Kiến trúc xây dựng - Lọc màng

3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 1 PGS. TS. NGUYỄN VIỆT ANH, ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LỌC MÀNG NỘI DUNG TRÌNH BÀY ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC.I CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG LỌC.II PHÂN CHIA CÁC LOẠI MÀNG LỌC.III CÁC LOẠI MÀNG LỌC.V IV CÁC ỨNG DỤNG CỦA MÀNG LỌC.VI CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG. ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC
Màng lọc là một lớp màng vật liệu mỏng có khả năng phân tách vật chất theo đặc tính vật lý và hóa học của chúng khi chịu một áp lực nhất định. ĐẶC ĐIỂM:
Không cần sử dụng nhiều hóa chất.
Có thể loại bỏ vi khuẩn, virut mà không cần chất khử trùng.
Loại bỏ được hầu hết các thành phần kim loại, các chất có hại trong nước.
Không cần nhiều diện tích.
Xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, không làm thay đổi pha của dung dịch ban đầu. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG  Màng là một lớp vật liệu mỏng, có thể phân chia các thành phần của nước theo nhu cầu  Nước cần xử lý khi gặp màng chia thành 2 dòng chảy:  Nước bẩn (concentrate)  Nước lọc (Permeate) SỰ KHÁC BIỆT GIỮA LỌC MÀNG VÀ LỌC HẠT ĐẶC ĐIỂM LỌC HẠT TRUYỀN THỐNG LỌC MÀNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHƯA TỐT RẤT TỐT SỬ DỤNG HÓA CHẤT NHIỀU ÍT HƠN DIỆN TÍCH CT LỚN ÍT HƠN LOẠI BỎ KL NẶNG CHƯA TỐT TỐT LOẠI BỎ CHC, VK,VR CHƯA TỐT TỐT LOẠI BỎ (N) CHƯA TỐT TỐT KHỬ MẶN KHÔNG CÓ LỌC THÔNG THƯỜNG VÀ LỌC MÀNG 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 2 ƯU ĐIỂM CỦA MÀNG LỌC  Có thể loại trừ virus và vi khuẩn protozoa một cách đáng tin cậy  Ít sử dụng hóa chất do đó giảm thiểu đáng kể chất thải và chi phí mua hóa chất  Khử trùng đạt hiệu quả tối đa mà không tạo sản phẩm thứ cấp gây ung thư (như trong trường hợp sử dụng Chlorine)  Hệ thống gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích sử dụng, thi công nhanh  Có khả năng tự động hóa cao NHƯỢC ĐIỂM  Nước cần xử lý phải được làm sạch đến một mức độ nhất định trước khi đưa vào thiết bị màng lọc  Chế độ vận hành nghiêm ngặt  Giá thành nước xử lý dùng thiết bị màng cao so với công nghệ truyền thống CÁC THỐNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG LỌC Kích thước lỗ rỗng trên màng. Loại vật liệu chế tạo màng. Dạng màng ( khung phẳng, ống rỗngƒ). Công suất lọc của màng, tỉ lệ thu hồi của màng. MÀNG LỌC Diện tích bề mặt màng, tỉ lệ diện tích hữu ích. Áp suất hoạt động của màng. PHÂN CHIA CÁC LOẠI MÀNG LỌC
Màng lọc có thể được phân loại theo: A. Kích thước vật chất: • Màng vi lọc MF - Micro Filtration • Màng siêu lọc UF - Ultra Filtration • Màng nano NF - Nano Filtration • Màng thẩm thấu ngược RO - Reverse Osmosis B. Áp lực trên màng. • Màng áp lực thấp. • Màng áp lực cao. PHÂN LOẠI MÀNG (THEO KÍCH THƯỚC LỖ MÀNG) Loại màng nào có thể loại xử lý được nước biển? Mµng UF Mµng MF Läc b»ng c¸t PHÂN LOẠI MÀNG (THEO LỰC LÀM VIỆC) • Lực hút (Màng ngập nước) – Có thể xử lý chất bẩn nồng độ cao – Có thể dùng để cải tạo, nâng cấp