Với công nghê lọc màng sẽ giúp hệ thống nhỏ gọn, dễ dàng lắp và ít chiếm diện tích, đáp ứng nhu cầu cung cấp nguồn nước sạch một nhanh chóng, an toàn cho cho người dân.. Tuy nhiên,
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT VÀ NÔNG NGHIỆP
Trịnh Minh Hiếu - 16031416
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG BÁO CÁO v
DANH MỤC BẢNG TRONG BÁO CÁO viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG BÁO CÁO ix
LỜI CẢM ƠN x
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN xi
LỜI MỞ ĐẦU xii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Tổng quan tình hình cấp nước sinh hoạt ở Việt Nam 1
1.2 Tổng quan về ngành xử lý nước ở Việt Nam 2
1.2 Mục đích chọn đề tài 5
1.3 Mục tiêu của đề tài 5
1.4 Giới hạn của đề tài 6
1.5 Các ứng dụng của đề tài 6
1.6 Ý nghĩa của đề tài 6
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 8
2.1 Đề xuất sơ đồ nguyên lý 8
2.2 Đề xuất sơ đồ khối điều khiển 9
2.3 Phương án thiết kế 10
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12
3.1 Bộ lọc đĩa 12
3.1.1 Cấu tạo bộ lọc đĩa 12
3.1.2 Nguyên lý hoạt động 13
Trang 33.1.3 Thông số kỹ thuật 15
3.1.4 Ưu điểm 15
3.2 Quá trình siêu lọc 16
3.2.1 Cấu tạo màng siêu lọc 16
3.2.2 Nguyên lý hoạt động 17
3.3.3 Các chế độ lọc 19
3.2.4 Ưu điểm 24
3.3 Quá trình lọc thẩm thấu ngược 26
3.3.1 Cấu tạo màng lọc thẩm thấu ngược 26
3.3.2 Nguyên lý hoạt động 27
3.3.3 Ưu điểm của lọc thẩm thấu ngược 28
3.4 PLC Mitsubishi FX2N – 48MT 29
3.4.1 Tổng quan về PLC 29
3.4.2 PLC FX2N-48MT của hãng mitsubishi 32
3.5 Mô đun FX2N – 4AD 36
3.5.1 Cấu tạo mô đun FX2N – 4AD 36
3.5.2 Kết nối với PLC 37
3.6 HMI INVT 39
3.6.1 Tổng quan về HMI 39
3.6.2 Nguyên lý hoạt động 40
3.7 Van điện từ 41
3.7.1 Giới thiệu 41
3.7.2 Cấu tạo van điện từ 42
Trang 43.8 Cảm biến áp suất 43
3.8.1 Giới thiệu chung 43
3.8.2 Cấu tạo 43
3.9 Động cơ bước 45
3.9.1 Giới thiệu chung 45
3.9.2 Cấu tạo động cơ bước 46
3.10 Công tắc điện phao nước 46
3.10.1 Giới thiệu chung 46
3.10.2 Cấu tạo công tắc điện phao nước 47
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG 48
4.1 Thiết kế hệ thống lọc 48
4.1.1 Tính toán và thiết kế bộ lọc thẩm thấu ngược 48
4.1.2 Lựa chọn và thiết kế màng siêu lọc 51
4.1.3 Kiểm nghiệm thiết kế hệ thống bằng phần mềm WAVE của hãng Dupont 53
4.1.4 Thiết kế mô hình 3D hệ thống xứ lý nước cấp 57
4.1.5 Bản vẽ 2D hệ thống xử lý nước cấp 59
4.2 Thiết kế hệ thống điện và lập trình 60
4.2.1 Thiết kế hệ thống điện 60
4.2.2 Lập trình điều khiển hệ thống 65
4.3 Thiết kế bộ van áp suất 68
4.4 Thực hiện mô hình, mô phỏng hệ thống 69
4.5 Quy trình vận hành 71
4.4.1 Điều khiển tự động 72
4.4.2 Điều khiển bằng tay 74
Trang 5CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77
5.1 Kết quả đề tài 77
5.2 Sản phẩm của đề tài 77
5.3 Tính hiệu quả của đề tài 78
5.4 Hướng phát triển đề tài 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
1 Tài liệu truyền thống 79
2 Tài liệu điện tử 79
PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ XÉT NGHIỆM MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở BẾN TRE 80
PHỤ LỤC 2 CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 82
PHỤ LỤC 3 BẢN VẼ 2D BỐ TRÍ THIẾT BỊ 87
Trang 6DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG BÁO CÁO
Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức 4
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp 8
Hình 2.2 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 9
Hình 3.1 Bộ lọc đĩa 12
Hình 3 2 Hoạt động của bộ lọc đĩa 13
Hình 3 3.Rửa ngược bộ lọc đĩa 14
Hình 3 4 Quy trình xử lý nước qua bộ lọc đĩa 14
Hình 3 5 Kích thước bộ lọc đĩa 15
Hình 3 6 Màng siêu lọc là tập hợp các ống PVDF 16
Hình 3 7 Nguyên lý của màng siêu lọc 17
Hình 3 8 Sơ đồ các chế độ lọc 19
Hình 3 9 Quá trình xử lý nước qua màng siêu lọc 19
Hình 3 10 Quá trình rửa khí 20
Hình 3 11 Quá trình xả áp suất sau khi rửa khí 21
Hình 3 12.Quá trình rửa ngược phía trên 21
Hình 3 13.Quá trình rửa ngược phía dưới 22
Hình 3 14 Quá trình rửa xuôi 22
Hình 3 15 Quá trình rửa CEB phía trên 23
Hình 3 16 Quá trình rửa CEB phía dưới 23
Hình 3 17 Chế độ rửa định kỳ tại chổ CIP 24
Hình 3 18 Sidney Loeb và mô hình màng áp suất thẩm thấu chậm 26
Hình 3 19 Cấu tạo màng lọc thẩm thấu ngược 27
Hình 3 20 Thẩm thấu và thấm rthấu ngược 27
Hình 3 21 Cấu trúc của PLC 31
Hình 3 22 PLC Mitsubishi FX2N - 48MT - 001 32
Hình 3 23 Sơ đồ các chân của PLC FX2N – 48MT 33
Hình 3 24 Sơ đồ nối source dây thiết bị ngoại vi và PLC 36
Hình 3 25 Mô đun FX2N – 4AD 36
Trang 7Hình 3 26 Màn hình HMI VT-070 39
