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.pdf

Downloaded by nguyenphuong Phuong nguyen (Kimphuongrio@gmail.com)
lOMoARcPSD|16991370

Đồ án môn học Kĩ thuật xử lí nước cấp
Thiết kế hệ thống nước uống đóng chai công 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 công 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

/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 công 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 toán ..............................................................................................................
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

/h
3.1.2. Tính toán 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

/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 khoáng 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 . Thông số bích nối thiết bị và ống..................................................................44
Bảng 8 . Thông 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 . Mô phỏng chân đỡ thiết bị ........................................................................ 46
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG ĐÓNG 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 khoáng chất và CO2 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

/h
Có 3 loại nước uống đóng chai phổ biến: nước Khoáng, 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 còn lại đều thực hiện
thủ công. Đi kèm với việc tuân thủ đúng quy định, giá thành của nước đóng chai vẫn
còn
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

/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
nguyên quan trọng vì nước này chưa nhiều chất khoáng và rất có lợi cho cơ
thể.
- Nước suối: Cũng tương tự như nước khoáng, nước suối là loại nước thiên
nhiên và không qua xử lí mà chỉ qua các bước đảm bảo vô trùng. Nguồn nước
suối có hàm lượng khoáng chất có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên hàm lượng này
không cao và không ổn định như nước khoáng. Nước khoáng và nước suối
phải được đóng chai tại chỗ.
- Nước tinh khiết: là loại nước vô trùng có thể đựợc sản xuất từ bất kì nguồn
nước nào như nước giếng, nước sông, 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 thông số Đơn vị tính
Ngưỡng giới hạn cho
phép
6
lOMoARcPSD|16991370

/h
Các thông số nhóm A
Thông 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
Các thông số nhóm B
Thông số vi sinh vật
9.
Tụ cầu vàng
(Staphylococcus aureus)
CFU/ 100mL < 1
10.
Trực khuẩn mủ xanh
(Ps. Aeruginosa)
CFU/ 100mL < 1
Thông số vô cơ
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
7
lOMoARcPSD|16991370

/h
14
Bor tính chung cho cả Borat và axit
Boric (B)
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. Nhôm (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
8
lOMoARcPSD|16991370

/h
35. Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/L 1000
36. Xyanua (CN) mg/L 0,05
Thông số hữu cơ
a. Nhóm Alkan clo hóa
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
b. Hydrocacbua thơm
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
c. Nhóm Benzen Clo hóa
51. 1,2 - Diclorobenzen µg/L 1000
52. Monoclorobenzen µg/L 300
9
lOMoARcPSD|16991370

/h
53 Triclorobenzen µg/L 20
d. Nhóm chất hữu cơ phức tạp
54. Acrylamide µg/L 0,5
55. Epiclohydrin µg/L 0,4
56. Hexacloro butadien µg/L 0,6
Thông số hóa chất bảo vệ thực vật
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
64.
Atrazine và các dẫn xuất chloro-s-
triazine
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
10
lOMoARcPSD|16991370

/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
Thông 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

/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
Thông số nhiễm xạ
98. Tổng hoạt độ phóng xạ α Bg/L 0,1
99. Tổng hoạt độ phóng xạ β Bg/L 1,0
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 không 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 công thức sau
Cnitrat/GHTĐnitrat + Cnitrit/GHTĐnitrit ≤ 1
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
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

/h
Bảng 2. Các chỉ tiêu hóa học của nước uống đóng chai liên quan đến an toàn thực
phẩm.
Tên chỉ tiêu Giới
hạn tối
đa
Phương pháp thử Phân
loại chỉ
tiêu 4)
1. Antimony, mg/l 0,02 ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 964.16
A
2. Arsen, mg/l 0,01 TCVN 6626:2000 (ISO
11969:1996); ISO 11885:2007; ISO
15586:2003; AOAC 986.15
A
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);
ISO 11885:2007
A
5. Bromat, mg/l 0,01 ISO 15061:2001 A
6. Cadmi, mg/l 0,003 TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 974.27; AOAC 986.15
A
7. Clor, mg/l 5 ISO 7393-1:1985, ISO 7393-2:1985,
ISO 7393-3:1990
A
8. Clorat, mg/l 0,7 TCVN 6494-4:2000 (ISO 10304-
4:1997)
A
9. Clorit, mg/l 0,7 TCVN 6494-4:2000 (ISO 10304-
4:1997)
A
10. Crom, mg/l 0,05 TCVN 6222:2008 (ISO 9174:1998);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
A
13
lOMoARcPSD|16991370