nhà máy xử lý nước – Tiêu tốn nhiều năng lượng – Có vấn đề về tiếng ồn và cân bằng 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 3 PHÂN LOẠI MÀNG (THEO LỰC LÀM VIỆC) • Áp lực (Màng Canister) – Thiết bị màng gọn nhẹ hơn – Tuy vậy không thể xử lý nước có nồng độ chất thải cao (độ đục > 100 NTU) trong thời gian dài PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG) • Màng tấm Chủ yếu dùng với màng Nano và RO Màng cuốn trôn ốc (Spiral Wound) PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG) • Màng ống (OD>3mm) Phần lớn dùng với màng Nano xử lý trong công nghiệp PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG) • Màng sợi rỗng (ID<1.5mm) Phần lớn dùng màng Ultra và màng Micro PHÂN LOẠI MÀNG MF UF NF RO PHÂN LOẠI MÀNG Quá trình TK nguyên lí ðộng lực Cơ chế Hạt qua Hạt ở lại MF Microfiltratio n Chênh áp 100-500 kPa Lọc theo kích thước Dung môi (nước), chất tan SS, hạt nhỏ, một phần keo UF Ultrafiltratio n Chênh áp 100-800 kPa Lọc theo kích thước Dung môi (nước), chất tan có MW nhỏ (< 1000Da?) Phân tử lớn và hạt keo NF Nanofiltration Chênh áp 0,3-3 Mpa Theo kích thước + Khuếch tán Dung môi (nước), chất tan có MW nhỏ, ion hóa trị 1 Phân tử có MW lớn hơn 200 Da, ion hóa trị ≥ 2 RO Reverse Osmosis Chênh áp 1-10 Mpa Khuếch tán Dung môi (nước) Phân tử, ion chất tan 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 4 PHÂN LOẠI MÀNG Quá trình TK nguyên lí ðộng lực Cơ chế Hạt qua Hạt ở lại GS Tách khí Chênh áp 0,1-10 Mpa Khuếch tán Phân tử khí có MW nhỏ hoặc hệ số khuếch tán lớn Phân tử khí có MW lớn hoặc hệ số khuếch tán nhỏ PV Pervaporation Chênh lệch hóa thế hoặc nồng độ Khuếch tán dung dịch Chất tan hoặc dung môi thấm mạnh Chất tan hoặc dung môi thấm yếu ED ðiện thẩm Hiệu điện thế 1-2 V/cặp Hiệu ứng tách Donnan Chất tan (ion), lượng nhỏ dung môi Các hạt ko ion và hạt có MW lớn D Thẩm tách Chênh lệch nồng độ Khuếch tán Chất tan (ion và hữu cơ có MW nhỏ), lượng dung môi nhỏ SS và chất tan có MW > 1000 Da Quá trình TK nguyên lí ðộng lực Cơ chế Hạt qua Hạt ở lại MC Tiếp xúc màng Chênh lệch hóa thế, chênh lệch C, chênh lệch T Khuếch tán Phân tử tan trong dung môi chiết; chất bay hơi Phân tử ko tan trong dung môi chiết; chất ko bay hơi MBSX Chiết qua màng Chênh lệch hóa thế hoặc chênh lệch nồng độ Phân bố khuếch tán Phân tử tan trong dung môi chiết Phân tử ko tan trong dung môi chiết MD Cất màng Chênh lệch nhiệt độ Khuếch tán Chất bay hơi Chất không bay hơi SLM Màng lỏng trên giá ñỡ Chênh lệch nồng độ Khuếch tán Ion, chất hữu cơ phân tử khối nhỏ Ion, chất hữu cơ kém thấm MR Màng lỏng trên giá ñỡ Các loại Các loại Các chất thấm tốt Các chất kém thấm 10−10 = 10−4 µm 10−9 = 0,001µm 10−8 = 0,01µm 10−7 = 0,1µm 10−6 = 1µm Chiều tăng chi phí năng lượng bơm Thước đo tính bằng mét Phân tử khối đo bằng Dalton, khoảng gần đúng 10−5 = 10µm 200 20.000 500.000 Nguyên tử tự do Phân tử hữu cơ nhỏ Phân tử đường Hóa chất bảo vệ thực vật Muối hòa tan Các hạt keo: Hạt albumin Phân tử protein Hạt keo silic Siêu vi trùng Virus Endotoxin Pyrogen Vi trùng (tới ∼ 40 µm) Cryptospo- ridia Tế bào