Bài giảng Cấp nước quy mô nhỏ Lọc màng PGS.TS. Nguyễn Việt Anh

3/31/2013

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

LỌC MÀNG

ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC.

CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG LỌC.

PHÂN CHIA CÁC LOẠI MÀNG LỌC.

III

CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG.

CÁC LOẠI MÀNG LỌC.

CÁC ỨNG DỤNG CỦA MÀNG LỌC.

PGS. TS. NGUYỄN VIỆT ANH, ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

(cid:1) 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:

(cid:2) Màng là một lớp vật liệu mỏng, có thể phân chia các thành phần của nước theo nhu cầu

(cid:1) Không cần sử dụng nhiều hóa chất. (cid:1) Có thể loại bỏ vi khuẩn, virut mà không cần chất

(cid:2) Nước cần xử lý khi gặp màng chia thành 2 dòng chảy:

khử trùng.

(cid:3) Nước bẩn

(cid:1) Loại bỏ được hầu hết các thành phần kim loại, các

(concentrate)

(cid:3) Nước lọc (Permeate)

chất có hại trong nước. (cid:1) Không cần nhiều diện tích. (cid:1) Xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, không làm thay đổi

pha của dung dịch ban đầu.

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA LỌC MÀNG VÀ LỌC HẠT

LỌC THÔNG THƯỜNG VÀ LỌC MÀNG

ĐẶC ĐIỂM

LỌC MÀNG

LỌC HẠT TRUYỀN THỐNG

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

Nguyen Viet Anh. IESE

1 3/31/2013

NHƯỢC ĐIỂM

ƯU ĐIỂM CỦA MÀNG LỌC

(cid:4) Nước cần xử lý phải được làm sạch đến một mức độ

(cid:4) Có thể loại trừ virus và vi khuẩn protozoa một cách đáng

nhất định trước khi đưa vào thiết bị màng lọc

tin cậy

(cid:4) Ít sử dụng hóa chất do đó giảm thiểu đáng kể chất thải và

(cid:4) Chế độ vận hành nghiêm ngặt

chi phí mua hóa chất

(cid:4) Khử trùng đạt hiệu quả tối đa mà không tạo sản phẩm thứ

(cid:4) Giá thành nước xử lý dùng thiết bị màng cao so với

cấp gây ung thư (như trong trường hợp sử dụng Chlorine)

công nghệ truyền thống

(cid:4) Hệ thống gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích sử dụng, thi công

nhanh

(cid:4) Có khả năng tự động hóa cao

CÁC THỐNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG LỌC

PHÂN CHIA CÁC LOẠI MÀNG LỌC

Kích thước lỗ rỗng trên màng.

(cid:1) Màng lọc có thể được phân loại theo:

A. Kích thước vật chất:

Loại vật liệu chế tạo màng.

• Màng vi lọc MF - Micro Filtration

• Màng siêu lọc UF - Ultra Filtration

Dạng màng ( khung phẳng, ống rỗngƒ).

MÀNG LỌC

• Màng nano NF - Nano Filtration

Công suất lọc của màng, tỉ lệ thu hồi của màng.

• Màng thẩm thấu ngược RO - Reverse Osmosis

B. Áp lực trên màng.

Diện tích bề mặt màng, tỉ lệ diện tích hữu ích.

• Màng áp lực thấp.

Áp suất hoạt động của màng.

• Màng áp lực cao.

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO LỰC LÀM VIỆC)

• Lực hút (Màng ngập nước)

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO KÍCH THƯỚC LỖ MÀNG)

– 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

Mµng UF

Läc b»ng c¸t

Mµng MF

Loại màng nào có thể loại xử lý được nước biển?