/h
11. Đồng, mg/l 2 TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 960.40
A
12. Xyanid, mg/l 0,07 TCVN 6181:1996 (ISO 6703-
1:1984); TCVN 7723:2007 (ISO
14403:2002)
A
13. Fluorid, mg/l 1,5 TCVN 6195:1996 (ISO
103591:1992); TCVN 6490:1999
(ISO
10359-2:1994); ISO 10304-1:2007
A
14. Chì, mg/l 0,01 TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 974.27
A
15. Mangan, mg/l 0,4 TCVN 6002:1995 (ISO 6333:1986);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
A
16. Thủy ngân, mg/l 0,006 TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999);
AOAC 977.22
A
17. Molybden, mg/l 0,07 TCVN 7929:2008 (EN 14083:2003);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
A
18. Nickel, mg/l 0,07 TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003
A
19. Nitrat 5)
, mg/l 50 TCVN 6180:1996 (ISO 7890-
3:1998); ISO 10304-1:2007
A
20. Nitrit 5)
, mg/l 3 TCVN 6178: 1996 (ISO 6777:1984); A
ISO 10304-1:2007
14
lOMoARcPSD|16991370

/h
21. Selen, mg/l 0,01 TCVN 6183:1996 (ISO 9965:1993);
ISO 11885:2007; ISO 15586:2003;
AOAC 986.15
A
22. Mức nhiễm xạ B
– Hoạt độ phóng xạ ,
Bq/l
0,5 ISO 9696:2007
– Hoạt độ phóng xạ ,
Bq/l
1 ISO 9697:2008
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 khoáng thiên nhiên đóng chai và nước uống
đóng chai
I. Kiểm tra lần đầu
Chỉ tiêu Lượng mẫu Yêu cầu Phương pháp thử Phân loại
chỉ tiêu 6)
1. E. coli hoặc
coliform chịu
nhiệt
1 x 250 ml Không phát hiện
được trong bất kỳ
mẫu nào
TCVN 6187-1:2009 (ISO
9308-1:2000, With Cor
1:2007)
A
15
lOMoARcPSD|16991370

/h
2. Coliform tổng
số
1 x 250 ml Nếu số vi khuẩn
(bào tử) 1 và
< 2 thì tiến hành
kiểm tra lần thứ
hai
Nếu số vi khuẩn
(bào tử) > 2 thì
loại bỏ
TCVN 6187-1:2009 (ISO
9308-1:2000, With Cor
1:2007)
A
3. Streptococci
feacal
1 x 250 ml ISO 7899-2:2000 A
4. Pseudomonas
aeruginosa
1 x 250 ml ISO 16266:2006 A
5. Bào tử vi
khuẩn kị khí
khử sulfit
1 x 50 ml TCVN 6191-2:1996 (ISO
6461-2:1986)
A
II. Kiểm tra lần thứ hai
Tên chỉ tiêu Kế hoạch
lấy mẫu
Giới hạn Phương pháp thử Phân
loại chỉ
tiêu 6)
n 7)
c 8)
m 9)
M 10)
1. Coliform tổng
số
4 1 0 2 TCVN 6187-1:2009
(ISO 9308-1:2000, With
Cor 1:2007)
A
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
khuẩn kị khí khử
sulfit
4 1 0 2 TCVN 6191-2:1996
(ISO 6461-2:1986)
A
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

/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 quá số đơn vị mẫu này thì lô 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 quá
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 không đạt.
1.4. Quy trình công nghệ sản xuất nước uống đóng chai
Đặc tính của các công trình đơn vị trong quy trình công nghệ
xử lý:
1.4.1. Bồn lọc cát áp lực:
 Nhiệm vụ:
Loại bỏ các hạt cặn bẩn lơ lửng vô 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 mô 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 ngoài. -
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 hoàn 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

/h
- Do bể lọc kín, khi rửa không 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 công suất
đòi hỏi không 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

/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 không, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí
có tính oxy hóa (như hơi nước, CO2 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 ô nhiễm theo 3 bước sau:
- Chất bị hấp phụ bị hấp phụ vào bề mặt ngoài 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

/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 không còn 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 trò 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 công 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 quá 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 mô 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 còn 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

/h
- Bên cạnh lõi lọc thì thành phần không 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 không 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 môi, chất hòa tan.
- Màng thường được chế tạo từ cellulose acetate (như màng thẩm thấu ngược),
polymer hữu cơ (polymide), polymer vô cơ. Màng có cấu trúc không 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. Không giống như khử trùng nước sinh hoạt, việc khử
trùng trong sản xuất nước uổng đóng chai không sử dụng hóa chất như Clorine để
21
lOMoARcPSD|16991370