hồng cầu Thẩm thấu ngược Siêu lọc – UltraFiltration – UF Lọc với lớp hạt dày, d > 1mm Vi lọc – MF Lọc nano – NanoFiltration – NF 1Å = 0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1000 nm 0,01mm PHÂN LOẠI MÀNG PHÂN LOẠI MÀNG Phân loại theo hình thái học Nguồn: Nunes at al. Membrane Technology in Chem. Ind. Wiley-VCH, 2006, p.9 PHÂN LOẠI MÀNG Màng polyeterimit (PEI) chế tạo bằng phương pháp thế dung môi (trái-17,5% PEI trong dimetylaxetamit; giữa-17,5% PEI trong 5,5% tetraetoxilan và 77% dimetylaxetamit; phải-15,5% PEI trong 28% THF và 56% g-butyro lacton Nguồn: Nunes at al. Membrane Technology in Chem. Ind. Wiley-VCH, 2006, p.9 THEO VẬT LIỆU CHẾ TẠO
Màng gốm, màng kim loại và màng polymer 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 5 MÀNG POLYME Polym e Ưu ñiểm Nhược ñiểm Ứng dụng CA Chịu clo, giá thành thấp Chống tắc tốt hơn PA Chịu kiềm kém (pH > 6) Bị vi khuẩn phân hủy ðộ bền nhiệt, bền hóa kém Dòng thoát hơi thấp RO, NF, UF PA Nhìn chung bền hơn CA Dễ bị clo phá hủy (~0,1mg/L) RO, NF PAN Bền thủy phân Bền ôxi hóa Ưa nước Ròn, cần tạo copolyme UF, ñệm cho RO PSU, PES Tính cơ-lí-hóa ñều tốt Kị nước UF, ñệm cho RO PVDF PTFE Rất bền hóa chất Bền nhiệt Rất kị nước, ñắt Kém bền cơ học, ñộ thấm kém UF, MF PEI Rất bền hóa, nhiệt, cơ Kị nước, chịu dung môi kém PVDF, chịu kiềm kém PSU và PAN UF, ñệm cho RO PP Rẻ Kị nước UF, MF KÍCH THƯỚC CÁC QUÁ TRÌNH LỌC MÀNG Quá trình Vi lọc (MF) Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng Siêu lọc (MF) Lọc nano (NF) Thẩm thấu ngược (RO) Khả năng loại bỏ vật chất của các loại màng Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG
Dòng dung dịch đầu vào song song với phương tiếp tuyến bề mặt màng.
Đặc điểm: Lọc trượt cần áp lực lớn, lọc trượt giảm tắc màng nhờ dòng quét, nhưng dòng thải ra lớn.
Áp dụng: cho nước có nhiều tạp chất, cho các dây chuyền lọc nước công nghiệp, quy mô lớn. 1.LỌC TRƯỢT - LỌC TIẾP TUYẾN CẤU TẠO MÀNG VÀ QUÁ TRÌNH LỌC
Dòng dung dịch đầu vào vuông góc với bề mặt màng. Có dạng khung tấm phẳng.
Đặc điểm: Tỉ lệ thu hồi cao gần như 100%, dễ bị tắc màng .
Áp dụng cho nước có thành phần chất ít. Phù hợp với màng có kích thước lỗ rỗng lớn và áp lực vận hành thấp. 2. LỌC CHẶN – LỌC VUÔNG GÓC 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 6 1. MÀNG VI LỌC
Kích thước lỗ rỗng : 0,1 – 10 µm .
Áp lực yêu cầu trên màng từ 10-100 psi( khoảng 0,8 – 8 bar)
Có khả năng chặn lại các hạt lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, huyền phù, các phân tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng màng.
Màng thường đóng vai trò tiền xử lý trong các dây chuyền nước sạch.
Công nghệ MBR. CÁC LOẠI MÀNG LỌC (Phân chia theo kích thước lỗ rỗng trên màng) 2. MÀNG SIÊU LỌC
Kích thước lỗ rỗng : 0,01 – 0,1 µm .
Áp lực yêu cầu trên màng từ 20-200 psi( khoảng 2 – 16 bar)
Có khả năng chặn lại các hạt lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, huyền phù, các phân tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng màng.
Màng thường đóng vai trò tiền xử lý và xử lý trong các dây chuyền nước sạch.
