Mô tả

Dược phẩm là một ngành sản xuất yêu cầu chất lượng nước cung cấp cho quá trình sản xuất phải là nước siêu sạch, vì vậy việc sử dụng công nghệ lọc Ro và hệ thống xử lý liên hoàn giúp chất lượng nước sau xử lý sạch bằng hoặc sạch hơn nước cất. Lĩnh vực dược phẩm thưởng sản xuất thuốc phục vụ đời sống con người vì vậy chất lượng nước luôn được các nhà đầu tư chú ý đến hàng đầu. Trong dây chuyền sản xuất thuốc thì nguồn nước sạch như một loại nguyên liệu đầu vào, nếu chất lượng nước không đạt tiêu chuẩn sẽ ảnh hưởng rất lớn đến doanh nghiệp.

Hệ thống xử lý nước cấp cho sản xuất dược phẩm được thiết kế dựa trên công nghệ màng bán thấm và các công nghệ ion phía sau nhằm tăng khả năng xử lý các loại ion có trong nước. Trong nước có chứa rất nhiều các loại ion và muối khoáng mang điện tích âm hoặc dương, tuy qua màng bán thấm nước đã đạt theo tiêu chuẩn nước uống trực tiếp, tuy nhiên đối với ngành sản xuất dược phẩm thì chất lượng nước vậy vẫn chưa đảm bảo được các yêu cầu do Bộ Y Tế quy định, vì vậy phía sau hệ thống màng bán thấm sẽ được lắp đặt các thiết bị khác nhằm làm tăng khả năng xử lý các ion có trong nước nguồn.

Tổng quan về nước cấp.

Các nhà máy sản xuất dược phẩm thông thường sử dụng 03 nguồn nước chính để cung cấp cho quá trình sản xuất là:

1. Nước máy.
2. Nước Giếng Khoan.
3. Nước mặt

Nước máy:

Hiện nay đại đa số các công ty sản xuất dược phẩm đều đầu tư nhà máy trong các khu công nghiệp, vì vậy nguồn nước cung cấp cho nhà máy đã được xử lý thô và chất lượng nước này đã đạt được quy chuẩn 02BYT, vì vậy việc lắp đặt hệ thống trở lên dễ dàng hơn với các nguồn nước khác.

Nước giếng khoan.

Rất nhiều công ty sản xuất dược phẩm không có điều kiện sử dụng nước máy chính vì vậy việc sử dụng nước ngầm để khai thác là một lựa chọn rất thực tế. Tuy nhiên nguồn nước ngầm lại chứa rất nhiều các ion trong nước không thể sử dụng trực tiếp được, cần hệ thống xử lý nước để nguồn nước đạt QC 02BYT để làm nước sinh hoạt.

Dây truyền xử lý nước ngầm:

Nước Giếng Khoan ==> Thiết bị ô xy hóa ==> Bể lắng ==> Bể lọc ==> Khử trùng ==> Sử dụng.

• Nước giếng khoan sẽ được máy bơm điện cung cấp nước đưa vào hệ thống xử lý.
• Thiết bị ô xy hóa là đơn vị xử lý đầu tiên trong dây truyền xử lý nước ngầm.
• Bể lắng được lắp đặt phía sau quá trình ô xy hóa nhằm lắng các bông cặn có kích thước lớn, tránh làm tắc bể lọc.
• Bể lọc giúp loại bỏ các huyễn phù lơ lửng và làm trong nước.
• Sau bể lọc đến công đoạn khử trùng, giúp loại bỏ các vi khuẩn có trong nước.

Nước Giếng Khoan sau khi qua hệ thống lọc cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng nước đầu ra, chất lượng này cần đạt theo QC 02: 2009 nhằm cung cấp lượng nước sạch cho sinh hoạt.

Nước mặt:

So với nước giếng khoan thì nước mặt khó xử lý hơn nước Giếng Khoan nhiều lần, vì nước mặt chứa rất nhiều các vi sinh vật, các huyễn phù lơ lửng, các chất hữu cơ và có nhiều dư lượng thuốc trừ sâu, vì vậy phương án xử lý nước sông phức tạp hơn và mức độ sử dụng hóa chất cũng tăng hơn rất nhiều.

