TIỂU LUẬN tìm HIỂU CÔNG NGHỆ xử lý nƣớc cấp từ NGUỒN nƣớc mặt

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CNSH & KTMT

TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC
CẤP TỪ NGUỒN NƢỚC MẶT
Giảng viên hƣớng dẫn : THS. TRẦN THỊ NGỌC MAI
Sinh viên thực hiện

: HUỲNH TẤN ĐẠT

2005100054

NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031

Lớp

:

NGUYỄN HỮU NHÂN

2005100262

NGUYỄN QUỐC TOÀN

2005100295

01DHTP1

Chuyên ngành :

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Khóa học

:

2010-2014

Năm học

:

2012-2013

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại công nghiệp ngày nay, các nhà máy, xí nghiệp được xây dựng
ngày càng nhiều, trên nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội như ăn uống, may mặc, xây
dựng,…Nhìn chung, tất cả các công ty, nhà máy muốn sản xuất ra sản phẩm thì cần
phải có nguyên liệu, trong đó có nước. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể chủ động
nguồn nước trong sản xuất với lưu lượng ổn định để sản xuất được tốt hơn, đó là vấn
đề rất quan trọng nói chung và với tất cả các doanh nghiệp sản xuất nói riêng cần một
lượng lớn nước như các công ty nước giải khát, dệt, nhuộm,…
Nắm bắt được tình hình này, nhóm chúng tôi đã thực hiện một đề tài về “Công
nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt” nhằm mục đích thấy được những điểm tích

cực trong xử lý nước cấp mà công nghệ này mang lại.
Đề tài được chia làm 2 chương:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề xử lý nước hiện nay
Chương 2: Tổng quan về công nghệ siêu lọc UltraFiltration (UF)
Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi sai sót, mong nhận được sự góp ý từ
quý Thầy (Cô) để các bài sau sẽ đầy đủ hơn.


MỤC LỤC
Lời mở đầu ..................................................................................................................i
Danh mục chữ viết tắt .................................................................................................ii
Danh mục hình ............................................................................................................iii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC HIỆN NAY ..............1
1.1.

Nước mặt .................................................................................................1

1.2.

Nước cấp .................................................................................................1

1.3.

Hiện trạng ................................................................................................2

CHƢƠNG 2. TÔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP UF ..........6
2.1. Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp Ultrafiltration (UF) ....................6
2.2. Cấu tạo .........................................................................................................6
2.3. Cơ chế của quá trình lọc ..............................................................................8
2.4. Đặc điểm của màng siêu lọc UF ..................................................................10

2.5. Ưu điểm của màng lọc.................................................................................11
2.6. Ứng dụng của màng siêu lọc UF .................................................................12
2.6.1. Lọc nước biển, nước muối (thủy sản, hóa chất ..................................12
2.6.2. Lọc nước ép trái cây, nước trà xanh ..................................................12
2.6.3. Thu hồi dầu/ mỡ và xử lý nước thải ...................................................12
2.6.4. Màng UF bảo vệ màng RO ................................................................13
2.7. Nhật Bản phát triển công nghệ lọc màng xử lý nước ..................................13
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................15


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
UF

Ultrafiltration

MF

Micro Filter

MAC21

Màng lọc nước cho thế kỷ 21

NTU

Nephelometric Turbidity Units (độ đục)

PS

Polysulfone

PSE

Polyethersulfone

PP

Polypropylene

PVDF

Polyvinylideneflouride

RO

Reverse Osmosis


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Hệ thống lọc nước sinh hoạt UF ..............................................................
Hình 2.2. Màng lọc do nhiều ống ghép lại ...............................................................
Hình 2.3. Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào ......................................................
Hình 2.4. Quá trình lọc bằng công nghệ UF ............................................................
Hình 2.5. Mô phỏng hệ thống siêu lọc Ultrafiltration .............................................


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƢỚC HIỆN NAY
1.1.

Nƣớc mặt
Trên phạm vi lục địa, trữ lượng nước mặt bao gồm nước băng tuyết ở các địa

cực và các vùng núi cao xứ hàn đới (98.83%), nước hồ (1,15%), nước đầm lầy
(0.015%) và nước sông (0.005%). Về khối lượng nước băng tuyết chiếm tỉ lệ tuyệt đối
lớn và nếu giả thuyết khối băng hà tan thành nước thì mực nước ở đại dương có thể
tăng lên 66,4m. Tuy nhiên trong thực tế băng hà nằm ở khu vực giá lạnh vĩnh cửu nên
khả năng sử dụng chúng còn rất hạn chế. Ngược lại nước sông và hồ tuy chiếm tỉ lệ rất
nhỏ song do tham gia vào chu trình tuần hoàn vận động rất tích cực nên chúng có vai
trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội của con người.
Về lượng nước hồ cho tới nay chưa tính được chính xác, vì chưa được điều tra
đầy đủ. Sơ bộ ước tính có 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó có 145 hồ có diện tích trên
100km2. Hồ nước nhạt lớn nhất và sâu nhất thế giới là Baican (thuộc Cộng hòa Liên
bang Nga) chứa 2.300 km3 nước, với độ sâu tối đa 1741m.
Ngoài hồ tự nhiên, trên lục địa đã xây dựng hơn 10.000 hồ chứa nước nhân tạo
nhằm giải quyết các nhu cầu sử dụng nguồn nước mặt (điều tiết và khai thác dòng chảy
của sông). Tổng dung tích hữu ích của hồ nhân tạo ước tính gần 5.000 km3.
Nước đầm lầy ước tính 11.470 km3 với diện tích 2.682 km2. Nước sông luôn
vận động và tuần hoàn, nên nhanh chóng được phục hồi. Nhờ vậy, tuy thể tích chứa
của các sông ước tính chỉ bằng 1.200 km3 nhưng năng lượng dòng chảy phong phú hơn
nhiều, điều này cho phép tăng đáng kể khả năng khai thác dòng sông cho các mục tiêu
sử dụng khác nhau.
1.2.

Nƣớc cấp
Nước cấp là nước sau khi được xử lý tại cở sở xử lý nước đi qua các trạm cung

cấp nước và từ các trạm này nước sẽ được cung cấp cho người tiêu dùng.
Kỹ thuật môi trường

Trang 1


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Có nhiều nguyên nhân nước cấp bị nhiễm Fe nhưng nguyên nhân chủ yếu là do
trong nước ngầm có một lượng iôn Fe hoàn tan lớn và ko được sử lý triệt để nên có
một lượng Fe còn trong nước sau xử lý hoặc có thể một lượng iôn Fe hòa tan vào nước
do các đường ống vận chuyển nước.
1.3.

Hiện trạng
Ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt không còn là một hiện tượng mới lạ trong cộng

đồng. Nguyên nhân rất nhiều, song chung quy là do quy luật phát triển của xã hội cộng
với lối sống thiếu ý thức của con người.
Những kênh rạch, vệ đường đầy rác, nước thải, những hành vi lấn chiếm dòng,
bờ kênh rạch, sông hồ làm nơi sinh sống; hàng loạt các công trình khai thác nước trái
phép… đang làm “chết dần” nguồn nước sống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe
con người.
Trên thế giới hiện cứ 3 người thì có một người sống trong tình trạng thiếu nước.
Chính vì vậy, cần có sự thay đổi mạnh mẽ về cách thức quản lý nguồn nước đang ngày
càng khan hiếm khi mà dân số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm 2 – 3 tỷ người vào năm
2050. Việt Nam chúng ta cũng không nằm ngoài nguy cơ đó. Do đất nước đang trong
quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu sử dụng nước cho phát

triển kinh tế, phục vụ dân sinh ngày càng lớn khiến tình trạng ô nhiễm, suy thoái, cạn
kiệt nguồn nước diễn ra phổ biến và nghiêm trọng.
Theo nhận xét của GS.TS Ngô Đình Tuấn, Trường Đạo học thủy lợi: Việc khai
thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm
tài nguyên nước, trong khi hiệu quả sử dụng nước còn thấp, tình trạng lãng phí trong sử
dụng nước còn phổ biến trong phạm vi cả nước. Chẳng hạn như nước được dùng cho
sản xuất nông nghiệp nhiều nhất ở đồng bằng sông Cửu Long và lưu vực sông Hồng,
chiếm tới 70% lượng nước sử dụng. Tuy vậy, diện tích thực tưới thấp hơn nhiều so với

Kỹ thuật môi trường

Trang 2


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

diện tích thiết kế (chỉ đạt 68% tổng diện tích được tưới), chứng tỏ hiệu quả sử dụng
nước cho nông nghiệp chưa cao.
Nước còn được sử dụng nhiều cho công nghiệp. Theo một nghiên cứu gần đây,
nhóm sông có tỷ lệ dùng nước cho công nghiệp cao nhất là lưu vực sông Hồng – Thái
Bình, chiếm gần ½ tổng lượng nước sử dụng cho ngành công nghiệp cả nước. Trong đó
25% sử dụng nước công nghiệp diễn ra ở lưu vực sông Đồng Nai; 7% ở nhóm sông
Đông Nam Bộ và 10% ở lưu vực Cửu Long. Đặc biệt, tỷ lệ sử dụng nước dưới đất cho
công nghiệp rất lớn, riêng Thành phố Hồ Chí Minh có đến 57% doanh nghiệp sử dụng
nước dưới đất.
Dự báo đến năm 2015, khối lượng nước sử dụng trong công nghiệp sẽ tăng gấp
đôi so với năm 2006, mức độ tăng sẽ chủ yếu diễn ra ở lưu vực sông vốn đã là một cơ
sở công nghiệp lớn là các lưu vực sông Hồng – Thái Bình, Đồng Nai, nhóm sông Đông

Nam Bộ, Cửu Long và Vu Gia – Thu Bồn.
Theo Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Nguyễn Minh Quang, việc tài
nguyên nước hiện đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm, cạn kiệt là do tác động của biến
đổi khí hậu, chặt phá rừng bừa bãi khiến nguồn nước mặt trên các lưu vực sông, suối
đang dần cạn kiệt và suy thoái cao. Theo ông Phan Xuân Dũng - Chủ nhiệm Ủy ban
Khoa học, Công nghệ và Môi trường Quốc hội, nhiều năm trước, khi khảo sát ở Tây
Nguyên, chỉ cần khoan 15-20 mét đất đã chạm nguồn nước; nhưng đến nay, muốn tìm
nước phải đưa mũi khoan xuống sâu 150-200 mét.
Tình hình cấp nƣớc đô thị ở nƣớc ta còn nhiều bất cập:
Tỷ lệ cấp nƣớc còn rất thấp: trung bình đạt 45% tổng dân số đô thị được cấp
nước, trong đó đô thị loại I và loại II đạt tỷ lệ 67%, các đô thị loại IV và loại V chỉ đạt
10-15%.
Công suất thiết kế của một số nơi chƣa phù hợp với thực tế: Nhiều nơi thiếu
Kỹ thuật môi trường

Trang 3


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

nước, nhưng cũng có đô thị thừa nước, không khai thác hết công suất, cá biệt tại một số
thị xã chỉ khai thác khoảng 15-20% công suất thiết kế.
Tỷ lệ thất thoát thất thu nƣớc còn cao: Sau Hội nghị cấp nước toàn quốc lần
thứ III, các công ty cấp nước địa phương đã có nhiều cố gắng giảm tỷ lệ thất thoát thất
thu nước đã được Bộ Xây dựng đề ra. Nhiều địa phương như Hải Phòng, Huế, Đà Lạt,
Vũng Tàu, Tiền Giang, đạt được kết quả tốt, nhưng tại nhiều đô thị tỷ lệ thất thoát thất
thu vẫn còn cao như Thái Nguyên, Hà Nội, Nam Định, Hà Tĩnh, Vinh…
Tỷ lệ thất thu cao không chỉ chứng tỏ sự yếu kém về mặt năng lực quản lý (cả

tài chính và kỹ thuật) mà nó còn thể hiện kết quả của quá trình đầu tư không đồng bộ
giữa việc tăng công suất với công tác phát triển mạng lưới đường ống. Bộ Xây dựng đã
đề ra chỉ tiêu đến năm 2005: Đối với các đô thị có hệ thống cấp nước cũ tỷ lệ thất thoát
thất thu dưới 40%, các đô thị có hệ thống cấp nước mới là nhỏ hơn 30%.
Chất lƣợng nƣớc: tại nhiều nhà máy chưa đạt tiêu chuẩn quy định, tình trạng
nguồn nước ngầm, nước mặt bị ô nhiễm nặng nề ảnh hưởng đến sức khoẻ của người
dân. Theo số liệu thống kê, tổng công suất khai thác hiện nay là 2,9 triệu m3/ngđ (trong
đó 66% là nước mặt, 34% là nước ngầm). Công tác khảo sát và quản lý nguồn nước nói
chung do Bộ Tài nguyên - Môi trường và địa phương quản lý. Việc chất lượng nguồn
nước có những biến động trong quá trình khai thác do nhiều nghuyên nhân:
-

Tình hình khí tượng thuỷ văn trong những năm gần đây có nhiều biến động
phức tạp, tình hình, hạn hán, lũ lụt ngày càng nghiêm trọng do hậu quả của hiện
tượng phá rừng kết hợp với ELNINO. Do ảnh hưởng của thuỷ triều, nhiều
nguồn nước của các đô thị duyên hải (Đà nẵng, Nha Trang, Huế, Mỹ Tho, Cà
Mau, Kiên Giang…) bị nhiễm mặn với thời gian kéo dài cả trên diện rộng và
chiều sâu trên đất liền.

-

Công tác khảo sát nguồn nước chưa sát với tình hình thực tế, chưa dự báo được
những biến động về mặt trữ lượng cũng như về mặt thuỷ địa hoá.

Kỹ thuật môi trường

Trang 4


Công nghệ xử lý nước cấp

-

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Công nghệ xử lý nước tại một số nhà máy nước chưa đồng bộ và hoàn chỉnh.
Một số dự án công nghệ do tư vấn nước ngoài thiết kế chưa phù hợp với điều
kiện thực tế của Việt Nam.

-

Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do tác động của con người đang diễn ra ngày càng
trầm trọng. Tình hình xả nước thải không qua xử lý ra sông hồ nơi cũng là
nguồn cung cấp nước không được kiểm soát. Tại nhiều địa phương hàng ngàn,
hàng vạn lỗ khoan mạch nông đang là nguồn gây ô nhiễm cho tầng chứa nước
đang khai thác.

-

Công tác quản lý khai thác nguồn nước mặt và nước ngầm chưa được các cấp,
các ngành quan tâm thích đáng. Tư duy “Nước trời cho” đã dẫn đến tình trạng
buông lỏng quản lý, tác động xấu đến chất lượng nguồn nước mặt và nước
ngầm.
Như vậy, một trong những vấn đề quan trọng nhất trong quản lý tài nguyên

nước là quản lý lưu vực sông để điều hoà, phân bổ nguồn nước, phối hợp điều tiết
nguồn nước trên sông sử dụng tổng hợp đa mục tiêu, đáp ứng yêu cầu phòng chống
lũ, cấp nước cho hạ du và các mục đích khác. Cần có sự quy định cụ thể các nội
dung về quản lý lưu vực sông, phân loại lưu vực sông, tổ chức bộ máy quản lý, điều
phối hoạt động có liên quan đến tài nguyên nước trong lưu vực sông; phòng chống

ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt và ứng phó, khắc phục sự cố ô nhiễm nguồn nước và
gắn trách nhiệm, thẩm quyền quản lý nhà nước về lưu vực sông. Đồng thời cần điều
chỉnh, bổ sung các quy định về bảo vệ nước dưới đất, bảo vệ nguồn nước sinh hoạt;
kiểm soát chặt chẽ việc cấp phép các hoạt động xả nước thải… Đặc biệt với mỗi
người dân chúng ta cần có thái độ nghiêm túc với nguy cơ đang cạn kiệt nguồn
nước và hình ảnh các dòng sông chết.

Kỹ thuật môi trường

Trang 5


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP
ULTRAFILTRATION (UF)
2.1.

Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc cấp UltraFiltration (UF)
Xử lý nước bằng công nghệ lọc màng Ultrafiltration Lọc màng Ultrafiltration

(UF) là một công nghệ xử lý nước tiên tiến sử dụng các màng lọc với kích thước màng
nhỏ hơn đến 10.000 lần kích thước lỗ chân lông trên da người.
UltraFiltration (UF) là một công nghệ lọc dùng màng áp suất thấp để loại bỏ
những phân tử có kích thuớc lớn ra khỏi nguồn nước. Dưới một áp suất không quá 2,5
bars, nước, muối khoáng và các phân tử/ ion nhỏ hơn lỗ lọc (0.1- 0.005 micron) sẽ
“chui” qua màng dễ dàng. Các phân tử có lớn hơn, các loại virus, vi khuẩn sẽ bị giữ lại
và thải xả ra ngoài.

Hình 2.1. Hệ thống lọc nước sinh hoạt UF
2.2.

Cấu tạo
Màng lọc UltraFiltration được làm thành những ống nhỏ, đường kính ngoài

1,6mm. Một bộ lọc là một bó hàng ngàn ống nhỏ nên diện tích lọc rất lớn, giúp tăng
lưu lượng nước lên nhiều lần. Màng lọc đóng vai trò như vật liệu lọc cao cấp với nhiều
kích cỡ lỗ màng, từ 0,01µm đến 0,1µm. Kích thước lỗ màng bé có khả năng giữ lại
Kỹ thuật môi trường

Trang 6


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

được tất cả những vật chất cần loại bỏ trong nguồn nước, các phần tử có kích thước lớn
hơn 0,01 microns (phấn hoa, tảo, kí sinh trùng, vi khuẩn, virut, và vi trùng gây bệnh),
dẫn đến việc có thể sản xuất ra được nước “siêu tinh khiết. Trong khi hệ thống lọc cát
chỉ lọc được vật chất có kích thước từ 10µm đến 50µm. Màng lọc này cũng có thể rửa
ngược được và có tuổi thọ khá cao, từ 3 – 5 năm.

Hình 2.2. Màng lọc do nhiều ống ghép lại
Màng lọc Ultrafiltration có thể hoạt động theo 2 nguyên lý:
Từ ngoài vào trong: Lớp lọc nằm bên ngoài màng. Dòng nước có chất ô nhiễm
được đẩy vào từ bên ngoài màng lọc. Nước sạch sau lọc được thu ở bên trong màng lọc
Từ trong ra ngoài: Lớp lọc nằm bên trong màng. Dòng nước có chất ô nhiễm

được châm vào từ bên trong màng lọc. Nước sạch sau lọc được thu ở bên ngoài màng
lọc.

Kỹ thuật môi trường

Trang 7


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Hình 2.3. Lọc màng từ trong ra và từ ngoài vào
2.3.

Cơ chế của quá trình lọc

Hình 2.4. Quá trình lọc bằng công nghệ UF
Quá trình lọc bằng công nghệ UF có thể chia làm các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Nguồn nước thô được lấy từ các nguồn nước mặt khác nhau nhu
ao, hồ, sông, suối,…được cho qua thiết bị bơm để vào hệ thống lọc. Tại đây có một

