Dây chuyền lọc nước Ro giúp loại bỏ tạp chất có trong nước, do màng lọc Ro có kích thước lọc siêu nhỏ chính vì vậy các chất có kích thước lớn hơn 0,001 Micron đều bị tách bỏ theo đường nước xả thải.
1.1.Giới thiệu về công nghệ Ro.
Màng lọc RO là viết tắt từ hai chữ Reverse osmosis (thẩm thấu ngược). Màng lọc RO được sản xuất từ chất liệu Polyamit, công nghệ lọc RO được phát minh và nghiên cứu từ những năm 50 của thế kỷ trước và phát triển hoàn thiện vào thập niên 70. Đầu tiên màng lọc Ro được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải và vũ trụ của Hoa Kỳ. Được phát minh bởi nhà khoa học Oragin. Sau này công nghệ RO được ứng dụng rộng rãi vào trong đời sống và sản xuất, như sản xuất nước uống, cung cấp nước siêu sạch cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm, điện tử hay phòng thí nghiệm.
1.2. Lịch sử ra đời màng lọc Ro.
- Năm 1748 thẩm thấu qua màng bán thẩm được quan sát lần đầu tiên vào năm 1748 bởi Jean-Antoine Nollet (nhà khoa học người Pháp). Trong các thí nghiệm của mình, Nollet đã sử dụng bàng quang lợn làm màng lọc, thí nghiệm cho thấy các phân tử hòa tan trong nước có nồng độ thấp có thể đi xuyên qua thành bàng quang thành nồng độ chất tan cao hơn. Do đó, ông trở thành người đầu tiên chứng minh quá trình dung môi có thể đi qua qua màng bán thấm ngược với quá trình thẩm thấu trong tự nhiên.
- Năm 1861 Graham. Đầu tiên ông quan sát nguyên lý thẩm thấu.
- Năm 1903 Morse và Pierce. Họ sử dụng các điện cực và màng bán thẩm để lọc tách các chất hòa tan một cách nhanh chóng..
- Năm 1906 Bechold. Đầu tiên tạo ra một màng lọc siêu nhỏ với kích thước 0,01 micron.
- Năm 1913, Abel cùng cộng sự của mình là Rowntree và Turner làm việc tại phòng thí nghiệm dược phẩm đã đề xuất ý tưởng về quá trình lọc máu nhân tạo sử dụng màng bán thẩm. Đây là quá trình sơ khai hình thành khái niệm chạy lọc thận nhân tạo đầu tiên trên thế giới, thúc đẩy sự phát triển cải tiến màng bán thẩm
- Năm 1943 Willem Kolff. Hoàn thành ý tưởng về quá trình thận nhân tạo. Bác sĩ Willem Kolff được coi là cha đẻ của chạy thận nhân tạo. Bác sĩ trẻ người Hà Lan này đã chế tạo máy lọc máu đầu tiên (thận nhân tạo) vào năm 1943. Ý nghĩa việc ứng dụng chạy thận nhân tạo góp phần giải quyết nhiều pha cấp cứu và góp phần thúc đẩy phát triển công nghệ màng lọc.
- Năm 1950, Tiến sĩ S Sourirajan. Phát minh ra một màng thẩm thấu sinh học nhân tạo. Cơ sở của thẩm thấu ngược.
- Năm 1953 Reid. Bắt đầu nghiên cứu thẩm thấu ngược.
- Năm 1959 UCLA. Phát triển thẩm thấu ngược ở California.
- Năm 1960 Loeb & Sourirajan. Tạo màng thẩm thấu ngược axit axetic đầu tiên. Nó có thông lượng nước cao với loại bỏ được muối hòa tan trong nước.
- Nhà máy RO đầu tiên sản xuất 22 m3 mỗi ngày vào năm 1965.
- Đến năm 1970 sản xuất màng thương mại bắt đầu phát triển mạnh. Thương hiệu màng lọc RO Filmtec bắt đầu đi vào hoạt động - bây giờ là tên thương hiệu Dow Filmtec xuất hiện trên toàn thế giới. Ban đầu các màng bán thẩm RO này được sử dụng trong quân sự, vũ trụ, nghiên cứu… như: tàu ngầm và tàu vũ trụ đã có một cách khử muối và tái chế nước hiệu quả. Tàu ngầm có thể lọc nước biển thành nước ngọt. NASA Mỹ là người đầu tiên sử dụng RO để phục hồi và làm sạch nước tiểu và nước thải phi hành gia tàu con thoi "để sử dụng lại để uống…
- Ngay nay công nghệ RO phát triển, màng RO được sản xuất công nghiệp với mắt lưới siêu nhỏ (kích thước 0.001 – 0.005 µm) thông lượng nước đi qua lớn, màng lọc RO được áp dụng vào dân dụng và công nghiệp rất phổ biến, từ thiết bị máy lọc nước gia đình tới hệ thống lọc nước công suất lớn phục vụ trong y tế và sản xuất công nghiệp..