Nguyen Viet Anh. IESE

2 3/31/2013

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG)

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO LỰC LÀM VIỆC)

• Màng tấm

• 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

Màng cuốn trôn ốc (Spiral Wound)

Chủ yếu dùng với màng Nano và RO

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG)

• Màng ống (OD>3mm)

• Màng sợi rỗng (ID<1.5mm)

Phần lớn dùng với màng Nano xử lý trong công nghiệp

Phần lớn dùng màng Ultra và màng Micro

PHÂN LOẠI MÀNG

Quá trình

TK nguyên lí

ðộng lực Cơ chế

Hạt ở lại

Hạt qua

Lọc theo kích thước

MF Microfiltratio n

Lọc theo kích thước

Chênh áp 100-500 kPa Dung môi (nước), chất tan SS, hạt nhỏ, một phần keo

UF Ultrafiltratio n

Chênh áp 100-800 kPa Phân tử lớn và hạt keo

NF Nanofiltration

Dung môi (nước), chất tan có MW nhỏ (< 1000Da?) Chênh áp 0,3-3 Mpa Theo kích thước + Khuếch tán

RO Reverse Osmosis

Dung môi (nước), chất tan có MW nhỏ, ion hóa trị 1 Phân tử có MW lớn hơn 200 Da, ion hóa trị ≥ 2 Khuếch tán Dung môi (nước) Chênh áp 1-10 Mpa Phân tử, ion chất tan

Nguyen Viet Anh. IESE

3 3/31/2013

Quá trình

TK nguyên lí

ðộng lực Cơ chế

PHÂN LOẠI MÀNG

Hạt ở lại

Hạt qua

Khuếch tán

Quá trình

TK nguyên lí

ðộng lực Cơ chế

Hạt ở lại

Hạt qua

MC Tiếp xúc màng

Chênh lệch hóa thế, chênh lệch C, chênh lệch T

Phân tử tan trong dung môi chiết; chất bay hơi

Khuếch tán

Phân tử ko tan trong dung môi chiết; chất ko bay hơi

Chênh áp 0,1-10 Mpa

GS Tách khí

Phân tử khí có MW nhỏ hoặc hệ số khuếch tán lớn

Phân tử khí có MW lớn hoặc hệ số khuếch tán nhỏ

Phân bố khuếch tán

Phân tử tan trong dung môi chiết

MBSX Chiết qua màng

Chênh lệch hóa thế hoặc chênh lệch nồng độ

Phân tử ko tan trong dung môi chiết

Khuếch tán dung dịch

PV Pervaporation

Chênh lệch hóa thế hoặc nồng độ

Chất tan hoặc dung môi thấm mạnh

Chất tan hoặc dung môi thấm yếu

Khuếch tán

Chất bay hơi Chất không

bay hơi

Chênh lệch nhiệt độ

MD Cất màng

Hiệu điện thế 1-2 V/cặp

Hiệu ứng tách Donnan

ED ðiện thẩm

Các hạt ko ion và hạt có MW lớn

Chất tan (ion), lượng nhỏ dung môi

Khuếch tán

Chênh lệch nồng độ

Ion, chất hữu cơ phân tử khối nhỏ

Ion, chất hữu cơ kém thấm

SLM Màng lỏng trên giá ñỡ

Khuếch tán

Chênh lệch nồng độ

D Thẩm tách

SS và chất tan có MW > 1000 Da

Các loại

Các chất thấm tốt

Các chất kém thấm

Chất tan (ion và hữu cơ có MW nhỏ), lượng dung môi nhỏ

PHÂN LOẠI MÀNG

MR Màng lỏng trên giá ñỡ

Thước đo tính bằng mét

10−5 = 10µm

10−10 = 10−4 µm

10−9 = 0,001µm

10−8 = 0,01µm

10−7 = 0,1µm

10−6 = 1µm

0,01mm

1Å = 0,1 nm

1 nm

10 nm

100 nm

1000 nm

Phân tử khối đo bằng Dalton, khoảng gần đúng

200

20.000

500.000

Nguyên tử tự do

Phân tử hữu cơ nhỏ

Vi trùng (tới ∼ 40 µm)

Các hạt keo: Hạt albumin Phân tử protein Hạt keo silic

Phân tử đường

Cryptospo- ridia

Siêu vi trùng Virus

Hóa chất bảo vệ thực vật

Tế bào hồng cầu

Endotoxin Pyrogen

Muối hòa tan

Lọc với lớp hạt dày, d > 1mm

Thẩm thấu ngược

Siêu lọc – UltraFiltration – UF

Lọc nano – NanoFiltration – NF

Vi lọc – MF

Phân loại theo hình thái học Nguồn: Nunes at al. Membrane Technology in Chem. Ind. Wiley-VCH, 2006, p.9

