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

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

Mục lục

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

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

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 = Cm – Cp

- Kt: hệ số nhiệt độ

Hình 2: Sơ đồ quy trình FILCERA

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

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

Chất keo tụ

Chất điều chỉnh pH

Nước chưa xử lý

Module màng lọc

Máy thổi khí

Nước đã xử lý Máy phát dò tìm thủng màng

Bơm hút

Tẩy uế

Hình 3: Sơ đồ dòng chảy trong FILCERA

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 4: Sơ đồ ống lọc

Hạt rắn lơ lửng hạt

Ống lọc

Dòng khí khuếch tán Nước thấm qua

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

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)

Bề mặt màng lọc

Lỗ xốp chống chịu Lớp màng lọc

Mặt cắt đan chéo nhau

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 màng lọc ceramic

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 m2 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

Bể chứa nước chưa

xử lý

Bột carbon hoạt tính (tùy chọn)

Bể Javel để tẩy trùng (tùy chọn) Các đơn vị màng lọc ceramic

Dòng nước chưa xử lý

Bơm nạp

Chất keo tụ (tùy chọn)

Module màng lọc Ống khuếch tán

Bơm nước sau lọc

Bể nước ngược dòng Bơm ngược dòng

Bơm cấp nước Nước sạch

Quạt rửa

Bể lọc ngập nước

Bể tiêu thoát nước (tùy chọn) Dòng nước thải ra

Hình 7: Sơ đồ quy trình của thiết bị KUBOTA FILCERA Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic

Hình 5: Hình ảnh SEM của màng lọc ceramic

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)

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)

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

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

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 (http://www.kubota.co.jp/amenity/english/02e-filcera.html,

- Tài liệu danh sách công nghệ xử lý nước thải của Bộ tài nguyên và môi trường Nhật Bản (bản tiếng Việt) http://www.env.go.jp/en/water/wq/ine/pdf/technology/vietnam-technology-list-vt.pdf