Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, kinh tế ngày càng phát triển, mức sống của người dân càng được nâng cao.Do đó, con người càng quan tâm đến sức khỏe của mình hơn. Trong đó, nước uống là một trong những vấn đề được mọi người quan tâm. Tuy nhiên, hiện tượng ô nhiễm môi trường đã làm giảm chất lượng các nguồn nước khiến cho người tiêu dùng lo lắng, hoang man. Vì vậy, họ rất e ngại khi sử dụng nước cấp từ vòi để uống, mà thay vào đó là sự chọn lựa các sản phẩm nước đóng chai. Nước uống đóng chai không có mùi hôi chlorine như nước máy, có vẻ tinh khiết và an toàn cho sức khỏe con người. Bên cạnh đó, chai nhãn đẹp mắt, tiện lợi, dễ mang theo cũng là những lý do khiến cho mặt hàng nước uống đóng chai càng được người dân ưa chuộng. Chính sự gia tăng nhu cầu sử dụng mà các cơ sở sản xuất nước đóng chai ngày một tăng dẫn đến tình trạng khó kiểm soát. Sản phẩm thì phong phú cả về số lượng, chất lượng cũng như giá thành. Hàng thật, hàng nhái, hàng chất lượng, hàng kém chất lượng vẫn đang song song tồn tại trên thị trường. Chính những điều này làm cho thị trường nước uống đóng chai ngày một sôi động. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài Nguồn nước sạch hiện nay trên trái đất ngày càng cạn kiệt cho nên việc sử dụng nguồn nước không đạt tiêu chuẩn vệ sinh dễ bị nhiễm khuẩn cao. Vì vậy tỉ lệ nhiễm khuẩn đường ruột của người dân tăng cao với mức báo động. Do đó, nhu cầu có được nguồn nước sạch của người dân đang cấp bách và cần thiết. nhiều công ty, cơ sở sản xuất nuốc uống đóng chai đã ra đời, nhưng cũng khá phức tạp, nảy sinh nhiều vấn đề xung quanh chất lượng nước đóng chai. Ngoài những đơn vị làm ăn chân chính, quan tâm đến sức khỏe của cộng đồng, còn không ít cơ sở chạy theo lợi nhuận, không tuân theo những tiêu chuẩn, quy trình sản xuất, chưa kể những cơ sở hoạt động sản xuất không đảm bảo, sản phẩm chưa qua khâu kiểm nghiệm, hàng nhái, hàng giả… Hằng ngày, chúng ta vẫn bỏ tiền ra để mua các sản phẩm nước uống đóng chai, đóng bình vì cho rằng điều này tốt cho sức khỏe của gia đình chúng ta. Nhưng loại nước đóng chai mà chúng ta đang sử dụng liệu có thực an toàn như chúng ta vẫn tin tưởng hay không? Chính câu hỏi này SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 1 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng đã đặt ra sự cấp thiết của đề tài là thiết kế một phân xưởng nước uống đóng chai tiêu chuẩn cho những phân xưởng sản xuất có quy mô nhỏ. 1.3 Nhiệm vụ của luận văn - Khảo sát, thu thập số liệu, tài liệu phục vụ cho công tác thiết kế. - Xác định các yêu cầu và các tiêu chuẩn cho hệ thống xử lý. - Lựa chọn công nghệ xử lý cho hệ thống. - Tính toán thiết kế các thông số kĩ thuật của các công trình đơn vị trong hệ thống. - Tính toán giá thành đầu tư cho hệ thống và cho 1 m 3 nước đóng chai. - Thực hiện các bản vẽ kĩ thuật cho các công trình đơn vị trong hệ thống. - Hướng dẫn vận hành và đưa ra một số biện pháp khắc phục sự cố. 1.4 Nội dung của đề tài Thiết kế hệ thống sản xuất nước đóng chai cho quận 6 công suất 4 m 3 /h từ nguồn nước thủy cục. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về khu vực thiết kế 2.1.1 Điều kiện tự nhiên của quận SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng Quận 6 là quận ven ngoại thành, nằm về phía Tây Nam thành phố Hồ Chí Minh, gồm 14 phường (74 khu phố, 1293 tổ dân phố) với tổng diện tích tự nhiên là 7,14 km 2 , chiếm 0,34% tổng diện tích tự nhiên của toàn thành phố. Với vị trí địa lý là cửa ngõ phía Tây của Thành phố Hồ Chí Minh, có chợ đầu mối Bình Tây là trung tâm bán buôn lớn của cả nước. Do đó thế mạnh của Quận là thương mại dịch vụ, trong đó chủ yếu là buôn bán thực hiện trao đổi sản phẩm với các tỉnh miền Tây Nam bộ, bên cạnh đó với phần đông là dân lao động, có đông người Hoa nhiều kinh nghiệm, nhạy bén trong sản xuất - kinh doanh, phát triển mạnh về sản xuất nhỏ tiểu thủ công nghiệp. 