Kỹ thuật môi trường

Trang 8


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

màng lọc thô để ngăn cản và giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước đầu vào. Màng
lọc thô này có đường kính tương đối lớn để giữ lại những tạp chất thô của nguồn nước
và góp phần làm cho hệ thống lọc nước không bị hư hỏng. Nếu không có màng lọc thô
ở giai đoạn này thì các giai đoạn sau sẽ hoạt động không được, do các tạp chất cỡ lớn
có thể va đập và làm thủng các màng lọc ở giai đoạn sau. Do đó, ở giai đoạn lọc thô
này là rất quan trọng.
Giai đoạn 2: Sau khi qua màng lọc thô ở giai đoạn 1, các tạp chất thô được giữ
lại một phần, sau đó tiếp tục chảy qua một màng lọc thứ hai. Màng lọc này có đường
kính 10 microns. Tại đây, các tạp chất lại được giữ lại một lần nữa tại màng lọc này.
Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10 microns thì màng lọc tại giai đoạn này giữ lại
rất hiệu quả, nhưng đối với các tạp chất lớn hơn 10 microns vẫn đi qua mà không bị
giữ lại, xuyên qua màng vào sâu bên trong.
Giai đoạn 3: Tại giai đoạn này, các tạp chất có tính chất keo và vi khuẩn bị giữ
lại triệt để tại giai đoạn này nhờ vào màng lọc Microfiltration có kích thước 0,1
microns. Nước sau khi qua giai đoạn này đã tương đối là sạch hơn và trong hơn. Tuy
nhiên, màng lọc này không thể giữ được virus cũng như các phân tử hữu cơ vi mô
khác, do đó các loại này vẫn sẽ đi qua màng lọc này.
Giai đoạn 4: Sau khi tất cả các tạp chất lớn, trung bình đều được giữ lại ở các
giai đoạn trước thì đến giai đoạn này, nhờ vào màng lọc có đường kính lỗ rất nhỏ 0,01
microns, các thể virus đã bị giữ lại triệt để, nước sau khi qua giai đoạn này được lấy ra
ngoài và có thể sử dụng cho mục đích sản xuất, sinh hoạt, công nghiệp,…Mặt khác,
nhờ vào màng lọc có kích thước nhỏ và lọc triệt để như vậy góp phần làm cho nước
đầu ra an toàn vệ mặt vệ sinh cũng như giá trị cảm quan (nước đầu ra có độ trong cao).
Nhìn chung, nước sau khi qua hệ thống lọc này có độ sạch cao, có thể dùng cho
nước sinh hoạt ở hộ gia đình và sản xuất công nghiệp ở quy mô nhỏ. Đây là một hệ
thống lọc hoạt động rất ổn định và hiệu quả, năng suất cao và dễ vận hành. Công nghệ
Kỹ thuật môi trường

Trang 9

Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

lọc nước Ultrafiltration hứa hẹn sẽ trở nên cần thiết hơn và được áp dụng nhiều hơn
trong đời sống cũng như sản xuất.

Hình 2.5. Mô phỏng hệ thống siêu lọc Ultrafiltration
2.4.

Đặc điểm của màng siêu lọc UF

 Quá trình lọc diễn ra ở nhiệt độ bình thường và áp suất thấp nên tiêu thụ ít điện
năng, cắt giảm chi phí hoạt động đáng kể.
 Kích thuớc của hệ thống gọn nhỏ, cấu trúc đơn giản nên không tốn mặt bằng lắp
đặt.
 Quy trình vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công.
 Cấu trúc và vật liệu màng lọc đồng nhất và sử dụng phương pháp lọc cơ học nên
không làm biến đổi tính chất hóa học của nguồn nước.
 Vật liệu của màng lọc không xâm nhập vào nguồn nước, đảm bảo độ tinh khiết
trong suốt quy trình xử lý.
 Mặc dù có kích thước lỗ nhỏ nhưng màng UF có độ rỗng (khả năng thấm qua
cao) nên lượng chất lỏng được lọc qua màng tương tự như màng vi lọc (MF) và
có thể thay thế màng MF trong một số trường hợp.
 Hầu hết màng UF được chế tạo từ polymer và các chất kỵ nươc tự nhiên. Trong
đó vật liệu polymer được sử dụng khá phổ biến, bao gồm: Polysulfone (PS),
Polyethersulfone

(PES),

Polypropylene

(PP)

và

Polyvinylideneflouride

(PVDF),...
Kỹ thuật môi trường

Trang 10


Công nghệ xử lý nước cấp

2.5.

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Ƣu điểm của màng lọc
Hai lớp lọc (lớp lọc kép): Tăng tính đa dạng trong việc sử dụng màng. Nước có

thể đi từ ngoài vào trong hoặc từ trong ra ngoài.
Độ tin cậy cao: Lớp lọc kép cho phép màng lọc vẫn hoạt động khi 1 lớp bị hư
trong lúc vận hành.
Hoạt động ổn định và đáng tin cậy: Nhờ sợi làm màng có hình dạng và bề dày
đồng nhất.