Hình 3 27 Van điện từ 41
Hình 3 28 Cấu tạo van điện từ 42
Hình 3 29 Cảm biến áp suất 43
Hình 3 30 Cảm biến áp suất dạng áp điện trở (dạng màng) 44
Hình 3 31 Cảm biến áp suất kiểu tụ 45
Hình 3 32 Động cơ bước 46
Hình 4 1 Quy trình xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt 48
Hình 4 2 Phần mềm WAVE 54
Hình 4 3 Cài đặt các thông số nguồn nước cấp 55
Hình 4 4 Cài đặt các thông số màng UF 55
Hình 4 5 Cài đặt các thông số màng lọc RO 56
Hình 4 6 Kết quả thiết kế UF bằng phần mềm WAVE 56
Hình 4 7 Kết quả thiết kế RO từ phần mềm WAVE 57
Hình 4 8 Phần mềm INVENTOR thiết kế 3D 58
Hình 4 9 Mô hình 3D hệ thống nhìn từ phía trước 58
Hình 4 10 Phần mềm vẽ 2D AutoCAD 59
Hình 4 11 Phần mềm thiết kế tủ điện EPLAN 61
Hình 4 12 Sơ đồ các khối của điều khiển và truyền động 62
Hình 4 13 Mạch truyền động 63
Hình 4 14 Mạch điều khiển 64
Hình 4 15 Phần mềm GX Developer 65
Hình 4 16 Lưu đồ chọn chế độ hoạt động 65
Hình 4 17 Lưu đồ giải thuật điều khiển tự động 66
Hình 4 18 Phần mềm VT Designer 67
Hình 4 19 Thiết kế màn hình khởi động HMI 67
Hình 4 20 Sơ đồ truyền động van áp suất 68
Trang 8Hình 4 22 Hàn khung mô hình 69
Hình 4 23 Lập trình và nạp vào PLC 69
Hình 4 24 Lắp đặt tủ điện 70
Hình 4 25 Lập trình và nạp cho màn hình HMI 70
Hình 4 26 Màn hình cài đặt hệ thống 73
Hình 4 27 Màn hình chế độ tự động - Automatic 73
Hình 4 28 Màn hình chế độ điều khiển bàng tay – Manual 74
Hình 4 29 Kết nối thiết bị để rửa hóa chất định kỳ 76
Hình 5 1 Mô hình thử nghiệm hệ thống 77
Trang 9DANH MỤC BẢNG TRONG BÁO CÁO
Bảng 1 1 Tiêu chuẫn cấp nước theo đầu người theo TCXDVN 33:2006 1
Bảng 1 2 So sánh các nguồn nước và QCVN 02:2009/BYT 2
Bảng 3 1 Ưu điểm của lọc đĩa 15
Bảng 3 2 Ưu điểm của PLC 30
Bảng 3 3 Đặc tính kỹ thuật của PLC FX2N 33
Bảng 4 1 Các thiết bị sử dụng 60
Bảng 4 2 Trạng thái của các thiết bị trong từng quy trình 71
Bảng 4 3 Thời gian hoạt động của các quá trình 72
Trang 10
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG BÁO CÁO
hiệu số
Trang 11LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Công Nghệ Kỹ Thuật và Nông Nghiệp Công Nghệ Cao, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em trong 4 năm học vừa qua Những kiến thức này là nền tảng cũng như những hành trang vô cùng quý báu để chúng em phát triển sau này Sau quá trình học tập và rèn luyện nghiệm túc, cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận tình của giảng viên Trần Thái Sơn, chúng
em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Đại học
Và em cũng xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH Hiệp Lực Và Phát Triển Việt cũng như toàn thể nhân viên đã hỗ trợ, hướng dẫn nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài tại công ty
Trong quá trình thiết kế, chế tạo, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo đề tài nghiên cứu do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên bài báo cáo không thể tránh khỏi có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp các thầy, để em học hỏi thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp
………., ngày … tháng … năm 2020
Sinh viên thực hiện
Dương Chí Tuấn Trịnh Minh Hiếu
Trang 12NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
………., ngày … tháng … năm 2020
Giảng viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Trang 13LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, việc gia tăng dân số, công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng nên như cầu về nước ngọt và vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm và đảm bảo sức khỏe con người đã và đang trở thành vấn đề nóng bỏng và cấp thiết Chính vì vậy, việc cung cấp nguồn nước cấp sạch đã trở thành nhu cầu cấp thiết của người dân trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như của các doanh nghiệp trong quá trình lao động sản xuất An nình nguồn nước đang trở nên ngày càng cấp thiết với mọi quốc gia và vấn đề bảo vệ nguồn nước sạch hiện là thách thức của cả nhân loại
Ở nước ta, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long thì vấn đề cấp nước sinh hoạt cho người dân đang gặp nhiều khó do việc nguồn nước mặt hiện nay đang bị nhiễm mặn trầm trọng Tuy sinh sống trong vùng đồng bằng ngập nước vào mùa lũ nhưng người dân lại bị thiếu nước vào mùa hạn do xâm nhập mặn, đặc biệt là do tác động của quá trình biến đổi khí hậu và tác động của con người như việc ngăn đập thủy điện, lưu giữ nước ở vùng thượng nguồn sông Mê Công Tình trạng hạn mặn hằng năm luôn diễn ra ở miền Tây tuy nhiên năm nay nó lại đến sớm và diễn biến phức tạp hơn khiến người dân ở đây thiếu nước sinh hoạt trầm trọng Với mong muốn hỗ trợ, đáp ứng một phần nhu cầu nước sinh hoạt cho người dân ở đây,