2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội a) Dân số Dân số hiện nay của quận là 247.212 người, mật độ bình quân 346 người/ha, trong đó nữ chiếm 53%. Về thành phần dân tộc thì đa số là người Kinh (chiếm 71,54%), kế đến là người Hoa chiếm 27,31%, ngoài ra còn một số khác như người Chăm, Khơme, Tày, Nùng… b) Kinh tế Việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng “Thương mại - Dịch vụ - Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp” đã tạo sự chuyển biến tích cực trong phát triển kinh tế - xã hội theo Nghị quyết Đại hội Đảng bộ Quận nhiệm kỳ VIII (2000 - 2005) đề ra, tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm đạt trên 14%; riêng trong năm 2006 tăng 14,9% so với năm 2005. Bên cạnh đó, Quận đã triển khai nhiều biện pháp đồng bộ nhằm khai thác tiềm năng thế mạnh của các thành phần kinh tế, đa dạng hóa các hình thức hợp tác, khai thác có hiệu quả các nguồn vốn đầu tư trong và ngoài nước; tạo điều kiện thuận lợi để các đơn vị kinh tế tư nhân mở rộng quy mô sản xuất kinh doanh, kinh tế hợp tác, hợp tác xã hoạt động ổn định. c) Cơ sở hạ tầng  Cơ sở hạ tầng kĩ thuật: • Đường giao thông: 41.694 mét • Cống thoát nước: 25.738 mét SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng • Cấp điện: Tổng công suất 5.850 KVA • Cấp nước: 4 trạm cấp nước 10m 3 /giờ và mạng đường ống cung cấp nước cho các khu vực trong khu Bình Phú.  Cơ sở hạ tầng xã hội: • Trường tiểu học Phù Đổng: 39 phòng học • Trường mẫu giáo Rạng Đông Quận 6 • Trưởng tiểu học Trần Văn Kiểu • Trường phổ thông trung học Bình Phú • Câu lạc bộ quần vợt Bình Phú • Trung tâm thể dục thể thao phường 10, Quận 6 • Chợ Hồ Trọng Quý • Chợ Bình Phú • Chợ An Dương Vương • Siêu thị Metro Bình Phú • Công viên Bình Phú • Chung cư Bình Phú 1 2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai a) Tình hình sản xuất và tiêu thụ nước uống đóng chai ở thành phố Hồ Chí Minh Ở các nước tiên tiến, giá các loại nước tinh khiết nạp từ nguồn nước máy chỉ bằng 1/3 giá nước khoáng thiên nhiên (NKTN). Ở VN, tốc độ tăng trưởng của thị trường nước uống đóng chai (NUĐC) ước tính không dưới 25% mỗi năm. Do người tiêu dùng thiếu thông tin, các nhà sản xuất đang bán các loại NUĐC với giá bằng với NKTN trong khi chi phí sản xuất thấp hơn rất nhiều. SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng Chỉ có 4/152 cơ sở sản xuất NUĐC được kiểm tra đạt tiêu chuẩn vệ sinh. Theo kết quả kiểm tra 152 cơ sở sản xuất NUĐC quy mô nhỏ trên địa bàn TP HCM của Trung tâm Y tế dự phòng thành phố, chỉ có 4 cơ sở (2,5%) đảm bảo điều kiện vệ sinh. Trong số các cơ sở còn lại, 70% cơ sở rửa bình (loại bình tái sử dụng) bằng phương pháp thủ công không đảm bảo vệ sinh, 60% có quy trình sản xuất và thực hiện dán nhãn mác không đúng với công bố trước đó, 40% không khám sức khỏe cho công nhân - những người trực tiếp sản xuất . Phần lớn các cơ sở tận dụng nơi ở làm nơi sản xuất, diện tích chật hẹp. Có nơi vô chai, đóng thùng cạnh nhà vệ sinh, không đảm bảo vệ sinh . Giám đốc Trung tâm Y tế dự phòng cho biết rất nhiều cơ sở sử dụng nguồn nước ngầm để sản xuất nước uống đóng chai nhưng chưa được sự cho phép của Sở Tài nguyên -Môi trường, chưa có các cơ quan chức năng đánh giá nguồn nước đó có đảm bảo hay không. Thậm chí có cơ sở lấy nguồn nước ngầm cạnh nghĩa trang, bãi rác. Theo khảo sát của Thanh Niên, vào đầu tháng 10, trong khi giá NKTN của Công ty Vĩnh Hảo là 2.300 đồng/chai loại 500 ml, Thạch Bích: 2.300 đồng/chai, Lavie: 3.100 đồng/chai loại 500 ml . thì giá các loại NUĐC loại 500 ml bình quân từ 2.500 đồng đến 3.300 đồng. Giá các loại NUĐC có thương hiệu như Aquafina: 3.300 đồng/chai, Joy: 2.700 đồng/chai, Sapuwa: 2.800 đồng/chai, Dapha: 2.800 đồng/chai . Chỉ có Tribeco bán với giá 1.900 đồng/chai. Riêng giá các loại NUĐC bình 20l - lĩnh vực mà các cơ sở nhỏ, sản xuất kiểu gia đình hầu như chiếm giữ thì vô cùng hỗn loạn: giá cao nhất là Evitan, Hello 12.000 đồng/bình; kế đến là Alive, Aquaguada 10.000 đồng/bình. Những loại giá rất rẻ gồm: I Love 7.500 đồng/bình, Lave 6.000 đồng/bình. Nhãn hiệu lạ hoắc là 079 có giá bán thấp hơn, chỉ 5.500 đồng/bình 20l. Giá tối thiểu các loại nước bình 20l của các công ty có thương hiệu cũng 24.000 đồng/bình, bằng giá với NKTN bình 20l của Vĩnh Hảo. Ngành kinh doanh NUĐC đang đạt đến sự siêu lợi nhuận. Một chuyên gia trong lĩnh vực này tính toán: với các cơ sở sản xuất NUĐC nhỏ, trong khi giá bán loại nước chai 500 ml cũng tương đương với các loại NUĐC nói trên thì chi phí sản xuất chỉ ở mức: chai PET: 300 đồng, nắp chai: 70 đồng, nhãn: 80 đồng . nếu tính cả tiền nước, nhân công thì giá thành chỉ khoảng 600 đồng/chai. Theo thống kê chưa đầy đủ của ngành y tế TP HCM, thành phố hiện có 276 cơ sở NUĐC sản xuất với quy mô gia đình. SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng Để sản xuất NUĐC, nhà sản xuất phải có thiết bị công nghệ RO (màng lọc thẩm thấu ngược) để lọc các khoáng chất có hại ra khỏi phân tử nước. Hệ thống này trong nước không sản xuất được nên phải nhập về với giá rất cao (khoảng 1 tỷ đồng), vì vậy hầu hết các cơ sở nhỏ đều không có. Thay vào đó, họ lọc bằng than hay sỏi rồi đưa qua hệ thống máy UV (loại máy dùng tia cực tím tạo ozone khử trùng) rồi đóng chai đem bán. Còn nước? Đó chính là nước thủy cục hay nước giếng đóng. Nếu những nhà sản xuất các loại NKTN phải tốn thêm chi phí cho việc thăm dò, phát hiện mỏ nước, xử lý nước, vận chuyển sản phẩm từ nguồn nước thiên nhiên đạt chuẩn đến các nơi thì các công ty sản xuất NUĐC hầu như có thể mở cơ sở ở mọi nơi và chỉ tốn chi phí cho các khâu tiếp thị, quảng cáo. Đặc biệt, hầu hết các công ty lớn đều hết sức o bế các đại lý với mức hoa hồng cực cao: từ 20-40% giá bán. Việc định ra tỷ lệ hoa hồng này cho thấy lợi nhuận của các công ty kinh doanh NUĐC lớn như thế nào và tạo ra sự bất công trong phân phối sản phẩm so với các sản phẩm đồng dạng khác trên thị trường. Giảm giá bán NUĐC là đòi hỏi chính đáng của người tiêu dùng hiện nay, đòi hỏi này cũng là cơ sở để các loại NKTN giảm giá theo vì cắt giảm được những chi phí cạnh tranh không cần thiết. b) Tình hình sản xuất nước uống đóng chai ở quận 6 Một đoàn thanh tra khác của Sở Y tế đã kiểm tra đột xuất hai cơ sở sản xuất nước đóng chai tại quận 6. Mỗi bình nước 21 lít chỉ có giá 5.000 đồng với các công nghệ "Mỹ - Drinking Water USA Technology". Theo giới thiệu, cả hai cơ sở đều sử dụng công nghệ sản xuất cơ bản như sau: nước "thô" được lọc qua hệ thống lọc trao đổi ion, tinh chế bằng màng thẩm thấu ngược - RO, rồi khử trùng bằng tia cực tím và Ozone. Trước đó, vào tháng 3/2008, doanh nghiệp tư nhân Thành Tín (Bình Phú - phường 10, quận 6) được cấp giấy chứng nhận đủ điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm và các giấy kiểm nghiệm nước giếng và nước thành phẩm đạt yêu cầu. Nhưng thực tế, khi kiểm tra cơ sở với sản phẩm Uitasan 