/h
đảm bảo không có mùi vị trong sản phẩm đầu ra, vì vậy người ta thường sử dụng các
phương pháp không 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
Medium-
pressure low-
intensity
Năng lượng tiêu
thụ
W 70 -100 200 – 500 -
Dòng 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

/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 không có tác dụng với bất
kỳ hóa chất hoặc kim loại nào. Do đó UV chỉ là công 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, không ảnh hưởng đến các khoáng chất trong nước
- Không yêu cầu chỗ chứa các hóa chất độc hại
- 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:
Công thức hóa học: O3
Là một chất khí màu xanh, có mùi hắc đặc trưng.
23
lOMoARcPSD|16991370

/h
Tỉ trọng: 1,65 so với không khí.
Nhiệt độ hóa lỏng: -112°C.
Nhiệt độ hóa rắn: -251°C.
Ozone hòa tan trong nước gấp 10 lần độ hòa tan của oxy.
Là chất khí không bền vững, nhất là khi có mặt của xúc tác, Ozone nhanh chóng phân
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:
Bảng 5. Liều lượng tiêu thụ Ozone
Ứng dụng 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
Bình thường: 1 – 1,5
g
Tối đa: 5 g
Liều lượng tùy thuộc rất
nhiềuvào sự hiện diện của sắt,
mangan, chất
hữu cơ…
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
PE bags: trên 0,1 ppm có vấn đề
về vị
Nước hồ bơi 0,8 – 1,5 g Liều lượng tùy thuộc vào nhiệt
độ nước (< 280
C hoặc > 350
C)
24
lOMoARcPSD|16991370

/h
 Ưu điểm của Ozone so với các phương pháp khử trùng khác:
- Có khả năng tiệt trùng tuyệt đối (vi trùng, vi khuẩn, nấm mốc...), không gây ô
nhiễm vì Ozone dễ dàng phân hủy thành Oxy.
- Có khả năng biến các muối kim loại nặng độc hại như Mn, Zn, Cd, Pb, Hg...
thành các oxit vô hại, không tan, có thế lắng lọc và loại bỏ chúng dễ dàng.
- Có thể thanh trùng cho cả môi trường nước và môi trường khí, có thể thấm vào
tất cả mọi ngõ ngách, khe kẽ...
- Nước được xử lý bằng Ozone sẽ trở nên tinh khiết: trong, không mùi, không độc
tố, không vi sinh và giàu oxy.
- Có khả năng phá hủy các chất độc hĩru cơ như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, có
khả năng phân hủy các nhóm chức của các chất màu, chất mùi. Vì vậy Ozone có khả
năng khử màu, khử mùi rất tốt.
- Không có sản phẩm phụ gây độc hại - Không gây phỏng các mô, tế bào như
H2O2
- Dễ xảy ra hiện tượng ngắn mạch do thời gian tiếp xúc ngắn.
- Giá thành cao.
- Không duy trì khả năng bảo vệ lâu dài như Clorine.
- Ozone là khí có khả năng gây nổ.
- Việc lắp đặt và vận hành phức tạp.
Tuy còn một số hạn chế nhưng Ozone vẫn là sự lựa chọn chủ yếu trong sản xuất NUĐC, để
nâng cao hiệu quả khử trùng người ta thường kết hợp xử lý bằng Ozone sau khi dùng đèn
UV, việc sử dụng Ozone sẽ giúp ngăn cản sự nhiễm khuẩn trở lại nước do quá trình vận
chuyển trên đường ống và trong quá trình đóng chai.
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ
2.1. Lựa chọn nguồn nước:
25
lOMoARcPSD|16991370

/h
Sử dụng nguồn nước sawaco, có chất lượng nước từ nhà máy nước Thủ Đức ngày
16/12/2020:
26
lOMoARcPSD|16991370

/h
27
lOMoARcPSD|16991370

/h
28
lOMoARcPSD|16991370

/h
29
lOMoARcPSD|16991370

/h
lOMoARcPSD|16991370

31
lOMoARcPSD|16991370

/h
29
/h
32
lOMoARcPSD|16991370

33
lOMoARcPSD|16991370

/h
34
lOMoARcPSD|16991370

/h
2.2. Lựa chọn công nghệ xử lí:
Vì chất lượng nước từ nước cấp thành phố bị giảm chất lượng do vận chuyển trong
đường ống lâu ngày sẽ bị cặn cáu, và không đảm bảo vệ sinh do rò rỉ đường ống và
mục đích là đóng chai uống liền nên tiêu chuẩn đã đạt rồi nhưng vẫn phải xử lý lại, chứ
không thể uống trực tiếp từ nguồn nước máy thành phố. Sơ đồ quy trình công nghệ
được trình bày như trên.
35
lOMoARcPSD|16991370