chúng tôi đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước cấp công suất 1000 l/h” Với công nghê lọc màng sẽ giúp hệ thống nhỏ gọn, dễ dàng lắp và ít
chiếm diện tích, đáp ứng nhu cầu cung cấp nguồn nước sạch một nhanh chóng, an toàn cho cho người dân Một phần cũng là vì luân văn tốt nghiệp là một thứ rất có ý nghĩa đối với bất
kỳ sinh viên nào Nó là thành quả kết tinh từ tất cả những kiến thức mà sinh viên đã được học, được chau chuốt rèn luyện ở trường
Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Thái Sơn và thầy Nguyễn Văn Hòa Thầy đã cho chúng tôi nhiều
ý tưởng cũng như đóng góp nhiều ý kiến vô cùng quan trong để tháo gỡ những nút thắt mà chúng tôi gặp phải khi trong quá trình thực hiện đề tài này
Trang 14Tôi rất mong muốn đề tài này được đón nhận một cách mạnh mẽ, cũng như đóng góp ý kiến để đề tài ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn Và chúng tôi có một ước mơ không xa
là có thể đem nước sạch đến mọi nơi trên đất nước Việt Nam
Nội dung báo cáo đồ án tốt nghiệp gồm 5 chương:
Chương 1 Tổng quan
Chương 2 Phương án thiết kế hệ thống
Chương 3 Cơ sở lý thuyết
Chương 4 Thiết kế, chế tạo hệ thống
Chương 5 Kết quả và hướng phát triển của đề tài
Trang 15CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình cấp nước sinh hoạt ở Việt Nam
Trước tình hình đô thị hóa ngày càng nhanh chóng ở Việt Nam vì việc đưa nước sạch đến từng hộ gia đình đang là vấn đề cấp thiết Chương trình cung cấp nước sạch được đưa vào chương trình mục tiêu quốc gia của chính phủ [1], yêu cầu các địa phương phải có kế hoạch hành động cụ thể và thực thi nghiêm túc để đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho người dân
Tình hình cung cấp nước sạch cho cuộc sống sinh hoạt của người dân cũng như cho các hoạt động sản xuất kinh doanh tại Việt Nam trong những năm gần đây đã có những bước tiến triển mạnh mẽ, về cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu của đại bộ phận xã hội Tuy nhiên, để có thể đáp ứng được nhu cầu nước sạch cho toàn xã hội, đồng thời đảm bảo quá trình tái tạo nguồn nước ngày càng khan hiếm trong quá trình Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa hiện nay đòi hỏi sự chung tay vào cuộc của các cấp, các ngành có liên quan và của toàn thể xã hội Theo TCXDVN 33:2006 của Bộ Xây Dựng thì tiêu chuẫn dùng nước theo đầu người đươc quy định như sau:
Bảng 1 1 Tiêu chuẫn cấp nước theo đầu người theo TCXDVN 33:2006
Đối tượng dùng nước Tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người
(ngày trung bình trong năm) 1/người.ngày
Thị trấn, trung tâm công - nông
nghiệp, công - ngư nghiệp
80-120
Trang 16Tuy nhiên việc đảm bảo nước sinh hoạt cho người dân, đặc biệt là khu vực đồng bằng Sông Cửu Long gặp nhiều khó khăn khi hằng năm đều bị hạn mặn dẫn đến thiếu nguồn nước sạch để cung cấp Tình hình xâm nhập mặn ở các tỉnh ven biển miền Tây từ cuối năm
2019 đến nay diễn ra khốc liệt và sớm hơn so với những năm khác nên người dân đang bị thiếu nước sinh hoạt trầm trọng, phải đi mua nước từ xa rất khó khăn Đó cũng chính là lý
do chúng tôi chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước cấp công suất 1000 l/h”
1.2 Tổng quan về ngành xử lý nước ở Việt Nam
Nguồn nước trước xử lý để tạo ra nguồn nước sạch cấp cho sinh hoạt, sản xuất thường
là nước mặt (ao, hồ, sông, suối ) và nước ngầm (nước dưới đất) Bảng thống kê dưới đây sẽ cho thấy các đặc điểm thường thấy của các thông số của nguồn nước ngầm, nước mặt trước xử lý:
Bảng 1 2 So sánh các nguồn nước và QCVN 02:2009/BYT
Nước ngầm là nguồn nước có nhiều điểm thuận lợi cho việc cung cấp nước sinh hoạt khi có độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi Trong nước ngầm không chứa rong, tảo là các yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lại chứa các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa, sinh hóa Nhưng
Trang 17nhìn chung nước ngầm có các điều kiện thuận lợi cho vấn đề cấp nước nhưng đay lại là nguồn nước không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo hạn chế nên nguồn nước này không được khuyến khích khai thác với trữ lượng lớn
Hiện này nguồn nước mặt là tài nguyên chính để khai thác phục vụ nước cấp sinh hoạt Phần lớn các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng cho các đối tượng dùng nước Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng Nhìn chung, quá trình xử lý nước cấp chủ yếu sử dụng các biện pháp sau:
- Biện pháp cơ học: gồm các công trình như hồ chứa và lắng sơ bộ, song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc…
- Biện pháp hóa học: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, sử dụng chất oxy hóa mạnh, sử dụng clo để khử trùng…
- Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu
âm, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng
Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lý một nguồn nước nào đó một cách kinh tế
và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp Sự kết hợp các biện pháp xử lý với nhau phải theo một quy trình, một công nghệ thích hợp với các công đoạn xử lý Mỗi công đoạn được thực hiện bằng các công trình đơn vị khác nhau với các chức năng và cấu tạo khác nhau
Phương pháp được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước cấp hiện nay là lọc lắng Nước cấp được bơm tuần tự qua các bể lọc và lắng để xử lý các chất bặn bã trong nước Lắng là quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước Nước cần xử lý được đưa vào bể và giữ lại đó trong suốt quá trình làm việc Nhờ diện tích tiết diện bể lớn, tốc
độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng của nước bao quanh
nó sẽ tự lắng xuống Quá trình lọc nước sau đó được sử dụng để tách các hạt lơ lửng nhỏ
Trang 18lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi sinh vật trong nước
Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức
Phương pháp lọc lắng có một vài hạn chế như chưa phù hợp để xử lý nước bị nhiễm mặn và nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng như chì, thủy ngân, cadimi, crom, mangan…Bên cạnh đó, để xây dựng một hệ thống xử lý nước như trên tốn rất nhiều chi phí, thời gian, diện tích trong quá trình xây dựng cũng như vận hành
Một phương pháp mới ngày càng được áp dụng rộng rãi chính là công nghệ lọc màng Công nghệ màng là một thuật ngữ chung cho một số quy trình phân tách rất đặc trưng khác nhau Bộ lọc màng hoạt động như một rào cản để tách các chất gây ô nhiễm khỏi nước hoặc chúng loại bỏ các hạt gây ô nhiễm nước Thẩm thấu ngược, siêu lọc và lọc nano đều sử dụng màng trong các quá trình lọc khác nhau của chúng Các quá trình này là cùng loại, bởi
vì trong mỗi chúng, một màng được sử dụng Màng được sử dụng ngày càng thường xuyên hơn để tạo ra nước xử lý từ nước ngầm, nước mặt hoặc nước thải Lực lượng chính của công nghệ màng là thực tế là nó hoạt động mà không cần thêm hóa chất, với việc sử dụng năng lượng tương đối thấp và tiến hành quy trình dễ dàng và được sắp xếp tốt
Trang 191.2 Mục đích chọn đề tài
Hiện nay, mặc dù chương trình cung cấp nước sạch đã được thực hiện mạnh mẽ nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch sinh hoạt của người dân, đặt biệt là ở khu vực nông thôn, vùng ven biển và hải đảo Chúng tôi chọn đề tài với mong muốn đem nước sạch đến cho tất cả mọi người Hệ thống được thiết kế sử dụng công nghệ màng siêu lọc và thẩm thấu ngược với nhiều ưu điểm như:
- Lọc gần như hoàn toàn muối, các kim loại nặng trong nước
- Nước sau khi xử lý qua hệ thống đảm bảo QCVN 01:2009/BYT về nước uống
- 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
- Có thể thay thế được nhiều quá trình hóa lý truyền thống: lọc, chưng cất, trao đổi ion trong quy trình xử lý nước
Do công nghệ màng lọc mang lại nhiều hiệu quả nhưng vẫn còn khá mới mẻ và chủ yếu chỉ mới được áp dụng trong các máy lọc nước nhỏ gia đình ở Việt Nam, chưa ứng dụng nhiều cho các hệ thống lớn, đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt cho các khu dân cư Với mong muốn ứng dụng những công nghệ tiến tiến trên thế giới vào đề tài này nên tôi chọn đề tài này:
- Tìm hiểu và mô hình hóa hệ thống xử lý nước
- Kết cấu cơ khí
- Giải thuật điều khiển hệ thống
1.3 Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu các hệ thống xử lý nước với công nghệ lọc màng để thiết kế mô hình 3D
- Sử dụng kiến thức về thiết kế hệ thống bằng phần mềm Inventor và AutoCad
Trang 20- Tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức để dung phần mềm GX Designer để lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC Mistubishi FX2N
- Sử dụng phần mềm VT Designer để lập trình HMI
1.4 Giới hạn của đề tài
Do ý tưởng thiết kế và thực hiện đề tài còn khá mới mẻ và thời gian thực đề tài tương đối ngắn cùng với việc thi công thiết kế hệ thống xử lý nước cấp, cũng như trình độ chuyên môn của nhóm thực hiện đề tài còn nhiều hạn chế và nhiều yếu tố khác quan khác Chúng tôi đã cố gắng hoàn thành bài thuyết minh cũng như mô hình này, nhưng chỉ giải quyết được một số vấn đề chính đặt ra
- Thiết kế kết cấu cơ khí
+ Bản vẽ chi tiết 2D của hệ thống xử lý nước cấp
+ Mô hình 3D của hệ thống xử lý nước cấp
- Thiết kế kết nối mạch điều khiển
+ Sơ đồ mạch điện điều khiển, vận hành hệ thống
- Viết chương trình điều khiển hệ thống chạy với 2 chế độ:
+ Chế độ điều khiển bằng tay: Manual
+ Chế độ điều khiển tự động: Automatics
1.5 Các ứng dụng của đề tài
- Ứng dụng xử lý nước cho các vùng bị nhiễm mặn
- Ứng dụng xử lý nước cho các vùng hải đảo
- Ứng dụng xử lý nước cho các vùng miền núi
1.6 Ý nghĩa của đề tài
Đề tài luận văn hệ thống xử lý nước cấp này có ý nghĩa rất to lớn như củng cố và vận dụng những lý thuyết đã được học trên giảng đường và trong giáo trình áp dụng vào nghiên cứu chế tạo và lập trình hệ thống công nghiệp công nghệ cao
Nâng cao kiến thức thiết kế và lập trình Trực tiếp tham gia chế tạo và lập trình nâng cao hiểu biết tay nghề trong thiết kế, lắp ráp và lập trình cho thiết bị Hiểu biết các phương pháp áp dụng khoa học - kỹ thuật vào trong từng lĩnh vực cụ thể Khả năng tìm hiểu, nhìn
Trang 21nhận và đúc rút kinh nghiệm từ các yêu cầu đề ra để có hướng phát mới nhằm nâng cao hiểu quả
Đồng thời chúng tối muốn học hỏi những khoa học tiên tiến nhất trên thế giới để có thể góp phần xây dựng cho đất nước ngày càng phát triển hơn, sự phát triển của đất nước không chỉ thể hiện trên con số thu nhập bình quân đầu người mà nó còn thể hiện trên các chỉ số chắm sóc sức khỏe, giáo dục, đường xá,… Thời đại công nghệ 4.0 hiện nay vẫn chưa
có nhiều tác động sâu sắc vào đời sống xã hội hiện nay, nên chúng tôi cũng muốn góp một phần vào việc ứng dụng những khoa học công nghệ đó vào đời sống con người, hỗ trợ con người, đặc biệt là đối với người già và trẻ nhỏ
Hơn thế nữa, việc chế tạo hệ thống xử lý nước cấp này mang lại một ý nghĩa nhân văn sâu sắc, một đề tài góp phần giúp đỡ, hỗ trợ cho người người dân ở những vùng nông thôn, hải đảo đang thiếu thốn nước sạch sinh hoạt, thể hiện tinh thần lá lành đùm lá rách bao đời nay của dân tộc
Trang 22CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Chương này, nhóm chúng tôi đề ra các đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với mục tiêu thiết kế đã đặt ra Đề xuất gồm có: sơ đồ nguyên lý, cảm biến, cấu trúc điều khiển, giải thuật điều khiển
2.1 Đề xuất sơ đồ nguyên lý
Hệ thống xử lý nước cấp có hai chế độ hoạt động: điều khiển bằng tay và chạy tự động Có khả năng đạt công suất đầu ra là 1000 l/h và có thể nâng cấp thêm công suất đầu
ra theo nhu cầu sử dụng và điều kiện nước cấp đầu vào Hệ thống áp dụng phương pháp hiện đại nhất hiện nay là công nghệ lọc màng
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước cấp
6 Bồn chứa hóa chất rửa
7 Bể chứa nước lọc dùng sinh hoạt
8 Van điện từ
9 Bơm chính – bơm cao áp
10 Lọc thẩm thấu ngược – Reverse Osmosis
11 Bể chứa nước lọc dùng ăn uống
12 Bể chứa nước thải sau quá trình lọc
Trang 23Hệ thống xử lý nước cấp áp dụng công nghệ lọc màng với ba quá trình lọc:
Quá trình lọc thô, nước cấp được bơm cho đi qua bộ lọc đĩa (Discfilter) Các hạt với kích thước lớn hơn 0,1 μm sẽ bị giữ lại Vì vậy quá trình này giúp loại bỏ hầu hết các cặn
bã, chất hữu cơ, chất rắn không hòa tan,…
Sau đó nước sẽ trải qua quá trình siêu lọc Siêu lọc là một màng lọc trong đó các lực như độ chênh lệch áp suất hoặc nồng độ dẫn đến sự phân tách thông qua một màng bán định Các chất rắn lơ lửng và các chất hòa tan có trọng lượng phân tử cao được giữ lại, trong khi nước và các chất tan có trọng lượng phân tử thấp đi qua màng Siêu lọc không khác biệt cơ bản với vi lọc Các hạt với kích thước 0,1 đến 0,001micron (µm) sẽ bị giữ lại khi nước chảy qua màng siêu lọc Nước sau khi qua siêu lọc đã đáp ứng được yêu cầu sử dụng cho sinh hoạt theo QCVN 01-1:2018/BYT
Quá trình lọc thẩm thẩu ngược được dùng để xử lý đối với nguồn nước bị nhiễm mặn cao hoặc muốn sử dụng nước để ăn uống trực tiếp Các hạt có kích thước lớn hơn 0,0001 micromet đều bị giữ lại và hầu như chỉ phân tử nước có thể đi qua được Nên nước sau khi
xử lý qua quá trình thẩm thấu ngược thì gần như là nước tinh khiết
2.2 Đề xuất sơ đồ khối điều khiển
Trang 24Khối điều khiển hệ thống sử dụng PLC Mitsubishi FX2N, là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình LAD
Khối nguồn sử dụng nguồn điện 24 VDC để làm nguồn nuôi của PLC, khối chuyển đổi A/D và khối hiển thị và nhập Để cấp nguồn cho các bơm và cảm biến hoạt động thì hệ thống sử dụng nguồn 220 VAC
Khối cảm biến sử dụng các cảm biến gồm:
- Cảm biến áp suất
- Cảm biến lưu lượng
- Cảm biến đo tổng chất rắn hóa tan TDS
Khối chuyển đổi A/D sử dụng Modul FX2N-4AD với chức năng chuyển tín hiệu tương tự (analog) nhận từ cảm biến sang tín hiệu số (digital)
Khối hiển thị và nhập sử dụng màn hình HMI HMI là giao diện vận hành giữa người
và máy thông qua PLC, chúng được kết nối với nhau bằng cáp tín hiệu Khi người vận hành tác động nhấn nút trên màn hình hoặc cài đặt thông số, yêu cầu sẽ được gửi đến PLC, PLC điều khiển máy móc dây chuyền hoạt động Ngược lại, hệ thống máy móc dây chuyền có thể gửi trạng thái hoạt động hoặc thông số hiện tại lên màn hình HMI thông qua PLC giúp
ta thực hiện quá trình giám sát và điều khiển
Khối động lực bao gồm các bơm tạo áp suất cho quá trình lọc của các màng trong hệ thống Bơm cấp sử dụng động cơ điện một chiều 220V, công suất 1 HP Bơm rửa cho màng siêu lọc dùng động cơ điện một chiều 220V, công suất 1.5 HP Bơm chính tạo áp cho màng lọc thẩm thấu ngược sử dụng bơm cao áp 3 HP
2.3 Phương án thiết kế
Với yêu cầu thiết kế hệ thống với công suất nước đầu ra cuối cùng là 1000 l/h, ta tiến hành lựa chọn phương án thiết kế phù hợp:
- Quá trình lọc thô sử dụng 2 bộ lọc đĩa loại Discfilter 3” của hãng DUOLING
- Quá trình lọc màng sử dụng 2 màng siêu lọc SFD-2660 của hãng Filmtec
Trang 25- Quá trình lọc thẩm thấu ngược sử dụng 4 màng DOW RO BW30-4040
- Bơm cấp dùng bơm điện một chiều 220V, công suất 1 HP
- Bơm rửa ngược cho màng siêu lọc dùng bơm điện một chiều 220V, công suất 1.5 HP
- Bơm cao áp cấp nước cho màng lọc thẩm thấu ngược dùng bơm điện một chiều 220V, công suất 3 HP
- Cảm biến gồm: cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng
- Điều khiển: dùng PLC Mitsubishi FX2N
- Giao tiếp người dùng: sử dụng HMI INVT
Trang 26CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Bộ lọc đĩa
Bộ lọc đĩa ban đầu được phát triển vào năm 1936 để lọc chất lỏng thủy lực trong máy bay ném bom B-17 Trong các bộ lọc này, các đĩa được làm bằng thép không gỉ và đồng thau Loại bộ lọc này bắt đầu được sử dụng ở Israel để lọc nước tưới vào những năm 1960
3.1.1 Cấu tạo bộ lọc đĩa
Hình 3.1 Bộ lọc đĩa
Một bộ lọc đĩa là một loại máy lọc nước sử dụng chủ yếu trong thủy lợi, tương tự như một bộ lọc màn hình Tuy nhiên bên trong là các nhiều tấm vật liệu hay gọi là đĩa nhẵn có rãnh được xếp chồng lên nhau vừa khít Các đĩa đều có một lỗ ở giữa, tạo thành một hình trụ rỗng ở giữa ngăn xếp được giữ trên lõi trung tâm Các rãnh trên đĩa tạo ra một không gian chảy giữa mỗi cặp đĩa Số lượng và kích thước của các đường rãnh xác định mức độ lọc Tổ hợp đĩa hoàn chỉnh được kẹp lại với nhau bên trong tạo thành một màn hình căng hình trụ bên ngoài
Trang 273.1.2 Nguyên lý hoạt động
3.1.2.1 Quá trình lọc
Hình 3 2 Hoạt động của bộ lọc đĩa
Nước cấp được đưa đến đầu vào và tiếp xúc với bề mặt ngoài của cột đĩa Dòng nước chảy vào bộ lọc sẽ phải chảy qua các đĩa lọc và bắt buộc phải chảy qua các rãnh theo chiều
từ ngoài lõi lọc vào trong Vì vậy các hạt cặn hay chất bẩn, chất rắn sẽ bị giữ lại ở các rãnh, chỉ có nước và các chất hòa tan qua các đĩa lọc và vào ống bên trong Sau đó, nước sạch chảy ra từ bên trong bộ lọc đến đầu ra
Chất lượng lọc dựa trên số lượng và kích thước của các hạt mà phần tử lọc có thể giữ lại Lọc chất lượng cao hơn đơn giản có nghĩa là nước sạch hơn Điều này phụ thuộc vào hình dạng của các đĩa, bao gồm kích thước, chiều dài, góc và số lượng điểm giao nhau được tạo Chất lượng lọc thường được đo bằng micron, dựa trên hạt kích thước nhỏ nhất được lọc
Bộ lọc đĩa thích hợp với các nguồn nước có chất cặn lơ lửng ít, loại nguồn nước có sự giảm áp ít cùng lượng nước thải xúc ngược nhỏ, ngăn chặn cát và các chất bẩn dạng thô
3.1.2.2 Quá trình rửa ngược
Bằng cách thực hiện đảo ngược dòng chảy từ trong lõi lọc hướng ra ngoài thì hệ thống sẽ được làm sạch Khi đảo ngược, dòng nước chảy ngược từ trong ra ngoài sẽ nới lỏng các đĩa lọc và với áp suất cao sẽ đẩy các rác, chất cặn đang mắc kẹt trong các rãnh ra ngoài theo dòng nước
Trang 28Hình 3 4 Quy trình xử lý nước qua bộ lọc đĩa
Với việc sử dụng 2 bộ lọc đĩa sẽ giúp cho hệ thống chạy liên tục mà không cần dừng lại để tiến hành rửa ngược Khi đóng đầu vào của bộ lọc đĩa 1 và mở van thải thì nước đã lọc từ bộ lọc đĩa 2 sẽ chảy một phần vào lõi bộ lộc đĩa 1 và đẩy các chất cặn bã chảy ra ngoài bằng đường thải Quá trình rửa ngược của bộ lọc đĩa 2 cũng xảy ra tương tự
