Tài liệu Đồ án môn học tính toán dây truyền sản xuất nước đóng chai

ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 1 PHAÀN I : TOÅNG QUAN 1. MUÏC ÑÍCH ÑEÀ TAØI Hieän nay, nhu caàu duøng nöôùc saïch cuûa ngöôøi daân ngaøy caøng taêng. Ñaëc bieät laø nhu caàu nöôùc cho sinh hoaït vaø aên uoáng. Ngoaøi ra, vôùi cuoäc soáng taáp naäp vaø hoái haû thì nhöõng tieän nghi trong sinh hoaït ñeàu coù saún. Do ñoù, nhu caàu nöôùc uoáng tinh khieát, ñoùng chai laø raát caàn thieát vôùi tình hình hieän nay. Nhöng do caùc cô sôû saûn xuaát nöôùc uoáng chöa chuù troïng chaát löôïng nöôùc do hoï chæ chuù troïng ñeán lôïi nhuaän maø khoâng caàn quan taâm ñeán chaát löôïng neân moät soá cô sôû xöû lyù raát sô saøi, khoâng ñaûm baûo an toaøn cho ngöôøi söû duïng. Muïc tieâu chính cuûa ñeà taøi laø thieát keá heä thoáng xöû lyù vöøa ñaûm baûo chaát löôïng cung caáp cho sinh hoaït vöøa coù theá caáp cho daây chuyeân nöôùc uoáng ñoùng chai. 2. TOÅNG QUAN VEÀ NGUOÀN NÖÔÙC NGAÀM 4.1 Nguoàn nöôùc ngaàm Ñaây laø moät trong hai nguoàn nöôùc cung caáp chính cho nhu caàu nöôùc sinh hoaït cuûa ngöôøi daân. Nhöng haàu heát chaát löôïng chöa ñaûm baûo do ñaëc ñieåm ñòa chaát cuûa caùc taàng ñaát. ÔÛ nhöõng nôi coù ñoä saâu khaùc nhau thì thaønh phaàn caáu taïo hoùa hoïc raát khaùc nhau, ñoàng thôøi vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp hieän nay coäng vôùi söï khai thaùc nöôùc ngaàm quaù möùc laøm cho caùc chaát oâ nhieãm thaám saâu vaøo caùc taàng ñaát ngaàm. Tuy vieäc ñun soâi, naáu nöôùng chæ coù theå loaïi boû vi khuaån vaø moät vaøi chaát coù haïi nhöng ñoàng thôøi cuõng laøm phaân huûy moät soá khoaùng chaát trong nöôùc ngaàm, kim loaïi naëng vaø moät soá chaát ñoäc haïi vaãn coøn. Do ñoù, chuùng ta caàn kieåm tra chaát löôïng nöôùc noùi chung tröôùc khi söû duïng vaøo muïc ñích sinh hoaït vaø aên uoáng. Nöôùc ngaàm toàn taïi ôû caùc taàng nöôùc trong loøng ñaát, coù hai loaïi taàng : taàng giôùi haïn vaø taàng khoâng giôùi haïn.  Taàng khoâng giôùi haïn laø lôùp ñaát ñaù xoáp khoâng phuû treân noù lôùp ñaát ñaù khoâng thaám nöôùc, trong taàng naøy coù hai vuøng : vuøng baõo hoøa nöôùc vaø vuøng khoâng baõo hoøa ñöôïc phaân chia ranh giôùi bôûi möïc nöôùc trong ñoù, vuøng khoâng baõo hoøa chöùa nhieàu oxy. - Nöôùc ngaàm trong taàng khoâng giôùi haïn coù nguoàn goác chính töø nöôùc möa thaám xuoáng, naèm ôû ñoä saâu khoâng lôùn laém. Noù deã bò nhieãm baãn bôûi taïp chaát sinh hoaït, coâng nghieäp vaø noâng nghieäp. Nöôùc trong taàng naøy laø caùc daïng maïch nöôùc ngaàm nong, nöôùc suoái, lôùp khoâng baõo hoøa naèm giöõa möïc nöôùc vaø maët ñaát, noù coù khaû naêng loaïi boû moät soá taïp chaát SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 2 nhöng vai troø chuû yeáu cuûa lôùp nöôùc naøy laø kìm haõm toác ñoä di chuyeån cuûa taïp chaát xuoáng taàng nöôùc döôùi. Lôùp nöôùc trong taàng khoâng giôùi haïn luoân ñöôïc boå sung töø nöôùc möa. Do ñoù, caùc veát nöùt hay caùc loã khoan khoâng ñuùng qui caùch hoaëc khoâng coøn hoaït ñoäng maø khoâng ñöôïc bòt laïi seõ phaù vôõ tính naêng kìm haõm söï di chuyeån taïp chaát cuûa lôùp khoâng baõo hoøa. - Taàng khoâng giôùi haïn coù tröõ löôïng nöôùc cao hôn taàng giôùi haïn. Nöôùc trong taàng giôùi haïn chöùa ít nitrat, chaát höõu cô vaø vi sinh vaät hôn. Nguoàn nöôùc naøy ít ñöôïc söû duïng neáu coù caùc nguoàn khaùc thay theá do chi phí khai thaùc cao vaø lieân quan ñeán yeáu toá chaát löôïng nöôùc : nhieàu muoái ôû nguoàn saâu, nhieàu Fe, Mn, H2S, CO2 do thieáu oxy.  