21 lít, thanh tra ghi nhận, nước đóng chai được "tinh lọc" từ những bồn inox ố vàng vì phèn. Việc súc rửa vỏ bình được thực hiện trực tiếp dưới đất, không có kệ cao theo quy định. Tường nhà ẩm ướt, ố mốc. Nước đóng chai hoàn chỉnh không có khu vực để riêng biệt. SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 6 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng Hơn thế nữa, nước rửa bình được cơ sở này mua ở chợ "hóa chất" Kim Biên, không nhãn mác. Vật dụng để bừa bãi, trong phòng lọc và chiết rót, đoàn thanh tra tìm thấy những chai xà phòng tẩy rửa. Còn tại thời điểm kiểm tra doanh nghiệp tư nhân Thanh Nhàn (Bình Phú - phường 10, quận 6) với sản phẩm “Nước uống đóng chai Dolphin”, đoàn ghi nhận, hệ thống súc rửa bình sơ sài, không có bồn ngâm bình, bình sau khi rửa để dưới đất, không có kệ cao. Khu sản xuất nằm chung với sinh hoạt gia đình nên trong phòng đặt hệ thống lọc nước có một nhà vệ sinh đang sử dụng. Trong khi đó, tại khu vực hệ thống lọc thanh tra còn phát hiện có nhiều chai nước mang nhãn mác của các hãng nước khác. Bình được rửa bằng xà bông, sau đó tráng lại bằng nước sạch tức là nước thành phẩm tại phòng chiết rót, rồi chiết rót và đóng nắp bình là xong. Theo báo cáo kết quả thanh tra Sở Y tế TP.HCM số 20/BC-Ttra ngày 11/8/2008, trong 16 cơ sở sản xuất nước uống đóng chai, sản xuất nước đá, đến 66,7% trong mẫu nước đóng bình xét nghiệm vi sinh, hóa lý không đạt (bị nhiễm Coliforms, không đạt chỉ tiêu PH, Crom). 2.2 Tổng quan về công nghệ xử lý 2.2.1 Một số vấn đề về nước thủy cục • Cặn thô: các loại cặn, gỉ sét tích tụ trong đường ống • Độ cứng: do các kim loại nặng như Canxi, Magiê hòa tan trong nước, gây đóng cặn trong các thiết bị (máy nước nóng, ấm, bình thủy, máy giặt . Ngoài ra, giặt quần áo bằng loại nước này thường tốn nhiều bột giặt hơn. • Chì: một kim loại độc hại cho sức khỏe nhưng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhựa, chế tạo ống nước. Chì đặc biệt độc hại cho trẻ nhỏ. • Hợp chất hữu cơ (VOCs): thường thấy nhất là các hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ (benzene, trichloethylene và chlordane). • Trihalomethanes (THMs): THMs là những hợp chất hữu cơ độc hại nhất hình thành trong quá trình khử trùng bằng Clo, do Clo phản ứng với các hợp chất có sẵn trong nguồn nước. Đây là nguồn gây ung thư. • Ký sinh trùng: một số vi khuẩn coliform, Crytosporidium và Giardia Lamblia có thể tồn tại trong môi trường Clo SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 7 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng • Mùi hôi do Clo: để khử trùng tận cuối nguồn, các nhà máy nước có xu hướng tăng thêm lượng Clo cần thiết, tạo mùi khó chịu và tạo hợp chất THMs. 2.2.2 Phân biệt nước khoáng thiên nhiên và nước uống đóng chai - Nước khoáng thiên nhiên (NKTN): Theo TCVN 6213: 2004, NKTN có thể phân biệt rõ với nước uống thông thường do đặc trưng có hàm lượng một số muối khoáng nhất định, các nguyên tố vi lượng hoặc các thành phần khác. NKTN đóng chai được lấy trực tiếp từ nguồn thiên nhiên hoặc giếng khoan từ các mạch nước khoáng ngầm được bảo vệ thích hợp để không bị ô nhiễm hoặc ảnh hưởng đến chất lượng của NKTN, được đóng chai gần nguồn với các hệ thống đường dẫn khép kín đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh nghiêm ngặt. Nghiêm cấm vận chuyển NKTN trong các vật chứa rời để đóng chai hoặc để tiến hành bất cứ một quá trình nào khác trước khi đóng chai. Trong quá trình tiêu thụ, NKTN đóng chai phải đảm bảo chất lượng, không gây rủi ro cho sức khỏe người tiêu dùng (không được có các vi sinh vật gây bệnh). Về bao bì đóng gói, TCVN về NKTN đóng chai cũng quy định: NKTN được đóng trong các chai, bình chuyên dùng cho thực phẩm, đảm bảo yêu cầu vệ sinh, không bị rò rỉ ở bất cứ tư thế nào, không làm thay đổi hoặc ảnh hưởng đến chất lượng của NKTN trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Trên nhãn của sản phẩm phải được ghi rõ "Nước khoáng thiên nhiên" kết hợp với tên gọi thương mại hoặc địa danh của nguồn nước. Ngoài ra, tùy theo bản chất của từng loại nước khoáng mà ghi rõ NKTN có CO 2 hay không. Trên nhãn sản phẩm phải được ghi rõ hàm lượng tổng chất rắn hòa tan và hàm lượng các thành phần đặc trưng của NKTN như: natri, canxi, kali, magiê, iôt, florua và HCO 3 . Khi sản phẩm chứa nhiều hơn 2,0 mg/l florua thì phải ghi trên nhãn là "Sản phẩm không thích hợp cho trẻ dưới 7 tuổi". Nước uống đóng chai (NUĐC): Theo TCVN 6096: 2004, NUĐC có thể có chứa khoáng chất và CO 2 tự nhiên hoặc bổ sung nhưng không phải là NKTN đóng chai và không được chứa đường, các chất tạo ngọt, các chất tạo hương hoặc bất kỳ loại thực phẩm nào khác. Tiêu chuẩn về đóng gói của nước uống đóng chai cũng được quy định giống như NKTN đóng chai, nhưng nhãn mác SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 8 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng sản phẩm phải ghi rõ tên gọi là "Nước uống" kết hợp với tên gọi thương mại hoặc địa danh của nguồn nước. Về mặt cảm quan, khó có thể phân biệt được NKTN và nước uống bình thường, vì cả hai đều trong vắt như nhau. NKTN có hàm lượng khoáng cao thì còn có mùi, có vị, sủi tăm để phân biệt, nhưng với những loại NKTN có hàm lượng khoáng nhẹ - loại nước tốt nhất được các bác sĩ khuyên dùng cho giải khát bình thường, thì nó cũng chẳng khác gì loại nước tinh khiết. Chính vì vậy, trước khi mua, người tiêu dùng cần xem kỹ trên nhãn của sản phẩm có ghi dòng chữ "nước khoáng thiên nhiên" hay không. 2.2.3 Một số thiết bị dùng trong xử lý nước uống đóng chai a) Bồn lọc cát áp lực Hình 2.1: Cấu tạo bể lọc áp lực  Nhiệm vụ: loại các hạt cặn bẩn lơ lửng có trong nước.  Ưu điểm: - Gọn, có thể chế tạo tại công xưởng, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xây dựng, thích hợp cho những nơi chật hẹp. SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 9 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Đặng Viết Hùng - Nước có áp lực nên không xảy ra hiện tượng chân không trong lớp lọc. - Có thể tăng chiều dày lớp lọc để tăng vận tốc lọc.  Khuyết 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). - 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 quá trình rửa lọc. - Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng hay rò nước loặc xảy ra tình trạng rửa ngược thì cát lọc sẽ bị đưa về bơm  Cấu tạo và vận hành: - Vật liệu: thép hoặc composite - Đường kính lớn nhất: 4 – 5 m - Tổn thất áp lực lớn nhất: 6 – 8 m - Rửa lọc có thể dùng nước thuần túy hoặc gió trước, nước sau b) Cột lọc than hoạt tính (hấp phụ)  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).  Nguyên tắc hấp phụ: Hình 2.2: Nguyên tắc hấp phụ của than hoạt tính - Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: chất bẩn lỏng hoặc rắn được giữ lại trên bề mặt chất rắn (than hoạt tính). SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Linh 10 . sử dụng nước cấp từ vòi để uống, mà thay vào đó là sự chọn lựa các sản phẩm nước đóng chai. Nước uống đóng chai không có mùi hôi chlorine như nước máy, có. thống máy UV (loại máy dùng tia cực tím tạo ozone khử trùng) rồi đóng chai đem bán. Còn nước? Đó chính là nước thủy cục hay nước giếng đóng. Nếu những nhà