BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐẠI HỌC QGHN
KHOA MÔI TRƯỜNG
XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Đề tài: Nước cấp cho thiết bị làm lạnh
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Đồng Kim Loan
TS. Phạm Thị Thúy
Hoàng Minh Trang
Nhóm 1: Nguyễn Việt Hoàng
Nguyễn Quốc Hưng
Hoàng Thị Thùy
Mục lục
I. Mở đầu ............................................................................................ 1
II. Nước cấp cho thiết bị làm lạnh ....................................................... 1
1. Ảnh hưởng của nước cấp đến mục đích sử dụng ......................... 1
1.1 Ăn mòn (gỉ) .............................................................................. 1
1.2 Cặn .......................................................................................... 2
1.3 Sự lắng đọng vi sinh vật .......................................................... 3
2. Yêu cầu chất lượng nước cấp ....................................................... 3
3. Các hệ thống nước làm lạnh ......................................................... 4
3.1 Hệ thống xả thẳng ................................................................... 5
3.2 Hệ thống tuần hoàn ................................................................ 5
III. Đề xuất các công nghệ xử lý ......................................................... 6
1. Hệ thống làm lạnh xả thẳng.......................................................... 8
1.1 Loại trừ cặn bám (chủ yếu là CaCO3): ..................................... 8
1.2 Ngăn ngừa lớp phủ sinh vật .................................................... 8
1.3 Ngăn ngừa quá trình gỉ ống và thiết bị làm lạnh ..................... 9
2. Hệ thống làm lạnh tuần hoàn ....................................................... 9
IV. Công nghệ thực tế áp dụng ........................................................ 10
V. Kết luận.......................................................................................... 12
VI. Tài liệu tham khảo ...................................................................... 12
1
I. Mở đầu
Nước là tài nguyên vô giá. Tất cả các hoạt động của con người đều cần sử
dụng đến nước. Nước được sử dụng vào rất nhiều hoạt động với mục đích khác
nhau: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, giải trí... Để cung cấp nước sạch có
thể khai thác từ nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) từ nước mặt,
nước ngầm, nước biển. Theo tính chất của nước có thể phân ra: nước ngọt,
nước mặn, nước lợ, nước chua phèn, nước khoáng và nước mưa.
Mỗi loại nước cấp cho mục đích sử dụng khác nhau có yêu cầu về chất lượng
khác nhau. Do đó, cần áp dụng các quy trình xử lý nước khác nhau cho các mục
đích sử dụng nước khác nhau đó. Chất lượng nước cấp cho sản xuất đòi hỏi rất
khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi ngành công nghiệp có thể
chia ra các loại như sau:
Nước cấp cho ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy, phim
ảnh...yêu cầu chất lượng đạt được như nước ăn uống
Nước để làm nguội gần như là nhu cầu chung của rất nhiều ngành công
nghiệp và chiếm một số lượng rất lớn (ví dụ: làm nguội các thiết bị hóa
chất các lò đúc gang, thiết bị ngưng tụ của máy và tuabin hơi, thiết bị làm
nguội không khí...), nước làm nguội yêu cầu hàm lượng cặn và độ cứng
tạm thời nhỏ và nhiệt độ càng thấp càng tốt.
Nước cấp cho nồi hơi yêu cầu chất lượng cao. Nước không được có cặn,
độ cứng toàn phần phải rất nhỏ. Ngoài ra phải hạn chế mức thấp nhất sự
có mặt của các hợp chất axit silic (H2SiO3).
Trong bài tiểu luận này, nhóm tập trung nghiên cứu về nước cấp cho các thiết bị
làm lạnh được khai thác từ nguồn nước mặt và nước ngầm
II. Nước cấp cho thiết bị làm lạnh
1. Ảnh hưởng của nước cấp đến mục đích sử dụng
Những vấn đề chính liên quan đến nước làm mát bao bồm
1.1 Ăn mòn (gỉ)
Là quá trình oxi hóa – khử trong đó kim
loại phản ứng trực tiếp với các chất oxi
hóa trong môi trường.
Oxy hòa tan trong nước làm lạnh ở nhiệt
độ cao gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại.
Nhân tố khác đẩy mạnh quá trình gỉ là
cacbonat, nitrat, clorit và trị số pH thấp.
Thường quá trình gỉ kèm theo việc tạo ra
trên thành ống lớp cặn lắng đọng mấp mô
2
làm ảnh hưởng xấu tới quá trình trao đổi nhiệt, tăng tổn thất áp lực trong
đường ống, làm giảm lưu lượng của máy bơm cấp nước làm lạnh…
Các đặc tính của nước ảnh hưởng đến sự ăn mòn bao gồm:
Oxy và các khí hòa tan khác
Chất rắn hòa tan và lơ lửng
Tính kiềm và axit
Nhiệt độ
Hoạt động của vi sinh vật
…
1.2 Cặn
Là một lớp phủ dày của vật liệu vô cơ là chủ
yếu hình thành từ sự kết tủa các thành
phần hòa tan trong nước.