Taàng nöôùc giôùi haïn laø taàng bò phuû treân noù moät lôùp ñaát hay ñaù khoâng coù khaû naêng thaám nöôùc. Nöôùc tích tuï trong ñoù laø do caùc doøng chaûy ngang, chaäm töø caùc taàng khoâng giôùi haïn ñeán, noù khoâng coù lôùp khoâng baõo hoøa, coù caáu truùc kieåu banh keïp giöõa caùc lôùp khoâng thaám nöôùc. Aùp löïc thuûy tónh trong taàng giôùi haïn lôùn neân khi khoan hay ñaøo gieáng thì nöôùc seõ phun leân, aùp löïc naøy seõ giaûm ñi neáu khoâng coù nöôùc boå sung. Chaát löôïng nöôùc ngaàm phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau : chaát löôïng nöôùc möa, chaát löôïng nöôùc ngaàm ñaõ toân taïi thôøi gian daøi trong loøng ñaát, baûn chaát lôùp ñaát ñaù nöôùc thaám qua, baûn chaát lôùp ñaù chöùa taàng nöôùc. Thoâng thöôøng, nöôùc ngaàm chöùa ít taïp chaát höõu cô, ít vi sinh vaø giaøu thaønh phaàn voâ cô : Ca, Mg, K, Fe, Mn, cacbonat, bicacbonat, sunfat vaø clorua.  Nöôùc ngaàm trong vuøng ñaù voâi, ñaù phaán chöùa nhieàu canxi, bicacbonat vaø trong vuøng ñaù dolomit chöùa nhieàu magie, bicacbonat.  Nöôùc ngaàm trong vuøng ñaù sa thaïch, caùt keát chöùa nhieàu NaCl vaø trong vuøng ñaù granit chöùa nhieàu mangan, saét.  Nöôùc ngaàm ven vuøng ñoâ thò, coù nguoàn thaûi chaûy qua, nôi choân raùc chöùa nhieàu taïp chaát laø saûn phaåm cuûa quaù trình phaân huûy vi sinh nhö : nitrit, amoniac, nitrat, hydro sunfua, photphat. So vôùi nöôùc maët, ñoä daãn ñieän (noàng ñoä caùc ion) trong nöôùc ngaàm cao hôn vaø taêng cuøng vôùi ñoä saâu nguoàn nöôùc do caùc nguoàn nöôùc saâu ít ñöôïc boå sung, hoøa troän vôùi caùc nguoàn nöôùc môùi vaø do thôøi gian tieáp xuùc laâu vôùi ñaát ñaù taïo ñieàu kieän hoøa tan caùc khoaùng vaät trong taàng. ÔÛ nguoàn nöôùc saâu, giaø coãi thì noàng ñoä ion cao vaø ôû vuøng ñoàng baèng raát deã bò nhieãm maën. Noàng ñoä muoái cao cuõng coù theå laø do khai thaùc quaù möùc trong ñieàu kieän boå sung haïn cheá, co theå do nöôùc ngaàm coù saún muoái hay do söï xaâm nhaäp maën töø nöôùc bieån. 3. TOÅNG QUAN CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC NGAÀM SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 3 3.1 Khöû saét (Fe) vaø Mangan (Mn) 3.1.1 Phöông phaùp laøm thoaùng Trong nöôùc ngaàm, saét toàn taïi chuû yeáu ôû daïng ion Fe 2+ laø thaønh phaàn cuûa caùc muoái hoøa tan nhö : Fe(HCO 3)2 , FeSO4 , FeS, … Thöïc chaát cuûa quaù trình khöû saét baèng phöông phaùp laøm thoaùng laø ñuoåi khí CO 2 vaø laøm giaøu oxy cho nöôùc, taêng pH taïo ñieàu kieän ñeå oxy hoùa Fe 2+ thaønh Fe3+ thöïc hieän quaù trình thuûy phaân taïo thaønh chaát ít tan Fe(OH)3 vaø ñöôïc giöõ laïi ôû beå loïc. Laøm thoaùng coù theå laø : laøm thoaùng töï nhieân hay laøm thoaùng nhaân taïo. Sau khi laøm thoaùng, quaù trình oxy hoùa Fe2+ vaø thuûy phaân Fe3+ coù theå xaûy ra trong moâi tröôøng töï do, moâi tröôøng haït hay moâi tröôøng xuùc taùc. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình khöû saét : pH , O 2 , haøm löôïng saét trong nöôùc ngaàm, CO2 , ñoä kieàm, nhieät ñoä, thôøi gian phaûn öùng. Khi taát caû caùc ion Fe2+ ñaõ chuyeån hoùa thaønh caùc boâng caën Fe(OH)3 thì chuùng seõ ñöôïc loaïi boû ôû beå loïc. Khi coù ñuû haøm löôïng oxy ñeå oxy hoùa saét, thôøi gian oxy hoùa treân coâng trình seõ phuï thuoäc vaøo trò soá pH cuûa nöôùc. pH 6,0 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 7 ≥ 7,5 Thôøi gian tieáp xuùc caàn thieát (thôøi gian löu nöôùc) 90 60 45 30 25 20 15 10 trong beå laéng vaø beå loïc, phuùt Thôøi gian tieáp xuùc caàn thieát löu nöôùc trong beå 60 45 30 20 18 14 12 5 loïc tieáp xuùc vaø beå loïc trong, phuùt (Nguoàn : soá lieäu ñuùc keát nhieàu naêm cuûa Trung taâm Nghieân cöùu Khoa hoïc Coâng ngheä caáp – thoaùt nöôùc). 