Đồ an thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản

Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 4
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 4
1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI................................................... 4
1.2.1

Định nghĩa nước uống đóng chai .................................................................... 4

1.2.2

Phân biệt nước uống đóng chai với các loại nước uống khác .......................... 5

1.2.3

Yêu cầu về chất lượng nước đối với nước đóng chai ...................................... 5

1.3 CÁC NGUỒN NƯỚC CÓ THỂ SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG
ĐÓNG CHAI ................................................................................................................. 8
1.3.1

Nước ngầm .................................................................................................... 8

1.3.2

Nước thủy cục................................................................................................ 8

1.3.3

Nước mặt ....................................................................................................... 8

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI........................................ 8
1.4.1

Khử sắt, mangan ............................................................................................ 8

1.4.2

Quá trình lắng .............................................................................................. 11

1.4.3

Quá trình lọc ................................................................................................ 14

1.4.4

Lọc than hoạt tính ........................................................................................ 15

1.4.5

Lọc tinh ....................................................................................................... 15

1.4.6

Công đoạn lọc tinh bằng màng thâm thấu ngược (Reserve Osmonic – RO) .. 16

1.4.7

Khử trùng..................................................................................................... 16

1.5 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC ĐÓNG CHAI TIÊU BIỂU ........................ 18
1.5.1

Aquafina ( Sản phẩm của công ty PEPSICO Việt Nam) ............................... 18

1.5.2

Lavie (sản phẩm của công ty Nestle Việt Nam) ............................................ 19

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.................................................................... 20
2.1 CÁC THÔNG SỐ ................................................................................................ 20

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
1


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

2.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .................................................................... 20
2.1.1

Các sơ đồ công nghệ .................................................................................... 20

2.1.2

Lựa chọn công nghệ xử lý ............................................................................ 23

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................ 25
3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIÀN MƯA ................................................................. 25
3.1.1 Lựa chọn thiết kế dàn mưa .................................................................................. 25
3.1.2 Xác định kích thước dàn mưa .............................................................................. 27
3.2 BỒN LỌC ÁP LỰC .............................................................................................. 33
3.2.1 Khái quát về bồn lọc áp lực ............................................................................ 33
3.2.2 Xác định diện tích bề mặt lọc của bồn lọc ........................................................ 35
3.2.3 Đường kính bồn lọc .......................................................................................... 36
3.2.4 Chiều cao thân bồn lọc ..................................................................................... 37
3.2.5 Khối lượng của lớp vật liệu trong bồn lọc ......................................................... 37
3.2.7 Hệ thống phân phối nước trong bồn lọc ............................................................ 39
3.2.9 Cấp nước rửa lọc .............................................................................................. 42
3.2.10 Hệ thống sàn chụp lọc .................................................................................. 45
3.3 CỘT LỌC THAN HOẠT TÍNH ............................................................................ 45
3.3.1 Thông số than hoạt tính .................................................................................... 45
3.3.2 Kích thước cột lọc ............................................................................................ 46
3.3.3 Thời gian hoạt động của than ........................................................................... 47
3.3.4 Hệ thống lưu nước sau khi lọc .......................................................................... 48
3.4 KHỬ TRÙNG BẰNG TIA UV ............................................................................ 49
3.5 HỆ THỐNG RO .................................................................................................. 51
3.6 HỆ THỐNG LỌC TINH (5 𝜇𝑚 𝑣à 1 𝜇𝑚)............................................................ 55
3.6.1

Cột lọc tinh 5 m ......................................................................................... 56

3.6.2

Cột lọc cặn 1 m ......................................................................................... 56

KẾT LUẬN .................................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 58

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
2


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Như mọi người đều biết, 70% diện tích của Trái Đất được che phủ bởi nước nhưng chỉ
0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất có thể khai thác dùng làm nước uống. “Ở đâu có nước
là ở đó có sự sống”, mọi sinh vật trên Trái Đất đều cần nước để sinh tồn, con người chúng
ta không phải là ngoại lệ. Nước chiếm tới 70% khối lượng cơ thể con người và ngày càng
có vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày của người dân, sản xuất tăng nhanh theo nhu
cầu thị hiếu của người tiên dùng và từ đó nhu cầu dùng nước cũng ngày càng tăng.
Chính vì lí do đó, trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã học vào trong thực tế, nhóm
em đã chọn đề tài đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước nước uống đóng chai công suât 30
m3/h từ nguồn nước ngầm” để đưa ra các quy trình công nghệ mới nhằm xử lý hiệu quả
nguồn nước ngầm cho các hộ gia đình chưa có nước sạch, cũng như tận dụng được tối đa
nguồn nước ở các khu vực, tránh lãng phí tài nguyên nước. Mục tiêu của đồ án là xây dựng
nên một hệ thống xử lý nước ngầm với nước đầu ra đạt quy chuẩn về chất lượng nước có
thể sử dụng cho để làm nước uống.
1. Mục tiêu đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước nước uống đóng chai công suât 30 m3/h từ
nguồn nước ngầm.
2. Nội dung đồ án:

- Các quy trình công nghệ thường dùng để làm nước uống đóng chai
- Lựa chọn công nghệ phù hợp và tính toán các thông số của các thiết bị có trong hệ
thống.
- Vẽ sơ đồ công nghệ, sơ đồ mặt bằng cũng như bản vẽ chi tiết của các thiết bị.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn:
- Cho thấy được sự ứng dụng khoa học công nghệ trong sản xuất nước uống đóng
chai.
- Tạo ra được các sản phẩm chất lượng.
- Góp phần thúc đẩy sự phát triển của đất nước.

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
3


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, nước uống đóng chai được coi là mặt hàng có nhu cầu cao, ngày càng phát
triển và được nhiều người tiêu dùng sử dụng. Nguyên nhân là do với cuộc sống hối hả như
hiện nay thì việc sử dụng nước uống đóng chai thay cho nước đun sôi để nguội cũng là một
điều tất yếu vì vừa tiết kiệm được thời gian và bảo đảm chất lượng an toàn sức khỏe. Một
nguyên nhân khác là do ở một số nơi ở các thành phố lớn điển hình như là ở TPHCM vẫn

chưa có nguồn nước máy thủy cục để cung cấp cho việc sinh hoạt, ăn uống của người dân
nên người dân ở đây phải sử dụng các nguồn nước ngầm không đảm bảo chất lượng vệ sinh
như nhiễm mặn, nhiễm phèn,…kể cả ở một số nơi nguồn nước thủy cục cũng không đảm
bảo về chất lượng vệ sinh và do đó nước uống đóng chai là lựa chọn tất yếu đối với người
dân. Tuy nhiên, những năm gần đây trên các báo đài thường phản ánh về việc nước uống
đóng chai kém chất lượng của một số cơ sở nhỏ lẻ chỉ chạy theo lợi nhuận mà không chú
trọng đến vấn đề chất lượng, vệ sinh , sức khỏe trong sản xuất.
Trước tình hình sôi nổi của thị trường nước uống đóng chai trên cả nước và hiện trạng khai
thác nước ngầm bừa bãi làm ô nhiễm tầng nước ngầm, cũng như chất lượng nước uống đóng
chai trên thị trường không ổn định thì nhu cầu thiết kế một hệ thống xử lý nước uống đóng
chai đạt tiêu chuẩn và không làm ảnh hưởng đến môi trường là một vấn đề cần thiết.
Do đó, chúng ta thấy rằng, để đảm bảo tính cạnh tranh khi đây là loại hình kinh doanh đã
được nhiều đơn vị thực hiện trước đó nên chúng ta cần phải thiết kế xây dựng hệ thống xử
lý nước nước uống đóng chai công suât 30 m3/h đảm bảo về chất lượng, sức khỏe từ nguồn
nước ngầm.
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI
1.2.1 Định nghĩa nước uống đóng chai

1.2

Theo QCVN 6-1:2010 BYT thì “ Sản phẩm nước đóng chai được sử dụng để uống trực tiếp,
có thể có chứa khoáng chất và carbon dioxyd (CO2) tự nhiên hoặc bổ sung nhưng không
phải là nước khoáng thiên nhiên đóng chai và không chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất
tạo hương hoặc bất kỳ chất nào khác.”
Theo tiêu chuẩn chung cho nước uống đóng chai (trừ nước khoáng thiên nhiên) của FAO
thì “Nước uống đóng chai, không phải nước khoáng thiên nhiên, là nước được con người sử
dụng và có thể chứa chất khoáng tự nhiên hay bổ sung; có thể chứa carbon dioxide tự nhiên
hay bổ sung; nhưng không chứa đường, chất tạo ngọt, hương liệu hay bất kỳ thực phẩm nào

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam

4


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

khác.” (Nước đóng thành gói, trừ nước khoáng, là nước mà con người sử dụng để uống và
có thể chứa các khoáng chất, tự nhiên hay cố ý gia tăng, có thể chứa carbon dioxide. Nhưng
không có đường, chất ngọt, hương liệu hoặc thực phẩm khác).
1.2.2 Phân biệt nước uống đóng chai với các loại nước uống khác
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại nước uống khác nhau, có thể chia thành các loại
sau:

Nước khoáng thiên nhiên: Nước khoáng thiên nhiên được đặc trưng bởi hàm lượng
một số muối khoáng nhất định và các tỉ lệ tương ứng của chúng và sự có mặt của các nguyên
tố vi lượng hoặc các thành phần khác.

