Những vấn đề cơ bản về nước uống và dây chuyền sản xuất nước uống tinh khiết

nước uống tinh khiết ecowa giá trị của cuộc sống, sản xuất trên dây chuyền công nghệ Mỹ

 

 

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ

NƯỚC UỐNG & XỬ LÝ NƯỚC UỐNG

 

I, NƯỚC VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN:

- Định nghĩa nước

- Nước trong không trung

- Nước bề mặt

- Nước ngầm

II, QUÁ TRÌNH NHIỄM BẨN CỦA NƯỚC:

- Chu trình thuỷ

- Quá trình nhiễm bẩn của nước từ không trung tới đất

- Quá trình nhiễm bẩn của nước bề mặt.

- Quá trình nhiễm bẩn của nước ngầm.

III, CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC:

- Nước và sức khoẻ.

- Công nghệ xử lý nước đục.

- Công nghệ xử lý các chất nhiễm bẩn dạng ion hoá.

- Công nghệ xử lý các chất hoà tan dạng hữu cơ.

- Xử lý vi sinh:

Thanh trùng bằng các hoá chất: Br2, Cl2, I2, Ag, Cu.

Thanh trùng bằng tia cực tím UV.

Thanh trùng bằng O3.

- Công nghệ sản xuất chất lượng cao. Thẩm thấu ngược.

IV, CÁC MẶT HÀNG NƯỚC ĐÓNG CHAI  TRÊN THỊ TRƯỜNG:

- Nước suối “Spring water”.

- Hàm lượng muối ăn cực thấp.

- Nước uống an toàn vệ sinh, vị ngon, không mùi.

 

*  *  *  *  *

I, NƯỚC, CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN:

1, Định nghĩa nước:

Nước = H2O               H2 = 11,188%

                                    O2 = 88,812%

Tính chất vật lý:

- Màu hơi xanh.

- Khối lượng riêng ở 4oC = 1 tiêu chuẩn để xác định các chất rắn, lỏng.

- Nhiệt riêng = đơn vị calo và BTU. Đóng băng ở 0oC

Nước tinh khiết: Danh từ có ý nghĩa đặt tên, không tồn tại, chỉ có ý nghĩa tương đối với từng mục đích sử dụng.

2, Nước trong không trung:

Khoảng 9/10 khối lượng khí quyển nằm trong vòng 10 dặm (16 km) phía trên bề mặt trái đất.

Thành phần % khí quyển theo thể tích:

N2 = 78,09

O2 = 20,95

Ar (Nc, Kr, He, H2, O3....) = 0,93

CO2 = 0,03

H2O (hơi) ... biến đổi theo địa phương, nhiệt độ.

Hàng triệu đơn vị hơi nước kết hợp thành gói nhỏ: mây, sương..

3, Nước bề mặt

Nước ao, hồ, sông, suối, biển.

Băng tuyết trên núi cao.

4, Nước ngầm:

- Nước từ bề mặt đi vào lớp trên quả đất, được giữ lại ở đây bằng lực hấp dẫn phân tử. Đây là nguồn nước cung cấp cho cây cối (dày khoảng 15 - 20m.

- Lớp trung gian, độ dày thay đổi từ rất mỏng đến máy chục mét. Lớp  nước chết treo lơ lửng.

- Lớp rìa (mao quản) tiếp cận với nước ngầm.

- Lớp ngầm dự trữ lớn, cung cấp cho sông, suối....

II, QUÁ TRÌNH NHIỄM BẨN CỦA NƯỚC:

1, Chu trình thuỷ:

Nước là chất lỏng rơi từ mây xuống trong mưa..

- Điều kiện để hơi nước trong không trung ngưng tụ

- Các hạt ẩm lớn: sương, tuyết, mưa, mưa đá.

- Khối lượng các dạng nước rơi xuống mặt đất khoảng 16.106  tấn/s.

- Mặt trời chuyển vật chất thành năng lượng với tốc độ 250.106 /s

- Nếu trái đất hấp thụ khoảng 1/2 tỷ lượng năng lượng mặt trời truyền đến thì mọi thứ trên trái đất đều bị bốc cháy. Nhờ nước hấp thu phần lớn (Sahara ban ngày 125oC và ban đêm < OoC). Khoảng 70% nước rơi xuống đất lại bị rút ngược về không khí tạo chu trình thuỷ khép kín.