3.1.2 Duøng hoùa chaát  Khöû saét baèng caùc chaát oxy hoùa maïnh nhö : Cl2, O3 , KMnO4 ,… 2Fe2+ + Cl2 + 6H2O  2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+ 3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O  3Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+  Khöû saét baèng voâi : phöông phaùp naøy thöôøng keát hôïp vôùi caùc quaù trình oån ñònh hay laøm meàm nöôùc. Fe(HCO3)2 + O2 + H2O + Ca(OH)2  Fe(OH)3 + Ca(HCO3)2 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2  FeCO3 + CaCO3 3.1.3 Caùc phöông phaùp khöû saét khaùc : SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai     trang 4 Khöû saét baèng nhöïa trao ñoåi ion Khöû saét baèng vi sinh vaät Khöû saét baèng ñieän phaân Khöû saét trong loøng ñaát 3.2 Khöû muøi vò 3.2.1 Baèng than hoaït tính : Ñaây laø moät öùng duïng hieäu quaû nhaát cuûa than hoaït tính. Noù laø moät chaát khöû coù khaû naêng loaïi boû moät soá chaát oxy hoùa nhö : clo, axít hypocloric, cloamin, ozon, permanganat, cromat 2Cl2 + C* + 2H2O <=> 4HCl + CO2 C* laø than hoaït tính, clo tröôùc khi phaûn öùng coù theå haáp phuï treân beà maët than. HOCl + C* <=> C*O + H+ + ClNH2Cl + C* + H2O <=> C*O + NH3 + H+ + Cl2NH2Cl + C*O  C* + 2H+ + 2Cl- + H2O + N2 2NHCl2 + H2O + C* <=> N2 + 4H+ + 4Cl- + C*O Toác ñoä phaûn öùng vôùi than hoaït tính : NH2Cl > HOCl > OCl- > NH2Cl 3.2.2 Baèng ozon : Ozon laø moät chaát oxy hoùa maïnh, noù coù khaû naêng loaïi boû caùc chaát voâ cô gaây ñuïc, loaïi boû maøu vaø muøi vò cuûa nöôùc. Öu ñieåm lôùn nhaát cuûa ozon laø xöû lyù toát vaø khoâng taïo ra caùc saûn phaåm phuï ñoäc haïi nhöng nhöôïc ñieåm cuûa noù laø giaù thaønh thieát bò ñaét hôn nhieàu so vôùi than hoaït tính. 3.3 Khöû cöùng Ñoä cöùng cuûa nöôùc chuû yeáu do söï hieän dieän hai ion Ca 2+, Mg2+ , hai taïp chaát naøy khoâng gaây haïi cho söùc khoûe nhöng gaây haïi cho caùc thieát bò : ñoùng caën noài hôi, ñöôøng oáng daãn vaø aûnh höôûng ñeán chaát löôïng ñoà uoáng, caùc quaù trình leân men. 3.3.1 Phöông phaùp nhieät : Ít duøng trong thöïc teá vì chi phí cao nhöng hieäu quaû thaáp. Phöông phaùp naøy chæ khöû ñöôïc ñoä cöùng taïm thôøi vaø tieán haønh ôû nhieät ñoä 100oC. Ca(HCO3)2  CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2  MgCO3 + H2O + CO2 MgCO + H O  Mg(OH)2 + CO2 3 3.3.2 Phöông phaùp2 hoùa hoïc SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 5 Phöông phaùp loaïi tröø Ca2+, Mg2+ ra khoûi nöôùc laø döïa vaøo tính tan thaáp cuûa CaCO3 vaø Mg(OH)2 vaø coù theå taùch ra baèng caùc bieän phaùp laéng loïc. Trong quaù trình hình thaønh CaCO3 vaø Mg(OH)2 thì noàng ñoä caáu töû CO32- , HCO3- , pH ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh keát tuûa.  Khöû cöùng theo phöông phaùp voâi – soâ ña : nhaèm laøm taêng pH cuûa moâi tröôøng töø voâi vaø taêng noàng ñoä CO32- töø soâ ña. Coù theå duøng NaOH ñeå caáp OH- nhöng giaù thaønh seõ ñaét hôn nhieàu, caùc phaûn öùng chính trong quaù trình khöû bao goàm : Ca(OH)2 + H2O + CO2  CaCO3 + 2H2O Ca2+ + 2HCO3- + Ca(OH)2  CaCO3 + 3H2O Ca2+ + (SO42- + Cl-) + Na2CO3  CaCO3 + 2Na+ + (SO42- + Cl-) Mg2+ + 2HCO3- + 2Ca(OH)2  2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O Mg2+ + (SO42- + Cl-) + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + Ca+ + (SO42- + Cl-) So vôùi quaù trình khöû cöùng baèng voâi – soâ ña thì lôïi theá cuûa phöông phaùp trao ñoåi ion laø ñôn giaûn, thao taùc deã daøng, loaïi boû ñoä cöùng trieät ñeå nhöng giaù thaønh ban ñaàu khaù ñaét vaø nöôùc caàn moät ñoä trong nhaát ñònh Ca(HCO3)2 + 2Na-R  Ca-R + 2NaHCO3 (khöû cöùng) Ca-R + NaCl  2Na-R + CaCl2 (taùi sinh nhöïa cationit) Quaù trình trao ñoåi ion coù theå thöïc hieän theo 2 phöông thöùc : ngaét ñoaïn hay lieân tuïc. Quaù trình lieân tuïc ñöôïc thöïc hieän trong coät chöùa taàng