1.3.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 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.
II: Các ion có thể ảnh hưởng đến hệ thống lọc nước Ro.
2.1. Ion Canxi Ca 2+.
Nước đầu nguồn có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều CO2 do quá trình trao đổi chất của rễ cây và quá trình thủy phân các tạp chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật. Khí CO2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau:
CO2 + H2O -> H2CO3
Axít yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxicacbonat tạo ra ion Ca2+.
2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3–.
Ở Việt Nam các ion này ảnh hưởng rất lớn đến màng lọc Ro do màng lọc Ro có kích thước siêu nhỏ, các ion canxi có thể bám vào bề mặt màng lọc Ro làm giảm lưu lượng lọc, ngoài ra cặn vôi còn rất khó có thể loại bỏ khỏi màng lọc bằng cách rửa màng vì vậy viẹc loại bỏ cặn vôi trước khi đưa vào màng lọc Ro là vô cùng cần thiết.
2.2. Ion magie Mg 2+.
Nguồn gốc của các ion Mg 2+ trong nước chủ yếu từ các muối magie silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2. Sự có mặt Ca2+ và Mg2+ tạo nên độ cứng của nước. Trong công nghệ lọc nước Ro việc loại bỏ magie trong nước vô cùng quan trọng, bởi magie và canxi có các liên kết mật thiết với nhau, 02 chất này đều có khả năng làm tắc màng lọc rất nhanh và rất khó rửa màng lọc. Vì vậy cần xét nghiệm nước nguồn trước khi đưa ra phương án dây chuyền công nghệ.
2.3.Ion Na+.
Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau:
2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3
Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan lớn trong nước biển. Nồng độ Na lớn thường đi kèm với TDS ( Tổng chất rắn hòa tan trong nước ) vì vậy nếu TDS quá lớn cần sử dụng Ro 2 cấp hoặc sử dụng màng lọc Ro dành riêng cho nước biển.
2.4.Ion NH4+.
Các ion NH4+ có trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp, chất thải chăn nuôi, phân bón hóa học và quá trình vận động của nitơ.
Nước nguồn có hàm lượng NH4 cao sẽ ảnh hưởng đến màng lọc Ro rất lớn, hàm lượng cao thường sẽ làm màng lọc Ro bị thối sau vài tháng sử dụng. Vì vậy việc tìm hiểu nguyên nhân để đưa ra phương án vô cùng quan trọng.
2.5.Ion clorua Cl–.
Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt các ion Cl- cực kỳ khó xử lý, hiện nay các công nghệ xử lý Cl- chủ yếu là Ro, trưng cất nước, trao đổi ion tuy nhiên công nghệ lọc Ro vẫn là phương án xử lý hiệu quả nhất.
2.6.Ion sắt.
Sắt trong nước ngầm thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với gốc bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Các ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước, trong điều kiện yếm khí sau:
4Fe(OH)3 + 8H+ ->4Fe2+ + O2 + 10H2O
Sau khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa các ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Vì vậy,khi vừa bơm ra khỏi giếng, nước thường trong và không màu, nhưng sau một thời gian để lắng trong những thiết bị chứa nước và cho tiếp xúc với O2 nước trở nên đục dần và đáy thiết bị chứa nước xuất hiện cặn màu đỏ hung.
Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hưu cơ. Nước ngầm trong các giếng sâu có thể chứa sắt ở dạng hóa trị II của các hợp chất sunfat và clorua. Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihyđrosunfua (H2S) và sắt thì sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II sẽ dễ dàng bị thủy phân và bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III.
4Fe2+ + 8HCO3– + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2
Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp. trên giàn làm nguội trong các bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III,tạo thành bông cặn, các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt như dệt,giấy,sản xuất phim ảnh…
Nước có chứa ion sắt,khi trị số pH<7.5 là điều kiện thuận lợi để vi khuẩn sắt phát triển trong các đường ống dẫn,tạo ra cặn lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm khả năng vận chuyển và tăng sức cản thủy lực của ống.
Trong công nghệ lọc nước Ro nếu không loại bỏ sắt trước khi đi vào hệ thống lọc nước Ro sẽ rất nguy hiểm, ảnh hưởng lớn đến màng lọc Ro. Vì vậy tất cả các hệ thống lọc nước Ro đều yêu cầu nước đầu vào là nước máy hoặc nước giếng khoan đã qua lọc thô, hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,5mg/l.
2.7.Ion mangan .