/h
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ
3.1. Bồn lọc áp lực:
3.1.1. Nhiệm vụ:
Bồn lọc cát có nhiệm vụ loại bỏ những cặn lơ lửng có trong nước. Các cặn bẩn này có
thể phát sinh từ sự tồn đọng chất rắn trên thành đường ống hoặc từ sự rò rỉ nước của
mạng lưới cấp nước. Việc lọc nước qua bể lọc cát giúp cho các công trình đơn vị ở sau
không bị tắc nghẽn, làm giảm hiệu suất xử lý.
Ưu điểm của lọc cát áp lực:
- Gọn, dễ chế tạo, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xây dựng.
- Bản thân nước có áp 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
ngoài.
- Vận tốc lọc lớn (theo Trịnh Xuân Lai):
Lọc trong: v = 8 - 12m/h
Lọc nước tuần hoàn: v = 20 - 35 m/h
Lọc sơ bộ và khử sắt trong nước ngầm: v = 8 - 20 m/h
Khuyết điểm của lọc cát áp lực:
Thích hợp với công suất nhỏ (≤ 5000m3
/ngày).
Do bể lọc làm việc trong hệ kín nên không theo dõi được hiệu quả của quá trình rửa
ngược.
3.1.2. Cấu tạo:
Vật liệu chế tạo bồn: thép không gỉ
Tốc độ lọc: v = 8 - 20 m/h
Lớp nước trên mặt cát 0,4 - 0,6 m
Lớp vật liệu lọc dày 0,7 - 1,2 m
36
lOMoARcPSD|16991370

/h
Hệ số giãn nở lớp vật liệu lọc: 10 - 50%
3.1.3. Đặc tính hạt cát
Bảng 6. Đặc tính của hạt cát
Đặc tính Thông số Đơn vị
Hệ số đồng dạng (U) 1,6
Đường kính hiệu quả (E) 0,6 mm
Độ rỗng (e) 0,45 %
d90 1,25 mm
Hệ số hình dạng 0,82
Tỉ trọng 1,4
3.1.4. Tính toán:
3.1.3.1. Kích thước bồn lọc:
Diện tích bề mặt lọc:
Q
F =
v Trong đó:
Q: lưu lượng, m3
/h, Q = 5m3
/h
V: vận tốc lọc, m/h, chọn vận tốc lọc 12 m/h
Vậy
F =
Q 5 2
= = 0,42m
v 12
Đường kính bồn lọc:
D 73m
Chọn đường kính bồn lọc D = 0.75 m Thử
lại:
37
lOMoARcPSD|16991370

/h
Diện tích bề mặt lọc:
F = π D2
= π. 0,752
= 0,44m2
4 4
Vận tốc lọc:
Q 5
v = = = 11,36m/h
F 0,44
vẫn thuộc từ 8 - 12m. Nên chấp nhận.
Chiều cao bồn lọc:
H = hsđ + hln + hvl + hat
Trong đó:
hsd: chiều cao lớp sỏi đỡ, chọn hạt kích thước 2-5 mm dày 0,2m.
hln: chiều cao lớp nước phía trên, hln = 0,4 - 0,6 m (Trịnh Xuân Lai, 2002)
Chọn hln = 0,4 m
hvl : chiều cao lớp vật liệu lọc, chọn hvl = 1,2m hat :
chiều cao an toàn, hat = e x hvl = 0,3 x 1,2 =0,36 m
Chiều cao bồn lọc là:
H = 0,2 + 0,4 + 1 + 0,36 = 2,16
Lấy chiều cao bồn lọc là 2,2 m.
3.1.3.2. Thu nước lọc và rửa lọc:
Nước có: ρ = 1000kg/m3
; μ = 10−3
kg/m. s
Cát có: �10 = 0,
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6 6 ; hệ số đồng dạng U = 1,6
Đường kính lớn nhất của cát d = 1,25 mm.
Số Reynold:
�� 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
�� 1000
�� =
�
�� = �3 × 101,2 × 100
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
0 5 0 �� = 125
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0��
38
lOMoARcPSD|16991370