Chiều tăng chi phí năng lượng bơm

PHÂN LOẠI MÀNG

THEO VẬT LIỆU CHẾ TẠO

(cid:1) Màng gốm, màng kim loại và màng polymer

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

Nguyen Viet Anh. IESE

4 3/31/2013

KÍCH THƯỚC CÁC QUÁ TRÌNH LỌC MÀNG

MÀNG POLYME

Ưu ñiểm

Nhược ñiểm

Ứng dụng

Polym e

RO, NF, UF

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

Dễ bị clo phá hủy (~0,1mg/L) RO, NF

Nhìn chung bền hơn CA

PAN

Bền thủy phân Bền ôxi hóa

Ưa nước Ròn, cần tạo copolyme

UF, ñệm cho RO

Tính cơ-lí-hóa ñều tốt

Kị nước

PSU, PES

UF, ñệm cho RO

UF, MF

Rất bền hóa chất Bền nhiệt

Rất kị nước, ñắt Kém bền cơ học, ñộ thấm kém

PVDF PTFE

Rất bền hóa, nhiệt, cơ

PEI

Quá trình

UF, ñệm cho RO

Kị nước, chịu dung môi kém PVDF, chịu kiềm kém PSU và PAN

UF, MF

Rẻ

Kị nước

Khả năng loại bỏ vật chất của các loại màng

CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG

Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng

1.LỌC TRƯỢT - LỌC TIẾP TUYẾN

Vi lọc (MF)

Dòng dung dịch đầu vào song song với phương tiếp tuyến bề mặt màng.

(cid:1) Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng

Siêu lọc (MF)

Đặc điểm: Lọc trượt cần áp lực lớn, lọc trượt giảm tắc màng nhờ dòng quét, nhưng dòng thải ra lớn.

(cid:1) Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng

Lọc nano (NF)

Áp dụng: cho nước có nhiều tạp chất, cho các dây chuyền lọc nước công nghiệp, quy mô lớn.

(cid:1) Nước ion hóa trị I Ion hóa trị cao Virus Vi khuẩn Chất lơ lửng

Thẩm thấu ngược (RO)

2. LỌC CHẶN – LỌC VUÔNG GÓC

CẤU TẠO MÀNG VÀ QUÁ TRÌNH LỌC

mặt màng. Có dạng khung tấm phẳng.

(cid:1) Dòng dung dịch đầu vào vuông góc với bề

lệ thu hồi cao gần như

100%, dễ bị tắc màng .

(cid:1) Đặc điểm: Tỉ

Phù hợp với màng có kích thước lỗ rỗng

lớn và áp lực vận hành thấp.

(cid:1) Áp dụng cho nước có thành phần chất ít.

Nguyen Viet Anh. IESE

5 3/31/2013

2. MÀNG SIÊU LỌC

CÁC LOẠI MÀNG LỌC (Phân chia theo kích thước lỗ rỗng trên màng)

(cid:1) Kích thước lỗ rỗng : 0,01 – 0,1 µm .

1. MÀNG VI LỌC

các phân tử có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng màng.

nước sạch.

(cid:1) Áp lực yêu cầu trên màng từ 20-200 psi( khoảng 2 – 16 bar) (cid:1) Kích thước lỗ rỗng : 0,1 – 10 µm . (cid:1) Có khả năng chặn lại các hạt lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, huyền phù, (cid:1) Áp lực yêu cầu trên màng từ 10-100 psi( khoảng 0,8 – 8 bar) (cid:1) Màng thường đóng vai trò tiền xử lý và xử lý trong các dây chuyền (cid:1) Có khả năng chặn lại các hạt lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, huyền phù,

sạch.

(cid:1) Công nghệ MBR trong dây chuyền xử lý nước thải. (cid:1) Màng thường đóng vai trò tiền xử lý trong các dây chuyền nước

(cid:1) Công nghệ MBR.

4. MÀNG THẨM THẤU NGƯỢC RO

3. MÀNG NANO

o Kích thước lỗ rỗng : 0,001 – 0,01 µm .

o Áp lực hoạt động 100 – 600 psi.