Dây truyền xử lý nước mặt.

Nước mặt ==> hồ điều hòa ==> máy bơm tăng áp ==> Thiết bị phản ứng ==> bể phản ứng ==> Bể lắng ==> Bể lọc ==> Khử trùng ==> cung cấp sử dụng.

Nhìn trên sơ đồ dây truyền chúng ta thấy giữa nước sông và nước Giếng Khoan không thay đổi là bao, nhưng thực chất lượng hóa chất và dung tích lắng của nước sông lớn hơn nước Giếng Khoan nhiều lần.

Nước sau khi qua các hệ thống xử lý sơ bộ các chỉ tiêu về sinh học, hóa học và vật lý tối thiểu phải đạt QC 02: 2009 rồi mới được cung cấp cho người sử dụng. Nguồn nước cung cấp cho máy lọc nước phải là nước sạch nếu không sẽ dễ gây hư hại hệ thống xử lý.

Hệ thống xử lý nước cấp cho sản xuất dược phẩm

Hệ thống bơm cấp đầu nguồn.

Hệ thống bơm cấp đầu nguồn các bạn lên lựa chọn các dòng máy bơm có cột áp tốt ( Vì cần áp xuất để đầy qua các cột lọc ) Cột áp được lựa chọn từ 25 – 40m. Máy bơm này sẽ được tính toán để phù hợp với lưu lượng xử lý. Ví dụ: Hệ thống lọc nước Ro 1000 lít/ giờ cần sử dụng máy bơm có thể cấp nước được 2,5 m3/h.

Hệ thống bơm cấp lên lựa chọn các dòng máy bơm có đầu máy và cánh bằng Inox, khi sử dụng các dòng bơm bằng inox nhìn chúng sẽ rất sạch sẽ, hợp với vệ sinh an toàn thực phẩm.

Hệ thống bơm cấp lên sử dụng hai máy bơm, mục đích là để hai máy bơm chạy luân phiên. Nếu cớ sự cố hỏng hóc máy bơm sảy ra sẽ được bật bổ xung bơm kia ngay, không bị gián đoạn trong quá trình hoạt động.

Hệ thống xử lý sơ cấp.

Bể xử lý sơ cấp là hệ thống xử lý giúp bảo vệ màng lọc Ro.

Bể xử lý gồm 5 phần chính:

1. Phần bể lọc thô
2. Phần bể lọc than hoạt tính.
3. Phần bể lọc trao đổi Cationit.
4. Phần lọc chặn 5Micron.
5. Phần Màng lọc Ultrafiltration.
6. Phần bể lọc Anion.

Chúng ta cùng đi tìm hiểu cung dụng của từng loại bể lọc.

Bể lọc thô: Bể lọc thô chức năng chính là loại bỏ các thành phần gây ô nhiễm như Fe, Mn và các huyễn phù hòa tan.

Kết cấu của bể lọc thô gồm có:

• Lớp sỏi đỡ dày 10 – 15Cm.
• Lớp cát thạch anh dày 50Cm
• Lớp vật liệu Mangan dày 30Cm.

Lớp sỏi thạch anh tác dụng chính là làm thoáng chó hệ thống thu nước dưới đáy bể lọc. Lớp sỏi đỡ ngăn chặn không cho những hạt cát có kích thước nhỏ bám dính vào các rãnh thu nước dưới đáy bể. Nếu không có lớp sỏi đỡ các hạt cát có kích thước nhỏ sẽ bám vào các rãnh thu nước làm bể lọc bí tắc, lưu lượng qua bể lọc không ổn định.

Lớp cát thạch anh có chức năng loại bỏ các loại bông cặn lơ lửng có kích thước lớn.

Lớp vật liệu lọc Mangan có chức năng loại bỏ Fe và Mn.

Bể lọc than hoạt tính:

Bể lọc than hoạt tính có chức năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ, các hợp chất hữu cơ chúng ta hay thấy trong nước có màu hơi vàng nhạt. Tại sao các chất hữu cơ trong nước lại có màu vàng nhạt như vậy? thực chất ở đây là các hợp chất hữu cơ tạo thành các lớp màng mỏng, bao quanh các hạt sắt có kích thước rất nhỏ, chính vì vậy những hạt sắt này không bị giữ lại ở các bể lọc.