/h
−3
.�
Trong đó: vmf : vận tốc nhỏ nhất làm lớp cát chuyển động, m/s Chỉ
số Galileo:
d3
ρ(ρs − ρ)g
Ga = μ2
(1,25mm)3
(1000
1m
mm)3
(1000 m
kg
3) (1400 − 1000) (m
kg
3)
(9,81 s
m
2)
Ga ==
7664
kg
m. s
�� = [33,72
+ 0,040 )]
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8 8 1/2
− 33,7
⇒ 1250vmf = [33,72
+ 0,0408.7664)]1/2
− 33,7 = 4,36
⇒ vmf = 3,5. 10−3
m/s = 12,6m/h
Vận tốc rửa ngược (cường độ rửa ngược):
�� = 1,
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3 3 �� = 1,3.12,6 = 16,3 /ℎ = 4,5 .
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/
8
5/ 8 5/ 2
Lấy vận tốc rửa ngược ��=20m/h=5,56l/s.m2
Lưu lượng nước cần thiết cho quá trình rửa ngược:
� � = � = 20.0,44 = 8,8�
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8 3
/ℎ = 2,4
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/
4/ 4/
Ống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc
Vận tốc có thể chọn như sau: (nguồn: Physical - Chemical Treatment Process)
- Ống dẫn nước vào: 0,6 - 1,8 m/s
- Ống dẫn nước lọc ra: 0,9 - 1,8 m/s
- Ống dẫn nước rửa lọc: 2,4 - 3,7 m/s
39
(10−3 )
2
lOMoARcPSD|16991370

/h
Chọn đường kính ống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc là Φ32 Tiết
diện ống chính là:
�� = 2
= . 0,0322
−4�2
= 8,04. 10
4 4
Vận tốc nước chảy trong ống là:
�� 2,44. 10−3
�� = �� = 8,04. 10−4 = 3,0
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/
3/ 3/
3,03 m/s vẫn thuộc phạm vi 2,4 - 3,7 m/s nên chấp nhận.
 Tính toán chụp lọc thu nước:
Số lượng chụp lọc: 25 - 50 cái/m2
bể lọc.
Diện tích bồn F = 0,44 m2
. Chọn 18 cái chụp lọc.
Lưu lượng nước đi qua một chụp lọc là:
2,44l/s
q = = 0,136l/s
18
3.1.3.3. Hệ thống phân phối nước vào:
Chọn ống dẫn nước vào có Φ32.
Tiết diện ống vào là:
��2 �. 0,0322
�� = == 8,04. 10−4�2
4 4
Vận tốc chảy trong ống:
� 5/3600
�� = �� = 8,04. 10−4 = 1,7 ∈ (0,6 − 1,8
3/)/ 3/ )/
Phễu phân phối nước dùng để phân phối nước vào bể lọc và thu nước rửa lọc.
40
lOMoARcPSD|16991370

/h
Phễu được làm bằng thép không gỉ, kích thước là: Cao:
Hph = 200mm
Bán kính đáy nhỏ: r = 17 mm (= đường kính ống phân phối)
Bán kính đáy lớn: R = 150 mm
3.1.3.4. Bơm:
3.1.3.4.1. Bơm nước từ bồn chứa đến bồn lọc:
Cột áp của bơm: H = h1 + h2 + h3
Trong đó:
H1: tổn thất áp lực ban đầu
Theo công thức Carman - Kozeny:
1 − �
2
ℎ� =
��
. ( �3 )
��
L: chiều cao lớp vật liệu lọc L = 1,2m
e: độ rỗng
�: hệ số hình dạng
D: đường kính hạt cát
Đặc tính hạt cát có e = 45%, �=0,82, d =0,6 mm
� 5: 3600
�� = = = 3,16.
10−3 � 0,44
ρνsψd1000.3,16. 10−3
. 0,82.0,6. 10−3
Re = μ =
10−3 = 1,55
ft: hệ số ma sát
1
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
41
lOMoARcPSD|16991370

/h
�� = 150 �� + (Ergun, 1985)
k: hằng số, k = 1,75
�� = 150 + 1,75 = 54,98
Vậy tổn thất áp lực ban đầu là
1 − 0,45 (3,16. 10−3
)2
ℎ� = 54,98.1,2 ( 0,453
) 0,82.0,6. 10−3. 9,81 = 0,8
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 2
h2: tổn thất áp lực giới hạn, h = 6 - 8 m (TCXD 33-2006), chọn h2=7m h3:
tổn thất trong đường ống, bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ
Tổn thất dọc đường
� �2
ℎ� = . .
2�
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Với :
L là chiều dài đoạn ống, giả thiết L = 20m
Vận tốc chảy trong ống v = 1,53 m/s
Đường kính ống D = 32 mm
Độ nhớt của nước ν = 0,01. 10−4
m2
/s
v. D 1,22.0,032
Re = ν = 0,01. 10−4 = 41480
Tra Giản đồ Moody, ta có được λ = 0,021
Vậy
20 1,222
ℎ� =
0,021. . =
0,937
0,032 2.9,81
Tổn thất cục bộ qua các co, cút, van, ta lấy hc=1m theo kinh nghiệm môn cơ lưu chất.
42
lOMoARcPSD|16991370

