NC màng lọc nano nhiều bậc để khử mặn nước ven biển cấp cho SH

xuất hiện những chất liệu khác như gốm, than hoạt tính (tốt nhất là than dừa), chất liệu nhựa polypropylene, nhựa trao đổi ion... đã giúp cho việc lọc nước khá hơn nhiều

LỜI NÓI ĐẦU



Nước là nhu cầu thiết yếu cho con người, động vật và cây cối Nước có

ý nghĩa quan trọng đối với cuộc sống con người nhưng nó phải là nguồn nướcsạch Vùng nông thôn nước ta chiếm khoảng 80% dân số cả nước có nhu cầunước sạch rất cao nhưng số lượng người dân được sử dụng nước sạch còn hạnchế, đặc biệt là các cụm dân cư ven biển nằm rải rác khắp và gắn bó mật thiếtvới các vùng nông thôn Ở những khu vực nhỏ ven biển, điều kiện về nguồnnước rất hạn chế, nguồn nước ngầm và nước mặt bị nhiễm mặn, nguồn nướcmưa khó thu gom nên việc đầu tư một hệ thống cấp nước đủ quy mô và tiêuchuẩn là nhu cầu chính đáng của người dân và phù hợp với chủ trương củaChính phủ Hiện nay nhiều dự án xây dựng công trình cấp nước sạch và vệsinh nông thôn do Nhà nước và quốc tế tài trợ như chương trình Unicef, dự áncủa Chính phủ Nhật Bản (JICA), ngân hàng phát triển Châu Á (ADB), ngânhàng thế giới (WB) đã và đang được triển khai ở các địa phương Số lượngcông trình do nhân dân tự xây dựng còn lớn hơn nhiều Mặc dù vậy, mới chỉđáp ứng được khoảng 50% nhu cầu cấp nước sạch của toàn dân Giải quyếttriệt để vấn đề này là một thách thức không nhỏ đối với toàn xã hội

Trên Trái đất, nước biển ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việccung cấp nước uống do việc phát triển các nguồn nước ngọt tự nhiên bị hạn chế.Theo khảo sát của các tổ chức quốc tế, 97,5% nước trên Trái đất là nước biển vàkhông hơn 2,5% là nước ngọt Tình trạng thiếu nước trầm trọng do gia tăngdân số, đô thị hóa và chất lượng cuộc sống trên thế giới ngày càng cao hơn đãkhiến nhiều quốc gia (nhất là các vùng khô hạn và bán khô hạn) phải chấpnhận các công nghệ khử mặn Trong xử lý nước cấp cho sinh hoạt từ nguồnnước tự nhiên, những vật liệu lọc như cát, sỏi, … chỉ giúp ta khử bỏ những

chất bẩn thô, những hạt huyền phù và một phần nhỏ các hợp chất đã kết tủanhư sắt, man-gan, còn chất độc hại hòa tan trong nước thì hầu như không lọcđược Sau này, xuất hiện những chất liệu khác như gốm, than hoạt tính (tốtnhất là than dừa), chất liệu nhựa polypropylene, nhựa trao đổi ion đã giúpcho việc lọc nước khá hơn nhiều Tuy nhiên, nó mới chỉ dừng ở mức độ giữlại các hạt chất bẩn có kích thước nhỏ, riêng vi sinh vật thì không được lọctốt.

Do những hạn chế của các vật liệu lọc trên, đã xuất hiện các phươngpháp xử lý nước bằng màng lọc Kỹ thuật màng là một trong những quá trìnhkhá mới được phát triển và ứng dụng trong công nghệ xử lý nước, nước thảitrong gần 30 năm trở lại đây Màng hoạt động như một hàng rào chắn đối vớidòng chảy của một hỗn hợp gồm chất lỏng và các cấu tử trong đó Màng cótính thấm chọn lọc khác nhau đối với các cấu tử khác nhau

Trên cơ sở đó, qua một thời gian nghiên cứu, thu thập tư liệu dưới sựhướng dẫn của PGS.TS Trần Đức Hạ, Ks Phạm Duy Đông, Ks Trần HoàiSơn, nhóm sinh viên của ngành Cấp thoát nước - Viện Khoa học và kỹ thuậtmôi trường đã tiến hành nghiên cứu Đề tài:

“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÀNG LỌC NANO NHIỀU BẬC ĐỂ KHỬ MẶN NƯỚC VEN BIỂN CẤP CHO SINH HOẠT”

