Đóng

15 / 08 2016

CÁC HỢP CHẤT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI

CÁC HỢP CHẤT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI 

4.1. Lọc

4.1.1. Thiết bị lọc nhanh

Vật liệu lọc: Cát tự nhiên, cát thạch anh, đá hoa nghiền, bột sứ nghiền…

Yêu cầu: – Bảo đảm thành phần hạt theo yêu cấu phân loại.

                           – Bảo đảm độ đồng đều của khối hạt.

                           – Có độ bền cơ học cao.

                           – Độ bền hóa học đảm bảo.

Cấu tạo: Thường sử dụng vật liệu lọc nhiều lớp (2 hoặc 3) ở dạng hạt có kích thước và tính chất vật lý khác nhau.

 Bảng 1.2. Thành phần của thiết bị lọc nhanh

Vật liệu Chiều cao mỗi lớp(m) Khối lượng riêng(kg/m3) Độ lớn của hạt(mm)
Than antraxid

cát

0,5

12

500-700

1000

1,7-2,5

0,8

 

Than hoạt tính

Than antraxid

cát

0,3-0,6

0,6-1,2

0,5-0,8

250-350

500-570

1000

3,0-5,0

1,5-2,5

0,6-0,8

be loc nhanh

Hình 1.11. Bể lọc nhanh

 Nguyên tắc làm việc: Cần xử lý được cho vào bể lọc được các lớp vật liệu lọc hấp phụ các chất cặn bẩn ở trên lớp vật liệu còn nước trong sẽ theo lớp vật liệu ra ngoài theo đường van chảy chảy xuống dưới.

4.1.2. Lọc bằng than hoạt tính

Cách chế tạo: Than hoạt tính được chế tạo từ các nguyên liệu giàu cacbon như: than bùn, than đá, các thực vật (gỗ, mùn cưa, bã mía….) xương động vật. Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm 2 giai đoạn đó là:

             – Than hoá: Nhờ các quá trình nhiệt phân nhằm giải phóng cacbon khỏi liên kết với các nguyên tử khác đồng thời nâng cao hàm lượng cacbon. Kết thúc quá trình nhiệt phân ở 400-4500C trong điều kiện không có chất oxy hoá.

         – Hoạt hoá: Than được oxy hoá chọn lọc ở 800 – 10000C trong môi trường chứa hơi nước hoặc khí CO2.

                               Phương trình phản ứng: C + CO2 = 2CO

Đặc điểm: Có 2 dạng:

                      – Dạng bột.

                      – Dạng viên.

                      – Có khối lượng riêng đặc là: 1,75-2,1g/cm, khối lượng riêng xốp khoảng 0,1-1g/cm

                      – Có hoạt tính lớn, có tính chọn lọc.

                      – Dễ chảy.

Phạm vi ứng dụng: Dùng tốt cho hấp phụ khí, loại giàu mao quản nhỏ.

than hoat tinh

Hình 1.12. Than hoạt tính

4.2. Các phương pháp làm mềm khử khoáng

4.2.1. Nguồn gốc độ cứng của nước

Chủ yếu là do nước ngầm tiếp xúc với tạo thành đá. Khi nước mưa rơi xuống mặt đất nó không thể hoà tan lượng đáng kể các chất rắn có trong tự nhiên. Tuy nhiên sự hoà tan này xảy ra khi trong đất có nhiều dioxitcacbon do các vi khuẩn sinh ra. Như vậy nước ngầm chứa nhiều dioxitcacbon cân bằng với acid cacbonic. Ở trạng thái tự nhiên do độ pH giảm các chất kiềm được hoà tan tạo thành hệ đá vôi.

4.2.2.  Phương pháp làm mềm, khử khoáng

4.2.2.1. Phương pháp trao đổi ion

Vật liệu trao đổi ion là các hạt nhựa trao đổi ion. Tùy theo ứng dụng và yêu cầu xử lý cụ thể có thể sử dụng loại vật liệu trao đổi khác nhau. Nếu:

          – Làm mềm nước: Sử dụng hạt nhựa chuyên làm mềm nước hoặc hạt nhựa trao đổi cation mạnh.

    – Khử khoáng: Sử dụng hạt nhựa trao đổi cation và anion trong nhiều thiết bị khác nhau.

– Khử ion hoá học: Sử dụng hạt nhựa hoá học trong cùng thiết bị.

4.2.2.2. Phương pháp kết tủa

Dùng  hoá chất như phương pháp bổ sung vôi với các nước có độ cứng Ca2+, không có Mg2+

 P2

Hiệu quả: Giảm độ cứng của nước đến 65mg/l

Có thể sử dụng phương pháp bổ sung vôi – xút với các loại nước không có cacbornat trong nước phương pháp này dựa vào các phản ứng hóa học sau:

P1

4.3. Các phương pháp khử sắt, mangan

4.3.1. Khử sắt

Gồm 2 phương pháp

– Phương pháp oxy hóa sắt

+ Nguyên lý: Oxy hóa Fe(2) thành Fe(3) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hydroxid

– Khử sắt bằng hóa chất

+ Các hóa chất thường dùng là: CaO, KMnO4, Cl2..

4.3.2. Khử mangan

Mn trong nước thường cùng tồn tại với Fe ở dạng ion hóa trị 2 và dạng keo hữu cơ trong nước bề mặt. Do vậy quá trình khử Fe, Mn thường được tiến hành đồng thời với quá trình khử Fe

Mn hóa trị 2 hòa tan khi bị oxy hóa để tạo ra Mn(3) và Mn(4) ở dạng hydroxyd kết tủa.