Được lấy trực tiếp từ các nguồn thiên nhiên hoặc các giếng khoan của các tầng nước
ngầm.

Bền vững về thành phần, ổn định về lưu lượng và nhiệt độ của nó cho dù có các biến
động về thiên nhiên.

Được lấy trong các điều kiện bảo đảm độ sạch ban đầu của nước về vi sinh.

Được đóng chai gần điểm nguồn nước lộ ra với yêu cầu đặc biệt về vi sinh.

Phải tuân thủ tất cả các điều khoản quy định theo TCVN 6213 – 1996, quy phạm thực
hành vệ sinh khai thác, sản xuất và tiêu thụ nước khoáng thiên nhiên.


Phải đạt tất cả các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 6213 – 1996 về nước khoáng thiên
nhiên.

Nước chứa khí carbonic: Hay còn gọi là nước bão hòa CO2. Loại nước này chỉ là
nước uống thông thường được làm lạnh đến 12 – 150C rồi đem sục khí để hòa tan CO2.

Nước giải khát pha chế: Ngoài nước bão hòa CO2 còn chứa các thành phần khác
như đường, nước quả, acid thực phẩm, chất thơm và các chất màu…Các chất này được pha
với tỉ lệ nhất định.

Nước khoáng: Được khai thác từ các mỏ nước khoáng nhưng khác với loại nước
khoáng thiên nhiên do: thành phần khoáng thay đổi hoặc công nghệ sản xuất không phù
hợp.
1.2.3 Yêu cầu về chất lượng nước đối với nước đóng chai

Chỉ tiêu cảm quan (theo QCVN 01:2009/BYT)
Bảng 1.1 Chỉ tiêu cảm quan của nước uống đóng chai
Tên chỉ tiêu
Màu sắc, TCU
Độ đục, NTU
Mùi, vị

Mức tối đa
15
2
Không có mùi, vị lạ

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
5

Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy


Chỉ tiêu lý , hóa (theo QCVN 6-1:2010/BYT)
Bảng 1.2 Chỉ tiêu lý ,hóa của nước uống đóng chai
Tên chỉ tiêu
1.
pH
2.

Stibi, mg/l

3.

Arsen, mg/l

4.

Bari, mg/l

5.

Bor, mg/l

6.

Bromat, mg/l

7.

Cadmi, mg/l

8.

Clor, mg/l

9.

Clorat, mg/l

10.

Clorit, mg/l

11.

Crom, mg/l

12.

Đồng, mg/l

13.

Cyanid, mg/l

14.

Fluorid, mg/l

15.
16.

Chì, mg/l
Mangan, mg/l

17.

Thủy ngân, mg/l

18.

Molybden, mg/l

Mức tối đa
6.5 – 8.5
0.02
0.01
0.7
0,5
0.01
0,003
5
0.7
0.7
0,05

2
0,07
1,5
0,01
0,4
0,006
0,07

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
6


Đồ án xử lý nước cấp
19.

Nickel, mg/l

20.

Nitrat , tính theo ion nitrat, mg/l

21.

Nitrit , tính theo ion nitrit, mg/l
22.
23.



GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

0,07
50
3

Selen, mg/l

0,01

Nhôm tổng số, mg/l

24.

Hydrocacbon thơm đa vòng



25.
Mức nhiễm xạ
Hoạt độ phóng xạ 𝛼, Bq/l



Hoạt độ phóng xạ 𝛽, Bq/l

0.2
1

0.5
1

Chỉ tiêu vi sinh vật (theo QCVN 6-1:2010/BYT)

Bảng 1.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước uống đóng chai
Kiểm tra lần đầu
E.Coli hoặc coliform chịu nhiệt 1  250 ml
Coliforms tổng số
1  250 ml
Streptococci feacal
1  250 ml
Pseudomonas aeroginosa
1  250 ml
Bào tử vi khuẩn kị khí khử 1  50 ml
sunfit

Quyết định
Không được phát hiện
trong bất kỳ mẫu nào
Nếu  1 hoặc  2 thì tiến
hành kiểm tra lần 2
Nếu > 2 thì loại bỏ