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

nước như cacbuahydrat, phân tử chất, cặn lơ lửng, các chất

khoáng ; được ứng dụng trong công nghệ chế biến nước hoa quả,

khoáng, các ion, amino acidƒ, gần như chỉ còn nước nguyên

phân ly chất rắn hòa tan trong dung dịch và sản xuất nước sạch

chất chảy qua.

phục vụ sinh hoạt.

(cid:1) Kích thước lỗ rỗng : < 0,001 µm . (cid:1) Áp suất hoạt động cao 250 – 1000 psi. (cid:1) Có khả năng loại bỏ hầu hết các thành phần chất có trong

sản xuất nước tinh khiết.

(cid:1) Màng đóng vai trò xử lý chính trong các dây chuyền khử mặn,

QUÁ TRÌNH THẨM THẤU NGƯỢC

màng MF,UF.

(cid:1) Quá trình tiền xử lý gồm có: (cid:5) Loại bỏ cặn , rác thô, rong tảo bằng song chắn rác và lọc cátƒ (cid:5) Loại bỏ cặn lơ lửng, vi khuẩn, các chất tan có phân tử lớn bằng

có khối lượng lớn bằng màng UF, NF.

(cid:5) Loại bỏ các một phần các chất hữu cơ, các ion hóa trị 2, các phân tử

tử nhỏ.

(cid:1) Quá trình khử mặn : (cid:5) Sử dụng màng NF, RO để loại bỏ các ion hóa trị 1, các chất tan phân

(cid:5) Sử dụng bơm áp lực cao > 20 bar. (cid:1) Quá trình khử trùng: (cid:5) Sử dụng Clo, tia UV, O3 để khử trùng.

Nguyen Viet Anh. IESE

6 3/31/2013

THẨM THẤU VÀ THẨM THẤU NGƯỢC

Hình 1 . Quá trình thẩm thấu

(cid:1) 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 (cid:1) 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.

Hình 2 . Quá trình thẩm thấu ngược

NGUYÊN LÝ CỦA THẨM THẤU NGƯỢC

NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH THẨM THẤU

Áp suất

(cid:1) Mục ñích là tách nước ra khỏi muối và các chất ô nhiễm khác.

(cid:1) Nước tinh khiết qua màn bán thấm ñến vùng nước muối ñể pha loãng dung dịch muối

(cid:1) Dưới tác dụng của áp lực mạnh từ phía dung dịch muối nước sẽ di chuyển qua màng bán thấm.

(cid:1) Nồng ñộ muối trong dung

dịch tăng.

Nước

Nước muối

Nước

Nước muối

Màng bán thấm

(cid:1) Màng bán thấm (RO)là lớp màng không ñối xứng hoặc lớp màng composit dày ñặc.

CÁC KIỂU MÀNG BÁN THẤM

MÀNG THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG XOẮN

Ống thu nước thấm

(cid:1) Dạng ống

PCI

(cid:1) Bó sợi rỗng

Toyobo

(cid:1) Bó Xoắn

Lớp xử lý nước

Các lớp màng của màng RO

Pall

Lớp dẫn nước

(cid:1) Dạng khung bảng, màng mỏng

Nguyen Viet Anh. IESE

7 3/31/2013

MÀNG BÁN THẤM DẠNG XOẮN

(cid:1) ðƯỢC LẮP ðẶT TRONG VỎ Ống cao áp

Nước muối ra

Nước thấm đi ra

Nước thô vào

Nước muối ra

Dòng nước thô vào

Dòng nước thấm

THẨM THẤU NGƯỢC CÓ DÒNG VÒNG

THẨM THẤU NGƯỢC HOẠT ðỘNG KHÔNG CÓ DÒNG VÒNG

Dòng vòng

Bơm áp lực

modul

Nước thô

Nước thấm

Nước thô

Nước thấm

Bơm áp lực

Dòng đậm đặc

Thải

Loại bỏ

Concentrate

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

THẨM THẤU NGƯỢC NHIỀU BẬC

Tấm giữ

Đĩa

g n ố - a ĩ Đ g n ạ D

Bơm áp lực

Nước thô

Nước thấm

Bậc 2

Bậc 1

Màng

Loại bỏ

Vỏ ống áp lực

Nguyen Viet Anh. IESE

8 3/31/2013

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

™ a ĩ đ

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

(cid:1) Hoạt ñộng với dòng có nồng ñộ cao

(cid:1) Dòng tuần hoàn li tâm

(bùn lơ lửng và chất hữu cơ)

g n ố g n ạ D

™ A Đ G N Ố

(cid:1) Dòng tuần hoàn hướng

(cid:1) Hoạt ñộng ở áp suất cao

tâm

(cid:1) Dòng tuần hoàn xoáy rối

(cid:1) Tuần hoàn không có vùng chết

(cid:1) Sự lưu thông quyết ñịnh hiệu quả xử lý.

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

™ g n ố

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

- a

™ g n ố - a

đ g n ạ D

Áp lực thấp (65 bar)

Trên tàu

Áp lực cao (120 bar) (200 bar)

Trên đất liền

CẤU TẠO VÀ QUÁ TRÌNH LỌC CỦA MÀNG

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

™ g n ố

- a ĩ đ g n ạ D

Nguyen Viet Anh. IESE

9 3/31/2013

CĂN CỨ CHỌN LỰA

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

(cid:1) Áp lực làm việc của màng. (cid:1) Vật liệu chế tạo màng (cid:1) Các thành phần khác trong nước ( TOC, Ca2+, Mg2+, 2-…) SO4

TOC mg/l

< 20

Tỉ lệ loại bỏ muối % > 70 %

> 95%

2-, CO3 (cid:1) Năng lượng (cid:1) Giá màng, ñặc tính và tuổi

thọ

Tốc độ lọc

10 – 100 l/h.m2

10 – 30 l/h.m2

2- 10

2-10

Nhiệt độ

< 45 oC

MÀNG NF CỦA FILMTEC - DOW

ĐẶC ĐIỂM

NF 200

NF 270

NF 90

THEO ÁP LỰC (cid:1) Màng áp lực thấp, áp lực làm việc khoảng 100 –

Kích thước inch

4040, 2540

4040,2540

4040, 2540

400 psi , có khả năng loại bỏ các vi khuẩn vi rút, khử ñộ cứng của nước, muối…

Áp lực bar

4 – 41

SDI

< 5

Tỉ lệ loại bỏ NaCl %

75 - 90

40-60

(cid:1) 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. (cid:1) Nói chung các màng NF thường làm việc ở áp lực

bỏ

lệ

thấp hơn rất nhiều so với các màng RO.

>97

Tỉ lệ loại bỏ CaCl2% 35-50 loại Tỉ MgSO4%

2- 10

2-10

suất

lọc

pH Công m3/day

30.9

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

CÁC HÌNH THỨC MODUN MÀNG

Màng dạng ống

Màng sợi rỗng

Tấm màng phẳng

Nước ra

Cấu tạo

Màng cuộn xoắn

Lỗ móc

Màng dạng khung tấm

Đầu hút

Lớp đệm xốp 1mm

Khung xương ABS

Màng 0,1mm

Nguyen Viet Anh. IESE

10 3/31/2013

Cấu hình màng và modul lọc

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

Membrane system by Kubota

Small-scale unit MBR (< 10 PE) („Home-Solution“)

6 1

6 2

Nước lọc ra Permeate

Ống thu nước lọc

Màng phẳng

Bọt khí đi lên Bọt khí

Khí vào

by MF-Busse (Kubota-Membranes)

by Huber

Dịch phản ứng

Flat-sheet membranes

Membrane rack

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

Other available membrane systems for MBR (only pilot plants)

Other available (submerged) membrane systems (not established in Germany)

6 5

6 6

Rotating shaft

Membrane discs

Box

Solid output

Permeate

Influent

Rotation disc with ceramic membranes (external solution)

Membrane rack by US-Filter

Membrane rack by Mitsubishi

Nguyen Viet Anh. IESE

11 3/31/2013

Cấu hình màng và modul lọc

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

Membrane system by Zenon

Other available membrane systems for MBR (only pilot plants)

