BÀI THU HOẠCH NGUYÊN LÝ LỌC, Thiết bị lọc màng ceramic Kubota

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
------------

BÀI THU HOẠCH

NGUYÊN LÝ LỌC

GV

: TS. Lý Cẩm Hùng

Tên SV: Nguyễn Ngọc Như Quỳnh
MSSV : 0250020074
Lớp

: 02_QTTB

TP HỒ CHÍ MINH, 9/2015
1


Mục lục

2


Thiết bị lọc màng ceramic Kubota (Filcera®)
1. Khái quát công nghệ
Kubota “Filcera ®” là hệ thống lọc bằng màng kiểu ngâm sử dụng màng ceramic được

phát triển riêng. Như thể hiện ở hình 1, mô đun màng lọc được lắp đặt thành nhiều tầng
và ngâm trong bể nước, có thể trực tiếp lọc nước thải nên việc duy tu quản lý dễ dàng, hệ
thống thiết bị đơn giản và gọn nhẹ. Đồng thời, khí được sục lên từ đáy bể sẽ giúp quá
trình lọc được tiến hành trong dòng bọt khí đối lưu nên có nhiều ưu điểm khác ngoài
chức năng khử đục, khử khuẩn hiệu quả nhờ màng lọc, do đó có thể sử dụng cho nhiều
loại nước thải khác nhau

Hình 1: Sơ đồ lọc màng ceramic và sơ đồ cấu tạo Filcera
3


a. Cơ sơ tính toán
Phương trình đơn giản biểu diễn quan hệ giữa áp lực thẩm thấu và nồng độ là:

Trong đó:
- π: áp lực thẩm thấu (Pa)
- ∆C: chênh lệch nồng độ (mol/m3)
- R – Hằng số lý tưởng, R = 8.314 (J/mol.K)
- T – Nhiệt độ Kenvine.
Lưu lượng nước đi qua màng:
Trong đó

- Qn lưu lượng nước qua màng
- Kn : hệ số thấm nước qua màng
- S: diện tích bề mặt của màng
- ∆P: độ chênh lệch áp suất qua màng
- ∆л: độ chênh áp lực thẩm thấu của dung dịch trước và dung dịch sau:
- Kt: hệ số nhiệt độ
Lưu lượng muối qua màng:

Trong đó
-Qm: lưu lượng muối qua màng
- Km: hệ số thấm của màng đố với muối hòa tan
- S: diện tích bề mặt của màng
- e: chiều dày màng
- ∆C: độ chênh lệch nồng độ ion của dung dịch trước và sau màng ∆C = C m – Cp
- Kt: hệ số nhiệt độ
4


Nồng độ muối trong dung dịch lọc qua màng được biểu thị bằng quan trong công thức
trên:

2. Đặc trưng (Tính năng)
(1) Chất lượng nước sau xử lý vượt trội Do tinh lọc bằng màng ceramic nên khuẩn
cryptosporidium, khuẩn đường ruột và độ đục đạt dưới giới hạn phát hiện, đảm bảo chất
lượng nước hơn cả tạo bông kết tủa+lọc nhanh.
(2) Không cần quá trình tiền xử lý, thích ứng tốt với biến động độ đục
Không cần đến quá trình tiền xử lý nhằm giảm độ đục củanước thải song vẫn có thể loại
bỏ hiệu quả các chất bám trên bề mặt màng nhờ kiểu lọc dòng chảy ngang và rửa bằng
nước nghịch áp, nên cho dù độ đục có biến động mạnh thì vẫn duy trì được năng lực xử
lý ổn định (Xem hình 2).

(3) Màng ceramic có tuổi thọ cao
Màng ceramic vượt trội ở khả năng chịu hóa chất, chịu ăn mòn của vi sinh vật và độ bền
cơ giới v.v, không bị biến chất hay lão hóa nên tuổi thọ kéo dài trên 15 năm.
(4) Chức năng xử lý sinh học, khử sắt, mangan hòa tan
Có thể khử ammonia nitrogen bằng các vi sinh vật trong bể ngâm. Đồng thời có thể khử
được sắt, mangan hòa tan nhờ tác dụng của vi sinh vật.
(5) Có thể điều chỉnh được tỉ lệ thu hồi

Hình 2: Sơ đồ quy trình FILCERA

Có thể điều chỉnh được tỉ lệ thu hồi do có thể cô đặc được các chất gây đục trong nước
thải ở nồng độ cao trong bể ngâm (tỉ lệ thu hồi đến 99.5%).
(6) Đáp ứng được việc xử lý tinh một cách dễ dàng

5


Có thể loại bỏ một cách iệu quả các chất gây mùi hôi và các vi lượng hữu cơ nhờ duy trì
bột than hoạt tính lâu dài trong bể ngâm.
Chất liệu màng lọc: ceramic (kiểu ống ngoại áp)
Đường kính lỗ màng: 0.1μm
Lưu tốc lọc: khoảng 2.0 m3 / (m3.d)
Kiểu truyền động: áp lực nước + áp lực hút

3. Sơ đồ dòng chảy trong FILCERA
Nước chưa qua xử lý (nước bề mặt, nước thải công nghiệp, …) chảy vào bể màng lọc
dưới sự điều chỉnh mực nước của bể lọc. Chất hóa học (chất keo tụ, chất điều chỉnh pH,
chất oxy hóa … nếu cần thiết) được thêm vào bể. Nước đã xử lý được lọc qua màng
ceramic sẽ bơm ra ngoài bằng bơm hút (bơm nước sau xử lý). Hạt rắn lơ lửng tích tụ ở bể
được lấy ra bằng bơm tiêu hút thành từng đợt định kỳ. Module màng lọc được làm sạch
bằng dòng khí khuếch tán liên tục và từng đợt khí thổi ngược. Thêm nữa, để chuẩn bị cho
trường hợp khẩn cấp, nước đã xử lý thường xuyên được kiểm tra thiết bị dò tìm chỗ
thủng màng. (membrane breakage detector)

Hình 3: Sơ đồ dòng chảy trong FILCERA
Chất keo tụ
Chất điều chỉnh pH

Tẩy uế
Máy phát dò tìm thủng màng

Nước chưa xử lý

Nước đã xử lý

Module màng lọc

Bơm hút

Máy thổi khí
Bơm tiêu hút

6 khí
Máy thổi
Bể lọc

Bể chứa nước chảy ngược


4. Module lọc và ống lọc
Module lọc
・Kích thước (mm) : 871L×258W×150H
・Diện tích bề mặt lọc : 2.3m2/module(77 ống)
Ống lọc (xem hình 4,5,6)
・Kích thước lỗ rỗng : 0.1µm(Micro filtration)
・Kích thước ống (mm) : ID9φ×OD13φ×759L(hiệu suất)
Hình 4: Sơ đồ ống lọc

Hạt rắn lơ lửng hạt

Ống lọc

Nước thấm qua

Dòng khí khuếch tán

Hình 5: Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic
Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic
Hình 5: Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic

7


Hình 6: Hình ảnh dưới kính hiển vi bề mặt màng lọc
Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic
Hình 5: Hình ảnh SEM của Lỗ
màng
lọc ceramic
Lớp màng lọc
xốp chống
chịu

Bề mặt màng lọc

Mặt cắt đan chéo nhau

5. Cấu tạo FILCERA:
- Vật liệu lọc: ceramic nung kết nhôm oxit

- Tỷ lệ thu hồi (lượng nước đã lọc/ lượng nước chưa xử lý): 90 – 99% (tùy thuộc vào chất
lượng nước chưa xử lý)
- Phương pháp rửa: dòng khí khuếch tán liên tục và ngược dòng từng đợt
- KUBOTA FILCERA bao gồm bể ngâm màng lọc, module lọc, các thùng chứa chất hóa
học thêm vào, bơm, máy thổi khí và bảng điều khiển. Các module lọc được xếp trong bể
lọc, các ống khí khuếch tán được đặt dưới các module để làm sạch bề mặt lọc. Mỗi
module lọc gồm 77 ống ceramic và tấm lọc có diện tích bề mặt 2.3 m 2 mỗi module. Ống
lọc ceramic được nung từ nhôm oxit. Thêm vào đó, kích thước các lỗ rỗng của màng lọc
là 0.1μm và các lỗ này được thiết kế cực kỳ khít khao.
- Nước chưa xử lý chảy vào bể lọc sau khi keo tụ bởi chất keo tụ và điểu chỉnh pH. Các
module lọc được xếp trong bể lọc. Nước chưa xử lý được lọc bởi thủy lực, trọng lực và
sức hút của bơm.Mùi hôi được loại bỏ bằng dòng khuếch tánliên tục từ phía dưới và
dòng nước ngược theo đợt. Nước sau xử lý (đã cô đặc) được tháo nước định kỳ và bên
cạnh đó nước chưa xử lý được đổ vào bể. Như vậy, nồng độ được giữ cân bằng.Việc vệ
8


sinh bể bằng hóa chất được tiến hành một hay hai lần mỗi năm để phục hồi hiệu quả lọc
vốn bị suy giảm từ từ theo thời gian. (xem hình 7)
Hình 7: Sơ đồ quy trình của thiết bị KUBOTA FILCERA
Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic
Bộtảnh
carbon
hoạt
Hình 5: Hình
SEM
củatính
màng lọc ceramic
(tùy chọn)

Bể Javel để tẩy trùng (tùy chọn)
Các đơn vị màng lọc ceramic
Dòng nước chưa xử lý

Bể chứa nước chưa
xử lý

Nước sạch
Bơm nạp
Bơm nước sau lọc
Bơm cấp nước

Chất keo tụ (tùy chọn)

Bể nước ngược dòng Bơm ngược dòng
Dòng nước thải ra

Bể tiêu thoát nước (tùy Bể
chọn)
lọc ngập nước

Quạt rửa
Ống khuếch tán

Module màng lọc

6. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng
•
•
•

•

Xử lý nước sạch, xử lý nước sạch chất lượng cao
Xử lý nước thải ở nhà máy nước sạch
Xử lý tinh nước thải sinh hoạt, xử lý tinh nước thải ở bãi chôn lấp rác
Xử lý nước thải từ công đoạn mài kính (tái sử dụng nước sau xử lý).

9


7. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Cần thay đổi một vài thông số để hạ giá thành nếu muốn ứng dụng công nghệ này tại các
doanh nghiệp Việt Nam.
Hình 8: Hình ảnh thực tế của thiết bị màng lọc KUBOTA
Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic
Hình 5: Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic

8. Hồ sơ năng lực
Filcera ® bắt đầu vận hành như một thiết bị xử lý nước sạch vào năm 1999 và tính cho
đến năm 2009 thì đã có 36 đơn vị sử dụng thiết bị này (công suất lớn nhất 7500 m3 /ngày.

9. Tài liệu tham khảo
-

Brochue của hãng Kubota ( />
/> />-

,

Tài liệu danh sách công nghệ xử lý nước thải của Bộ tài nguyên và môi trường Nhật Bản (bản

/>tiếng

Việt)

10