Công nghệ MBR trong dây chuyền xử lý nước thải. 3. MÀNG NANO o Kích thước lỗ rỗng : 0,001 – 0,01 µm . o Áp lực hoạt động 100 – 600 psi. o Là màng trung gian giữa 2 hình thức lọc màng là RO và UF. o Nó có thể lọc được các phân tử muối hoá trị thấp và các chất khoáng ; được ứng dụng trong công nghệ chế biến nước hoa quả, phân ly chất rắn hòa tan trong dung dịch và sản xuất nước sạch phục vụ sinh hoạt. 4. MÀNG THẨM THẤU NGƯỢC RO
Kích thước lỗ rỗng : < 0,001 µm .
Áp suất hoạt động cao 250 – 1000 psi.
Có khả năng loại bỏ hầu hết các thành phần chất có trong nước như cacbuahydrat, phân tử chất, cặn lơ lửng, các chất khoáng, các ion, amino acidƒ, gần như chỉ còn nước nguyên chất chảy qua.
Màng đóng vai trò xử lý chính trong các dây chuyền khử mặn, sản xuất nước tinh khiết. QUÁ TRÌNH THẨM THẤU NGƯỢC
Quá trình tiền xử lý gồm có:  Loại bỏ cặn , rác thô, rong tảo bằng song chắn rác và lọc cátƒ  Loại bỏ cặn lơ lửng, vi khuẩn, các chất tan có phân tử lớn bằng màng MF,UF.  Loại bỏ các một phần các chất hữu cơ, các ion hóa trị 2, các phân tử có khối lượng lớn bằng màng UF, NF.
Quá trình khử mặn :  Sử dụng màng NF, RO để loại bỏ các ion hóa trị 1, các chất tan phân tử nhỏ.  Sử dụng bơm áp lực cao > 20 bar.
Quá trình khử trùng:  Sử dụng Clo, tia UV, O3 để khử trùng. 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 7 Hình 1 . Quá trình thẩm thấu Hình 2 . Quá trình thẩm thấu ngược THẨM THẤU VÀ THẨM THẤU NGƯỢC
Thẩm thấu là một hiện tượng thông thường, chất lỏng với những nồng ñộ khác nhau ở hai phía của màng nhất ñịnh sẽ tiến ñến trạng thái cân bằng
Thẩm thấu ngược (RO) là một quá trình phân riêng bằng màng nhờ áp suất, ñể tách các chất hòa tan và cặn lơ lửng ra khỏi nước. NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH THẨM THẤU
Nước tinh khiết qua màn bán thấm ñến vùng nước muối ñể pha loãng dung dịch muối Nước Nước muối Màng bán thấm NGUYÊN LÝ CỦA THẨM THẤU NGƯỢC
Mục ñích là tách nước ra khỏi muối và các chất ô nhiễm khác.
Dưới tác dụng của áp lực mạnh từ phía dung dịch muối nước sẽ di chuyển qua màng bán thấm.
Nồng ñộ muối trong dung dịch tăng.
Màng bán thấm (RO)là lớp màng không ñối xứng hoặc lớp màng composit dày ñặc. Nước Nước muối Màng bán thấm Áp suất CÁC KIỂU MÀNG BÁN THẤM
Dạng ống
Bó sợi rỗng
Bó Xoắn
Dạng khung bảng, màng mỏng Toyobo PCI Pall MÀNG THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG XOẮN Các lớp màng của màng RO Lớp dẫn nước Lớp xử lý nước Ống thu nước thấm 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 8 Nước thấm đi ra Nước muối ra Nước muối ra MÀNG BÁN THẤM DẠNG XOẮN Nước thô vào Dòng nước thô vào Dòng nước thấm Dòng nước thấm MÀNG BÁN THẤM DẠNG XOẮN
ðƯỢC LẮP ðẶT TRONG VỎ Ống cao áp THẨM THẤU NGƯỢC CÓ DÒNG VÒNG Concentrate Bơm áp lực Nước thô Thải Nước thấm Dòng vòng THẨM THẤU NGƯỢC HOẠT ðỘNG KHÔNG CÓ DÒNG VÒNG modulBơm áp lực Nước thô Dòng đậm đặc Loại bỏ Nước thấm THẨM THẤU NGƯỢC NHIỀU BẬC Bậc 1 Bơm áp lực Bậc 2 Nước thô Nước thấm Loại bỏ THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG Đĩa Vỏ ống áp lực Màng Tấm giữ D ạn g Đ ĩa - ốn g 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 9 THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG
Dòng tuần hoàn hướng tâm
Dòng tuần hoàn li tâm Ố N G Đ ĨA ™ THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG
Hoạt ñộng với dòng có nồng ñộ cao (bùn lơ lửng và chất hữu cơ)
Hoạt ñộng ở áp suất cao
Dòng tuần hoàn xoáy rối
Tuần hoàn không có vùng chết
Sự lưu thông quyết ñịnh hiệu quả xử lý. D ạn g ốn g - đĩ a™ THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG Áp lực cao (120 bar) (200 bar) Áp lực thấp (65 bar) D ạn g đĩ a - ốn g™ THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG Trên đất liền Trên tàu D ạn g đĩ a - ốn g™ THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG D ạn g đĩ a - ốn g™ CẤU TẠO VÀ QUÁ TRÌNH LỌC CỦA MÀNG 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 10 LỰA CHỌN GIỮA NF VÀ RO ĐẶC ĐIỂM MÀNG NF MÀNG RO Kích thước lỗ rỗng 0,001 – 0,01 µm <= 0,001 µm Áp lực 8 – 40 bar 20 – 80 bar TOC mg/l < 20 <3 Tỉ lệ loại bỏ muối % > 70 % > 95% Tốc độ lọc 10 – 100 l/h.m2 10 – 30 l/h.m2 pH 2- 10 2-10 Nhiệt độ < 45 oC < 45 oC CĂN CỨ CHỌN LỰA
Áp lực làm việc của màng.