Đây là Phương pháp khá mới nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lýnước cấp Nhưng trên cơ sở vừa học, vừa thực nghiệm, áp dụng lý thuyết vàothực tế, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Đức Hạ, Ks Phạm Duy Đông,

Ks Trần Hoài Sơn nhóm nghiên cứu đã đạt được kết quả bước đầu khả quan ở

Có thể nói phương pháp “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÀNG LỌC NANONHIỀU BẬC ĐỂ KHỬ MẶN NƯỚC VEN BIỂN CẤP CHO SINH HOẠT”

có những ưu điểm nổi bật Từ những kết quả đạt được , nhóm nghiên cứu thấyrằng Phương pháp này hoàn toàn khả quan và nó sẽ vừa góp phần giải quyếtnhu cầu chính đáng cho người dân vừa góp phần hiện thực hoá chủ trươngchính sách của Đảng và Nhà nước

LỜI CẢM ƠN



Phương pháp “nghiên cứu sử dụng màng lọc nano nhiều bậc để khửmặn nước ven biển cấp cho sinh hoạt” là phương pháp khá mới, chưa ápdụng, nghiên cứu rộng rãi ở nước ta Đó là phương pháp có nhiều ưu điểm vềphương diện kỹ thuật, quy mô sản xuất và giá thành hoạt động

Dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Trần Đức Hạ, Ks Phạm DuyĐông, Ks Trần Hoài Sơn nhóm nghiên cứu đã dần hoàn thành được khốilượng công việc đặt ra và thu được kết quả tốt đẹp

Chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến PGS.TS Trần Đức Hạ, KsPhạm Duy Đông, Ks Trần Hoài Sơn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tàitrên

Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trên phòng thí nghiệm,cácthầy cô giáo bộ môn Cấp thoát nước – Viện khoa học và kỹ thuật môi trường

đã tạo điều kiện, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Nhóm sinh viên NCKH

Nội dung nghiên cứu :

Nghiên cứu lý thuyết: Xây dựng mô hình phục vụ thí nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm: Vận hành mô hình với các thông số khácnhau tìm ra thông số thiết kế, vận hành mô hình thực tế một cách tối ưu nhất

Thời gian nghiên cứu:

Nghiên cứu lý thuyết: từ tháng 9/2010

Nghiên cứu thực nghiệm: từ tháng 6/ 2011

Nhóm tham gia nghiên cứu :

Thành viên lớp 53 MN1 – Viện khoa học và kỹ thuật môi trường :

1 Mai Thanh Quang

2 Nguyễn Quang Vinh

CHƯƠNG I : ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CỦA CÁC CỤM DÂN CƯ NÔNG THÔN VEN BIỂN HẢI ĐẢO VIỆT NAM



1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH CẤP NƯỚC VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM

1.1 Lịch sử phát triển cung cấp nước vùng ven biển:

Lịch sử phát triển cung cấp nước vùng ven biển cũng chính là lịch sửphát triển và cung cấp nước vùng nông thôn Việt Nam Ngay sau ngày hòabình lập lại ở miền Bắc (1954), Đảng và Chính phủ đã quan tâm đến đề sứckhỏe và môi trường sống của nhân dân nói chung và ở nông thôn nói riêng

Từ năm 1960 ngành Y tế đã tuyên truyền vận động mạnh mẽ nhân dân xâydựng ba công trình Giếng nước – Nhà tắm – Hố xí Hưởng ứng Thập kỷ Quốc

tế cấp nước và vệ sinh môi trường của Liên Hợp Quốc 1981-1990, chươngtrình cung cấp nước sinh hoạt nông thôn được bắt đầu triển khai ở Việt Namvới sự tài trợ giúp mạnh mẽ của Quỹ nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF.Trong thời gian gần đây, lĩnh vực cung cấp nước và vệ sinh môi trường nôngthôn nhất là vùng ven biển đang được Chính phủ Việt Nam và nhiều tổ chứcquốc tế, quốc gia và phi chính phủ quan tâm

1.2 Tình hình cung cấp nước sạch các vùng nông thôn ven biển.

- Giai đoạn trước 1980 trước khi triển khai chương trình nước sinh hoạtnông thôn do UNICEF tài trợ:

Trong giai đoạn này các công trình cấp nước là các công trình cấp nước

cổ truyền như: hồ, lu chứa nước mưa, giếng khơi thu nước ngầm mạch nông,giếng khoan khơi thu nước mặt ven hồ và giếng công cộng

- Giai đoạn từ 1981 – 1994 (trước khi có chỉ thị 200TTg của Thủ tướngchính phủ)

Trước ảnh hưởng to lớn của việc cung cấp nước sạch và vệ sinh môitrường nông thôn, hưởng ứng chương trình hành động của Liên hợp quốc vềthập niên cung cấp nước uống và vệ sinh môi trường thế giới (1981 – 1990).Năm 1982 Chính phủ Việt Nam đã thành lập ủy ban quốc gia về nước sinhhoạt và vệ sinh môi trường

Năm 1982, chương trình đã triển khai các dự án đầu tiên có tính thửnghiệm về mô hình cấp nước với hộ nông dân Sau một năm thực hiện vớinguồn nước sinh hoạt hoặc sử dụng nguồn nước không đảm bảo vệ sinh Từkết quả này, năm 1984 được sự thỏa thuận của UNICEF, vùng dự án tiếp tục

mở rộng ra 3 tỉnh phía Bắc: Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh và Hà Nam Ninh

Trên cơ sở những mô hình cấp nước có hiệu quả, được sự đồng ý củachính Phủ và chấp thuận của tổ chức UNICEF, chương trình được mở rộng ranhiều tỉnh Năm 1987 chương trình được mở rộng ra 7 tỉnh đưa quy mô cấpnước lên 23 tỉnh, thành phố đồng thời vốn tài trợ của UNICEF cho chươngtrình được tăng nhanh qua mỗi năm Năm 1990 có thêm 14 tỉnh tham giachương trình.Từ năm 1987 được sự đồng ý của Chính phủ, ngân sách địaphương đã góp phần hỗ trợ cho hoạt động của Chương trình cấp tỉnh, thànhphố, huy động thêm nguồn vốn của người sử dụng đồng thời chủ trương thaythế hàng nhập khẩu, góp phần giảm được giá thành

Đến hết năm 1990, sau hai tài khóa trợ giúp của UNICEF với tổng kinhphí tài trợ 15,095 triệu USD đã thực hiện được 33.487 giếng trên địa bàn 38tỉnh, thành phố (tính theo tỉnh mới) đáp ứng cho khoảng 4 triệu nông dânnông thôn có nước sạch cho nhu cầu sinh hoạt.

2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

2.1 Tình trạng hoạt động của các công trình

Phát triển công trình cấp nước tập trung quy mô thôn, xã, cụm xã hiệnnay đang được nhiều địa phương áp dụng và phát triển, nhất là ở những vùngngười dân vùng ven biển sống tập trung có thu nhập tương đối ổn định Ngườidân đã nhận thức được rằng mặc dù công trình cấp nước tập trung đòi hỏi đầu

tư lớn, nhưng chúng có nhiều ưu điểm như hiệu quả kinh tế cao, có chất lượngnước đảm bảo, nước được đưa đến từng hộ gia đình, chi phí sử dụng nướcđược thanh toán qua đồng hồ theo giá được duyệt của cấp có thẩm quyền, tuổithọ công trình cao

Tuy nhiên tình trạng hoạt động của các công trình cấp nước tập trungcòn có rất nhiều vấn đề cần phải quan tâm xem xét và khắc phục

Nguyên nhân chủ yếu để các công trình xử lý trong hệ thống cấp nướctập trung hỏng hoặc xuống cấp là do chế độ vận hành và bảo dưỡng côngtrình không đúng theo quy định và trình độ của người quản lý còn thấp khôngphù hợp

2.2 Hình thức quản lý vận hành các công trình:

Việc quản lý các công trình cấp nước tập trung hiện nay vẫn còn nhiềubất cập và lúng túng, chưa có một mô hình quản lý, vận hành thống nhất cho

các địa phương trong cả nước Tuỳ thuộc vào nguồn vốn đầu tư mà chủ sởhữu các công trình ở các địa phương đưa ra mô hình quản lý vận hành khácnhau.