6 7

Membrane rack by Microdyn Nadir

Air-lift module by Norit X-Flow (external solution)

Cấu hình màng và modul lọc

Membrane system by Puron (Koch Membrane Systems)

MÀNG GỐM

Hollow fibre membranes

Membrane rack

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

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)

Nguyen Viet Anh. IESE

12 3/31/2013

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

CÔNG NGHỆ GỐM

Small-scale unit MBR (70 PE) with submerged ceramic flat-sheet membranes

7 4

Flat-sheet membranes

Membrane rack

Ứng dụng của màng

(cid:2)Màng RO và NF

Nhà máy Xử lý nước Seward, bang Nebraska, Mỹ (cid:1) Công suất 12000 m3/ngày từ năm 2004, dùng màng RO của

Hydranautics

bón nông nghiệp: giảm lượng nitrate từ 15.2 mg/l xuống 8-9 mg/l

– Khử muối trong nước biển – Nước tinh khiết – Công nghiệp thực phẩm – Xử lý nước thải để tái sử dụng cho nước

(cid:1) Xử lý nước ngầm nhiễm bẩn nitrate do hoạt ñộng sử dụng phân

ñiều khiển chủ yếu từ xa từ bảng ñiều khiển trung tâm

cấp

– Xử lý nước thải để bổ cập lại cho tầng

nước ngầm

– Xử lý nước thải có men (rượu bia) – ƒ

(cid:1) Nhân viên vận hành chỉ xuống kiểm tra nhà máy 1 lần/ngày,

Ứng dụng của màng

(cid:2)Màng RO và NF

Nhà máy xử lý nước mặn Swansea,

bang Massachussets, Mỹ

Nhà máy Xử lý nước thành phố Goodyear, bang Arizona, Mỹ (cid:1) Công suất 9500 m3/ngày từ năm 2009, dùng màng RO của GE (cid:1) Xử lý nước ngầm nhiễm mặn (TDS 1500 mg/l) và nitrate

2010, dùng màng RO của Pall/Down Filmtec

(cid:1) Công suất 7500 m3/ngày từ năm

22.000 mg/l) do cửa sông bị ảnh hưởng của thủy triều

(cid:1) Xử lý nước nhiễm mặn (TDS

Màng MF – Màng RO - Khử trùng

(cid:1) Dây chuyền công nghệ: Keo tụ -

Nguyen Viet Anh. IESE

13 3/31/2013

Ứng dụng của màng

(cid:2)Màng UF và MF

(cid:2)Màng siêu lọc (UF) và màng vi lọc (MF)

Nhà máy xử lý nước mặt

Lakeview, bang Ontario, Canada

– 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

rác, ozon và than hoạt tính) trước khi tới thiết bị màng

(cid:1) Công suất 360.000 m3/ngày từ năm 2010, dùng màng UF của GE (cid:1) Nước ñược xử lý sơ bộ (song chắn

(cid:1) ðộ ñục của nước sau xử lý luôn ñược duy trì ở mức trung bình 15 mNTU

Ứng dụng của màng

(cid:2)Màng UF và MF

Nhà máy xử lý nước thải Cauley Creek, bang Georgia, Mỹ (cid:1) 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

Nhà máy xử lý nước Kamloops, bang British Columbia, Canada (cid:1) Công suất 160.000 m3/ngày, dùng màng UF của GE, 2005 (cid:1) Dây chuyền xử lý: Lọc sơ bộ với màng UF – Lọc thứ cấp với màng

UF – Khử trùng với Chlorin.

UF/MBR – Khử trùng

0.5 mg/L Amoni

(cid:1) Dây chuyền CN: song chắn – Bể lắng cát – Công trình màng lọc (cid:1) Xử lý 99% nước thô bằng công trình màng (cid:1) Chất lượng nước sau xử lý: ðộ ñục 0.22 NTU, 0.13mg/L tổng P,

Ứng dụng của màng

(cid:2)Màng UF và MF

Màng Vi lọc MF PVDF

Pencil Dot (40 µm)

Large Siliceous Particle (20 µm)

Nhà máy West Basin, Mỹ (cid:1) Nhà máy xử lý nước ñể tái sử dụng lớn nhất ở Mỹ (cid:1) Dây chuyền CN: Màng Micro – Màng RO – Khử trùng với UV/H2O2 (cid:1) Nước sau xử lý ñược phân ra 5 loại, phục vụ tái sử dụng cho 5 mục ñích

khác nhau.