Vật liệu chế tạo màng
Các thành phần khác trong nước ( TOC, Ca2+, Mg2+, SO42-, CO32-)
Năng lượng
Giá màng, ñặc tính và tuổi thọ THEO ÁP LỰC
Màng áp lực thấp, áp lực làm việc khoảng 100 – 400 psi , có khả năng loại bỏ các vi khuẩn vi rút, khử ñộ cứng của nước, muối
Màng áp lực cao, áp lực làm việc từ 400 – 600 psi, có khi tới 800, 1000 psi có khả năgn khử mặn nước biển, phân tách các chất hữu cơ, các ion vô cùng bé, hay ñể tạo ra các dung dịch vô cùng tinh khiết.
Nói chung các màng NF thường làm việc ở áp lực thấp hơn rất nhiều so với các màng RO. MÀNG NF CỦA FILMTEC - DOW ĐẶC ĐIỂM NF 200 NF 270 NF 90 Kích thước inch 4040, 2540 4040,2540 4040, 2540 Áp lực bar 4 – 41 4 – 41 SDI < 5 < 5 <5 Tỉ lệ loại bỏ NaCl % 75 - 90 Tỉ lệ loại bỏ CaCl2% 35-50 40-60 Tỉ lệ loại bỏ MgSO4% >97 >97 >97 pH 2- 10 2-10 2-10 Công suất lọc m3/day 28 30.9 CÁC HÌNH THỨC MODUN MÀNG Màng sợi rỗng Màng dạng ống Màng cuộn xoắn Màng dạng khung tấm CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC Tấm màng phẳng Cấu tạo Nước ra Đầu hút Lớp đệm xốp 1mm Màng 0,1mm Lỗ móc Khung xương ABS 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 11 61 Membrane system by Kubota Flat-sheet membranes Membrane rack Permeate Màng phẳng Bọt khí Khí vào Ống thu nước lọc Bọt khí đi lên Nước lọc ra Dịch phản ứng Cấu hình màng và modul lọc 62 Small-scale unit MBR (< 10 PE) („Home-Solution“) by Huber by MF-Busse (Kubota-Membranes) CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC Membrane system by Huber Flat-sheet membranes Rotating disk rack CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC 65 Other available membrane systems for MBR (only pilot plants) Rotation disc with ceramic membranes (external solution) Rotating shaft Membrane discs Box Influent Permeate Solid output Cấu hình màng và modul lọc 66 Other available (submerged) membrane systems (not established in Germany) Membrane rack by US-Filter Membrane rack by Mitsubishi CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 12 67 Other available membrane systems for MBR (only pilot plants) Air-lift module by Norit X-Flow (external solution) Membrane rack by Microdyn Nadir CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC Membrane system by Zenon Cấu hình màng và modul lọc Membrane system by Puron (Koch Membrane Systems) Hollow fibre membranes Membrane rack Cấu hình màng và modul lọc ỐNG LỌC GỐM (METAWATER CO., LTD.). S. GENO LEHMAN, SAMER ADHAM AND LI LIU, PERFORMANCE OF NEW GENERATION CERAMIC MEMBRANES USING HYBRID