Trong các mô hình quản lý trên chỉ có mô hình do các công ty cấp nướchoặc Trung tâm nước SH và VSMT nông thôn quản lý thì các cán bộ quản lý

có chuyên môn và được đào tạo cơ bản Còn các mô hình quản lý khác thì cáccán bộ quản lý đều không có trình độ chuyên môn và chỉ được tập huấn sơqua

2.3 Chất lượng nước:

Hầu như các hệ thống cấp nước tập trung đang hoạt động cung cấpnước cho nhân dân không được kiểm tra chất lượng nước thường xuyên màchỉ phân tích chất lượng khi công trình xây dựng xong đưa vào sử dụng

Theo báo cáo của các địa phương và trên cơ sở tổng hợp của Vănphòng Chương trình mục tiêu quốc gia Nước sạch và VSMT nông thôn, thìđến hết năm 2003 có 54,3% dân số ven biển Việt Nam được hưởng nướcsạch Tuy nhiên, chất lượng nước đảm bảo tiêu chuẩn quốc gia (Tiêu chuẩn

1329 của Bộ Y tế) chỉ đạt dưới 20%

2.4 Công nghệ xử lý nước

Thực tế hiện nay công nghệ xử lý cấp nước sinh hoạt cho các vùng venbiển rất đa dạng, từ công nghệ xử lý đơn giản cho các công trình cấp nướcnhỏ lẻ đến các công nghệ xử lý hiện đại cho các hệ thống cấp nước tập trungquy mô lớn

Các công nghệ xử lý thường áp dụng bao gồm:

- Xử lý nước mặt bằng phương pháp đánh phèn (ở vùng ven biển đồngbằng sông Cửu long) Phương pháp này chỉ có tác dụng làm trong nước, cácchỉ tiêu hoá học hoặc vi sinh không xử lý được do vậy chất lượng nước rấtkém.

- Xử lý nước mặt bằng công nghệ giếng thấm (áp dụng cho hộ hoặcnhóm hộ gia đình)

- Xử lý nước mặt bằng bể lọc chậm cho cụm dân cư nhỏ

* Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước tập trung:

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt bằng bể lọc chậm

- Dây chuyển công nghệ xử lý nước mặt

Nguồn

nước

Bể lọc chậm

Bể chứa nước sạch

Mạng phân phối

TB cấp I Nguồn

nước

Tháp hoà trộn

Bể lọc nổi

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước ngầm.

Được xây dựng tại vùng ven biển các tỉnh khu vực đồng bằng sông CửuLong, đồng bằng sông Hồng

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước ngầm sử dụng Katox

Đã được xây dựng ở Nam Định và một số tỉnh miền Nam

TB giếng Giếng

Trạm bơm cấp II

BCNS

Bể lọc nhanh

TB giếng

Giếng

khoan

Thiết bị trộn khí - nước

BCNS

Thiết bị lọc

Thiết bị hấp phụ

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước ngầm.

Xây dựng tại một số địa phương có hàm lượng sắt trong nước ngầmthấp như Nghĩa Hưng - Nam Định, Cần Thơ, Sóc Trăng

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sử dụng bể lọc tự rửa

Dây chuyền xử lý này đã được xây dựng và sử dụng tại bán đảo SơnTrà - Đà Nẵng

TB giếng Giếng

khoan

Tháp làm thoáng cao tải

Khử trùng

Mạng lưới đường ống

Trạm bơm cấp II

BCNS

Bể lọc cát

Bể lọc cát

Suối Hồ chứa Bể lọc tự rửa Bể chứa Mạng tiêu thụ

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH

ii) Áp lực trên màng

Thông qua quá trình làm việc của màng lọc, dòng hỗn hợp đầu vàođược phân tách làm hai phần: một phần là dung dich sau lọc và phần nhữngvật chất bị giữ lại trước màng lọc Màng lọc có thể áp dụng để làm sạch haylàm đậm đặc một dung dịch hay phân tách một hỗn hợp

Các ưu điểm của màng lọc:

- Quá trình màng lọc xảy ra ở điều kiện nhiệt độ bình thường và cácdung dịch tham gia không có sự thay đổi về pha, đây là ưu điểm lớn so vớiphương pháp tách bằng chưng chất

- Quá trình phân tách vật chất qua màng không cần có hóa chất phụgia như một số các quá trình khác trong xử lý nước, ví dụ lắng và lọc

1.2 Các loại màng lọc

Màng lọc có thể được phân loại theo kích cỡ lọc và mức độ áp lực.Ngoài ra màng lọc có thể phân loại theo vật liệu cấu tạo màng, hình dáng hìnhhọc

a Vi lọc (Microfiltration – MF)

Các màng lọc loại này có các lỗ rỗng 0,1 – 1 micromet (μm), hoạt độngdưới áp suất thông thường từ 10 – 100 psi ; nó có thể loại bỏ các phần tử lơlửng, huyền phù, chất keo, men, phân tử protein có trong sữa hay ngũ cốc, vikhuẩn hoặc chất rắn hoà tan có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng ; nókhông làm thay đổi thành phần dung dịch (nước) lọc, chỉ có các phần tử nêutrên được lọc đi

b Siêu lọc (Ultrafiltration – UF)

Các màng siêu lọc có cấu trúc mềm không đối xứng, kích thước lỗ rỗng

từ 0,001 – 0,1 μm, hoạt động dưới áp suất thông thường từ 70 - 200 psi ; chophép lọc được các chất keo, chất rắn hoà tan có kích thước nhỏ và các phần tửnhư vi khuẩn, vi rút, proteins có khối lượng mol nhỏ, carbohydrates,enzymes

c Lọc nano (Nanofiltration – NF)

Màng lọc nano có kích thước lỗ rỗng khoảng 0,001μm, hoạt động dưới

áp suất thông thường từ 100 – 600 psi; là màng trung gian giữa 2 hình thứclọc màng là RO và UF Nó có thể lọc được các phân tử muối hoá trị thấp vàcác chất khoáng ; được ứng dụng trọng lọc cặn các protein, gelatin, công nghệ

chế biến nước hoa quả, phân ly chất rắn hoà tan trong dung dịch và sản xuấtnước sạch phục vụ sinh hoạt.

Bảng tổng kết các công nghệ lọc màng

TT Tên

Kích thước lỗ rỗng (µm)

Á

p suất làm việc (bar)

Khả năng xử lý

Chi phí sản xuất

0,1- 1,0

1

- 8,6

Độ đục, chất lơlửng, huyền phù, chất keo,men, phân tử, vi khuẩnhoặc chất rắn hoà tan cókích thước lớn hơn kíchthước lỗ rỗng ;

Thấp

0,01- 0,1

4,8- 13,8

Như MF, ngoài racòn giữ được vi rút,proteins có khối lượng mol

carbohydrates,

Trungbình

0,01- 0,001

6,9- 41,4

Như UF, ngoài racòn giữ được phân tử muốihoá trị thấp, các chấtkhoáng, protein, gelatin

Cao

1.3 Đặc tính màng

Màng lọc có thể được chia ra màng đối xứng và không đối xứng.

Màng đối xứng là màng đồng chất có các lỗ rỗng được tạo thành do kỹthuật bắn phá bằng chùm tia, sau đó cho hoá chất tác dụng cố định lại

Màng không đối xứng là màng hỗn hợp, thường làm từ vật liệu làpolyme, composite gồm nhiều lớp mỏng có kích thước lỗ rỗng khác nhau theothứ tự giảm dần độ rỗng xếp chồng lên nhau, giữa các lớp là các sợi đỡ; mụcđích nhằm ngăn cản các phần tử có kích thước khác nhau và chúng được phân

bố đồng đều trên tất cả các lớp Loại màng này thường có độ bền cơ học cao

và được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ lọc màng hiện nay

Màng lọc đối xứngcó thành phần cấu tạo và bản chất vật lý đồng nhấttheo mặt cắt ngang của màng Ngược lại, màng không đối xứng không đồngnhất và thường gồm nhiều lớp khác nhau về cấu trúc và thành phần hóa học

Cả hai loại màng đối xứng và không đối xứng đều có thể được chế tạotheo dạng tấm màng mỏng, hoặc dạng ống nhỏ Màng lọc dạng ống rỗng cóthể có kích thước khe lỗ dày hay thưa như dạng tấm lọc Loại màng ống đượcdùng phổ biến hiện nay là màng không đối xứng, cấu tạo gồm một ống rỗng

có kích thước lỗ lớn và bên ngoài là lớp màng lọc dày hơn Ưu điểm của loạimàng lọc dạng sống là diện tích lọc (diện tích bề mặt) trên một đơn vị thể tíchlớn hơn màng lọc dạng tấm