Hình 3 3.Rửa ngược bộ lọc đĩa
Trang 293.1.3 Thông số kỹ thuật
Hình 3 5 Kích thước bộ lọc đĩa
- Tốc độ dòng lớn nhất: 30 m3/h trên một bộ lọc
- Áp suất làm việc: 0,3-1 Mpa (4,35psi-15psi)
- Áp suất rửa ngược (bar): ≧ 2.8bar (75psi)
- Nhiệt độ làm việc tối đa (℃): 70 ℃
- Độ chính xác (um): 20um, 55um, 70um, 100um, 130um, 200um, 400um
- Chất liệu: nylon gia cố, PP
- Thời gian rửa ngược: 10 - 20 giây
3.1.4 Ưu điểm
Bảng 3 1 Ưu điểm của lọc đĩa
Hiệu quả lọc ổn định Là thành phần cốt lõi của bộ lọc, độ đồng đều của đĩa đạt tiêu
chuẩn lớp từ Bộ lọc có hiệu lực đối với tất cả các loại tạp chất
lơ lửng bao gồm tạp chất hữu cơ và tạp chất vô cơ
Trang 30Thiết kế mô-đun, tiết
kiệm không gian
Vì các thành phần của bộ lọc có thể thay đổi, khách hàng có thể chọn phù hợp với nhu cầu thực tế Hệ thống nhỏ gọn và tiết
kiệm không gian
Rửa ngược hiệu quả
cao, tiết kiệm năng
lượng và nước
Chỉ mất 7 đến 20 giây để hoàn thành rửa ngược cho một đơn vị
bộ lọc Nói chung, tiêu thụ nước rửa ngược ít hơn 0,5% nước
lọc Nó cũng hiệu quả để lọc tạp chất dính
Điều khiển tự động,
lưu lượng liên tục
Lọc và rửa ngược có thể được thực hiện đồng thời Các bộ lọc thực hiện rửa ngược từng cái một trong khi các bộ lọc khác đang lọc Hệ thống này có ưu điểm là áp suất thấp, mất dòng
chảy nhỏ và tuổi thọ cao
3.2 Quá trình siêu lọc
3.2.1 Cấu tạo màng siêu lọc
Hình 3 6 Màng siêu lọc là tập hợp các ống PVDF
Siêu lọc (Ultrafiltration - UF) là loại màng lọc trong đó các lực như độ lệch áp suất hoặc nồng độ dẫn đến sự phân tách thông qua một màng bán định Mỗi sợi màng có dạng hình ống, màu trắng, khi lọc cho phép nước đi từ ngoài vào trong lòng ống nhờ áp lực dòng chảy của nước
Các màng siêu lọc có cấu trúc mềm không đối xứng, kích thước lỗ rỗng từ 0,03 – 0,1
μm, hoạt động dưới áp suất thông thường từ 70 - 200 psi Chúng tôi sử dụng các màng siêu lọc DOW được làm từ các màng sợi rỗng, cường độ cao mang lại những điều sau đây đặc trưng:
Trang 31- Loại Màng : Dạng sợi rỗng
- Kích thước lỗ rỗng : 0,03 µm
- Vật liệu màng : PVDF
- Kích thước màng : D x H = 4 x 40 inch
- Lưu lượng trung bình xử lý nước thải : 2-6 m3/giờ (phụ thuộc độ đục của
nước đầu vào)
Hình 3 7 Nguyên lý của màng siêu lọc
Trang 32Lưu lượng trong quá trình lọc diễn ra ở màng UF phụ thuộc nhiều vào hàm lượng chất keo bởi sự phân cực và sự bịt kín lỗ rỗng, các chất keo là nguyên nhân chính làm giảm lưu lượng và tạo lên áp lực truyền qua màng tăng cao Quá trình lọc diễn ra ở nhiệt độ bình thường và áp suất thấp nên tiêu thụ ít điện năng Kích thuớc của hệ thống gọn nhỏ, cấu trúc đơn giản nên không tốn mặt bằng lắp đặt Về cơ bản màng siêu lọc không cho hiệu quả cao như màng Nano nhưng lại không đòi hỏi nhiều năng lượng như màng Nano
Nguyên lý hoạt động cơ bản của siêu lọc sử dụng sự phân tách do áp suất của các chất hòa tan từ dung môi thông qua màng bán thấm Mối quan hệ giữa áp suất tác dụng lên dung dịch cần tách và lưu lượng qua màng được mô tả phổ biến nhất theo phương trình Darcy:
𝐽 =𝑇𝑀𝑃
𝜇𝑅𝑡Trong đó:
- J là lưu lượng (tốc độ dòng trên diện tích màng),
- TMP là áp suất màng (chênh lệch áp suất giữa dòng cấp và dòng thấm),
- μ là độ nhớt dung môi,
- 𝑅𝑡 là tổng điện trở (tổng của màng và điện trở chống bẩn)
Nước qua màng theo nguyên lý phân cực tập trung, khi quá trình lọc xảy ra, nồng độ cục bộ của vật liệu bị loại bỏ ở bề mặt màng tăng lên và có thể trở nên bão hòa Trong UF, nồng độ ion tăng có thể tạo ra áp suất thẩm thấuvề phía thức ăn của màng Điều này làm giảm áp suất hiệu quả của hệ thống, do đó làm giảm tốc độ thẩm thấu Sự gia tăng của lớp
cô đặc tại thành màng làm giảm thông lượng thẩm thấu, do tăng sức cản làm giảm lực truyền động cho dung môi vận chuyển qua bề mặt màng Các chất hòa tan được giữ lại ở lớp màng dẫn đến áp suất thẩm thấu cao hơn so với nồng độ dòng lớn Vì vậy, cần áp lực cao hơn để vượt qua áp suất thẩm thấu này Phân cực tập trung đóng vai trò chủ đạo trong siêu lọc vì màng kích thước lỗ nhỏ Phân cực tập trung khác với sự tắc nghẽn vì nó không
có tác dụng lâu dài đối với bản thân màng và có thể được đảo ngược bằng cách làm giảm
áp suất màng
Trang 333.3.3 Các chế độ lọc
Hình 3 8 Sơ đồ các chế độ lọc
3.3.3.1 Chế độ lọc
Hình 3 9 Quá trình xử lý nước qua màng siêu lọc
Nước cấp cho hệ thống siêu lọc đã qua quá trình lọc thô sẽ được chuyển hoàn toàn thành nước sạch mà không có nước thải ra ngoài vì hiệu suất của màng siêu lọc là 100% vì
• Tạo ra dòng nước sạch sau quá trình lọc: 20
-60 phút Chế độ lọc
• Rửa bằng khí: 20 - 40s
• Rửa ngược: 40 - 60s
• Rửa xuôi: 30 - 60s Chế độ rửa thường
• Rửa ngược bằng hóa chất (CEB): hằng ngày
• CIP: từ 1 - 3 tháng Chế độ rửa hóa chất
Trang 34các chất gây bẩn bị loại giữ lại tại phía ngoài của màng lọc Một chu kỳ lọc sẽ hoạt động từ
Hình 3 10 Quá trình rửa khí
Trang 35Hình 3 11 Quá trình xả áp suất sau khi rửa khí
b Chế độ rửa ngược
Sau khi thoát hết nước, quá trình rửa ngược được thực hiện Dòng nước được đảo ngược từ bên trong lõi lọc chảy ra bên ngoài Rửa ngược loại bỏ hầu hết các chất bám dính phía ngoài của màng Nước thải được xả ra ở phái đỉnh màng
Trang 36Bước rửa ngược thử hai được tiến hành để loại bỏ hoàn toàn các chất gây ô nhiễm thông qua phần dưới của vỏ màng Nước thải được xả ra ngoài ở cổng ra phía dưới
Hình 3 13.Quá trình rửa ngược phía dưới
Trang 373.3.3.3 Quá trình rửa hóa chất
a Chế độ rửa ngược bằng hóa chất (Chemically Enhanced Backwash – CEB)
Hình 3 15 Quá trình rửa CEB phía trên
Quá trình rửa hóa chất có hướng đi của nước tương tự như quá trình rửa ngược, tuy nhiên có sự tham gia của hóa chất trong quá trình rửa này để đảm bảo rửa sạch hoàn toàn màng siêu lọc Hóa chất sử dụng trong quá trình này là HCl 0,1%
Trang 38b Chế độ rửa định kỳ (Clean in place – CIP)
Hình 3 17 Chế độ rửa định kỳ tại chổ CIP
Quá trình này chỉ thực hiện từ 1 - 3 tháng/ lần nên có thể thao tác bằng tay với quá trình riêng biệt Sử dụng axit HCl 0,2% để bơm vào màng từ đầu thải dưới và cho đi lên phía trên, thoát ra ngoài từ cổng nước sạch và cổng thải trên
3.2.4 Ưu điểm
Siêu lọc có thể được sử dụng để loại bỏ các hạt và đại phân tử từ nước thô để tạo ra nước uống Nó đã được sử dụng để thay thế các hệ thống thứ cấp (đông tụ, keo tụ, lắng đọng) và hệ thống lọc cấp ba (lọc cát và clo hóa) được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước hoặc làm hệ thống độc lập ở các khu vực biệt lập với dân số đang phát triển Khi xử
lý nước có chất rắn lơ lửng cao, UF thường được tích hợp vào quy trình, sử dụng sơ cấp (sàng lọc, tuyển nổi, lọc) và một số phương pháp xử lý thứ cấp làm giai đoạn tiền xử lý Dòng chảy cuối cung cấp khả năng phục hồi và tiết kiệm năng lượng cao hơn Thiết
kế vỏ và ống thẳng đứng được điều áp giúp loại bỏ sự cần thiết của các bình áp lực riêng biệt và cho phép dễ dàng loại bỏ không khí khỏi các bước kiểm tra toàn vẹn và kiểm tra tính toàn vẹn
Trang 39Các quy trình UF hiện đang được ưa thích hơn các phương pháp lọc truyền thống vì những lý do sau:
- Không có hóa chất cần thiết (ngoài việc làm sạch)
- Chất lượng sản phẩm không đổi bất kể chất lượng thức ăn
- Kích thước hệ thống nhỏ gọn, cấu trúc đơn giản nên không tốn mặt bằng lắp đặt
- Có khả năng vượt quá tiêu chuẩn quy định về chất lượng nước
- Quy trình vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công
- Trong nhiều trường hợp, UF được sử dụng để lọc trước trong các nhà máy thẩm thấu ngược (RO) để bảo vệ màng RO
- Không có nước thải lãng phí như RO tiếp kiệm lớn cho người sử dụng
- Cấu trúc và vật liệu màng lọc đồng nhất 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
Trang 403.3 Quá trình lọc thẩm thấu ngược
Một quá trình thẩm thấu qua màng bán dẫn được quan sát lần đầu tiên vào năm 1748 bởi Jean-Antoine Nollet Trong 200 năm sau đó, thẩm thấu chỉ là một hiện tượng quan sát được trong phòng thí nghiệm Năm 1950, lần đầu tiên việc thí nghiệm khử mặn nước biển bằng cách sử dụng màng bán dẫn đã thành công tại Đại học California, Los Angeles Các nhà nghiên cứu đã sản xuất thành công nước ngọt từ nước biển vào giữa những năm 1950, nhưng lưu lượng quá thấp để có thể thương mại hóa
Hình 3 18 Sidney Loeb và mô hình màng áp suất thẩm thấu chậm
Sidney Loeb và đồng sự đã nghiên cứu ra kỹ thuật tạo màng không đối xứng được đặc trưng bởi lớp ngoài mỏng hiệu quả được hỗ trợ trên một lớp nền dày và các màng trở nên dày hơn Ông còn đề xuất quy trình Áp suất thẩm thấu chậm (Presure-retarded Osmosis) để đưa nước qua màng nhiều hơn và ít muối qua được hơn Sau đó John Cadotte, thuộc FilmTec Corporation, đã phát minh ra các màng có lưu lượng cao hơn và lượng muối thấp bằng cách trùng hợp interacial của m -phenylene diamine và trimesoyl clorua Hầu như tất
cả các màng thẩm thấu ngược thương mại hiện được thực hiện bằng phương pháp này
3.3.1 Cấu tạo màng lọc thẩm thấu ngược
Màng RO được cấu tạo từ nhiều tấm lọc RO được cuộn tròn xung quanh ống lọc lại trung tâm Tấm lọc RO được cấu tạo từ 1 tấm màng phẳng bao gồm 3 lớp: lớp vải polyester, xốp polysulfone và lớp lọc polyamide dày chỉ 0,2 micromet Lớp xốp polysulfone có chức