Than hoạt tính là một loại vật liệu lọc có cấu tạo rất nhiều các lỗ nhỏ ở trong mỗi hạt than, chính vì bản chất đó lên các hạt cặn hữu cơ khi đi vào cột lọc than hoạt tính sẽ chui vào bên trong các lỗ rỗng của than hoạt tính, đồng thười các lỗ rỗng này có nhiều cạnh sắc, lên khi đi qua sẽ bị phá tan lớp màng bọc bên ngoài của lớp cặn sắt, điều kiện này giúp cho các hạt bông cặn sắt có khả năng bám dính vào nhau và bị chặn lại ở bể lọc than hoạt tính.

Than hoạt tính khi sử dụng cho hệ thống lọc Ro lên lựa chọn các dòng sản phẩm có chất lượng cao trên thị trường như than: Norit, than Calgon.

Bể lọc cationit.

Bể lọc cationit là bể lọc chứa các hạt ion có điện tích dương, Các hạt ion ở trong bể lọc Cation sẽ có tác dụng loại bỏ các hàm lượng như Ca, Mg để nước sau xử lý không có các loại cáu cặn bám dính vào màng lọc Ro, Nếu không có bể lọc trao đổi Cation ở những vùng đồi núi của Việt Nam nơi có hàm lượng CaCo3 cực cao sẽ gây tắc màng lọc Ro thường xuyên.

Bể lọc Cation sau một thời gian sử dụng những hạt nhựa sẽ hút đầy các ion Ca và Mg lên hạt, vì vậy sau mỗi quá trình lọc chúng ta phải xả rửa lớp vật liệu lọc bằng các nguyên tố Na ( có 2 loại là NaCl và NaoH dùng để tái tạo hạt lọc ).

Lưu ý: Ở trong bể lọc trao đổi Ion chỉ sử dụng Sỏi đỡ và hạt lọc Cation, tuyệt đối các bạn không lên sử dụng cát thạch anh. Bởi vì cát thạch anh vốn dĩ ở biển, sẽ có tính chất giữ mặn rất tốt, lên khi tái sinh hạt lọc bằng NaCl nếu quá trình rửa không đủ sẽ có một lượng muối đi vào màng lọc Ro gây tắc màng lọc.

Hệ lọc chặn 5Micron

Hệ lọc chặn 5Micron có chức năng loại bỏ các huyễn phù có kích thước lớn hơn 5Micron ra khỏi nguồn nước cấp.

Phần Màng lọc Ultrafiltration. ( UF )

Màng lọc UF là một màng lọc có kích thước nhỏ có dải lọc từ 0,01 – 0,2Micron, áp xuất làm việc của loại màng lọc này từ 10 – 150PSI tùy theo những lĩnh vực hoạt động.

Màng lọc UF có hai dòng là dòng cho xử lý nước thải áp xuất làm việc từ 2 – 30PSI. dòng dùng cho nước cấp áp xuất từ 50 – 150PSI,

Màng lọc UF là một bước xử lý rất hiệu quả nhằm bảo vệ màng lọc Ro. Màng lọc UF có khả năng xử lý được các chất rắn hòa tan có kích thước lớn hơn 0,2Micron. Theo tài liệu đi kèm màng siêu lọc có khả năng loại bỏ được một phần các loại vi khuẩn, virut.

Màng lọc UF có khả năng xử lý tốt các chắt rắn hòa tan nhưng nếu không hoạt động màng này chính xác sau một thời gian các chất keo sẽ bám vào lớp màng lọc dẫn đến lưu lượng của hệ thống lọc UF bị giảm đi đáng kể.

Màng lọc UF có cơ chế lọc gần giống với màng lọc Ro nghĩa là trong quá trình vận hành luôn có một lượng nước được xả bỏ, mục đích của quá trình xả bỏ này là để đẩy ra ngoài những hạt cặn có kích thước lớn giúp vệ sinh màng lọc tránh bị bí tắc.

Phần bể lọc trao đổi Anionit.

Chắc các bạn vẫn đang thắc mắc tại sao lại đặt bể lọc trao đổi Anionit sau hệ thống màng lọc UF vì rất đơn giản thôi, hạt lọc anion nếu muốn phát huy hiệu quả tốt thì chất lượng nước đầu vào bể lọc phải tốt.

Phần màng lọc Ro.

Nguyên lý hoạt động: Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc (chẳng hạn như lõi lọc dạng gốm Ceramic). Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất…có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người). Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,0001 micromet nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua.

Cấu tạo màng lọc Ro: Lõi lọc RO hiện tại được biết đến là lõi lọc được cấu thành bởi các cụm (module) màng lọc được cuộn tròn lại, mỗi một cụm (module) màng lọc bao gồm một màng dẫn nước sạch, một màng lọc thẩm thấu ngược và một màng dẫn nước cấp. Những màng trên được xếp chồng lên nhau và quấn quanh ống thu hồi nước sạch trung tâm. Màng thẩm thấu ngược được quấn tròn để hình thành kênh nước cấp ở giữa hai bề mặt ngoài liền kề của màng. Kênh nước sạch được hình thành từ mặt trong liền kề của màng lọc thẩm thấu ngược. Màng dẫn nước sạch nằm giữa kênh nước sạch này.

Lõi lọc thẩm thấu ngược RO loại này các mép được dán kín ở 2 mép bên của kênh nước sạch và 1 mép một ở cách xa ống thu hồi nước sạch trung tâm. Do đó, nước sau khi thẩm thấu sẽ chảy tập trung về một bên mép còn lại và nối với ống dẫn nước sạch trung tâm.

Sau khi cụm (module) màng lọc được quấn quanh ống nước sạch trung tâm, toàn bộ mặt ngoài của lõi lọc sẽ được bọc bởi một màng nhựa mỏng bên ngoài được dán kín trừ 2 đầu của lõi lọc.

Đối với lõi lọc loại này, đầu tiên nước sẽ vào kênh nước cấp ở một đầu của lõi lọc: một phần của nước cấp sẽ được lọc bởi màng RO và chảy vào ống nước sạch trung tâm thông qua màng dẫn nước; một phần khác mà không được lọc qua màng RO là nước thải sẽ chảy dọc theo màng dẫn nước cấp và được thải ra ngoài ở đầu còn lại của lõi lọc.

Với lõi lọc loại này thì hướng của nước cấp và hướng của nước thải ra là cùng một hướng.

Tuy nhiên, do kênh nước cấp rộng và đường đi của nước ngắn thì tốc độ dòng chảy của nước cấp dọc theo kênh nước cấp là tương đối thấp và dẫn đến hiện tượng phân cực nồng độ rất dễ xảy ra trên bề mặt của màng lọc. Điều này dẫn đến làm tăng tốc độ bám bẩn màng lọc, giảm tỉ lệ loại bỏ tạp chất, năng suất lọc thấp và tuổi thọ lõi lọc ngắn.

Màng lọc nước RO là là thiết bị thực hiện chức năng chính của máy lọc nước RO với các nhiệm vụ như sau:

• Loại bỏ các hợp chất hữu cơ như thuốc trừ sâu, phẩm nhuộm công nghiệp… thường có kích thước phân tử lớn nên không thể đi qua màng lọc nước RO được.
• Các ion kim loại tuy nhỏ nhưng lại bị Hydrat hóa( bị các phân tử nước bao quanh) nên cũng trở nên cồng kềnh hơn và không hể chui lọt được qua các khe hở có trên lỗ lọc của màng RO
• Các vi khuẩn( kích thước vài micromet) hay các loại virus nhỏ hơn kích thước vài chục nanomet đều to gấp hàng chục lần kích thước của lỗ trên màng nên đều bị chặn lại.
• Loại bỏ hoàn toàn các chất rắn, khí hòa tan trong nước
• Do đó kết quả sau khi đi qua màng RO là nước rất sạch.

Lưu ý: Chất lượng nước sau Hệ thống lọc nước Ro không được gọi là nước Tinh Khiết, bởi nước tinh khiết chỉ có hai nguyên tố chính là Hidro và ô xy ( H2O ). Còn nước sau khi qua màng lọc Ro chỉ đảm bảo bạn có nguồn nước sạch, đảm bảo quy chuẩn nước uống trực tiếp đối với con người được thế giới công nhận.