Micro

RO

UV/H2O2

Giardia Cyst (5 - 11 µm)

Cryptosporidium Oocyst (2 - 5 µm)

Microfiltration Pore (0.1 µm)

Nguyen Viet Anh. IESE

14 3/31/2013

ARIAARIATMTM AXAX--series series

nghiệm ở ở HàHà NamNam

ThửThử nghiệm –– xửxử lýlý nước

nước mặtmặt, , trạmtrạm cấpcấp nước

nước nông

thôn nông thôn

Sau xử lý: 0 NTU

Trước xử lý: 235 NTU

Kết quả vận hành mô hình 12/2008 – 3/2009

Water Turbidity, NTU

1200

1000

800

U T N

, y t i

600

i

400

d b r u T

200

2/1/200 9

6/1/200 9

9/1/200 9

2/3/200 9

7/3/200 9

4/12/20 08

14/1/20 09

16/1/20 09

16/2/20 09

19/2/20 09

28/2/20 09

17/3/20 09

20/3/20 09

8/12/20 08 10/12/2 008

25/12/2 008

Date

NTU in

NTU out

APPLICATIONS APPLICATIONS TOC Removal TOC Removal

APPLICATIONS APPLICATIONS Removal Fe/Fe/MnMn Removal Air & VOCs

KMnO4 or O3 Oxidation

Well Water

Contact

Filtered Water

Air

Microfiltration

Nguyen Viet Anh. IESE

15 3/31/2013

APPLICATIONS APPLICATIONS Arsenic Removal Arsenic Removal

Water Supply for Water Supply for Small Rural Communities Small Rural Communities

a. Pre-oxidation when necessary: As(III) (cid:6)(cid:6)(cid:6)(cid:6) As(V)

b. pH adjustment: CO2 or acid

c. Rapid-Mix: 1000/sec, 20 sec HRT

d. Membrane

MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM IESE - SNU

2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

(cid:1) Các chế ñộ vận hành:

3 / 3 1 / 2 0 1 3

1. Nước thô -> Lọc sợi -> Lọc than hoạt tính -> Lọc MF -> Khử

9 4

9 3

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

2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

3. KẾT QUẢ

3 / 3 1 / 2 0 1 3

• Các chỉ tiêu giám sát (QCVN 01:2009/BYT):

9 5

(cid:4) 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

(cid:4) Các chỉ tiêu vi sinh: Colifom tổng số, E-Coli (cid:4) Kích thước hạt

• Các thông số vận hành ñược theo dõi:

(cid:4) Tốc ñộ lọc; Chu kỳ lọc; Quy trình rửa lọc; Áp suất công tác (cid:4) ðiện năng tiêu thụ (cid:4) Diễn biến của chất lượng nước (cid:4) Các thông số khí tượng (cid:4) Lượng nước sử dụng cho các mục ñích khác nhau

Nguyen Viet Anh. IESE

16 3/31/2013

3 1

3. KẾT QUẢ

2 0 1 3

3. KẾT QUẢ

3 / 3 1 / 2 0 1 3

98 97

KẾT QUẢ XÉT NGHIỆM VI SINH TẠI VIỆN Y HỌC LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG, BỘ Y TẾ (6/2/2012)

3. KẾT QUẢ

3 / 3 1 / 2 0 1 3

100 99

TT Nước thô Sau LS Sau MF Sau O3 Sau UV Vòi uống PP thử Chỉ tiêu XN ðơn vị tính Bể ngoài sân QCVN 01: 2009/ BYT 58 200 15 0 0 0 0 0 1 Colifor m tổng số MPN/ 100m L TCVN 6187 - 1:1996

2 0 0 0 0 0 0 0 0 MPN/ Ecoli 100m L TCVN 6187 - 1:1996

-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

3 ðạt ðạt ðạt ðạt Kết luận Không ñạt Không ñạt Không ñạt 101 102