1.4 Vật liệu màng

Màng có thể là đồng chất, nhiều thành phần khác nhau hợp thành,màng lọc được chế tạo từ các vật liệu có nguồn gốc vô cơ như gốm nungchảy, các hợp chất cacbon, silic, zicron; hoặc từ nguồn gốc hữu cơ như cao

su, vải amiăng, axetat xellulo, polyethylen, polypropylen Bề dày màng từ0,05mm - 2mm Các lỗ nhỏ trên màng được chế tạo bằng cách chiếu tia phóng

xạ, lazer, các phản ứng hóa học

Hầu hết màng lọc MF, UF, RO và NF được làm từ vật liệu polime hữu

cơ Thường vật liệu chế tạo màng MF và màng UF thường giống nhau, tuynhiên quá trình sản xuất ở các điều kiện khác nhau tạo nên kích thước lỗ rỗngkhác nhau

Màng còn có thể được chế tạo từ vật liệu vô cơ như gốm và kim loại.Màng gốm là loại màng có lỗ rỗng, chịu nhiệt và trơ với hóa chất và thườngdùng cho màng lọ MF Tuy nhiên các màng này có chi phí cao và dễ gãy vỡnên chưa được ứng dụng rộng rãi Màng kim loại thường làm từ sắt không gỉ

và có thể có kích thước lỗ rỗng rất bé Chúng dùng chủ yếu trong quá trìnhphân tách khí, và một số quá trình lọc nước ở nhiệt độ cao

dòng chảy cao do đó tiêu tốn nhiều năng lượng (điện năng) Có 4 loại môdunthông dụng: môdun dạng tấm, môdun dạng cuốn xoáy ốc, môdun dạng ống vàmôdun sợi rỗng.

Mô đun màng có 4 loại chính: dạng khung tấm, dạng ống, dạng dâycuốn xoắn, và dạng sợi rỗng

2 CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LỌC MÀNG

2.1 Nguyên tắc tách giữ các các chất của màng lọc

Nguyên tắc cơ bản của màng lọc nano là việc sử dụng áp lực để táchcác chất hòa tan trong nước bằng cách sử dụng một màng bán thấm Theo đó

màng sẽ tách loại theo cơ chế giữ lại những phần tử có kích thước lớn hơnkích thước lỗ rỗng màng.Như vậy dòng chất lỏng dẫn vào màng sẽ được phân

ra hai dòng khác nhau:

- Dòng thải bao gồm nước và các phần tử vật chất có kích thước lớnhơn kích thước lỗ rỗng, hàm lượng chất bẩn trong dòng này lớn hơn trongdòng chất lỏng đầu vào

- Dòng sản phẩm thu được sau lọc bao gồm nước và những phần tử vậtchất có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ rỗng, hàm lượng chất bẩn trongdòng này sẽ nhỏ hơn trong so với dòng chất lỏng đầu vào

Tùy theo nhu cầu xử lý để lựa chọn quá trình màng cho phù hợp Cácquá trình màng có thể bố trí hoặc theo cách lọc trượt hoặc theo cách lọc chặn

Trong quá trình rửa màng, các chất bẩn được loại bỏ bằng rửa vớinước, hóa chất hoặc bằng biện pháp cơ học Màng được khôi phục khả nănglàm việc sau quá trình rửa Như vậy lọc chặn là quá trình không liên tục vàviệc vận hành được chia thành thời gian lọc và thời gian rửa màng

b Lọc trượt

Trong kỹ thuật lọc trượt luôn có một lượng nước nạp được hồi lưu.Nước nạp trong vòng tuần hoàn chảy song song với màng, chỉ một phần nhỏnước nạp được chảy qua màng và phần lớn thoát ra khỏi modun Do vậy lọctrượt gây tổn hao năng lượng lớn do phải tạo áp lực cho toàn bộ nước nạp.

Lọc trượt được áp dụng cho thẩm thấu ngược, lọc nanô, siêu lọc và vilọc, dựa trên kích thước lỗ xốp của màng

2.2 Cơ chế chuyển khối qua màng

Sự chia tách được thực hiện bằng cơ chế dòng chất lỏng được chuyểnqua màng một cách có chọn lọc, các thành phần khác của chất lỏng được giữlại ít nhiều trên mặt môi trường xốp tuỳ theo kích thước của chúng

Trường hợp lý tưởng ta mong muốn có một màng chỉ thẩm thấu nước(thẩm thấu lý tưởng) Trường hợp khác, các màng sử dụng cho phép chuyểndịch có chọn lọc các ion hay không, các màng này có thể trung hoà hay tíchđiện, khi tích điện chúng sẽ vận chuyển các ion cùng dấu đi ngược lại, vì thế

có thể cấu tạo các màng chỉ cản các cation hoặc anion

CHƯƠNG III : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ

NƯỚC BẰNG MÀNG LỌC.