Quá trình oxy hóa thường xảy ra theo phản ứng:

                          2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O = 2Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3

Có 2 phương pháp khử Mn:

         – Phương pháp oxy hóa: Dùng chất oxy hóa mạnh (như: Cl, O3, KMnO4) để oxy hóa Mn2+ thành Mn4+.

           – Phương pháp khử Mn bằng sinh học: Phương pháp này sử dụng lớp vật liệu đã được cấy trên bề mặt một loại vi khuẩn có khả năng hấp thụ Mn trong quá trình sinh trưởng. Xác vi khuẩn chết sẽ tạo ra trên bề mặt hạt vật liệu lọc màng dioxid Mn, MnO2 có tác dụng như chất xúc tác quá trình khử Mn.

4.4. Phương pháp thanh trùng

4.4.1. Phương pháp lý học

– Phương pháp nhiệt:

Đây là phương pháp đơn giản và lâu đời nhất. Người ta đun nước sôi đến nhiệt độ 1000C

ở nhiệt độ này đa số vi sinh vật bị tiêu diệt và nước đun sôi có thể đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng vệ sinh. Tuy nhiên vẫn còn một số ít vi sinh vật khi nhiệt độ tăng cao liền chuyển sang dạng bào tử có lớp vỏ bảo vệ vứng chắc, chúng không bị tiêu diệt dù có đun sôi liên tục trong 15 – 20 phút, sau đó để nước nguội xuống 350C nhằm giúp cho các bào tử phát triển trở lại (thường sau khoảng 2h) kế đó lại đun sôi lại lần nữa. Bằng cách đó ta có được chất lượng tốt hơn. Phương pháp khử trùng này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm nhưng có nhược điểm là tiêu hao năng lượng lớn và chỉ thích hợp với quy mô nhỏ.

            – Phương pháp dùng tia tử ngoại:

Hầu hết mọi vi sinh vật đều có thể bị tiêu diệt bằng tia tử ngoại (tia cực tím) và người ta vào nguyên lý này để khử trùng nước. Nước cần khử trùng cho chảy qua thiết bị trong đó đó có đặt các đèn bức xạ tia tử ngoại. Tùy thuộc vào cường độ bức xạ tia tử ngoại, số lượng vi sinh có trong nguồn nước và thời gian lưu trong thiết bị mà chất lượng nước ra khỏi thiết bị có mức độ khử trùng cao hay thấp. Ngoài ra người ta có thể sử dụng bức xạ tử ngoại trực tiếp của ánh sáng mặt trời để khử trùng nước. Khử trùng nước bằng tia tử ngoại là một phương pháp tiên tiến nhưng hiệu quả bị hạn chế khi trong nước có tạp chất hữu cơ và các hạt rắn lơ lửng.

– Khử trùng siêu âm:

Là phương pháp khử trùng triệt để nhưng tốn kém. Người ta dùng dòng siêu âm và cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2g/cm2 trong thời gian 5 phút điều kiện đó toàn bộ vi sinh vật có trong nước bị tiêu diệt.

4.4.2. Phương pháp hóa học

– Khử trùng bằng NaCl

NAcl

Tinh thể NaCl

NaCl được sử dụng phổ biến rộng rãi, dung dịch NaCl được điều chế bằng cách điện phân muối ăn hoặc phản ứng trực tiếp với Cl2 với NaOH. Hàm lượng Cl2 hoạt tính phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và có thể có từ 6 – 8g/l  khi sử dụng quá trình điện phân hoặc có thể cao hơn khi sử dụng phản ứng trực tiếp Cl2 với dung dich NaOH. Ở điều kiện nhiệt độ cao và pH giảm, dung dịch NaCl dễ phân hủy tạo ra Cl2 và gây ô nhiễm môi trường.

– Khử trùng bằng ozon:

Là phương pháp khá tiên tiến và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Ozon có trong nước không chỉ đơn thuần phá hủy men tế bào vi sinh vật mà nó còn có khả năng phá hủy nguyên sinh chất của tế bào, trong khi Cl2 chỉ có thể phá hủy men tế bào với các siêu vi trùng là các vi khuẩn.

Không có nấm men thì ozon có hiệu quả tác dụng hơn hẳn Clo. Người ta đã quan sát thấy rằng với lượng ozon dư bằng 0,45mg/l chỉ sau 2 phút siêu vi trùng đã có thể bị tiêu diệt trong khi đó cần đến 1mg/l clo và thời gian tiếp xúc 3 giờ với các vi khuẩn dạng bào tử. So với Clo, ozon có tác dụng mạnh hơn từ 300 – 600 lần. Ngoài ra ozon còn có khả năng oxi hóa các họp chất hữu cơ gây ra màu, mùi, vị trong nước tốt hơn Clo.

Ozon là chất khí màu xanh tím, hóa lỏng ở nhiệt độ -1120C. So với Clo thì ozon ít hòa tan trong nước. Trong nước ozon phân hủy rất nhanh tạo thành O2 phân tử + O2 nguyên tử.

         + Ưu điểm: Thời gian tác dụng nhanh, hiệu quả khử trùng với các loại vi khuẩn, vi rút. Ozon là nguyên liệu dễ sản xuất có khả năng tạo lắng cặn các chất hữu cơ.

            + Nhược điểm: Giá đầu tư cho hệ thống cao, phải cần bước xử lý tiếp theo nhất là xử lý sinh học.

– Ngoài ra còn có các phương pháp xử lý khác như khử trùng bằng Clo và hợp chất của clo hoặc khử trùng bằng iod, bằng ion của các kim loại nặng.

Kiến thức LIÊN QUAN