Tạo dòng chảy dễ dàng: Nhờ các khoảng trống hình “ngón tay” bên trong
màng giúp tạo dòng chảy dễ dàng mà không cần tác động lực.
Độ bền lớn: Hệ khung xương bên trong lớp đỡ và tính đồng nhất của lớp đỡ
giúp tăng tính bền, uyển chuyển cho màng lọc.
Bảng 2.1. Tiêu chí mẫu nƣớc sau khi lọc
Tiêu chí

Mẫu nƣớc

Sau khi lọc

Độ đục (NTU)

10.2

0.2

Volatile Phenolic Compound

0.018

< 0.002

CODcr (mg/L)

3.46

1.46

Chloroform (mg/L)

347

4.5

Tổng số khuẩn Intestinal

350

0

350

0

(mg/L)

Coliform (cfu/mL)
Tổng số khuẩn Fecal Coliform
(cfu/L)

Kỹ thuật môi trường

Trang 11


Công nghệ xử lý nước cấp

2.6.

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Ứng dụng của màng Ultrafiltration (UF)
Màng siêu lọc (UF) là công nghệ lọc cung cấp một giải pháp hợp lý cho các dây

chuyền sản xuất thực phẩm và đồ uống, chất lượng nước rất cao sau khi lọc qua màng
UF dùng cho việc sản xuất nước khoáng, nước hoa quả, nước tăng lực. Màng UF tạo
tạo nên một rào cản chắc chắn các vi sinh vật, bào tử và loại bỏ màu, chất hữu cơ
(trong nguồn nước tự nhiên thường xuất hiện các chất tiết ra từ vỏ cây, các chất mùn
…), các chất rắn hoà tan trong nước.
2.6.1. Lọc nƣớc biển, nƣớc muối (thủy sản, hóa chất
Để làm sạch nước biển mà vẫn giữ nồng độ muối, màng UF có thể thay thế cho
toàn bộ quy trình phức tạp nhiều công đoạn: Nước biển -> Khử trùng -> Lọc thô ->
Lọc cát -> Than hoạt tính -> Nước biển sạch.
2.6.2. Lọc nƣớc ép trái cây, nƣớc trà xanh
Để loại bỏ những thành phần không có lợi trong nuớc ép trái cây, người ta
thường dùng men sinh học hoặc hóa chất để làm kết tủa chúng và gạn lấy phần nước
trong nhưng vẫn không thể giảm độ đục xuống dưới 2.0 NTU. Ứng dụng công nghệ
màng có thể giảm tối đa lượng enzyme và hóa chất, bảo đảm tính “thiên nhiên” của trái
cây trong khi cải thiện độ trong rõ rệt: 0,4 – 0,6 NTU. Ngoài ra, tuổi thọ của nước ép
cũng tăng đáng kể do toàn bộ vi khuẩn, virus đã bị màng UF loại bỏ.
2.6.3. Thu hồi dầu/ mỡ và xử lý nƣớc thải
Rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng dầu để làm mát, bôi trơn và thường phải
thải bỏ sau một thời gian.Với màng UF, ta có thể dễ dàng tách được dầu từ nguồn nước
thải này. Kích thước của phân tử dầu đủ nhỏ để chui qua lỗ lọc nhưng sức căng bề mặt
của nó lại cản trở việc này (khi màng lọc đã bị ướt). Sau khi dùng màng UF, nước thải
chỉ còn chưa tới 10ppm dầu, phù hợp với quy định. Đặc biệt, có tới 30~60% lượng dầu
được thu hồi để tái sử dụng.

Kỹ thuật môi trường

Trang 12


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

2.6.4. Màng UF bảo vệ màng RO
Lọc bảo vệ cho màng RO hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp truyền
thống, vì nước sau khi lọc màng UF đã gần như tinh khiết, không còn vi khuẩn, cặn
siêu nhỏ. Màng RO lúc này được làm việc trong môi trường sạch hơn và sẽ có tuổi thọ
cao hơn.
Làm sạch nước máy: Nếu nước máy không bị ô nhiễm nặng, không có asen,
nitrit, thuốc trừ sâu … (theo công bố hàng năm của nhà cung cấp nước) ta chỉ cần dùng
màng UF để tinh chế thành nước uống trực tiếp.
2.7.