coá ñònh chaát trao ñoåi ion, nöôùc cho chaûy qua coät töø treân xuoáng. Quaù trình taùi sinh dieãn ra theo chieàu ngöôïc laïi, duøng löïc ñaåy cuûa doøng xaùo troän haït nhöïa ñeå taêng kha naêng taùi sinh. 3.4 Khöû khoaùng 3.4.1 Trao ñoåi ion Nguyeân taéc trao ñoåi ion ñeå khöû khoaùng laø loaïi cation tröôùc vaø anion sau. Nhöïa trao ñoåi ion H+ cho caùc cation hoøa tan vaø nhöïa trao ñoåi ion OH- cho caùc anion hoøa tan. Gioáng nhö quaù trình khöû cöùng baèng trao ñoåi ion nhöng caùc ion trao ñoåi khoâng goùp phaàn vaøo chaát raén hoøa tan doøng ra, thích hôïp vôùi nöôùc coù TDS ≤ 700ppm. 3.4.2 Thaåm thaáu ngöôïc Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø loïc nöôùc qua maøng baùn thaám ñaëc bieät, maøng chæ cho nöôùc ñi qua coøn caùc muoái hoøa tan bò giöõ laïi. Ñeå loïc ñöôïc nöôùc qua maøng phaûi taïo ra aùp löïc dö trong nöôùc nguoàn cao hôn aùp löïc thaåm thaáu cuûa nöôùc qua maøng, ñeå nöôùc ñaõ ñöôïc loïc qua maøng khoâng trôû laïi dung dòch muoái do quaù trình thaåm thaáu. SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 6 Thaåm thaáu ngöôïc söû duïng ñaëc tính cuûa maøng baùn thaám laø cho nöôùc ñi qua trong khi giöõ laïi caùc chaát hoaø tan tröø moät vaøi phaàn töû höõu cô raát gioáng nöôùc ( coù troïng löôïng phaân töû beù vaø ñoä phaân cöïc lôùn). 3.5 Khöû truøng : Muïc ñích : loaïi boû vi khuaån, vi sinh vaät coù haïi trong nöôùc. 3.5.1 Phöông phaùp vaät lyù : UV, vi loïc  Phöông phaùp chieáu tia cöïc tím (UV : Ultra violet) Phöông phaùp chieáu tia UV ngaøy caøng ñöôïc quan taâm vì khoâng caàn ñöa theâm hoùa chaát vaøo nöôùc. Khi tieáp xuùc vôùi tia cöïc tím, caùc axít nucleic cuûa cô theå vi sinh vaät bò bieán ñoåi theo chieàu höôùng baát lôïi. Vuøng aùnh saùng coù taùc duïng dieät khuaån cao nhaát laø ôû böôùc soùng 200nm ñeán 300nm, ñaây laø vuøng axít nucleic haáp thuï maïnh nhaát vaø chòu bieán ñoåi saâu saéc. Khi caùc teá baøo haáp thuï tia cöïc tím, tia cöïc tím seõ taùc ñoäng leân nhaân teá baøo vaø laøm cho chuùng bò phaân huûy, maát khaû naêng phaùt trieån vaø sinh soâi. Aùnh saùng tia cöïc tím chia laøm 3 vuøng : Vuøng khoaûng böôùc soùng UV – A 315nm – 400nm UV – B 280nm – 315nm UV – C 200nm – 280nm Thieát bò phaùt tia cöïc tím laø ñeøn phoùng ñieän thuûy ngaân chaân khoâng, aùnh saùng phaùt ra coù böôùc soùng 254nm. Naêng löôïng aùnh saùng trong vuøng naøy ñuû khaû naêng dieät khuaån trong thôøi gian vaøi giaây. Ñeøn cöïc tím coù caáu taïo gioáng nhö ñeøn phaùt saùng hình oáng, nhöng voû thuûy tinh laøm töø thaïch anh coù troän theâm TiO 2 ñeå voù haáp phuï aùnh saùng coù böôùc soùng nhoû hôn 200nm. Ngöôøi ta thöôøng choïn ñeøn thuûy tinh chaân khoâng vì hieäu quaû kinh teá cuûa noù cao nhaát (chuyeån hoùa 40% naêng löôïng ñieän thaønh tia cöïc tím coù taùc duïng dieät khuaån). Ñeå ñaït hieäu suaát khöû truøng cao ngoaøi nhöõng thoâng soá thích hôïp cuûa thieát bò, ta coøn phaûi chuù yù ñeán caùc yeáu toá chaát löôïng nöôùc caàn xöû lyù nhö : ñoä ñuïc, chaát gaây maøu, vaø caùc yeáu toá khaùc aûnh höôûng ñeán khaû naêng truyeàn qua cuûa tia cöïc tím. Trong ñoù yeáu toá aûnh huôûng maïnh nhaát ñeán khaû naêng khöû truøng laø ñoä trong cuûa nöôùc. Chæ khi nöôùc coù ñoä truyeàn qua treân 80% thì quaù trình khöû truøng môùi coù hieäu quaû vì khi caùc haït lô löûng gaëp caùc haït lô löûng noù seõ bò phaân taùn laøm giaûm quaõng ñöôøng truyeàn trong nöôùc. Ngoaøi ra moät soá vi khuaån baùm vaøo nhöõng haït huyeàn phuø khoâng tieáp xuùc vôùi tia cöïc tím, moät soá muoái tan vaø chaát höõu cô cuõng haáp phuï moät phaàn tia cöïc tím laøm giaûm hieäu suaát khöû truøng. Beà maët ñeøn cöïc tím cuõng phaûi ñöôïc laøm saïch ñeå traùnh söï toån thaát maät ñoä aùnh saùng do caùc chaát baån tích tuï treân ñoù. SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 7 Caùc öu ñieåm cuûa phöông phaùp chieáu tia cöï c tieáp so vôùi caùc phöông phaùp khöû truøng baèng hoùa chaát khaùc :  Thaønh phaàn khoaùng cuûa nöôùc khoâng thay ñoåi, khoâng taïo thaønh caùc hôïp chaát höõu cô chöùa clo.  Ñoä an toaøn trong hoaït ñoäng cao, khoâng caàn duøng hoùa chaát haá phuï, thôøi gian khöû truøng ngaén.  Khoâng xaûy ra hieän töôïng oâ nhieãm do hoùa chaát, khoâng gaây aên moøn thieát bò, thao taùc ñôn giaûn. Vieäc chaêm soùc vaø baûo döôõng ñôn giaûn : lau saïch beà maët ñeøn vaø thay ñeøn môùi khi heát haïn söû duïng.  Ñoái vôùi thieá bò nhoû coù theå duøng ñieän acquy hay naêng löôïng maët trôøi. Caùc khuyeát ñieåm :  Hieäu suaát khöû truøng keùm khi ñoä truyeàn aùnh saùng trong nöôùc nhoû hôn 80%, nöôùc coù taïp chaát höõu vaø moät soá muoái tan haáp phuï tia UV.  Nhieät ñoä lôùn hôn 250C laøm gaûim tính naêng khö cuûa tia UV.  Nöôùc khöû truøng coù khaû naêng nhieãm khuaån trôû laïi.  Nöôùc coù haøm löôïng nitrat khi khöû baèng UV coù khaû naêng taïi ra nitrit.  Phöông phaùp vi loïc Thieát bò loïc coù daïng hình truï, coøn goïi laø neán loïc coù ñoä xoáp cao vaø mao quaûn coù kích thöôùc nhoû hôn kích thöôùc vi sinh caàn loaïi boû. Neán loïc saûn xuaát töø diotomit, chaát keát dính vaø moät soá phuï gia. Vôùi loã xoáp coù kích thöôùc töø 0,2m – 0,3m coù theå loaïi boû haàu heát caùc vi sinh coù haïi trong nöôùc. Ñeå keùo daøi thôøi gian loïc hieäu quaû thì nöôùc ñaàu vaøo caàn coù ñoä nhaát ñònh, traùnh laøm taéc, phuï thuoâc vaøo chaát löôïng nöôùc. Theo töøng chu kyø loïc, neán loïc caàn ñöôïc veä sinh baèng caùch röûa hay duøng dung dòch clo ñeå laøm veä sinh. Beân ngoaøi thieát bò vi loïc coù gaén aùp keá ñeå theo doõi söï taêng aùp suaát loïc, khi aùp suaát taêng ñeán möùc naøo ñoù thì quaù trình loïc bò taéc ngheõn vaø phaûi tieán haønh röûa loïc. Lôïi theá cuûa phöông phaùp naøy trong vieäc loaïi boû vi khuaån :  Tính linh hoaït cao do nhieàu neán loïc coù coâng suaát khaùc nhau coù theå laép ñaët song song phuø hôïp vôùi coâng suaát caàn thieát.  Thaønh phaàn khoaùng, muoái nöôùc khoâng thay ñoåi.  Giaù thaønh hoaït ñoäng thaáp. Nhöôïc ñieåm laø :  Khi giöõ laâu nöôùc coù theå bò nhieãm khuaån trôû laïi. SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 8  Laøm veä sinh khoâng toát nöôùc coù theå bò nhieãm khuaån.  Chæ thích hôïp cho qui moâ nhoû. 3.5.2 Duøng hoùa chaát : baèng Clo, ozon, …  Khöû truøng baèng Clo : Khi Clo gaëp nöôùc seõ xaûy ra phaûn öùng taïo thaønh daïng clo dö töï do laø HClO, ClO- : Cl2 + H2O  HCl + HClO Neáu trong nöôùc coù söï hieän dieän amoniac thì seõ taïo thaønh daïng clo dö keát hôïp laø caùc cloamin. Hieäu quaû khöû truøng daïng naøy toát hôn daïng clo dö töï do : HClO + NH3  NH2Cl + H2O HClO + NH2Cl  NHCl2 + H2O HClO + NHCl2  NCl3 + H2O Yeáu toá aûnh höôûng ñeán khaû naêng khöû truøng : caïên lô löûng, ñoä ñuïc, nhieät ñoä, pH. Öu ñieåm : khöû taûo, muøi, vaùng nhôùt coù trong nöôùc vaø reõ tieàn. Nhöôïc ñieåm coù muøi vaø coù theå taïo ra chaát THM gaây ung thö. Ngoaøi ra ngöôøi ta cuõng coù theå söû duïng daïng ClO2 vôùi hieäu quaû cao hôn vaø khoâng taïo ra THM nhöng chi phí ñaét vaø deã noå.  Khöû truøng baèng Ozon : lieàu löôïng ozon khöû truøng laø 0,5 – 1,5 mg/l trong 5 phuùt. Öu ñieåm :  Taùc duïng vaø toác ñoä khöû truøng cao hôn clo vaø hôïp chaát clo.  Khoâng taïo ra saûn phaåm phu höõu cô ñoäc haïi.  Coù theå oxy hoùa nhieàu chaát höõu cô ñeán saûn phaåm cuoái cuøng laø CO2 vaø nöôùc.  