/h
Ta có ℎ3 = ℎ� + ℎ� = 0,937 + 1 = 1,93
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7 7
Tổng tổn thất là:
H = 0,82 + 7 + 1,937 = 9,757
Vậy chọn bơm có lưu lượng Q = 5m3
/h, cột áp H = 10m
Công suất bơm:
qb. ρ. g. H
N(kW) =
1000. η
Với:
qb: lưu lượng bơm, qb = 1,39.10-3
m3
/s ρ: khối lượng
riêng của dung dịch, ρ=1000 kg/m3
g: gia tốc trọng trường,
g = 9,81 m/s2
H: cột áp bơm, H = 10m η: hiệu suất
chung của bơm, η = 0,72 - 0,93. Chọn η = 0,8
Vậy
N = = 0,17kW
Chọn bơm dân dụng Pentax CM 50 0,5Hp.
3.1.3.4.2. Bơm nước rửa lọc:
Cột áp của bơm:
H = h1 + h2 + h3 + h4
h1: tổn thất áp lực giới hạn, h1=7m h2: tổn thất áp
lực qua hệ thống phân phối nước rửa lọc.
Khi dùng chụp lọc thì tổn thất áp lực là:
�2
1,52
ℎ2 = 2 . . 2 = 2.9,81. 0,52 = 0,4 (
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6 6
Theo TCXD 33 − 2006)
43
lOMoARcPSD|16991370

/h
v: tốc độ chuyển động của nước qua khe hở của chụp lọc, lấy không nhỏ hơn 1,5
m/s μ: hệ số lưu lượng của chụp lọc, đối với chụp lọc khe hở μ = 0,5 h3: tổn thất
áp lực qua lớp vật liệu lọc và sỏi đỡ hs: tổn thất áp lực qua lớp sỏi đỡ
ℎ� = 0,061. �. = 0,061.0,2.20 = 0,24
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4 4
Hs: chiều dày lớp sỏi đỡ W:
cường độ rửa ngược
hc: tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc
��
− 1400 − 1000
ℎ� = (1 − ). . = (1 − 0,45). 1,2. = 0,26
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4 4
�
��: Khối lượng riêng của cát, 1400kg/m3
ρ: khối lượng riêng của dung dịch, ρ=1000 kg/m3
L: chiều dày lớp cát, L = 1,2 m
ℎ3 = ℎ� + ℎ� = 0,244 + 0,264 = 0,508
h4: tổn thất trong đường ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ Tổn
thất dọc đường
� �2
ℎ� = . .
2�
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Với :
L là chiều dài đoạn ống, giả thiết L = 10m
Vận tốc chảy trong ống v = 2,69 m/s
Đường kính ống D = 32 mm
Độ nhớt của nước ν = 0,01. 10−4
m2
/s
v. D 2,69.0,032
Re = ν = 0,01. 10−4 = 91460
44
lOMoARcPSD|16991370

/h
Tra Giản đồ Moody, ta có λ = 0,018 Vậy:
10 2,692
ℎ� =
0,018. . =
1,9
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5 5
0,034 2.9,81
Tổn thất cục bộ qua các co, cút, van, lấy hc=1m
ℎ4 = ℎ� + ℎ� = 1,95 + 1 = 2,9
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5 5
Tổng tổn thất là:
H = h1 + h2 + h3 + h4 = 7 + 0,46 + 0,394 + 2,95 = 10,804m
Công suất bơm:
qb. ρ. g. H
N(kW) =
1000. η
Với:
qb: lưu lượng bơm, qb = 1,3.10-3
m3
/s ρ: khối lượng
riêng của dung dịch, ρ=1000 kg/m3
g: gia tốc trọng trường,
g = 9,81 m/s2
H: cột áp bơm, H = 11m η: hiệu suất
chung của bơm, η = 0,72 - 0,93. Chọn η = 0,8
N = = 0,18kW
Vậy có thể dùng bơm nước để thực hiện rửa ngược.
3.1.3.5. Thời gian rửa ngược:
Tính sơ bộ thời gian rửa ngược lớp cát dựa trên khả năng chứa cặn của lớp vật liệu lọc.
Xem SS trước khi vào bồn lọc cát là 4mg/L.
Với vận tốc lọc 11,36 m/h > 8m/h thì cặn chứa được 1/6 - 1/5 thể tích các lỗ rỗng
(Trịnh Xuân Lai, 2002).
Thể tích cát:
45
lOMoARcPSD|16991370