Mangan thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trị II trong nước ngầm và dạng keo hữu cơ trong nước mặt. Do vậy việc khử mangan thường được tiến hành đồng thời với khử sắt. Các ion mangan cũng được hòa tan trong nước từ các tầng đất đá ở điều kiện yếm khí như sau:
6MnO2 + 12H+ -> 6Mn2+ +3O2 +6H2O
Mangan II hòa tan khi bị oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV ở dạng hydroxyt kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau:
2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O -> 2Mn(OH)4 + 4HCO3–
Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hydroxyt sắt sớm hơn vì sắt dễ bị oxy hóa hơn mangan, phản ứng oxy hóa sắt bằng oxy hòa tan trong nước xảy ra ở trị số pH thấp hơn so với mangan. Cặn mangan hóa trị cao là chất xúc tác rất tốt trong quá trình oxy hóa khử mangan cũng như khử sắt. Cặn hydroxyt mangan hóa trị IV Mn(OH)4có màu hung đen.
Trong thực tế cặn và chất lắng đọng trong đường ống, trên các công trình là do hợp chất sắt và mangan tạo nên. Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số của chúng, cặn có thể có màu từ hung đỏ đến màu nâu đen.
Với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l. Tuy nhiên, với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trong việc sử dụng, giống như trường hợp nuớc chứa sắt với hàm lượng cao.
Trong hệ thống lọc nước Ro hàm lượng mangan cao ảnh hưởng khủng khiếp đến màng lọc, khi dùng được từ 3 – 6 tháng khi kiểm tra màng lọc Ro thì toàn bộ màng lọc Ro chuyên sang màu đen. Những ion mangan này có kích thước siêu nhỏ mà lại tích tụ dài theo thời gian, chính vì vậy làm tắc màng Ro rất nhanh và đặc biệt khó rửa lại màng lọc Ro.
III: Thuyết minh về cách hoạt động của dây chuyền lọc nước Ro.
Nước sạch thành phố được chứa vào bể chứa nước sạch sinh hoạt. Lượng nước này được máy bơm tăng áp đầu nguồn hút từ bể chứa nước sạch đưa vào hệ thống bể lọc, máy bơm được lắp đặt hệ thống phao báo cạn, báo đầy. Lượng nước được máy bơm cấp vào bộ lọc thô, ở trong bể lọc thô được bố trí các loại vật liệu lọc như sỏi đỡ kỹ thuật, cát thạch anh lọc nước, vật liệu lọc mangan giúp loại bỏ các tạp chất có trong nguồn nước như sắt, cặn lơ lửng, mangan... Nước sau khi đi qua bể lọc số thô được dẫn theo đường ống sang bể lọc than hoạt tính, bể lọc than hoạt tính được bố trí các loại vật liệu lọc như sỏi đỡ kỹ thuật, cát thạch anh, than hoạt tính cao cấp giúp hấp phụ các độc tố, chất hữu cơ có trong nước nguồn. Nước sau khi đi qua bể lọc than hoạt tính được dẫn sang bể lọc hạt trao đổi cation giúp loại bỏ canxi, magie có trong nước nguồn. Nước sau khi đi qua bể lọc cation sẽ được dẫn sang bể chứa nước trung gian, ở bể trung gian được lắp đặt phao báo mức khi nước trong bể đầy sẽ cắt máy bơm đầu nguồn, khi nước trong bể hết sẽ kích hoạt máy bơm đầu nguồn hoạt động.
Nước ở bể chứa nước trung gian sẽ được dẫn qua bể lọc thô có kichs thước lọc 5Micron giúp loại bỏ các cặn có kích thước lớn hơn 5micron. Nước sau khi qua bộ lọc được máy bơm trục đứng hút và đưa vào hệ thống màng lọc Ro, màng lọc Ro là màng lọc có kích thước siêu nhỏ 0,001 Micron vì vậy cần áp xuất lọc rất cao từ 6 – 15Kg/cm2 tùy theo kiểu dáng màng áp cao hay màng áp thấp. Nước được máy bơm trục đứng tạo áp xuất cao giúp đẩy nước đi qua các lỗ siêu nhỏ của màng lọc, lượng nước sạch se được lấy đi theo đường nước sạch của màng lọc, còn lượng nước thải sẽ được xả ra ngoài theo đường thoát nước qua van điều tiết lưu lượng. Lượng nước sạch sau hệ thống màng lọc Ro được dẫn qua hệ thống đèn UV diệt khuẩn nhằm tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh có trong nước rồi được chứa vào bể chứa nước sạch. Đê đảm bảo an toàn ở bể chứa nước sạch được lắp đặt máy tạo khí ozone giúp lạoi bỏ vi khuẩn một lần nữa.
Mọi thông tin xin liên hệ
Công Ty TNHH Công Nghệ Môi Trường ADC Việt Nam
Địa chỉ: Số 16 Ngõ 295 Yên Duyên - Yên Sở - Hoàng Mai- Hà Nội.
Hotline: 033 337 5696
Websiet: Loccongnghiep.vn
Cảm ơn quý khách đã ghé thăm website công ty chúng tôi.