Khoâng gaây muøi khoù chòu ôû noàng ñoä cao Khuyeát ñieåm :  Khoâng beàn trong nöôùc neân khoâng theå duøng khöû truøng ñöôøng oáng nhö clo.  Giaù thaønh thieát bò vaø vaän haønh ñaét tieàn. 4. CAÙC TIEÂU CHUAÅN VEÀ NGUOÀN NÖÔÙC 4.1 Tieâu chuaån chaát löôïng nöôùc ngaàm TCVN 5944 – 1995  Phaïm vi aùp duïng - Tieâu chuaån naøy qui ñònh giôùi haïn thoâng soá vaø noàng ñoä cho pheùp caùc chaát oâ nhieãm trong nöôùc ngaàm. - Tieâu chuaån naøy aùp duïng ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng moät nguoàn nöôùc ngaàm, hay giaùm saùt tình traïng oâ nhieãm nöôøc ngaàm ôû moät khu vöïc xaùc ñònh. SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 9  Giaù trò giôùi haïn STT Thoâng soá Ñôn vò Gaùi trò giôùi haïn 1 pH 6,5 – 8,5 2 Maøu Pt-Co 5 – 50 3 Ñoä cöùng (theo CaCO3) mg/l 300 – 500 4 Chaát raén toång coäng mg/l 750 – 1500 5 Arsen mg/l 0,05 6 Cadimi mg/l 0,01 7 Clorua mg/l 200 – 600 8 Chì mg/l 0,05 9 Crom(VI) mg/l 0,05 10 Xianua mg/l 0,01 11 Ñoàng mg/l 1,0 12 Florua mg/l 1,0 13 Keõm mg/l 5,0 14 Mangan mg/l 0,1 – 0,5 15 Nitrat mg/l 45 16 Phenol mg/l 0,001 17 Saét mg/l 1–5 18 Sunfat mg/l 200 – 400 19 Thuûy ngaân mg/l 0,001 20 Selen mg/l 0,01 21 Fecal coli MPN/100ml 0 22 Coliform MPN/100ml 3 ( chæ tieâu töø 1 ñeán 22 laø chæ tieâu lyù – hoùa, chæ tieâu 21 vaø 22 laø chæ tieâu vi sinh) STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thoâng soá pH Ñoä maøu Ñoä ñuïc Muøi vò Ñoä cöùng Löôïng oxy tieâu thuï NH3 Nitrit Nitrat Clorua (NaCl) SVTH : Nguyeãn Huy Phuù Ñôn vò TCU NTU mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Gaùi trò giôùi haïn 6,5 – 8,5 < 15 <2 0 300 <2 < 1,5 <3 < 50 < 250 GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 10 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai 11 12 13 Sunfat Mangan Saét mg/l mg/l mg/l < 250 < 0,5 < 0,5 4.2 Caùc chæ tieâu nöôùc uoáng ñoùng chai  Phaïm vi aùp duïng : caùc chæ tieâu sau ñöôïc aùp duïng cho nöôùc uoáng saûn xuaát töø caùc quaù trình loïc, khöû truøng vaø ñoùng chai.  Yeâu caàu kyõ thuaät : - Nöôùc uoáng ñoùng chai phaûi ñöôïc saûn xuaát töø caùc nguoàn khoâng gaây oâ nhieãm, ñöôïc cô quan y teá coù thaåm quyeàn chöùng nhaän ñaûm baûo yeâu caàu veä sinh an toaøn vaø noù ñöôïc saûn xuaát theo quy trình coâng ngheä do cô quan thaåm quyeàn chöùng nhaän. - Chæ tieâu caûm quan Choû tieâu Möùc ñoä toái ña cho pheùp Maøu saéc (thang Cobalt) 5 Ñoä ñuïc 5 Muøi, vò 0 - Chæ tieâu lyù, hoùa Möùc ñoä toái ña cho Chæ tieâu Ñôn vò pheùp pH 6,5 – 8,5 Clorua mg/l 250 Sulfate mg/l 250 Canxi mg/l 75 Magie mg/l 30 Natri mg/l 200 Kali mg/l 12 Nhoâm mg/l 0,2 Nitrat mg/l 50 Caën hoøa tan mg/l 500 Nitrit mg/l 0,015 Amonia mg/l 0,5 Permanganat mg/l 5 Photphate mg/l 5 Haøm löôïng penola g/l 0,5 Saét mg/l 0,3 Mangan mg/l 0,1 Ñoàng mg/l 1 Keõm mg/l 5 SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 11 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai Florua Baïc Arsen Cd Cyanua Br Hg Ni Pb Selen Thuoác BVTV Aldrin & Deidrin Heptaclo & heptaclo epoxit Clordan DDT Hexaclobenzen Lindan Methoxyclo 2,4-diclophenoxy acetic acide mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 2 0,01 0,05 0,01 0,05 0,05 0,001 0,05 0,05 0,01 g/l g/l g/l g/l g/l g/l g/l g/l 0,03 0,03 0,2 2 1 2 20 50 0,2 0,1 1 Hydrocacbon thôm ña voøng Nhieãm xaï toång  Bq/l Nhieãm xaï toång  Bq/l - Chæ tieâu vi sinh Chæ tieâu Coliform toång/100ml Coliform faecal/100ml E.coli/100ml Sulphite-Reducing Clostrida/100ml Faecal Streptococal/100ml SVTH : Nguyeãn Huy Phuù Giaù trò 0 0 0 0 0 GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 12 PHAÀN II : QUY TRÌNH – COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ 1. CAÙC SÔ ÑOÀ KHOÁI VEÀ HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 13 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai Gieáng bôm Thaùp laøm thoaùng vaø beå oån ñònh Boàn loïc caùt aùp löïc Boàn chöùa trung gian Coät trao ñoåi ion Hoaït hoùa Clo Beå chöùa nöôùc thoâ Coät loïc than hoaït tính Coät loïc tinh 5 m HCl, NaOH Hoaït hoùa Nhieät Veä sinh Clo / H2O2 Veä sinh Clo / H2O2 Khöû truøng baèng UV Coät loïc tinh 1m Boàn nöôùc thaønh phaåm SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 14 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai Thaùp laøm thoaùng vaø beå oån ñònh Coät loïc than hoaït tính Coät loïc tinh 5 m Hoaït hoùa Nhieät Veä sinh Clo / H2O2 Veä sinh Clo / H2O2 Khöû truøng baèng UV Coät loïc tinh 1m SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 15 Boàn loïc caùt aùp löïc Boàn nöôùc thaønh phaåm SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 16 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai Gieáng bôm Clo Beå chöùa nöôùc thoâ SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 17 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai 2. LÖÏA CHOÏN QUY TRÌNH, COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ Gieáng bôm Thaùp laøm thoaùng vaø beå oån ñònh Boàn loïc caùt aùp löïc Boàn chöùa trung gian Coät trao ñoåi ion Hoaït hoùa Clo Beå chöùa nöôùc thoâ Coät loïc than hoaït tính Coät loïc tinh 5 m HCl, NaOH Hoaït hoùa Nhieät Veä sinh Clo / H2O2 Veä sinh Clo / H2O2 Khöû truøng baèng UV Coät loïc tinh 1m Boàn nöôùc thaønh phaåm Thuyeát minh quy trình coâng ngheä : Nöôùc töø gieáng bôm ñöôïc ñöa leân thaùp laøm thoaùng roài rôi xuoáng beå oån ñònh. Sau ñoù nöôùc ñöôïc bôm ñöa qua coät loïc aùp löïc vaø di vaøo beå chöùa nöôùc trung gian. Nöôùc seõ ñöôïc bôm ñöa qua coät trao ñoåi ion roài di vaøo beå chöùa nöôùc thoâ, tröôùc khi vaøo beå nöôùc thoâ nöôùc ñöôïc khöû truøng baèng clo trong ñöôøng oáng. Nöôùc trong beå coù theå caáp nöôùc cho sinh hoaït hay röûa loïc.Tieáp tuïc, nöôùc ñöôïc bôm ñöa qua coät loïc than hoaït tính, coät loïc tinh 5m, thieát bò khöû SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai trang 18 truøng UV, coät loïc caën 1m vaø cuoái cuøng laø ñi vaøo boàn nöôùc thaønh phaåm caáp cho heä thoáng ñoùng chai. PHAÀN III : TÍNH TOAÙN CHI TIEÁT CAÙC COÂNG TRÌNH 1. TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CAÙC COÂNG TRÌNH CHÍNH Löu löôïng caàn xöû lyù Qxl = 1 m3/h, choïn heä soá khoâng ñieàu hoøa K = 1,5 vaø thôøi gian laøm vieäc trong ngaøy laø t = 8 h. Löu löôïng thieát keá laø Q = Qxl . K = 1,5 m3/h = 1,5.8 = 12 m3/ngaøy. Caùc thoâng soá ñaàu vaøo cuûa nöôùc ngaàm : - haøm löôïng saét toång : 10 mg/l (Fe2+ = 6 mg/l). - pH = 6. - ñoä oxy hoùa = 4 mg/l. - haøm löôïng Cl- = 850 mg/l. - H2S = 0, NH4 < 1 mg/l. - ñoä kieàm = 1,5 mñlg/l = 1,5 meq/l. 1.1 Gieáng bôm : Coù nhieäm vuï laáy nöôùc ngaàm leân cung caáp cho caùc coâng trình phía sau. Chieàu saâu laáy nöôùc laø 60 m. Choïn loaïi bôm chìm coù aùp löïc ñaåy Hb = 70 m  coâng suaát bôm laø : 1,5 .H b .Q 3600  0,4 kW N  102.1 .2 102.0,8.0,9 10 3.70. choïn bôm coù N = 1 hp = 0,75 kW 1.2 Thaùp laøm thoaùng nöôùc vaø beå oån ñònh :  Nhieäm vuï : Thuøng gioù nöôùc : caáp khoâng khí nhaèm taêng cöôøng oxy hoøa tan taïo ñieàu kieän ñeå oxy hoùa Fe2+ thaønh Fe3+. Beå oån ñònh : ñeå oån ñònh nöôùc sau laøm thoaùng.  Nguyeân taéc hoaït ñoäng : nöôùc töø gieáng bôm thaùp laøm thoaùng coù heä thoáng phaân phoái vaø saøn goã tieáp xuùc. Ngoaøi ra beân hoâng thaùp coù boá trí quaït gioù thoåi ngöôïc chieàu vôùi nöôùc. Sau ñoù nöôùc rôi xuoáng beå oån ñònh.  Tính toaùn : - Nhu caàu oxy hoùa saét = ñoä oxy hoùa + 0,15Fe2+ + 0,47H2S  nhu caàu oxy hoùa saét = 4 + 0,15.6 + 0,47.0 = 4,9 mg/l SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 19 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai - Löôïng CO2 coù trong nöôùc ban ñaàu : C o  44.K K1 .10 pH   K : ñoä kieàm trong nöôùc = 1,5 meq/l. K1 : haèng soá phaân ly baäc 1 cuûa H2CO3 = 4,37.10-3  : löïc ion cuûa dung dòch = 0,022. pH : ñoä pH nöôùc ngaàm. Co  44.1,5 4,37.10  7.10 6   108,83 0,022 mg/l  Haøm löôïng oxy hoøa tan hay haøm löôïng oxy sau laøm thoaùng : C O 2  C o  (Cs  C o ) 1 e  [K 2 t (1 1 KD )] R KD R Co : haøm löôïng oxy trong nöôùc ngaàm ban ñaàu = 0 mg/l. Cs : haøm löôïng oxy baõo hoøa ôû 25oC = 8,4 mg/l. K2 : heä soá taùch khí kyõ thuaät = 0,022. t : thôøi gian löu nöôùc vaø khí = 180 s. KD : heä soá truyeàn khí cuûa O2 ôû 25oC = 0,03615. R Q kk  20 : tyû leä gioù nöôùc Qn C O 2  8,4 1 e  0,02.180(1 1 0,03615 ) 20 0,03615 20  Haøm löôïng CO2 sau laøm thoaùng : C CO 2  C o  (C s  C o ) 1 e  [K 2 t (1  8,16 mg/l. KD )] R K 1 D R  1,6.Fe 2  Co : haøm löôïng oxy trong nöôùc ngaàm ban ñaàu = 108,83 mg/l. Cs : haøm löôïng CO2 baõo hoøa ôû 25oC = 1 mg/l. K2 : heä soá taùch khí kyõ thuaät = 0,022. t : thôøi gian löu nöôùc vaø khí = 180 s. KD : heä truyeàn khí cuûa CO2 ôû 25oC = 0,84. C CO 2  108,83  (1  108,83) 1 e  0,02.180.(1 0,84 1 20 0,84 ) 20  1,6.6  17,38 mg/l  Ñoä kieàm sau laøm thoaùng : Ks=K– 0,036Fe2+=1,5– 0,036.6=1,25  pH sau laøm thoaùng : pH  lg SVTH : Nguyeãn Huy Phuù 44.K s 44.1,25    lg  0,022  6,72 K1C CO 2 4,31.10  7.17,38 GVHD : Phan Xuaân Thaïnh trang 20 ÑAMH : Tính Toaùn Daây Chuyeàn Saûn Xuaát Nöôùc Ñoùng Chai - Choïn chieàu cao thaùp laøm thoaùng daïng hoäp hình chöõ nhaät coù kích laø : L x B x H = 2m x 1,5m x 2m. Trong thaùp boá trí 2 saøn tieáp xuùc baèng goã coù ñuïc loå troøn phaân boá ñeàu theo maët baèng saøn (ñöôøng kính loå = 20 mm) vaø khoaûng caùch caùc loå laø 20 mm. - Choïn chieàu daøy saøn ñôõ choïn laø 20 mm vaø 2 saøn ñôõ ñaët caùch nhau 0,5 m. Choïn khoaûng caùch töø saøn ñôû ñeán heä thoáng phaân phoái nöôùc laø 0,5 m. - Choïn heä thoáng phaân phoái nöôùc coù daïng xöông caù vôùi ñöôøng kính oáng chính = 40 mm. Caùc oáng phaân phoái coù ñuïc loå (  loå  20 mm). Moãi oáng nhaùnh coù ñöôøng kính 40 mm vaø ñaët caùch nhau 40 mm. Soá 2 oáng nhaùnh laø :  0,8  25 oáng. - Choïn beå oån ñònh daïng hình chöõ nhaät kích thöôùc : L x B x H = 2,5m x 2m x 1m  theå tích beå V = 5 m3. 1.3 Boàn loïc caùt aùp löïc :  Nhieäm vuï : loïc keát tuûa saét vaø caën lô löûng coù trong nöôùc vaø ngay caû vi sinh vaät trong nöôùc.  Caáu taïo : - Hình daïng boàn loïc : thaân hình truï troøn, ñaùy vaø naép laø maët e-lip - Vaät lieäu loïc cheá taïo boàn : Theùp hoaëc Composite. - Toác ñoä loïc töø 8 – 20 m/h. - Vaät lieäu loïc : caùt thaïch anh, chieàu daøy töø 1 – 1,5 m. - Lôùp soûi ñôõ : 0,2 – 0,4 m. - Suaát giaûn nôû cuûa boàn loïc : 20 – 25%.  Nguyeân taéc hoaït ñoäng : nöôùc töø beå oån ñònh seõ ñöôïc bôm vaøo boàn loïc qua pheåu phaân phoái loïc. Sau ñoù nöôùc seõ qua lôùp caùt loïc vaø ñöôïc heä thoáng thu loïc ôû ñaùy ñöa ra ngoaøi.  Tính toaùn : - Choïn chieàu daøy lôùp caùt loïc h v = 1,2 m, caùt loïc coù ñöôøng kính töông ñöông dtñ = 0,9 mm. Choïn vaän toác loïc v = 9 m/h. Q 1,5 dieän tích loïc : F  v  9  0,166 m2 ñöôøng kính boàn loïc : D  4.F   4.0,166  0,46 3,14 m - Chieàu cao phaàn thaân boàn loïc : H = hn + hv + hñ hn = 0,5 m : chieàu cao lôùp nöôùc treân lôùp caùt loïc (töø 0,4 – 0,6m). hv = 1,2 m : chieàu cao lôùp caùt loïc (töø 1,0 – 1,5 m ñoái vôùi caùt coù dtñ=0,9 mm). hñ = 0,5 m : chieàu cao lôùp soûi ñôõ + vó ñôõ coù ñuïc loå ñöôøng kính 20 mm (beà daøy 20 mm). SVTH : Nguyeãn Huy Phuù GVHD : Phan Xuaân Thaïnh