/h
�� = �
��. = 1,2.0,44 = 0,52
8
� 8�
3
Thể
tích chứa cặn của cát lọc:
V =. 0,42. Vcat =
1 3
. 0,42.0,528 = 0,037m
6
Khối lượng cặn 1m3
cát lọc có thể giữ lại, với cặn sắt có độ ngậm nước 94% (Trịnh
Xuân
Lai, 2002)
G = 60 m
kg
3
3
= 2,22kg
. 0,037m
Khối lượng cặn cát phải giữ lại được
m3
g g
m = 5 h . 1 m3 = 5
h Để đảm bảo chất
lượng thì chu kỳ lọc là:
2,22kg
T = 5 . 10−3kg/h = 444h = 18,5 ngày
Vậy nên chọn thời gian rửa ngược nhỏ hơn 18 ngày.
3.1.2. Tính toán cơ khí bồn lọc áp lực
 Chọn vật liệu :
- Vật liệu là INOX 304
- Thiết bị làm việc ở 25 độ C
- Áp suất làm việc P9,81.104
N m/ 2
- Chọn vật liệu là INOX 304 vì đặc tính dòng nươc khi làm việc lâu dài có
khả năng ăn mòn cao.
• Giới hạn bền : k  520N mm/ 2
46
lOMoARcPSD|16991370

/h
• Giới hạn chảyc  205N mm/ 2
• Bề dày thép thường có trên thị trường: 2mm đến 10mm
• Khối lượng riêng : SUS304  7930kg m/3
- Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp
mối 2 bên.
• Hệ số hiệu chỉnh 1
• Hệ số an toàn bền kéo k  2,6
• Hệ số an toàn bền chảy c 1,6
- Xác định ứng suất cho phép của thép SUS 304 
k
k
. 520.102,66N m/ 2  8 N m/ 2
2.10 
k
c . 205.106N m/ 2
• c 1,37.108N m/ 2
c 1,5
• Ta lấy giới hạn nhỏ hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho
phép tiêu chuẩn :1,37.108
N m/ 2

 Bề dày bồn lọc:
- Đường kính thiết bị lớn hơn 700mm, hàn hồ quang điện bằng tay có hệ số mối
hàn  0,95 (Bảng XIII.8.Giá trị hệ số bền hàn của thân hình trụ - trang 362
– sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2) - Bề dày tối thiểu thân
bồn lọc:
S 2D Pt
.

0,758 m

9,81.104N m/ 2 .103
 0,27mm
. P 2 1,37.10 N m/ 2
9,81.104
N m/ 2

47
lOMoARcPSD|16991370

/h
- Hệ số bổ sung C dựa theo sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2
• C1 1,5mm : hệ số bổ sung do bào mòn hóa học, trong thời hạn sử dụng
thiết bị là 15 năm so với tốc độ ăn mòn 0,1 mm/năm.
• C2  0: tính đến khi dòng môi chất vào chứa các hạt rắn , di chuyển trong
thiết bị với vận tốc lớn. Đại lượng lựa chọn theo hệ số kinh nghiệm.
• C3  0,22mm : đại lượng bổ sung chiều dày do dung sai (Bảng XIII.9. Các
loại thép tấm –trang 364 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập
2)
• C C C C   1 2 3 1,5mm0,22mm1,72mm
- Bề dày thực của bồn lọc Sthuc   S C 0,27 1, 72 1,99mm . Chọn bề dày
3mm để đảm bảo điều kiện an toàn.
- Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán
- Áp suất thử Pth được tính theo công thức (Bảng XIII-5- trang 358 - Sổ tay
quá trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2) Pth 1,5.Plv 1,5.9,81.104
147.103
N
m/ 2
 - Ứng suất theo áp suất thử tính toán :
 Dt2(S CS C P )h th  0,75 (3 1,72) .14,715 10

3 4
123.106N m/
2
2(3 1,72).10 .0,95
k . 520.106
N m/ 2
- Xét k  2,6  2.108N m/ 2
k
- Vậy thân tháp có bề dày S = 3 mm thỏa điều kiện bền và áp suất làm việc
 Các mặt bích dùng trong bồn lọc áp lực: Bích nối ống:
48
lOMoARcPSD|16991370

/h
Hình 1. Chọn bích nối ống là bích liền để nối thiết bị và ống dẫn
Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị và ống ( tra bảng XIII.27 trang 417 Sổ tay Quá
trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2) có các thông số như sau:
Bảng 7. Thông số bích nối thiết bị và ống
Dy 32mm
Dn 38mm
D 120mm
Dδ 90mm
DI 70mm
Loại bulong M12
Số lượng Bulong 4 cái
Chiều cao bích 12mm
Bảng 8. Thông số bích nắp đậy
Dy 300mm
Dn 325mm
D 435mm
Dδ 395mm
DI 365mm
Loại bulong M20
49
lOMoARcPSD|16991370

/h
Số lượng Bulong 12 cái
Chiều cao bích 22mm
Tính toán chân đỡ:
Khối lượng của bồn lọc áp lực được xác định như sau:
M 1,1.(mn  mb m )vl trong
đó:
 mn: khối lượng của nước chứa trong bồn lọc. Chiều cao lớp nước là
0,4m.
Vậy mn  h .A.ln  n0,4.0,44.1000 176kg
 mb: khối lượng của thành bồn được tính toán như sau: mb  S.
.D.h .b th.1,1 3.10 .3,14.0,75.2,2.7930.1,13
136kg  mvl: khối lượng vật
liệu lọc có trong bồn: mvl  mc ms , trong đó mc là khối lượng cát, ms là
khối lượng sỏi đỡ
mc  h .A.c  c 1,2.0,44.1400 
739kg ms  h .A.s  s 0,2.0,44.2500
 220kg mvl   mc ms
739220 959kg
Vậy khối lượng bồn lọc áp lực là M 1,1.(176 136 959) 1398kg.
Vậy trọng lượng của bồn P = M.9,81=13714N.
Có 4 tai treo, vậy mỗi tai treo phải chịu khối lượng là 3428N.
Dựa vào bảng XIII.35 trang 437 sách Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất
tập 2) có các thông số như sau:
Bảng 9. Kích thước chân đỡ
L B B1 B2 H h s l d F
mm m2
160 110 135 195 240 145 10 55 23 172
50
lOMoARcPSD|16991370

/h
Hình 2. Mô phỏng chân đỡ thiết bị
3.2. Thiết bị lọc RO
Sử dụng phần mềm WAVE của Dopont để tính toán thiết kế hệ thống lọc RO.
Sau khi chạy phần mềm xuất bản thiết kế như sau:
51
lOMoARcPSD|16991370

Thi ết kế hệ thống nước uống đóng chai công suất 5 m3
/h
52
lOMoARcPSD|16991370

/h
53
lOMoARcPSD|16991370

/h
Để tăng hiệu suất thu hồi (tỉ lệ recovery) ta thiết kế hệ thống 2 pha (Stage) nối
tiếp nhau với dòng vào Stage 2 là dòng thải của dòng 1
Tỉ lệ thu hồi (recovery) đối với nguồn nước cấp là 60-80%  Chọn recovery =
70%
54
lOMoARcPSD|16991370

/h
Theo công bố của Dupont khi thiết kế hệ thống 2 Stage ta chọn tỉ lệ số elements
của pha 1 so với pha 2 là 2:1 hoặc 3:1 và tối đa hiệu suất thì 1 vessel (ống màn) chứa 6
màn (element)
Như vậy: hệ thống ta là
+ Stage 1: 3 ống màn, mỗi ống có 6 màn
+ Stage 2: 1 ống màn, ống màn có 6 màn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu
chuẩn thiết kế.
2. Sawaco
3. Trần Xoa, Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất tập 1, tập 2, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006.
4. Dupont
5. Công ty môi trường Hành Trình Xanh
55
lOMoARcPSD|16991370

/h
6. Trịnh Xuân Lai, Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp, Nhà
xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2011
7. Mark M. Benjamin và Desmond F. Lawler, Water Quality Engineering:
Physical / Chemical Treatment Processes, Wiley, 2013.
8. Mackenzie L. Davis, Ph.D., P.E., BCEE, Water and waste water engineering -
Design Principles and Practice, Michigan State University, MC Graw Hill, 2010.
56
lOMoARcPSD|16991370

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.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to 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.pdf

Similar to 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.pdf (20)

More from https://www.facebook.com/garmentspace

More from https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

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.pdf