Nhật Bản phát triển công nghệ lọc màng để xử lý nƣớc
Công nghệ xử lý nước ở Nhật trong thế kỷ 20 chủ yếu là lọc qua cát, nhưng từ

những năm 1980 công nghệ lọc qua màng đã được đưa vào áp dụng. Đây là công nghệ
sử dụng màng siêu lọc (UF) hay màng vi lọc (MF).
Cuối thời kỳ Minh Trị (1868 – 1912), mới chỉ có 8,4% của dân số 49,9 triệu
người Nhật được kết nối vào mạng nước máy. Từ thập niên 1950, hệ thống cấp nước
Nhật bắt đầu phát triển nhanh chóng. Đến năm 1987, có 94% dân số đã được phục vụ
nước máy, và năm 2000 con số đó là 96,5% với tổng công suất cấp nước là 17 tỉ
m3/năm. Tuy nhiên, nhu cầu của người dân Nhật ngày càng thiên về nước uống an
toàn, và chỗ đứng của nước máy khử trùng bằng clo ngày càng giảm. Lọc màng – công
nghệ xử lý nước mới đã và đang được phát triển để đáp ứng xu thế đó.

Công nghệ xử lý nước ở Nhật trong thế kỷ 20 chủ yếu là lọc qua cát, nhưng từ
những năm 1980 công nghệ lọc qua màng đã được đưa vào áp dụng. Đây là công nghệ
sử dụng màng siêu lọc (UF) hay màng vi lọc (MF). Công nghệ lọc màng có ưu điểm là
khả năng loại các chất rắn cao và nhà máy dễ bảo trì. Hiện nay, có khoảng 90 nhà máy
nước trên thế giới sử dụng công nghệ lọc màng với công suất trên 5.000 m3/ngày. Ở
Nhật, công nghệ lọc màng đang được sử dụng ở các nhà máy nước quy mô nhỏ (công
Kỹ thuật môi trường

Trang 13


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

suất dưới 1.000 m3/ngày) ở những nơi thiếu các kỹ sư.
Quá trình phát triển của công nghệ lọc màng ở Nhật đã đi qua 3 giai đoạn, thu
hút sự tham gia của chính phủ, tư nhân và các nhà khoa học.
Ở giai đoạn 1991-1993, dự án “Màng lọc nước cho thế kỷ 21” (MAC21) đã đi
đến kết luận màng UF và MF là hoàn toàn thích hợp để khử đục và loại vi khuẩn ở các
nhà máy nước quy mô nhỏ.
Trong giai đoạn 1994-1996, Dự án NEW MAC21 đã phát triển các hệ thống lọc
nước kết hợp hấp phụ bằng than hoạt tính và ozon hoá với lọc màng UF/MF.
Trong Dự án nâng cao ACT21 giai đoạn 3 (1997-2000), lọc màng UF/MF đã
được áp dụng vào các nhà máy quy mô vừa đến lớn.
Năm 2001, Nhật Bản có khoảng 240 nhà máy nước công nghệ lọc màng với
tổng công suất xử lý 140.00 m3/ngày. Quy mô nhà máy nước lọc màng ngày càng mở
rộng. Một nhà máy lọc màng công suất 30.00 m3/ngày sẽ được hoàn thành trong năm
2003, và dự kiến sẽ có một nhà máy công suất 150.000 m3/ngày trong tương lai không
xa. (Cần nhớ rằng các nhà máy nước lớn như Nam Dư và Cáo Đỉnh ở Hà Nội có công

suất 30.000m3/ngày)
Nhật Bản hiện có một số nhà sản xuất màng lọc hàng đầu thế giới và có quá
trình phát triển công nghệ lọc màng mạnh. Một loại màng lọc bằng sứ quy mô lớn với
khả năng chịu nhiệt cao và tuổi thọ dài, và một loại màng MF chịu được ozon làm bằng
polyvinyldenefluoride (PVDF) đã được chhé tạo và đưa vào sử dụng. Ở các nhà máy
nước sử dụng màng lọc MF chịu ozon, quá trình lọc qua màng có thể đồng thời với
ozon hoá.
Các loại màng lọc nước được phát triển ở Nhật Bản đang rất có triển vọng áp
dụng rộng rãi trên thế giới.

Kỹ thuật môi trường

Trang 14


Công nghệ xử lý nước cấp

GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Internet

[1].

/>
[2].

/>
[3].

/>
[4].

/>
[5].

/>
[6].

/>
Kỹ thuật môi trường

Trang 15