Đang tải... (xem toàn văn)
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NGUỒN NƯỚC MẶT
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CNSH & KTMT TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP TỪ NGUỒN NƢỚC MẶT Giảng viên hƣớng dẫn : THS. TRẦN THỊ NGỌC MAI Sinh viên thực hiện : HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054 NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031 NGUYỄN HỮU NHÂN 2005100262 NGUYỄN QUỐC TOÀN 2005100295 Lớp : 01DHTP1 Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Khóa học : 2010-2014 Năm học : 2012-2013 TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghiệp ngày nay, các nhà máy, xí nghiệp được xây dựng ngày càng nhiều, trên nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội như ăn uống, may mặc, xây dựng,…Nhìn chung, tất cả các công ty, nhà máy muốn sản xuất ra sản phẩm thì cần phải có nguyên liệu, trong đó có nước. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể chủ động nguồn nước trong sản xuất với lưu lượng ổn định để sản xuất được tốt hơn, đó là vấn đề rất quan trọng nói chung và với tất cả các doanh nghiệp sản xuất nói riêng cần một lượng lớn nước như các công ty nước giải khát, dệt, nhuộm,… Nắm bắt được tình hình này, nhóm chúng tôi đã thực hiện một đề tài về “Công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt” nhằm mục đích thấy được những điểm tích cực trong xử lý nước cấp mà công nghệ này mang lại. Đề tài được chia làm 2 chương: Chương 1: Tổng quan về vấn đề xử lý nước hiện nay Chương 2: Tổng quan về công nghệ siêu lọc UltraFiltration (UF) Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi sai sót, mong nhận được sự góp ý từ quý Thầy (Cô) để các bài sau sẽ đầy đủ hơn. MỤC LỤC Lời mở đầu i Danh mục chữ viết tắt ii Danh mục hình iii CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC HIỆN NAY 1 1.1. Nước mặt 1 1.2. Nước cấp 1 1.3. Hiện trạng 2 CHƢƠNG 2. TÔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP UF 6 2.1. Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp Ultrafiltration (UF) 6 2.2. Cấu tạo 6 2.3. Cơ chế của quá trình lọc 8 2.4. Đặc điểm của màng siêu lọc UF 10 2.5. Ưu điểm của màng lọc 11 2.6. Ứng dụng của màng siêu lọc UF 12 2.6.1. Lọc nước biển, nước muối (thủy sản, hóa chất 12 2.6.2. Lọc nước ép trái cây, nước trà xanh 12 2.6.3. Thu hồi dầu/ mỡ và xử lý nước thải 12 2.6.4. Màng UF bảo vệ màng RO 13 2.7. Nhật Bản phát triển công nghệ lọc màng xử lý nước 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT UF Ultrafiltration MF Micro Filter MAC21 Màng lọc nước cho thế kỷ 21 NTU Nephelometric Turbidity Units (độ đục) PS Polysulfone PSE Polyethersulfone PP Polypropylene PVDF Polyvinylideneflouride RO Reverse Osmosis DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hệ thống lọc nước sinh hoạt UF Hình 2.2. Màng lọc do nhiều ống ghép lại Hình 2.3. Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào Hình 2.4. Quá trình lọc bằng công nghệ UF Hình 2.5. Mô phỏng hệ thống siêu lọc Ultrafiltration Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai Kỹ thuật môi trường Trang 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƢỚC HIỆN NAY 1.1. Nƣớc mặt Trên phạm vi lục địa, trữ lượng nước mặt bao gồm nước băng tuyết ở các địa cực và các vùng núi cao xứ hàn đới (98.83%), nước hồ (1,15%), nước đầm lầy (0.015%) và nước sông (0.005%). Về khối lượng nước băng tuyết chiếm tỉ lệ tuyệt đối lớn và nếu giả thuyết khối băng hà tan thành nước