COAGULATION PRETREATMENT, J. ENVIRON. ENG. MANAGE., 18(4), 257-260 (2008) Cấu hình màng và modul lọc MÀNG GỐM MÀNG GỐM THỊ TRƯỜNG MÀNG GỐM Tại sao dùng màng gốm? Bền cơ học → áp suất → Tăng công suất lọc Bền hóa chất → dễ làm sạch Phục hồi dễ dàng Bền nhiệt → ứng dụng ở nhiệt độ cao Biến tính bề mặt → ứng dụng đặc biệt: màng phản ứng kết hợp tách chất; pin năng lượng ƒ 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 13 CÔNG NGHỆ GỐM 74 Small-scale unit MBR (70 PE) with submerged ceramic flat-sheet membranes Flat-sheet membranes Membrane rack CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC Ứng dụng của màng Màng RO và NF – Khử muối trong nước biển – Nước tinh khiết – Công nghiệp thực phẩm – Xử lý nước thải để tái sử dụng cho nước cấp – Xử lý nước thải để bổ cập lại cho tầng nước ngầm – Xử lý nước thải có men (rượu bia) – ƒ Ứng dụng của màng Màng RO và NF Nhà máy Xử lý nước Seward, bang Nebraska, Mỹ
Công suất 12000 m3/ngày từ năm 2004, dùng màng RO của Hydranautics
Xử lý nước ngầm nhiễm bẩn nitrate do hoạt ñộng sử dụng phân bón nông nghiệp: giảm lượng nitrate từ 15.2 mg/l xuống 8-9 mg/l
Nhân viên vận hành chỉ xuống kiểm tra nhà máy 1 lần/ngày, ñiều khiển chủ yếu từ xa từ bảng ñiều khiển trung tâm Ứng dụng của màng Màng RO và NF Nhà máy Xử lý nước thành phố Goodyear, bang Arizona, Mỹ
Công suất 9500 m3/ngày từ năm 2009, dùng màng RO của GE
Xử lý nước ngầm nhiễm mặn (TDS 1500 mg/l) và nitrate Ứng dụng của màng Màng RO và NF Nhà máy xử lý nước mặn Swansea, bang Massachussets, Mỹ
Công suất 7500 m3/ngày từ năm 2010, dùng màng RO của Pall/Down Filmtec
Xử lý nước nhiễm mặn (TDS 22.000 mg/l) do cửa sông bị ảnh hưởng của thủy triều
Dây chuyền công nghệ: Keo tụ - Màng MF – Màng RO - Khử trùng 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 14 Ứng dụng của màng Màng siêu lọc (UF) và màng vi lọc (MF) – Xử lý nước cấp – Xử lý nước thải (Bioreactors) – Xử lý nước nhiễm dầu – Là công trình xử lý sơ bộ trước màng RO/NF – ƒ Ứng dụng của màng Màng UF và MF Nhà máy xử lý nước mặt Lakeview, bang Ontario, Canada
Công suất 360.000 m3/ngày từ năm 2010, dùng màng UF của GE
Nước ñược xử lý sơ bộ (song chắn rác, ozon và than hoạt tính) trước khi tới thiết bị màng
ðộ ñục của nước sau xử lý luôn ñược duy trì ở mức trung bình 15 mNTU Ứng dụng của màng Màng UF và MF Nhà máy xử lý nước Kamloops, bang British Columbia, Canada
Công suất 160.000 m3/ngày, dùng màng UF của GE, 2005
Dây chuyền xử lý: Lọc sơ bộ với màng UF – Lọc thứ cấp với màng UF – Khử trùng với Chlorin.