Kiểm tra lần thứ 2
n
4
4
4
4

c*

1
1
1
1

m
0
0
0
0

M
2
2
2
2

Coliforms tổng số
Streptococci feacal
Bào tử vi khuẩn kị khí khử sunfit
Pseudomonas aeroginosa
Trong đó:
n: số đơn vị mẫu được lấy từ lô hàng cần kiểm tra.
c: số đơn vị mẫu tối đa có kết quả nằm giữa m và M, tổng số mẫu có kết quả nằm giữa m

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
7


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

và M vượt quá c là không đạt.
m: là mức giới hạn mà các kết quả không vượt quá mức này là đạt, nếu các kết quả vượt
quá mức này thì có thể đạt hoặc không đạt.
M: là mức giới hạn tối đa mà không mẫu nào được phép vượt quá.
CÁC NGUỒN NƯỚC CÓ THỂ SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG
ĐÓNG CHAI
1.3.1 Nước ngầm

1.3

Nước ngầm là nước được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do
vậy, nước chảy qua địa tầng chứa cát và granit thường có tính axít và chứa ít chất khoáng;
nước chảy qua địa tầng có chứa đá vôi thì thường nước có chứa độ cứng và độ kiềm khá
cao.
1.3.2 Nước thủy cục
Nước thủy cục đã được qua các quá trình xử lý sơ bộ như keo tụ, tạo bông, lắng, lọc,
khử trùng. Đây là nguồn nước thường được ưu tiên sử dụng nhiều nhất cho việc sản xuất
nước uống tinh khiết đóng chai bởi do chi phí sản xuất thấp, dễ sử dụng, mức độ ô nhiễm
thấp, tiện cho việc sử dụng.
1.3.3 Nước mặt
Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước
mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại
dương, bốc hơi và thấm xuống đất.

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI
1.4.1 Khử sắt, mangan

1.4.1.1
Khử sắt
Khi trong nước có hàm lượng sắt cao, nước có màu vàng và có mùi tanh làm giảm
lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.



Phương pháp oxi hóa sắt
Nguyên lý

Nguyên lý của phương pháp này là oxi hóa sắt (II) thành sắt (III) và tách ra khỏi nước
dới dạng hydroxit sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicarbonat là một muối không bền, nó
dễ dàng thủy phân thành sắt (II) hydroxit theo phản ứng:

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
8


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Fe(HCO3)2 + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H2CO3
Nếu trong nước có oxi hòa tan, sắt (II) hydroxit sẽ bị oxi hóa thành sắt (III) hydroxit theo
phản ứng:
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 
H+ + HCO3-  H2O + CO2
Sắt (III) hydroxit trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước
dễ dàng nhờ quá trình lọc.
Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:

4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O →4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng oxi hoà tan rất thấp. Để tăng
nồng độ oxi hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. Hiệu quả của
bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxi cho quá trình khử sắt.

a)

Phương pháp
Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc

Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều
cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng
tưới vào khoảng 10 m3/m2.h. Lượng oxi hoà tan trong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ
250C lấy bằng 40% lượng oxi hoà tan bão hoà (ở 250C lượng oxi bão hoà bằng 8,1 mg/l).
Ưu điểm:



Có thể áp dụng đối với công suất bất kì
Công trình đơn giản, xử lý hiệu quả

Nhược điểm:


Chu kì lọc dài do tổn thất áp lực của lớp vật liệu tăng chậm
b) Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên

Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn
làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các
sàn rải xỉ hoặc tre gỗ. Lưu lượng tưới và
chiều cao cũng lấy như trường hợp trên.

Lượng oxi hoà tan sau làm thoáng bằng
55% lượng oxi hoà tan bão hoà. Hàm
lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.
Ưu điểm:


Có thể dùng với bất kì công suất nào

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
9


Đồ án xử lý nước cấp


GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Dễ vận hành

Nhược điểm:



Tạo tiếng ồn khi hoạt động
Chiếm diện tích
c) Làm thoáng cưỡng bức
Các nhà máy nước thường dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30
đến 40 m3/h. Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3 nước. Lượng oxi hoà
tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng oxi hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm
thoáng giảm 75%.

Ưu điểm:
 Không chiếm diện tích, công trình gọn nhẹ
Nhược điểm
 Khó vận hành.
 Tốn năng lượng điện.

Phương pháp khử sắt bằng hóa chất
Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng
keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơ bảo vệ bằng
tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh. Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng
thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết H2S và
sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt.
a) Bằng vôi
Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+
thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
10


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt(II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III). Sắt
(III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.
Phương pháp này có thể áp dụng cho các nhà máy nước với cả nước bề mặt và nước
ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh,
quản lý phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn định

nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa.
b) Bằng Clo
Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:
2Fe2+ + Cl2 +6H2O →2 Fe(OH)3 + 6H+ + 2Clc) Bằng Kali Permanganat (KMnO4)
Khi dùng KMnO4 để khử sắt, qua trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxyt
vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử.
Phản ứng xảy ra theo phương trình sau:
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ →5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
3Mn2+ + 2MnO4- → 5MnO2 + 2 H2O
d) Bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt
Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử Fe2+ thành
3+
Fe và giữ lại trong tầng lọc. Quá trình diễn ra rất nhanh chóng và có hiệu quả cao. Cát đen
là một trong những chất có đặc tính như thế.
e) Bằng phương pháp trao đổi ion
Cho nước qua lớp vật liệu lọc có khả năng trao đổi ion. Các ion H+ và Na+ có trong thành
phần lớp vật liệu lọc sẽ trao đổi với các ion Fe2+ có trong nước. Fe2+ sẽ giữ lại trong lớp vật
liệu lọc.
2[K]-Na + Fe(HCO3)2 → [K2]-Fe + 2NaHCO3
Cationit có thể được tái sinh bởi NaCl, HCl
[K2]-Fe+ 2NaCl → 2[K]-Na + FeCl2
[K2]-Fe + HCl→ 2[K]-H + FeCl2
Phương pháp này đem lại hiệu quả khử sắt cao nhưng ít được ứng dụng, thường chỉ dùng
để kết hợp với làm mềm nước (vì giá thành cao).
1.4.1.2Khử Mangan
Mangan thường tồn tại trong nước cùng với sắt nhưng ở với hàm lượng ít hơn. Nước
có chứa mangan thường tạo ra lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa.
Trong nước, mangan tồn tại dưới dạng ion Mn2+ hòa tan hoặc có thể ở dạng keo không tan.
Khi bị oxi hóa Mn sẽ bị chuyển thành Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit.
2Mn(HCO3)2 + O2 +6H2O → 2Mn(OH)4 + 4H+ +4HCO(pH tối ưu cho quá trình này là 8.5 - 9.5)

1.4.2 Quá trình lắng

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
11


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước. Là giai đoạn làm sạch
sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước.Đây là quá
trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước, khi đó dưới tác dụng của lực trọng trường
các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ lắng xuống đáy bể.
Phân loại:
Lắng rời rạc (lắng ổn định) : Trong suốt quá trình lắng các hạt cặn sẽ rơi thẳng đứng
và không thay đổi về kích thước cũng như trọng lượng , tốc độ không thay đổi theo thời
gian.
Lắng bông cặn (lắng không ổn định) : Trong suốt quá trình lắng các hạt bông cặn sẽ
kết dính với nhau sẽ tăng dần về kích thước cũng như trọng lượng, tốc độ tăng dần theo thời
gian
Các loại bể lắng:
Bể lắng ngang: Có cấu tạo giống như một bể chứa hình chữ nhật, nước chảy vào bể ở
một đầu và chuyển động ở trong bể theo chiều ngang, cặn rơi thẳng đứng. Thường dùng để
lắng cặn thô và cặn keo tụ

Hình 1.1 -Bể lắng ngang
Bể lắng đứng: Là bể chứa hình trụ có đáy chóp, nước chạy từ dưới lên, cặn sẽ rơi từ
trên xuống.

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
12


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Hình 1.2- Bể lắng đứng
Bể lắng li tâm: Là bể chứa tròn, nước di chuyển từ tâm ra ngoài xung quanh
bể, cặn rơi từ trên xuống.

Hình 1.3 - Bể lắng li tâm

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
13


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Bể lắng nghiêng: Bên trong bể có các tấm chắn đặt nghiêng và song song với
nhau. Nước di chuyển động giữa các tấm này, cặn trượt xuống dưới vào bình chứa.