thì mực nước ở đại dương có thể tăng lên 66,4m. Tuy nhiên trong thực tế băng hà nằm ở khu vực giá lạnh vĩnh cửu nên khả năng sử dụng chúng còn rất hạn chế. Ngược lại nước sông và hồ tuy chiếm tỉ lệ rất nhỏ song do tham gia vào chu trình tuần hoàn vận động rất tích cực nên chúng có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội của con người. Về lượng nước hồ cho tới nay chưa tính được chính xác, vì chưa được điều tra đầy đủ. Sơ bộ ước tính có 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó có 145 hồ có diện tích trên 100km 2 . Hồ nước nhạt lớn nhất và sâu nhất thế giới là Baican (thuộc Cộng hòa Liên bang Nga) chứa 2.300 km 3 nước, với độ sâu tối đa 1741m. Ngoài hồ tự nhiên, trên lục địa đã xây dựng hơn 10.000 hồ chứa nước nhân tạo nhằm giải quyết các nhu cầu sử dụng nguồn nước mặt (điều tiết và khai thác dòng chảy của sông). Tổng dung tích hữu ích của hồ nhân tạo ước tính gần 5.000 km 3 . Nước đầm lầy ước tính 11.470 km 3 với diện tích 2.682 km 2 . Nước sông luôn vận động và tuần hoàn, nên nhanh chóng được phục hồi. Nhờ vậy, tuy thể tích chứa của các sông ước tính chỉ bằng 1.200 km 3 nhưng năng lượng dòng chảy phong phú hơn nhiều, điều này cho phép tăng đáng kể khả năng khai thác dòng sông cho các mục tiêu sử dụng khác nhau. 1.2. Nƣớc cấp Nước cấp là nước sau khi được xử lý tại cở sở xử lý nước đi qua các trạm cung cấp nước và từ các trạm này nước sẽ được cung cấp cho người tiêu dùng. Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai Kỹ thuật môi trường Trang 2 Có nhiều nguyên nhân nước cấp bị nhiễm Fe nhưng nguyên nhân chủ yếu là do trong nước ngầm có một lượng iôn Fe hoàn tan lớn và ko được sử lý triệt để nên có một lượng Fe còn trong nước sau xử lý hoặc có thể một lượng iôn Fe hòa tan vào nước do các đường ống vận chuyển nước. 1.3. Hiện trạng Ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt không còn là một hiện tượng mới lạ trong cộng đồng. Nguyên nhân rất nhiều, song chung quy là do quy luật phát triển của xã hội cộng với lối sống thiếu ý thức của con người. Những kênh rạch, vệ đường đầy rác, nước thải, những hành vi lấn chiếm dòng, bờ kênh rạch, sông hồ làm nơi sinh sống; hàng loạt các công trình khai thác nước trái phép… đang làm “chết dần” nguồn nước sống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Trên thế giới hiện cứ 3 người thì có một người sống trong tình trạng thiếu nước. Chính vì vậy, cần có sự thay đổi mạnh mẽ về cách thức quản lý nguồn nước đang ngày càng khan hiếm khi mà dân số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm 2 – 3 tỷ người vào năm 2050. Việt Nam chúng ta cũng không nằm ngoài nguy cơ đó. Do đất nước đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu sử dụng nước cho phát triển kinh tế, phục vụ dân sinh ngày càng lớn khiến tình trạng ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt nguồn nước diễn ra phổ biến và nghiêm trọng. Theo nhận xét của GS.TS Ngô Đình Tuấn, Trường Đạo học thủy lợi: Việc khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm tài nguyên nước, trong khi hiệu quả sử dụng nước còn thấp, tình trạng lãng phí trong sử dụng nước còn phổ biến trong phạm vi cả nước. Chẳng hạn như nước được dùng cho sản xuất nông nghiệp nhiều nhất ở đồng bằng sông Cửu Long và lưu vực sông Hồng, chiếm tới 70% lượng nước sử dụng. Tuy vậy, diện tích thực tưới thấp hơn nhiều so với Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai Kỹ thuật môi trường Trang 3 diện tích thiết kế (chỉ đạt 68% tổng diện tích được tưới), chứng tỏ hiệu quả sử dụng nước cho nông nghiệp chưa cao. Nước còn được sử dụng nhiều cho công nghiệp. Theo một nghiên cứu gần đây, nhóm sông có tỷ lệ dùng nước cho công nghiệp cao nhất là lưu vực sông Hồng – Thái Bình, chiếm gần ½ tổng lượng nước sử dụng cho ngành công nghiệp cả nước. Trong đó 25% sử dụng nước công nghiệp diễn ra ở lưu vực sông Đồng Nai; 7% ở nhóm sông Đông Nam Bộ và 10% ở lưu vực Cửu Long. Đặc biệt, tỷ lệ sử dụng nước dưới đất cho công nghiệp rất lớn, riêng Thành phố Hồ Chí Minh có đến 57% doanh nghiệp sử dụng nước dưới đất. Dự báo đến năm 2015, khối lượng nước sử dụng trong công nghiệp sẽ tăng gấp đôi so với năm 2006, mức độ tăng sẽ chủ yếu diễn ra ở lưu vực sông vốn đã là một cơ sở công nghiệp lớn là các lưu vực sông Hồng – Thái Bình, Đồng Nai, nhóm sông Đông Nam Bộ, Cửu Long và Vu Gia – Thu Bồn. Theo Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Nguyễn Minh Quang, việc tài nguyên nước hiện đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm, cạn kiệt là do tác động của biến đổi khí hậu, chặt phá rừng bừa bãi khiến nguồn nước mặt trên các lưu vực sông, suối đang dần cạn kiệt và suy thoái cao. Theo ông Phan Xuân Dũng - Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường Quốc hội, nhiều năm trước, khi khảo sát ở Tây Nguyên, chỉ cần khoan 15-20 mét đất đã chạm nguồn nước; nhưng đến nay, muốn tìm nước phải đưa mũi khoan xuống sâu 150-200 mét. Tình hình cấp nƣớc đô thị ở nƣớc ta còn nhiều bất cập: Tỷ lệ cấp nƣớc còn rất thấp: trung bình đạt 45% tổng dân số đô thị được cấp nước, trong đó đô thị loại I và loại II đạt tỷ lệ 67%, các đô thị loại IV và loại V chỉ đạt 10-15%. Công suất thiết kế của một số nơi chƣa phù hợp với thực tế: Nhiều nơi thiếu Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai Kỹ thuật môi trường Trang 4 nước, nhưng cũng có đô thị thừa nước, không khai thác hết công suất, cá biệt tại một số thị xã chỉ khai thác khoảng 15-20% công suất thiết kế. Tỷ lệ thất thoát thất thu nƣớc còn cao: Sau Hội nghị cấp nước toàn quốc lần thứ III, các công ty cấp nước địa phương đã có nhiều cố gắng giảm tỷ lệ thất thoát thất thu nước đã được Bộ Xây dựng đề ra. Nhiều địa phương như Hải Phòng, Huế, Đà Lạt, Vũng Tàu, Tiền Giang, đạt được kết quả tốt, nhưng tại nhiều đô thị tỷ lệ thất thoát thất thu vẫn còn cao như Thái Nguyên, Hà Nội, Nam Định, Hà Tĩnh, Vinh… Tỷ lệ thất thu cao không chỉ chứng tỏ sự yếu kém về mặt năng lực quản lý (cả tài chính và kỹ thuật) mà nó còn thể hiện kết quả của quá trình đầu tư không đồng bộ giữa việc tăng công suất với công tác phát triển mạng lưới đường ống. Bộ Xây dựng đã đề ra chỉ tiêu đến năm 2005: Đối với các đô thị có hệ thống cấp nước cũ tỷ lệ thất thoát thất thu dưới 40%, các đô thị có hệ thống cấp nước mới là nhỏ hơn 30%. Chất lƣợng nƣớc: tại nhiều nhà máy chưa đạt tiêu chuẩn quy định, tình trạng nguồn nước ngầm, nước mặt bị ô nhiễm nặng nề ảnh hưởng đến sức khoẻ của người dân. Theo số liệu thống kê, tổng công suất khai thác hiện nay là 2,9 triệu m 3 /ngđ (trong đó 66% là nước mặt, 34% là nước ngầm). Công tác khảo sát và quản lý nguồn nước nói chung do Bộ Tài nguyên - Môi trường và địa phương quản lý. Việc chất lượng nguồn nước có những biến động trong quá trình khai thác do nhiều nghuyên nhân: - Tình hình khí tượng thuỷ văn trong những năm gần đây có nhiều biến động phức tạp, tình hình, hạn hán, lũ lụt ngày càng nghiêm trọng do hậu quả của hiện tượng phá rừng kết hợp với ELNINO. Do ảnh hưởng của thuỷ triều, nhiều nguồn nước của các đô thị duyên hải (Đà nẵng, Nha Trang, Huế, Mỹ Tho, Cà Mau, Kiên Giang…) bị nhiễm mặn với thời gian kéo dài cả trên diện rộng và chiều sâu trên đất liền. - Công tác khảo sát nguồn nước chưa sát với tình hình thực tế, chưa dự báo được những biến động về mặt trữ lượng cũng như về mặt thuỷ địa hoá. Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai Kỹ thuật môi trường Trang 5 - Công nghệ xử lý nước tại một số nhà máy nước chưa đồng bộ và hoàn chỉnh. Một số dự án công nghệ do tư vấn nước ngoài thiết kế chưa phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. - Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do tác động của con người đang diễn ra ngày càng trầm trọng. Tình hình xả nước thải không qua xử lý ra sông hồ nơi cũng là nguồn cung cấp nước không được kiểm soát. Tại nhiều địa phương hàng ngàn, hàng vạn lỗ khoan mạch nông đang là nguồn gây ô nhiễm cho tầng chứa nước đang khai thác. - Công tác quản lý khai thác nguồn nước mặt và nước ngầm chưa được các cấp, các ngành quan tâm thích đáng. Tư duy “Nước trời cho” đã dẫn đến tình trạng buông lỏng quản lý, tác động xấu đến chất lượng nguồn nước mặt và nước ngầm. Như vậy, một trong những vấn đề quan trọng nhất trong quản lý tài nguyên nước là quản lý lưu vực sông để điều hoà, phân bổ nguồn nước, phối hợp điều tiết nguồn nước trên sông sử dụng tổng hợp đa mục tiêu, đáp ứng yêu cầu phòng chống lũ, cấp nước cho hạ du và các mục đích khác. Cần có sự quy định cụ thể các nội dung về quản lý lưu vực sông, phân loại lưu vực sông, tổ chức bộ máy quản lý, điều phối hoạt động có liên quan đến tài nguyên nước trong lưu vực sông; phòng chống ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt và ứng phó, khắc phục sự cố ô nhiễm nguồn nước và gắn trách nhiệm, thẩm quyền quản lý nhà nước về lưu vực sông. Đồng thời cần điều chỉnh, bổ sung các quy định về bảo vệ nước dưới đất, bảo vệ nguồn nước sinh hoạt; kiểm soát chặt chẽ việc cấp phép các hoạt động xả nước thải… Đặc biệt với mỗi người dân chúng ta cần có thái độ nghiêm túc với nguy cơ đang cạn kiệt nguồn nước và hình ảnh các dòng sông chết. [...].. .Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP ULTRAFILTRATION (UF) 2.1 Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc cấp UltraFiltration (UF) Xử lý nước bằng công nghệ lọc màng Ultrafiltration Lọc màng Ultrafiltration (UF) là một công nghệ xử lý nước tiên tiến sử dụng các màng lọc với kích thước màng nhỏ... vụ nước máy, và năm 2000 con số đó là 96,5% với tổng công suất cấp nước là 17 tỉ m3/năm Tuy nhiên, nhu cầu của người dân Nhật ngày càng thiên về nước uống an toàn, và chỗ đứng của nước máy khử trùng bằng clo ngày càng giảm Lọc màng – công nghệ xử lý nước mới đã và đang được phát triển để đáp ứng xu thế đó Công nghệ xử lý nước ở Nhật trong thế kỷ 20 chủ yếu là lọc qua cát, nhưng từ những năm 1980 công. .. đoạn 1: Nguồn nước thô được lấy từ các nguồn nước mặt khác nhau nhu ao, hồ, sông, suối,…được cho qua thiết bị bơm để vào hệ thống lọc Tại đây có một Kỹ thuật môi trường Trang 8 Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai màng lọc thô để ngăn cản và giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước đầu vào Màng lọc thô này có đường kính tương đối lớn để giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước và... công nghệ lọc màng để xử lý nƣớc Công nghệ xử lý nước ở Nhật trong thế kỷ 20 chủ yếu là lọc qua