1.Tổng quan chung:

Mô hình được thiết kế thành 5 bộ nhỏ gồm có:

- Bộ lọc cát thạch anh

- Bộ siêu lọc UF

- Bộ lọc màng Nano

- Bộ lọc màng RO

- Bộ lọc trao đổi ion

Mục đích của việc chia mô hình thành các bộ nhỏ là :

- Tiện cho việc kiểm soát chất lượng đầu ra các quá trình

- Tiện cho việc vận hành cũng như di chuyển mô hình

- Tiện cho việc lắp giáp, tổ hợp các bộ nhỏ theo các phương án khácnhau

2.Chi tiết các bộ lọc của mô hình:

2.1.Bộ lọc cát thạch anh:

1 Mục đích:

Lọc cát thạch anh là giai đoạn tiền xử lý đầu tiên nhằm loại bỏ các cặn,rác lơ lửng, hạt lơ lửng kích thước lớn có trong nước biển ven bờ và ngoài xa,đảm bảo nước ra sau quá trình lọc cát đáp ứng yêu cầu nước đầu vào các quátrình xử lý tiếp theo

2 Sơ đồ vận hành:

Bồn chứa

nước biển

Bơm áp lực thấp

Cột lọc cát thạch anh

Bồn chứa 1

3 Nguyên tắc vận hành:

Nước biển chứa trong bồn được bơm với áp lực từ 2-3 bar, lưu lượng 1000l/h vào cột lọc cát thạch anh Tại cột lọc cát thạch anh diễn ra qúa trìnhlọc áp lực, các hạt cặn, rác, cặn lơ lửng được giữ lại trong lớp cát thạch anh.Đảm bảo nước ra đạt yêu cầu đầu vào quá trình xử lý tiếp theo Nước ra saucột lọc thạch anh theo ống dẫn đi vào bồn chứa

700-4 Chi tiết thiết kế:

- Bồn chứa nước biển và nước ra là loại bồn nhựa 500l của hãng Tân Á ĐạiThành, đảm bảo bền chắc, không bị phá hủy bởi ăn mòn hóa học

- Bơm sử dụng là loại bơm chịu được ăn mòn, do phải bơm nước biển Bơm

có Q = 700- 1000l/h , H = 2-3 bar

- Ống sử dụng HDPE D21.

- Cột lọc cát thạch anh được làm bằng vật liệu composit, không bị ăn mòn ,phá hủy hóa học, bền chắc, chịu áp lực và thuận lợi cho gia công chế tạo Đểđảm bảo vận tốc lọc trong cột lọc là V= 10m/h, lưu lượng đầu ra yêu cầu Q =500-700 l/h ta xác định kích thước cơ bản cột lọc như sau:

+ Đường kính cột lọc D = 250 mm

+ Chiều cao cột lọc H = 1400 mm

+ Chiều cao lớp cát thạnh anh Hta = 800 mm

+ Chiều cao lớp sỏi đỡ Hs = 200 mm

+ Bố trí van 3 cửa phía trên giúp thuận lợi cho quá trình rửa cột lọc

Cột lọc UF

Bồn chứa 3 Cột lọc

10

3 Nguyên tắc vận hành:

Nước từ bồn chứa 2 được bơm với áp lực 2-3 bar, lưu lượng Q = 500-700l/

h tới cột lọc 10m, tại đây các hạt cặn, rong tảo có kích thước > 10m bịgiữ lại nhằm mục đích bảo vệ, tăng tuổi thọ màng UF Nước ra sau cột lọc 10

m

 đảm bảo đủ áp lực và yêu cầu chất lượng theo ống dẫn đến cột lọc UF, tạicột lọc UF các hạt cặn, vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước > 0.03m bị giữlại Nước ra sau cột lọc UF được dẫn vào bồn chứa 3

4 Chi tiết thiết kế:

- Bồn chứa nước là loại bồn nhựa 500l của hãng Tân Á Đại Thành, đảm bảobền chắc, không bị phá hủy bởi ăn mòn hóa học

- Bơm sử dụng là loại bơm chịu được ăn mòn, do phải bơm nước biển Bơm

có Q = 500-700 l/h , H = 2-3 bar