Hình 1.4 - Bể lắng nghiêng
1.4.3 Quá trình lọc
Lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu có chiều dày nhất định đủ để giữ
lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của vật liệu lọc các hạt cặn và vi khuẩn trong nước. Sau
khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép, nước có chất lượng tốt hơn về

cả mặt vật lý, hóa học, sinh học.
Vật liệu lọc có thể sử dụng như là than, sỏi, cát ,xỉ ,thủy tinh…Trong đó cát được sử
dụng làm vật liệu lọc nhiều nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc khá cao.
Để thực hiện quá trình lọc có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc,
cấu tạo vật liệu lọc và vận hành khác nhau. Có thể chia ra thành các loại bể lọc sau
 Chia theo vận tốc:
 Bể lọc chậm : 0.1 - 0.5 m/h
 Bể lọc nhanh : 5 – 15 m/h
 Bể lọc cao tốc: 36 – 100 m/h trở lên
 Chia theo chế độ dòng chảy
 Bể lọc trọng lực : lọc hở, lọc không áp
 Bể lọc áp lực : bể lọc kín quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp
vật liệu lọc
 Chia theo chiều dòng nước

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
14


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

 Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể
lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông.
 Bể lọc ngược : là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên.
 Bể lọc hai chiều : là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liêu lọc theo 2 chiều từ
trên xuống và từ dưới lên.
1.4.4 Lọc than hoạt tính
Than hoạt tính có phạm vi hấp phụ rất rộng, phần lớn các phân tử hữu cơ hòa tan được

giữ lại trên bề mặt, chỉ những phân tử phân cực cao, mạch thẳng, có phân tử lượng bé là
khó bị bắt giữ (rượu, axit hữu cơ đơn giản). Do có đặc tính hấp phụ mạnh nên than hoạt
tính được xử dụng trong công nghệ xử lý nước để:
- Làm sạch triệt để chất hữu cơ hòa tan còn lại sau công đoạn lọc trong, khử mùi, màu
và
vị, còn có tác dụng làm sạch vết của các kim loại nặng hòa tan trong nước.

Hình 1.5 - Khả năng hấp thụ của than hoạt tính
(Nguồn: )

1.4.5 Lọc tinh
 Kích thước: 1-10 μm
 Cấu tạo: Có thể được cấu tạo từ sợi Polypropylene (PP), cellulose derivatives,
polysulfones, polypropylene hay polyvinylidene fluoride (PVDF), được nén chặt
lại, tạo ra các khe lọc khác nhau.

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
15


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

 Công dụng: loại bỏ các chất rắn lơ lửng , giardia và cryptosporidium, ngoài ra
Màng MF được sử dụng để loại bỏ một số virus , màu, mùi, và một số chất hữu
cơ dạng keo tự nhiên nhằm xử lí một phần trước khi xử lý bằng màng thẩm thấu
ngược.

Hình 1.6 – Các loại cơ chế lọc

1.4.6 Công đoạn lọc tinh bằng màng thâm thấu ngược (Reserve Osmonic – RO)
Màng RO: Là một màng mỏng làm từ vật liệu Cellulose Acetate, Polyamide hoặc
màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0.001µm. Tất cả các màng này đều chịu áp suất cao
nhưng khả năng chịu pH và chlorine không giống nhau, tùy theo từng nhãn hiệu.
Quá trình thẩm thấu ngược:
Với tốc độ và áp lực cực lớn, dòng nước chảy liên tục trên bề mặt của màng RO.
Một phần trong số những phân tử nước “chui” qua được những lỗ lọc. Các tạp chất bị
dòng nước cuốn trôi và “thải” bỏ ra ngoài. Với cách thức này, bề mặt của màng RO liên
tục được rửa sạch và có tuổi thọ tới 5 năm.
1.4.7 Khử trùng
Khử trùng là 1 khâu quan trọng bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước uống sinh
hoạt. Đây là một quá trình nhằm tiêu diệt làm mất khả năng hoạt động của các vi sinh vật
gây bệnh.
Hiện nay có nhiều phương pháp khử trùng khác nhau :

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
16


Đồ án xử lý nước cấp





GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Khử trùng bằng các tia vật lý :UV
Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh: chlorine, chloramines, ozon….
Khử trùng bằng siêu âm

Khử trùng bằng phướng pháp nhiệt

Hiệu quả của quá trình khử trùng phụ thuộc vào các yếu tố như :





Dạng và liều lượng chất khử trùng
Dạng và nồng độ của vi sinh vật
Thời gian tiếp xúc
Đặc trưng của nước

Đối với sản xuất nước uống đóng chai hay nước đá ăn liền thì việc khử trùng bắt
buộc sử dụng OZONE và UV
 Khử trùng bằng Ozone
Đây là phương pháp tiên tiến và ngày càng được áp dụng rộng rãi trong xử lý
nước cấp. Với lượng ozone dư bằng 0.45 mg/l và chỉ sau 2 phút vi khuẩn có thể
bị tiêu diệt.
Trong quá trình khử trùng, khi ozone được cung cấp đủ liều lượng thì tác dụng
khử
trùng mạnh gấp 3100 lần so với clo và thời gian khử trùng là 3-8 giây.
Ưu điểm :
 Thời gian tác dụng nhanh
 Hiệu quả khử trùng cao
 Ít tạo ra các hợp chất trung gian của quá trình khử trùng (DBPs).
 Không mùi
 Tăng nồng độ oxi hòa tan
Nhược điểm :
 Chi phí cao

 Khả năng khuếch tán vào trong nước khó.
 Tiêu tốn năng lượng điện.
 Khử trùng bằng tia UV
Tia cựa tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng vào khoảng 4 - 400nm.
Khử trùng bằng tia UV là một phương pháp vật lý nên hầu như không tạo nên các
hợp chất trung gian của quá trình khử trùng.
Ưu điểm:
 Thành phần của nước không thay đổi, không tạo thành các hợp chất hữu
cơ chứa clo.

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
17


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy




Độ an toàn cao, thời gian khử trùng ngắn
Không xảy ra hiện tượng ô nhiễm do hóa chất, không gây ăn mòn thiết bị,
thao tác đơn giản, bảo dưỡng đơn giản.
Nhược điểm
 Hiệu suất khử trùng kém khi độ truyền trong nước nhỏ hơn 80%, nước
có tạp chất hữu cơ và một số muối tan hấp phụ tia UV
 Nhiệt độ lớn hơn 250oC làm giảm tính năng khử của UV
 Nước khử trùng có khả năng nhiễm khuẩn trở lại.
 Chi phí vận hành cao


1.5 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC ĐÓNG CHAI TIÊU BIỂU
1.5.1 Aquafina ( Sản phẩm của công ty PEPSICO Việt Nam)
Aquafina là nước uống tinh khiết được xử lý qua hệ thống thẩm thấu ngược và Ozon,
thanh trùng bằng tia cực tím, là sản phẩm của công ty TNHH Nước Giải Khát Suntory
PepsiCo Việt Nam và được sản xuất theo bản quyền của PepsiCo Inc 700 Anderson Hill
Road, Purchase, New York 10577, USA, phù hợp với tiêu chuẩn Nước uống của Tổ Chức
Sức Khỏe Thế Giới.

Nước cấp cho
sản xuất

Bồn chứa nước

Khử trùng

Lọc tinh 0,2 m

Lọc cát

RO

Lọc than hoạt tính

Thiết bị làm mềm

Bình chứa nước tinh
khiết

Đóng chai

Hình 1.7- Quy trình xử lý nước uống đóng chai của công ty PEPSICO Việt Nam,
AQUACOOL, ICY…

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
18


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

1.5.2 Lavie (sản phẩm của công ty Nestle Việt Nam)
Nước khoáng LaVie lần đầu tiên có mặt trên thương trường vào tháng 7 năm 1994
và dần nhanh nhất phát đạt thành thương hiệu dẫn đầu trong ngành nước đóng chai ở Việt
Nam. Đây cũng là doanh nghiệp nước uống giải khát trước tiên ở Việt Nam đạt chứng nhận
ISO 9002 phiên bản tiêu chuẩn quốc tế về khẳng định chất lượng năm 1999.

Hình 1.8 - Quy trình xử lý nước uống đóng chai của công ty NESTLE Việt Nam, DASANI…

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
19


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
2.1

CÁC THÔNG SỐ

Nguồn nước sử dụng là nước giếng khoan.
Công suất: Q=30 m³/ngày
Thời gian làm việc : 8h/ngày
Bảng 2.1 – So sánh chỉ tiêu nước đầu vào hệ thống xử lý và tiêu chuẩn nước uống đóng chai
Chỉ tiêu
pH
Độ cứng
Kiềm tổng
NO3NO2SO42Fe tổng
Fe2+
Coliform tổng
E.coli hoặc coliform chịu nhiệt

2.2

Đơn vị

Đầu vào

mg/l CaCO3
mg/l CaCO3
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l
Vi khuẩn/100 ml
Vi khuẩn/100 ml

6.55
19
102
0.05
0.05
21
5
4.48
100
500

Đầu ra (QCVN 61:2010 BYT )
6.5 – 8.5
50
3
0
0

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

2.1.1 Các sơ đồ công nghệ

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
20

Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Sơ đồ 1:

Giếng

Giàn mưa
Bồn lọc áp lực
Bơm
Bồn chứa
Lọc than hoạt tính
Bể chứa

Nước thải

Cột lọc tinh 5 m
Dung dịch rửa
màng

Lọc RO

Khử trùng
Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành
phẩm

Đóng chai

SVTH: Tơ Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
21


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Sơ đồ 2:

Giếng

Tháp oxi hóa
Bồn lọc áp lực
Bơm
Bồn chứa
Lọc than hoạt tính
Bể chứa

Nước thải

Cột lọc tinh 5 m
Dung dịch rửa
màng

Lọc RO

Khử trùng
Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành
phẩm

Đóng chai

SVTH: Tơ Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
22


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

2.1.2 Lựa chọn cơng nghệ xử lý

Giếng
Giàn mưa
Bồn lọc áp lực

Bơm
Bồn chứa
Lọc than hoạt tính
Bể chứa

Nước thải

Cột lọc tinh 5 m
Dung dịch rửa
màng

Lọc RO
Khử trùng
Cột lọc tinh 1m

Bồn nước thành
phẩm

Đóng chai

SVTH: Tơ Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
23


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

Thuyết minh sơ đồ:
 Nước từ giếng bơm được đưa lên giàn làm thoáng (giàn mưa) bằng trạm bơm.
Tại giàn làm thoáng tạo điều kiện cho để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+. Sau đó, Fe3+
thực hiện quá trình thủy phân để tạo hợp chất Fe(OH)3.
 Nước qua giàn mưa được dẫn vào bể lắng đứng. Trong bể lắng đứng thì nước di
chuyển theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, các hạt cặn lắng ngược chiều
chuyển động của nước. Sau quá trình lắng xuống của hạt cặn là quá trình thu
nước sau khi lắng bằng máng thu nước bằng hệ thống máng vòng bố trí quanh
bể, sau đó nước được bơm vào bể lọc áp lực.
 Tại bể lọc áp lực thì không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích
thước lớn hơn kích thước giữa các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại
keo sắt, keo hữu cơ gây độ đục, độ màu và nước được đưa vào bồn chứa…

 Tiếp theo, nước từ bồn chứa tiếp tục qua cột lọc than hoạt tính .Sau đó nước
được dẫn qua lọc 5 m để loại bỏ cặn nhỏ để tránh bị tắt nghẽn khi qua thiệt bị
lọc RO.
 Nước tiếp tục được đưa vào thiết bị lọc RO để giảm lượng TDS trong nước,
nước đi tiếp đến bể khử trùng bằng tia UV và ozone để tiêu diệt vi khuẩn tồn tại
trong nước rồi đi đến bể lọc tinh 1𝜇𝑚 để loại bỏ các cặn rất nhỏ.
 Sau đó, nước được đưa tới bể chưa nước sạch của hệ thống sản xuất nước đóng
chai và thành phẩm.

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
24


Đồ án xử lý nước cấp

GVHD: TS.Nguyễn Nhật Huy

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIÀN MƯA
Các thông số tính toán:
-

-

Theo như yêu cầu thì công suất của hệ thống cần là 30 m3/ngày, tuy nhiên hệ
thống được sử dụng công đoạn lọc tinh bằng màng thẩm thấu ngược (Reserve
Osmonic – RO).
Mà hệ thống này có hệ số tổn thất khoảng 60%, Rc = 60%.

Vậy nên, lưu lượng =

𝑄
𝑅𝑐 ×ℎ

=

30
60%×8

= 6.25 m3/h

- Trong đó:
Rc của RO = 60%
Chọn 1 ngày làm việc 8h
Lưu lượng nước Q = 30 m3/ngày
3.1.1 Lựa chọn thiết kế dàn mưa
Vì lượng sắt đầu vào tương đối thấp nên ta có thể sử dụng dàn mưa để khử sắt
Ta lựa chọn hệ thống làm thoáng bằng dàn mưa có hệ thống phun nước hình xương cá
và có 3 sàn tung nước.
 Kiểm tra độ kiềm sau khi làm thoáng bằng dàn mưa
Lượng CO2 có trong nước ngầm:
CO2 =

44×𝐾
𝐾1 ×10(𝑝𝐻+√𝜇)

(mg/l)

Theo công thức trang 316 (Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – Trịnh Xuân Lai)

Trong đó:
 CO2: Lượng CO2 ban đầu có trong nước ngầm
 K: độ kiềm của nước ngầm, K = 102 mgCaCO3/L = 2.04 meq/L
 𝜇: lực ion của dung dịch = 0,000022.P
 P: tổng hàm lượng muối (mg/L) ≤ 1000
 K1: hằng số phân li bậc một của axit cacbonic K1 = 4,31.10-7 tại 25oC

SVTH: Tô Minh Thuận - Nguyễn Thành Nam
25