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

3/31/2013

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

LỌC MÀNG

I

ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC.

II CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA MÀNG LỌC.
III

PHÂN CHIA CÁC LOẠI MÀNG LỌC.

IV CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG.

V

CÁC LOẠI MÀNG LỌC.

VI

CÁC ỨNG DỤNG CỦA MÀNG LỌC.

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

ĐỊNH NGHĨA MÀNG LỌC

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

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.

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

LỌC THÔNG THƯỜNG VÀ LỌC MÀNG
ĐẶC ĐIỂM

LỌC HẠT TRUYỀN

THỐNG

LỌC MÀNG

CHẤT LƯỢNG NƯỚC

CHƯA TỐT

RẤT TỐT

SỬ DỤNG HÓA CHẤT

NHIỀU

ÍT HƠN

LỚN

ÍT HƠN

DIỆN TÍCH CT
LOẠI BỎ KL NẶNG

CHƯA TỐT

TỐT

LOẠI BỎ CHC, VK,VR

CHƯA TỐT

TỐT

LOẠI BỎ (N)

CHƯA TỐT

TỐT

KHÔNG

CÓ

KHỬ MẶN

Nguyen Viet Anh. IESE

1


3/31/2013

NHƯỢC ĐIỂM

ƯU ĐIỂM CỦA MÀNG LỌC
Có thể loại trừ virus và vi khuẩn protozoa một cách đáng

Nước cần xử lý phải được làm sạch đến một mức độ

tin cậy

nhất định trước khi đưa vào thiết bị màng lọc

Ít sử dụng hóa chất do đó giảm thiểu đáng kể chất thải và
Chế độ vận hành nghiêm ngặt

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)

Giá thành nước xử lý dùng thiết bị màng cao so với

Hệ thống gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích sử dụng, thi công

công nghệ truyền thống

nhanh
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.

Màng lọc có thể được phân loại theo:
A. Kích thước vật chất:

Loại vật liệu chế tạo màng.

Dạng màng ( khung phẳng, ống rỗng ).
MÀNG LỌC

Công suất lọc của màng, tỉ lệ thu hồi của màng.
Diện tích bề mặt màng, tỉ lệ diện tích hữu ích.

Áp suất hoạt động của màng.

•

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 LỰC LÀM VIỆC)

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO KÍCH THƯỚC LỖ MÀNG)

Mµng UF

• 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

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)

• 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 tấm

Màng cuốn trôn ốc
(Spiral Wound)

Chủ yếu dùng với màng Nano
và RO

PHÂN LOẠI MÀNG (THEO CẤU TRÚC MÀNG)

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

PHÂN LOẠI MÀNG

Quá trình
MF

MF

Microfiltratio
n

UF

UF
Ultrafiltratio
n

TK nguyên lí

ðộng lực

Cơ chế

Chênh áp
100-500 kPa

Lọc theo

Chênh áp
100-800 kPa

Lọc theo

NF
Nanofiltration

Chênh áp
0,3-3 Mpa

RO
Reverse
Osmosis

Chênh áp
1-10 Mpa

Nguyen Viet Anh. IESE

Hạt ở
lại

Dung môi
(nước),
chất tan

SS, hạt
nhỏ, một
phần keo

Dung môi
(nước),
chất tan có
MW nhỏ

(<
1000Da?)

Phân tử
lớn và hạt
keo

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

Khuếch tán

Dung môi
(nước)

Phân tử,
ion chất
tan

kích thước

kích thước

NF
RO

Hạt
qua

3


3/31/2013

PHÂN LOẠI MÀNG
Quá trình

Quá trình

TK nguyên lí

ðộng lực

Cơ chế

Hạt ở
lại

Hạt
qua

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

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

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

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

SS và chất
tan có MW >
1000 Da

Pervaporation

TK nguyên lí

ðiện thẩm

Chênh lệch
nồng độ

D
Thẩm tách

Khuếch tán

Hạt
qua

Hạt ở
lại

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

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

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

Các loại

Các loại

Các chất
thấm tốt

Các chất
kém thấm

Chiết qua
màng

MD

Màng lỏng
trên giá ñỡ

PHÂN LOẠI MÀNG

Cơ chế

MC
Tiếp xúc

màng

Cất màng

ED

ðộng lực

PHÂN LOẠI MÀNG

Thước đo tính bằng mét
10−10 = 10−4 µm

10−9 = 0,001µm

10−8 = 0,01µm

10−7 = 0,1µm

10−6 = 1µm

1Å = 0,1 nm

1 nm

10 nm

100 nm

1000 nm

10−5 = 10µm
0,01mm

Phân tử khối đo bằng Dalton, khoảng gần đúng
200
Nguyên tử
tự do

20.000

Phân tử hữu
cơ nhỏ

500.000
Các hạt keo:
Hạt albumin
Phân tử protein
Hạt keo silic

Phân tử
đường

Thẩm thấu ngược

Cryptosporidia

Siêu vi trùng
Virus

Hóa chất bảo vệ
thực vật
Muối
hòa tan

Vi trùng
(tới ∼ 40 µm)

Tế bào
hồng
cầu

Endotoxin
Pyrogen

Lọc với lớp hạt dày,
d > 1mm

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

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

THEO VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Màng gốm, màng kim loại và màng polymer

4


3/31/2013

KÍCH THƯỚC CÁC QUÁ TRÌNH LỌC MÀNG

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
UF, MF
Kém bền cơ học, ñộ thấm kém

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

Khả năng loại bỏ vật chất của các loại màng
Nước

ion hóa trị I

Ion hóa trị cao

Virus

Vi khuẩn

Quá trình

CÁC HÌNH THỨC LỌC QUA MÀNG
Chất lơ lửng

1.LỌC TRƯỢT - LỌC TIẾP TUYẾN

Vi lọc (MF)

Nước

ion hóa trị I Ion hóa trị cao

Virus

Vi khuẩn

Chất lơ lửng

Siêu lọc (MF)

Nước

ion hóa trị I Ion hóa trị cao

Virus

Vi khuẩn

Chất lơ lửng

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.

Lọc nano (NF)

Nước

ion hóa trị I Ion hóa trị cao

Virus

Vi khuẩn

Chất lơ lửng

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

Thẩm thấu ngược
(RO)

2. LỌC CHẶN – LỌC VUÔNG GÓC

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.

Nguyen Viet Anh. IESE

5


3/31/2013

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

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)

Kích thước lỗ rỗng : 0,1 – 10 µm .
Có khả năng chặn lại các hạt lơ lửng, vi khuẩn, hạt keo, huyền phù,
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.

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.

Công nghệ MBR.

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 acid

, 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 cát
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.

Nguyen Viet Anh. IESE

6


3/31/2013

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.

Hình 1 . Quá trình thẩm thấu

Hình 2 . Quá trình thẩm thấu ngược

NGUYÊN LÝ CỦA THẨM THẤU NGƯỢC
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

CÁC KIỂU MÀNG BÁN THẤM

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.

Áp suất

Nước

Nước muối

Màng bán thấm

MÀNG THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG XOẮN
Ống thu nước thấm

Dạng ống
PCI

Bó sợi rỗng
Toyobo

Bó Xoắn
Lớp xử lý nước
Pall

Dạng khung bảng, màng mỏng

Nguyen Viet Anh. IESE

Các lớp màng của
màng RO

Lớp dẫn nước

7


3/31/2013

MÀNG BÁN THẤM

DẠNG XOẮN

MÀNG BÁN THẤM DẠNG XOẮN
ðƯỢC LẮP ðẶT TRONG VỎ Ống cao áp

Nước muối ra

Nước
thô vào

Nước thấm đi ra
Nước muối ra

Dòng nước thô vào
Dòng nước thấm

Dòng nước thấm

THẨM THẤU NGƯỢC CÓ DÒNG VÒNG

THẨM THẤU NGƯỢC HOẠT ðỘNG KHÔNG CÓ
DÒNG VÒNG

Dòng vòng
Bơm áp lực
Nước thô

Nước thấm

modul

Nước thô

Nước thấm

Bơm áp lực
Dòng đậm
đặc

Thải

Loại bỏ

Concentrate

Dạng Đĩa - ống

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

THẨM THẤU NGƯỢC NHIỀU BẬC

Tấm giữ

Đĩa
Bơm áp lực
Nước thô

Nước thấm

Bậc 1

Bậc 2

Màng
Loại bỏ

Vỏ ống áp lực

Nguyen Viet Anh. IESE

8


THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG
ỐNG ĐĨA™

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG
Dòng tuần hoàn li tâm

Dòng tuần hoàn hướng
tâm

Hoạt ñộng với dòng có nồng ñộ cao
(bùn lơ lửng và chất hữu cơ)

Dạng ống - đĩa™

3/31/2013

Hoạt ñộng ở áp suất cao
Dòng tuần hoàn xoáy rối
Tuần hoàn không có vùng chết

Áp lực thấp
(65 bar)

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

Áp lực cao
(120 bar)
(200 bar)

Dạng đĩa - ống™

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

Dạng đĩa - ống™

Sự lưu thông quyết ñịnh hiệu quả xử lý.

Trên tàu

THẨM THẤU NGƯỢC DẠNG TẤM PHẲNG

Nguyen Viet Anh. IESE

Dạng đĩa - ống™

Trên đất liền

CẤU TẠO VÀ QUÁ TRÌNH LỌC CỦA MÀNG

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

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

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

MÀNG NF CỦA FILMTEC - DOW
THEO ÁP LỰC

ĐẶC ĐIỂM

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.

CÁC HÌNH THỨC MODUN MÀNG
Màng sợi rỗng

NF 200

NF 270

Kích thước inch

4040, 2540

4040,2540

Áp lực bar

4 – 41

SDI

<5

NF 90
4040, 2540
4 – 41

<5

Tỉ lệ loại bỏ NaCl %

<5
75 - 90

Tỉ lệ loại bỏ CaCl2% 35-50
Tỉ
lệ
loại
bỏ
MgSO4%
>97

40-60
>97

>97

pH
Công
m3/day

2-10

2-10

2- 10
suất

lọc
28

30.9

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

Màng dạng ống

Tấm màng phẳng

Màng cuộn xoắn

Cấu tạo

Màng dạng khung tấm

Lỗ móc

Khung xương
ABS

Nước ra
Đầu hút

Lớp đệm xốp 1mm

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“)
62

61

Ống thu nước
lọc

Nước lọc ra
Permeate

Màng phẳng

Bọt khí
đi lên
Bọt khí

Khí

vào
Dịch phản
ứng

by Huber

Flat-sheet membranes

by MF-Busse (Kubota-Membranes)

Membrane rack

CẤU HÌNH MÀNG VÀ MODUL LỌC

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)
66

65

Rotating shaft
Membrane discs
Box
Solid
output
Permeate

Influent

Rotation disc with ceramic membranes (external solution)
Membrane rack
by US-Filter

Nguyen Viet Anh. IESE

Membrane rack
by Mitsubishi

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)
67

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

Membrane rack
by Microdyn Nadir

Cấu hình màng và modul lọc

Cấu hình màng và modul lọc

Membrane system by Puron (Koch Membrane Systems)

Hollow fibre membranes

MÀNG GỐM

Membrane rack

MÀNG GỐM

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)

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

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
74

Flat-sheet membranes

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)
–

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

Membrane rack

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 mặn Swansea,
bang Massachussets, Mỹ

Xử lý nước ngầm nhiễm mặn (TDS 1500 mg/l) và nitrate
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

Nguyen Viet Anh. IESE

13


3/31/2013

Ứng dụng của màng

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
–

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

Ứng dụng của màng

Màng UF và MF

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

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

Màng Vi lọc MF PVDF

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

Pencil Dot (40 µm )

Nước sau xử lý ñược phân ra 5 loại, phục vụ tái sử dụng cho 5 mục ñích
khác nhau.
Micro

RO

Large Siliceous
Particle (20 µm)

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

ARIATM AXAX-series

Thử nghiệm ở Hà Nam
– xử lý nước mặt
mặt,, trạm cấp nước nông thôn

Trước xử lý: 235 NTU

Sau xử lý: 0 NTU

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

Water Turbidity, NTU
1200

Turbidity, NTU

1000
800

600
400
200

8/

4/

12
/2
00
12 8
/2
0
10
/1 08
2/
20
25
08
/1
2/
20
2/ 08
1/
20
6/ 0 9
1/
20
9/ 0 9

1/
2
14 00 9
/1
/2
00
16
9
/1
/2
00
16
/2 9
/2
00
19
/2 9
/2
00
28
/2 9
/2
0
2/ 09
3/
20
09
7/
3/
2

17 00 9
/3
/2
00
20
/3 9
/2
00
9

0

NTU in

APPLICATIONS
TOC Removal

NTU out

Date

APPLICATIONS
Fe/Mn
Fe/
Mn Removal
Air & VOCs

KMnO4 or O3 Oxidation

Well

Water

Filtered
Water

Contact

Air
Microfiltration

Nguyen Viet Anh. IESE

15


3/31/2013

APPLICATIONS
Arsenic Removal
a. Pre-oxidation when necessary: As(III)

Water Supply for
Small Rural Communities

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
3/31/2013

Các chế ñộ vận hành:

94

93

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

2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

95

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

3/31/2013

3/31/2013

•

3. KẾT QUẢ

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

Nguyen Viet Anh. IESE

96

16


3/31/2013

3/31/2013

3. KẾT QUẢ

3/31/2013

3. KẾT QUẢ

97

3/31/2013

3. KẾT QUẢ

3/31/2013

3. KẾT QUẢ

98

99

ðơn
vị
tính

Bể
ngoài
sân

Nước
thô

Sau
LS

Sau
MF

Sau
O3

Sau
UV

Vòi
uống

PP
thử

Colifor
m tổng
số

MPN/
100m
L

58

200

15

0

0

0

0

TCVN
6187 1:1996

2

Ecoli

MPN/
100m
L

TCVN
6187 1:1996

3

Kết
luận

1

Nguyen Viet Anh. IESE

3/31/2013

Chỉ
tiêu
XN

TT

101

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

3/31/2013

3. KẾT QUẢ

100

0

0

0

Không Không Không

ñạt
ñạt
ñạt

0

0

0

0

ðạt

ðạt

ðạt

ðạt

QCVN
01:
2009/
BYT

0

0

-QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, 102

do Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư 04/2009/TT - BYT ngày 17/6/2009

17


3/31/2013

SƠ ĐỒ KẾT HỢP MF/RO “PALL ARIA”
ĐỂ KHỬ MUỐI TRONG NƯỚC LỢ VÀ NƯỚC BIỂN

Nguyen Viet Anh. IESE

18