cát, nhưng từ những năm 1980 công nghệ lọc qua màng đã được đưa vào áp dụng Đây là công nghệ sử dụng màng siêu lọc (UF) hay màng vi lọc (MF) Cuối thời kỳ Minh Trị (1868 – 1912), mới chỉ có 8,4% của dân số 49,9 triệu người Nhật được kết nối vào mạng nước máy Từ thập niên 1950, hệ thống cấp nước Nhật bắt đầu phát... trong màng lọc Từ trong ra ngoài: Lớp lọc nằm bên trong màng Dòng nước có chất ô nhiễm được châm vào từ bên trong màng lọc Nước sạch sau lọc được thu ở bên ngoài màng lọc Kỹ thuật môi trường Trang 7 Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai Hình 2.3 Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào 2.3 Cơ chế của quá trình lọc Hình 2.4 Quá trình lọc bằng công nghệ UF Quá trình lọc bằng công nghệ UF có thể... Coliform (cfu/L) Kỹ thuật môi trường Trang 11 Công nghệ xử lý nước cấp 2.6 GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai Ứng dụng của màng Ultrafiltration (UF) Màng siêu lọc (UF) là công nghệ lọc cung cấp một giải pháp hợp lý cho các dây chuyền sản xuất thực phẩm và đồ uống, chất lượng nước rất cao sau khi lọc qua màng UF dùng cho việc sản xuất nước khoáng, nước hoa quả, nước tăng lực Màng UF tạo tạo nên một rào cản... năm 1980 công nghệ lọc qua màng đã được đưa vào áp dụng Đây là công nghệ sử dụng màng siêu lọc (UF) hay màng vi lọc (MF) Công nghệ lọc màng có ưu điểm là khả năng loại các chất rắn cao và nhà máy dễ bảo trì Hiện nay, có khoảng 90 nhà máy nước trên thế giới sử dụng công nghệ lọc màng với công suất trên 5.000 m3/ngày Ở Nhật, công nghệ lọc màng đang được sử dụng ở các nhà máy nước quy mô nhỏ (công Kỹ thuật... có thể dễ dàng tách được dầu từ nguồn nước thải này Kích thước của phân tử dầu đủ nhỏ để chui qua lỗ lọc nhưng sức căng bề mặt của nó lại cản trở việc này (khi màng lọc đã bị ướt) Sau khi dùng màng UF, nước thải chỉ còn chưa tới 10ppm dầu, phù hợp với quy định Đặc biệt, có tới 30~60% lượng dầu được thu hồi để tái sử dụng Kỹ thuật môi trường Trang 12 Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai... ngàn ống nhỏ nên diện tích lọc rất lớn, giúp tăng lưu lượng nước lên nhiều lần Màng lọc đóng vai trò như vật liệu lọc cao cấp với nhiều kích cỡ lỗ màng, từ 0,01µm đến 0,1µm Kích thước lỗ màng bé có khả năng giữ lại Kỹ thuật môi trường Trang 6 Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai được tất cả những vật chất cần loại bỏ trong nguồn nước, các phần tử có kích thước lớn hơn 0,01 microns (phấn... khi qua hệ thống lọc này có độ sạch cao, có thể dùng cho nước sinh hoạt ở hộ gia đình và sản xuất công nghiệp ở quy mô nhỏ Đây là một hệ thống lọc hoạt động rất ổn định và hiệu quả, năng suất cao và dễ vận hành Công nghệ Kỹ thuật môi trường Trang 9 Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai lọc nước Ultrafiltration hứa hẹn sẽ trở nên cần thiết hơn và được áp dụng nhiều hơn trong đời sống cũng . 1.2. Nƣớc cấp Nước cấp là nước sau khi được xử lý tại cở sở xử lý nước đi qua các trạm cung cấp nước và từ các trạm này nước sẽ được cung cấp cho người tiêu dùng. Công nghệ xử lý nước cấp GVHD:. triển công nghệ lọc màng để xử lý nƣớc Công nghệ xử lý nước ở Nhật trong thế kỷ 20 chủ yếu là lọc qua cát, nhưng từ những năm 1980 công nghệ lọc qua màng đã được đưa vào áp dụng. Đây là công nghệ. một lượng lớn nước như các công ty nước giải khát, dệt, nhuộm,… Nắm bắt được tình hình này, nhóm chúng tôi đã thực hiện một đề tài về Công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt nhằm mục đích