Trời ® Đất ® Trời

Quá trình diễn ra liên tục không ngừng nghỉ.

2, Quá trình ô nhiễm của nước:

A, Tính chất dung môi của nước:

- Nước có tính chất rất quan trọng và kỳ lạ:

Hoà tan tất cả các chất tiếp xúc với nó: Khí, hơi, lỏng, khói, bụi, các phế thải động vật, xác động vật thối rữa, đất đá, kim loại....

- Nước có tính chất dung môi đặc biệt hoàn chỉnh,  là chất lỏng độc  tôn trên trái đất.

B, Quá trình nhiễm bẩn khi nước từ không trung tới mặt đất:

- Nước ở trạng thái phân tán trong không trung không chứa bẩn.

- Khi ngưng tụ thành giọt lớn, trên đường rơi xuống đất thu nhận khói , bụi từ ống khói nhà máy, từ mặt đất của vùng mưa rơi. Nước có thể chứa các chất hoà tan, vi khuẩn.

C,Quá trình nhiễm khuẩn của nước bề mặt:

- Nước trên bề mặt chảy tràn trên mặt đất tuỳ điều kiện địa hình, thực vật trên bề mặt, độ xốp của đất, độ bão hoà nước của vùng mưa mà 30% nước còn lại được phân thành nước bề mặt và nước ngầm. Trên đường chảy nước bề mặt phá hoại mặt đất, thu nhận thêm bùn, đất, phân, xác động vật thối rữa, rác thực vật, các chất thải sinh hoạt, các chất thải công nghiệp từ cống rãnh, hoà tan khoáng đất, thuốc bảo vệ thực vật ...đổ vào ao, hồ, sông, suối và đổ ra biển.

D, Quá trình nhiễm bẩn của mạch nước ngầm:

- Một phần nước thấm qua bề mặt vào lòng đất.

- Lớp nước bề mặt (20m).

- Lớp nước trung gian (~30m)

- Lớp nước mao quản.

- Lớp nước ngầm (>50m).

Trên đường từ bề mặt đạt tới lớp ngầm nước được lọc bớt một số chất bẩn đã thu nhận từ không trung và trên bề mặt, nhưng lại hoà tan nhiều khoáng đất mới: sắt, mangan, canxi, manhê...Đặc biệt là sắt    ( Sắt chiếm 5% vỏ trái đất ở dạng oxi không tan). Nước ngầm chứaCO2 hàm lượng oxi thấp, chuyển oxi sắt không tan thành dạng muối tan Fe(CO3)2.

Như vậy: Nước mưa, nước bề mặt, nước ngầm tuy độ ô nhiễm khác nhau nhưng đều ô nhiễm.

III, CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC DÙNG ĂN UỐNG:

1, Nước và sức khoẻ con người:

- Nước là chất lỏng độc tôn.

- Nguồn dự trữ chủ yếu đối với các nguồn thực phẩm.

- Nguyên liệu quan trọng nhất đối với nội trợ và công nghiệp.

- Hợp phần chủ yếu của mọi chất sống (2/3 trọng lượng cơ thể).

- Nước duy trì hoạt động của tế bào và các bộ phận trong cơ thể, tẩy rửa chất bẩn khỏi cơ thể.

- Nước - chất quan trọng nhất đối với nhân loại sau không khí.

Yêu cầu cơ bản đối với nước ăn uống:

- Cảm quan: trong, không màu, không mùi, không vị lạ.

- Hoá lý: không chứa chất tan có hại cho sức khoẻ.

- Vi sinh: không chứa vi khuẩn, vi rýt gây bệnh.

2, Công nghệ xử lý nước đục:

Lọc đơn giản, khử huyền phù cơ học.

- Tổ hợp các phương pháp hoá học và phương pháp vật lý, xử lý đục do các chất hoà tan dạng keo, xử lý mùi, vị.

- Xử lý hệ đục do chứa sắt hoà tan ở dạng keo: oxi hoá Fe++  thành Fe+++

2Fe(HCO3)2 + 1/2O2 + H2O ® Fe(OH)3 ­ + CO2 ¯ 

-Tiếp theo là lọc.

Đối với mangan cũng tương tự.

Để khử mùi, ví dụ: Khử mùi trứng thối. (H2S)

ôxy hoá H2S + 1/2O2  ® H2O + S ¯

Tiếp theo là lọc loại bỏ S.

Đối với vật liệu lọc, có nhiều loại. Có loại chỉ làm một chức năng, có loại làm nhiều chức năng. Ví dụ: cát sỏi chỉ làm chức năng lọc, nhưng cát mangan vừa làm chức năng lọc, vừa khử mùi, khử vị lạ.

Thực tế thường dùng cột lọc tổ hợp nhiều vật liệu có tính chất khác nhau.

3, Công nghệ xử lý các chất ô nhiễm dạng ion hoá:

+ Khử cứng làm mềm nước:

- Khoáng cứng gồm: sắt, đồng, mangan, canxi, manhê...Chủ yếu là canxi và manhê.

- Khoáng cứng tồn tại dưới các dạng:

Ca, Mg(HCO3)2  ® Ca++, Mg++ HCO3

Ca, MgCO3  ® Ca++, Mg++ CO3 --

Ca, MgSO4  ® Ca++, Mg++ SO4--

Ca, MgCl2  ® Ca++, Mg++ Cl-

- Nước chứa Ca++  và Mg++  là nước cứng.

- Nước gây tác hại:

+ Tốn chất tẩy rửa

+ Tốn năng lượng

+ Hỏng dụng cụ

- Độ cứng phụ thuộc vào hàm lượng Ca++  và Mg++.

- Độ cứng gồm: độ cứng tạm thời gây ra bởi Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. Khi nấu nóng Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 phân huỷ, độ cứng tạm thời giảm và bị phá huỷ.

- Độ cứng vĩnh cửu do CaCO3, MgCO3 hoà tan theo mật độ tan của chúng (khi có CO2 thì những kết tủa này lại chuyển thành dạng hoà tan nhiều) như trường hợp độ cứng tam thời.

- Nguyên tắc khử cứng để làm mềm nước là khử các ion Ca++  và Mg++. Thực tế dùng trao đổi ion đưa 1 ion không cứng vào nước lấy ion gây cứng ra khỏi nước. Chất trao đổi ion gọi là Ionit: Có Cationit và Anionit.

Ionit là chất gồm Anion hay là Cation vĩnh cửu không hoà tan, còn ion trái dấu của nó thì có thể thay thế bằng ion khác.

Ví dụ: Dùng Cationit Natri để khử ion Ca++

 

Khi Cationit đã kiệt, nghĩa là hết Natri để thay thế thì phải tái sinh tức là dùng dung dịch NaCl đậm đặc để thực hiện quá trình ngược lại.

 

                                                                         Thải theo nước muối dư

Về lý thuyết thì việc trao đổi và tái sinh có thể thực hiện hàng tỉ lần.

+ Khử khoáng:

- Khử khoáng để tạo ra nước không chứa ion thực hiện qua hai giai đoạn trao đổi ion.

Thứ nhất là dùng Cationit để thực hiện giai đoạn 1:

 

Cứ đổi:   1Na+ để lấy 1H+

               1 Ca++ để lấy 2H+

              1Fe+++ để lấy 3H+

Tiếp theo là dùng Anionit thực hiện giai đoạn sau

                                                                     2H2 O

Cứ đổi:        1Cl- lấy 1OH-

1 CO3-- lấy 2OH-

1 PO4--- lấy 3OH-

Phương pháp trao đổi Anionit chính là phương pháp khử Nitrat

4, Khử các chất hoà tan dạng hữu cơ:

- Các chất tạo ra mùi bùn, mùi đất, mùi tanh của cá, mùi gỗ mục, xăng dầu, các hydrocacbua.

- Các chất hoá học tổng hợp: thuốc trừ sâu, trừ cỏ, phenon, crerol...

- Hoá chất dễ bay hơi: benzen, toluen...

- Các chất tẩy rửa....

Phương pháp xử lý là dùng hấp thụ. Chất hấp thụ là than hoạt tính.

Than hoạt tính: Chất hấp thụ không cực, xốp, bề mặt riêng lớn, hút giữ mạnh các chất hữu cơ (S riêng = 1000 - 1500m2/g).

5, Xử lý vi sinh:

A, Thanh trùng bằng Cl2, Br2, I2, Ag, Cu...

Dùng Br2 thanh trùng bể bơi. Ưu điểm là không gây đau mắt cho người bơi.

Dùng Cl2: Cl2 được dùng rộng rãi nhất để thanh trùng nước thành phố, khi dùng cho gia đình thì dùng dưới dạng nước javel NaClO 5,25% hay clorua vôi, thực tế thì dùng chủ yếu là nước javel.

Dùng I2: I2 chủ yếu dùng thanh trùng cho nước uống, tuy nhiên chưa rõ đầy đủ tác dụng sinh lý đối với cơ thể.

Dùng Ag: Ag có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi sinh, thường tổ hợp với than hoạt tính trong màng lọc, nhưng tác dụng với vi rút kém.

Dùng Cu: Cu dùng dưới dạng ion để diệt rong, rêu, tảo, không diệt khuẩn.

B, Thanh trùng bằng tia cực tím -UV (Ultraviolet):

UV được dùng để thanh trùng cho nước nhiễm trùng không nghiêm trọng. Tia UV xuyên thấu màng bảo vệ của vi khuẩn, phá huỷ AND, diệt khuẩn gây bệnh.

Nước đưa xử lý UV phải trong, không màu.

Ưu điểm của xử lý UV là không đưa hoá chất vào nước, không làm thay đổi độ PH, không tạo ra mùi vị.

C, Thanh trùng bằng O3  (Ozonation)

O3 sản xuất tại chỗ, nguyên liệu O2 từ không khí.

- Chất oxy hoá mạnh gấp 10 lần Cl2

- Không tạo hợp chất hoá học mới.

- Không bền, phân huỷ thành O (chất oxy hoá mạnh) O2 giữ tươi mát.

6, Công nghệ sản xuất nước chất lượng cao bằng công nghệ thẩm thấu ngược-RO (Reverse Osmosis):

- Thẩm thấu - Quá trình tự nhiên

- Trong thẩm thấu quan trọng là màng bán thấm, màng cho dung môi đi qua, không cho chất tan qua.

- Áp suất thẩm thấu: thước đo mức chênh lệch nồng độ hai bên màng bán thấm.

- Thẩm thấu ngược: Dùng áp suất tác dụng lên dung dịch ép dung môi qua màng bán thấm.

Nguyên lý thẩm thấu ngược phát hiện năm 1748.

200 năm sau sản suất công nghiệp được màng bán thấm (1950).

Sử dụng thẩm thấu ngược vào công nghệ xử lý nước vào những năm 70.

Màng bán thấm có thể loại bỏ:

+ Các kim loại hoà tan: 90 - 95%

+ Các loại anion: 90 - 98%

+ Các Chất hữu cơ: đến 99%

IV, THỊ TRƯỜNG NƯỚC ĐÓNG CHAI

- Nước suối (Spring Water): khai thác không chế biến, chỉ lọc qua than hoạt tính.

- Nước tinh khiết (nước ăn uống), nước hàm lượng muối ăn (natri) cực thấp:

Chưng cất / ozon hoá

Trao đổi ion / khử khoáng

Khử ion hoá

- Nước tinh khiết ăn uống (Purified water): sản xuất theo công nghệ lựa chọn để có vị ngon, an toàn vệ sinh, có lợi cho sức khoẻ. Một số nước tiên tiến (Mỹ) bán những lượng lớn ở những siêu thị bằng máy tự động.

Nước thông thường -> qua dây chuyền sản xuất nước tinh khiết  -> nước uống tinh khiết

 Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 1999

 

PGS.TS Phạm Ngọc Thanh

 

Hotline: 0915.212.487

Bản đồ