Xử lý 99% nước thô bằng công trình màng Ứng dụng của màng Màng UF và MF Nhà máy xử lý nước thải Cauley Creek, bang Georgia, Mỹ
Công suất 22.000 m3/ngày chia thành 2 giai ñoạn 2002 và 2004, dùng công trình lọc sinh học dùng màng UF/MBR của GE
Dây chuyền CN: song chắn – Bể lắng cát – Công trình màng lọc UF/MBR – Khử trùng
Chất lượng nước sau xử lý: ðộ ñục 0.22 NTU, 0.13mg/L tổng P, 0.5 mg/L Amoni Ứng dụng của màng Màng UF và MF Nhà máy West Basin, Mỹ
Nhà máy xử lý nước ñể tái sử dụng lớn nhất ở Mỹ
Dây chuyền CN: Màng Micro – Màng RO – Khử trùng với UV/H2O2
Nước sau xử lý ñược phân ra 5 loại, phục vụ tái sử dụng cho 5 mục ñích khác nhau. Micro RO UV/H2O2 Màng Vi lọc MF PVDF Pencil Dot (40 µm) Large Siliceous Particle (20 µm) Cryptosporidium Oocyst (2 - 5 µm) Microfiltration Pore (0.1 µm) Giardia Cyst (5 - 11 µm) 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 15 Thử nghiệm ở Hà Nam – xử lý nước mặt, trạm cấp nước nông thôn ARIATM AX-series Trước xử lý: 235 NTU Sau xử lý: 0 NTU Kết quả vận hành mô hình 12/2008 – 3/2009 Water Turbidity, NTU 0 200 400 600 800 1000 1200 4/ 12 /2 00 8 8/ 12 /2 00 8 10 /12 /2 00 8 25 /12 /2 00 8 2/ 1/ 20 09 6/ 1/ 20 09 9/ 1/ 20 09 14 /1/ 20 09 16 /1/ 20 09 16 /2/ 20 09 19 /2/ 20 09 28 /2/ 20 09 2/ 3/ 20 09 7/ 3/ 20 09 17 /3/ 20 09 20 /3/ 20 09 Date T u rb id it y, N T U NTU in NTU out APPLICATIONS TOC Removal APPLICATIONS Fe/Mn Removal Well Water Microfiltration Contact Air Air & VOCs Filtered Water KMnO4 or O3 Oxidation 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 16 APPLICATIONS Arsenic Removal a. Pre-oxidation when necessary: As(III)  As(V) b. pH adjustment: CO2 or acid c. Rapid-Mix: 1000/sec, 20 sec HRT d. Membrane Water Supply for Small Rural Communities MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM IESE - SNU 93 3/31/2013 2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
Các chế ñộ vận hành: 1. Nước thô -> Lọc sợi -> Lọc than hoạt tính -> Lọc MF -> Khử trùng bằng ozon -> Khử trùng bằng UV 2. Nước thô -> Than hoạt tính -> Lọc MF -> Ozon -> UV 3. Nước thô -> Lọc sợi -> Lọc MF -> Ozon -> UV 4. Nước thô -> Lọc MF -> Ozon -> UV 5. Nước thô -> Lọc MF 94 3/31/2013 2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM • Các chỉ tiêu giám sát (QCVN 01:2009/BYT):  Các chỉ tiêu hóa - lý: Nhiệt ñộ, pH, ñộ ñục, Tổng chất rắn hòa tan, ñộ dẫn ñiện, ðộ oxy hóa Pemanganat, Kim loại nặng  Các chỉ tiêu vi sinh: Colifom tổng số, E-Coli  Kích thước hạt • Các thông số vận hành ñược theo dõi:  Tốc ñộ lọc; Chu kỳ lọc; Quy trình rửa lọc; Áp suất công tác  ðiện năng tiêu thụ  Diễn biến của chất lượng nước  Các thông số khí tượng  Lượng nước sử dụng cho các mục ñích khác nhau 95 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 96 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 17 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 97 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 98 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 99 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 100 3/31/2013 3. KẾT QUẢ 101 3/31/2013 3. KẾT QUẢ TT Chỉ tiêu XN ðơn vị tính Bể ngoài sân Nước thô Sau LS Sau MF Sau O3 Sau UV Vòi uống PP thử QCVN 01: 2009/ BYT 1 Colifor m tổng số MPN/ 100m L 58 200 15 0 0 0 0 TCVN 6187 - 1:1996 0 2 Ecoli MPN/ 100m L 0 0 0 0 0 0 0 TCVN 6187 - 1:1996 0 3 Kết luận Không ñạt Không ñạt Không ñạt ðạt ðạt ðạt ðạt KẾT QUẢ XÉT NGHIỆM VI SINH TẠI VIỆN Y HỌC LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG, BỘ Y TẾ (6/2/2012) -QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, do Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư 04/2009/TT - BYT ngày 17/6/2009 102 3/31/2013 Nguyen Viet Anh. IESE 18 SƠ ĐỒ KẾT HỢP MF/RO “PALL ARIA” ĐỂ KHỬ MUỐI TRONG NƯỚC LỢ VÀ NƯỚC BIỂN