Thành phần chủ yếu của cặn lắng đọng trên
các bề mặt làm lạnh là CaCO3. Nó được tạo
ra do sự phân hủy ion HCO3- có trong nước
làm lạnh:
HCO3- CO32- + H2O + CO2
Khi nước bị đun nóng, CO2 trong nước bị bay hơi làm cho cân bằng chuyển dịch
về phía phải, từ đó nồng độ CO32- tăng lên. Trong nước sẵn có Ca2+ sẽ tác dụng
với ion cacbonat tạo ra màng rắn chắc trên toàn bộ thành ống của tuyến dẫn
nước. Khi nước có trị số pH cao (pH > 10), nước sau khi xử lý bằng vôi để giảm
độ cứng cacbonat thì trong thành phần của cặn lắng đọng và cặn bám có cả
Mg(OH)2
Khi nước làm lạnh có hàm lượng cặn lớn (cát, sét, cặn lơ lửng khác) chúng có thể
lắng đọng trên các đoạn ống của hệ thống làm lạnh khi vận tốc chuyển động của
dòng nước trong ống thấp. Nếu trong hệ thống làm lạnh xảy ra việc tạo cặn bám
thì cùng với canxi cacbonat trên bề mặt cần làm lạnh và thành ống của hệ thống
dẫn nước có thể dính bám cả cặn lơ lửng vì CaCO3 xi măng hóa chúng. Việc tích
lũy cặn lơ lửng trên bề mặt làm lạnh và trên thành ống có thể xảy ra cả trong
trường hợp khi trên thành ống có lớp phủ sinh vật. Lớp này sẽ thu hút cặn lơ
lửng trong nước, làm dày lớp cặn bám vào thành ống.
Khi trong nguồn nước cấp cho hệ thống làm lạnh có sắt (nước ngầm) thì trong
hệ thống ống dẫn, trên bề mặt làm lạnh có thể lắng đọng cặn hydroxit sắt, vì thế
cần xử lý sắt trước khi cấp cho hệ thống cấp nước làm lạnh
3
1.3 Sự lắng đọng vi sinh vật
Sự tồn tại trong nước các chất làm thức ăn cho vi sinh vật, rêu tảo và nhiệt độ
thuận lợi cho vi sinh phát triển là nguyên nhân gây ra lớp phủ sinh vật trên bề
mặt làm lạnh.
Sự phát triển của lớp phủ sinh vật đặc biệt mạnh trong các hệ thống làm lạnh
khi nước cấp chứa nhiều chất hữu cơ. Sự phát triển của vi sinh vật trên thành
thiết bị ở dạng lắng đọng nhầy dính, trong đó có cả cát và cặn lơ lửng. Trong
nước làm lạnh có chứa sắt có thể xảy ra quá trình phát triển của vi khuẩn sắt, vi
khuẩn sắt có khả năng phát triển nhanh và thường làm tắc ống của các thiết bị
làm lạnh. Khi trong nước làm lạnh có sunfat có thể phát triển vi khuẩn khử
sunfat thành H2S và sunfit làm tăng cường quá trình gỉ ống và thiết bị. Trên các
bề mặt hở của hệ thống làm lạnh, trong dàn làm nguội, bể phun có thể có rong
rêu phát triển. Lớp phủ sinh vật làm xấu hoạt động của hệ thống làm lạnh không
chỉ phá hoại chế độ trao đổi nhiệt, tăng tổn thất áp lực trong đường ống mà còn
làm gỉ ống và thiết bị
Tóm lại: qua các vấn đề phổ biến nêu trên, ta có thể kết luận các thống số
cần quan tâm trong nước cấp cho các thiết bị, hệ thống làm lạnh là độ
cứng, cặn lơ lửng, vi sinh vật. Trong đó, thông số cần quan tâm đặc biệt là
độ cứng và các ion kim loại có trong nước cấp
2. Yêu cầu chất lượng nước cấp
Nguồn nước được sử dụng để làm nước cấp là nước mặt và nước ngầm.
Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối. Do
kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí
nên các đặc trưng của nước mặt là:
Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy
Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm,
hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có
nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo
Có hàm lượng chất hữu cơ cao
Có sự hiện diện của nhiều loại tảo và chứa nhiều vi sinh vật
Trước năm 2008, chất lượng nước mặt được quy định trong TCVN 5942 – 1995.
Hiện nay đã được thay thế bằng QCVN 08:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về chất lượng nước mặt). Quy chuẩn này quy định giá trị giới hạn các
thông số chất lượng nước mặt, áp đụng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của
nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ và sử dụng nước một cách hợp lý.
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm
qua. Do vậy khi nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính