- Khơng u cầu chỗ chứa các hóa chất độc hại
Nhược điểm:
- Chi phí vận hành cao
- Độ vẩn đục của nước và chất nhờn bám vào đèn có thể ngăn cản tia cực tím tác dụng
vào vi khuẩn, do đó hiệu quả khử trùng thấp
1.4.6. Khử trùng bằng Ozone:
Đặc tính của Ozone:
Cơng thức hóa học: O3
Là một chất khí màu xanh, có mùi hắc đặc trưng.
23
lOMoARcPSD|16991370
Đồ án mơn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai cơng suất 5 m3 /h
Tỉ trọng: 1,65 so với khơng khí.
Nhiệt độ hóa lỏng: -112°C.
Nhiệt độ hóa rắn: -251°C.
Ozone hịa tan trong nước gấp 10 lần độ hịa tan của oxy.
Là chất khí khơng bền vững, nhất là khi có mặt của xúc tác, Ozone nhanh chóng phân
rã thành O2+O.
Tác dụng oxy hóa của Ozone mạnh hơn oxy nhiều. Ớ nhiệt độ thường nó có thể biến:
Sulfit thành Sulfat; Amoniac thành Acide Nitric; Carbon thành khí Carbonic.
Liều lượng tiêu thụ ozone:
Ứng dụng
Bảng 5. Liều lượng tiêu thụ Ozone
Liều lượng cho 1 m3 Ghi chú
Sự tẩy uế, tổng quát 0,4g
Sự tẩy uế đủ để đạt được nếu
nồng độ đo được sau 4 phút tiếp
xúc
Nước uống
Tối thiểu: 0,5 g
Liều
Bình thường: 1 – 1,5
nhiềuvào sự hiện diện của sắt,
g
mangan, chất
Tối đa: 5 g
hữu cơ…
lượng
tùy
thuộc
rất
Dư lượng Ozone (Vài kinh
nghiệm thực tế với nước suối)
PC bottles: 0,2 – 0,4 ppm, trên
0,5 ppm có vấn đề về vị
PET bottles: 0,1 – 0,2 ppm, trên
0,2 ppm sẽ có vấn đề về vị
Nước hồ bơi
0,8 – 1,5 g
PE bags: trên 0,1 ppm có vấn đề
về vị
Liều lượng tùy thuộc vào nhiệt
độ nước (< 280C hoặc > 350C)
24
