Thẩm thấu ngược hoạt động bằng cách lọc các chất ô nhiễm không mong muốn như vi khuẩn, vi rút và các sinh vật vi sinh khác khỏi nước bằng cách tạo áp lực lên nước đã qua xử lý, ép các chất trong nước qua màng bán thấm. Trong suốt quá trình, các chất ô nhiễm được tách ra khỏi nước và xả ra ngoài, tạo ra nước tinh khiết.

Nước tinh khiết được loại bỏ các chất rắn hòa tan bây giờ được gọi là nước thấm hoặc nước thành phẩm. Dòng chất ô nhiễm đậm đặc còn lại trong nước muối được gọi là nước thải và cuối cùng được thải ra ngoài.

Nhiệm vụ duy nhất của màng RO là đảm bảo lọc hiệu quả tất cả các muối và khoáng chất không mong muốn từ nước cấp khi nó đi qua hệ thống. Màng lọc của các nhà sản xuất có thương hiệu hàng đầu (LG NanoH2O, Dupont Filmtec, Suez, Hydranautics, Lanxess) có khả năng loại bỏ đến 99% chất rắn hòa tan khỏi nguồn nước. Dòng bị loại bỏ không phải lúc nào cũng bị vứt bỏ, nó có thể được tái chế thông qua hệ thống thẩm thấu ngược để bảo tồn nước.

Quá trình thẩm thấu ngược tương tự như phương pháp lọc dòng chảy chéo hơn là phương pháp thông thường. Lọc dòng chảy chéo hiệu quả hơn vì nó bao gồm hai đầu ra cho dung dịch để xử lý các chất ô nhiễm có nồng độ cao hơn. Dòng chảy của chất thẩm thấu và nước cô đặc ngược chiều nhau cho phép bề mặt màng luôn sạch và giảm thiểu đáng kể sự tích tụ. Phương pháp lọc này đảm bảo tuổi thọ dài hơn của hệ thống và các bộ phận và giảm nhu cầu làm sạch màng.

Bây giờ chúng ta đã biết thẩm thấu ngược hoạt động như thế nào, hãy lấy điều đó và áp dụng nó vào một hệ thống TWRO hoặc BWRO thực sự đang hoạt động. Nếu nó chỉ cần các màng lọc và một máy bơm, nó chắc chắn sẽ không lớn như vậy, phải không?

Đây là quy trình thẩm thấu ngược hoàn chỉnh, bao gồm tiền xử lý và xử lý tinh thường được yêu cầu đối với nước bị ô nhiễm cao:

A) Hệ thống định lượng trước khi khử Clo

Nếu nước cấp có chứa các dấu vết của kim loại nặng hoặc bị ô nhiễm, bạn nên bổ sung một lượng clo để thay đổi các kim loại nặng hòa tan thành dạng vật lý, bộ lọc đa tầng sẽ có thể lọc hầu hết chúng.

B) Bể chứa nước thô

Mặc dù một số Hệ thống RO có thể hút nước ngay từ giếng hoặc đường ống cấp, nhưng hầu hết các hệ thống thẩm thấu ngược đều bắt đầu với một bể lớn chứa nước thô. Không có đủ nước cấp có thể làm hỏng máy bơm, do đó, có một bể chứa lớn cho nước cấp của bạn là một cách dễ dàng để đảm bảo máy bơm của bạn tồn tại lâu nhất có thể.

C) Máy bơm nước cấp

Một máy bơm dân dụng hoặc công nghiệp cung cấp áp suất ban đầu cho hệ thống xử lý. Động cơ này thường cung cấp đủ áp lực nước để đi qua bất kỳ quá trình tiền xử lý nào cũng như các màng RO..

D) Bộ lọc đa lớp hoặc đa tầng

Dù chúng ta ghét phải thừa nhận điều đó, nhưng có một số thứ mà màng lọc không thể thanh lọc. Nitrat, một chất gây ô nhiễm phổ biến được tìm thấy trong phân bón và chất thải chăn nuôi, là một ví dụ điển hình về các hạt hòa tan quá tốt trong nước để thẩm thấu ngược bắt chúng. Những thứ như mùi hôi và mùi vị thường không được ngăn chặn bằng thẩm thấu ngược. Bộ lọc Nhiều lớp có thể chứa đầy vật liệu chuyên trị những thứ mà hệ thống RO của bạn không thể giữ được. Nếu bạn cần loại bỏ những chất gây ô nhiễm này, một bộ lọc nhiều lớp là điều bắt buộc.

E) Bộ lọc than hoạt tính

Bộ lọc than hoạt tính là một giải pháp tốt để khử các chất hữu cơ, mùi hôi, mùi và clo ra khỏi nước.

F) Máy làm mềm nước tự động

Các thiết bị làm mềm nước tự động được thiết kế để loại bỏ độ cứng của nước, các ion canxi và magiê.

G) Hệ thống định lượng hóa chất chống cáu cặn

Đối với các hệ thống RO lớn hơn, chúng tôi sử dụng hệ thống định lượng chất chống cáu cặn để định lượng hóa chất khử cặn RO, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn màng.

H) Hệ thống các màng RO

Cuối cùng chúng ta đã có hệ thống thẩm thấu ngược của mình. Nếu cần sử dụng máy bơm tăng áp, thông thường sẽ có ngay trước bước này. Hệ thống thẩm thấu ngược có thể tạo ra tới một triệu gallon nước sản phẩm mỗi ngày từ lượng nước cấp vào ổn định, cũng như một lượng lớn dòng thải.

I) Bể chứa nước sản phẩm

Nước thành phẩm từ hệ thống RO thường sẽ đi đến một bể lớn, nơi nó được giữ để sử dụng. Nếu không, hệ thống sẽ cần phải chạy ngay khi có nước ngọt, điều này có thể gây bất tiện..

K) Máy bơm nước thành phẩm (Điều áp lại)

Máy bơm này gia áp cho nước thành phẩm đi đến điểm sử dụng cuối. Điều này được chọn dựa trên quãng đường di chuyển tổng thể và cột áp cần thiết. Nên dùng bơm có vật liệu bằng thép không gỉ để ngăn chặn bất kỳ sự nhiễm bẩn nào cho nước thành phẩm.

L) Máy tiệt trùng tia cực tím nước thành phẩm

Thiết bị khử trùng bằng tia cực tím - UV được đặt sau bể chứa và là thiết bị tiệt trùng cuối cùng.

1) Võ chứa & màng

Các loại màng tạo nên các hệ thống màng thay đổi tùy thuộc vào loại nước đầu vào và độ trong của nước. Có các loại màng cho nước lợ, nước biển, tái sử sụng nước thải và các màng được thiết kế để loại bỏ các chất gây ô nhiễm cụ thể nào đó. Nếu khi có nhu cầu xử lý nước, bạn có thể chắc chắn rằng sẽ có một loại màng chuyên dụng. Quy mô của dự án (thành phố, thương mại hoặc công nghiệp) sẽ xác định kích thước và số lượng màng RO trong một hệ thống. Có thể ở nhiều công trình, người ta dùng từ một màng 2.5 inch (như trong hệ thống nước thẩm thấu ngược dưới bồn rửa) đến hàng trăm màng 8 inch đồng thời (một trạm RO điển hình).

2) RO Skid

Cách tốt nhất để đảm bảo hệ thống RO bền lâu có thể là sử dụng một khung thép carbon, sơn tĩnh điện để gắn tất cả các bộ phận vào. Nó có khả năng chống lại các tác động, được thiết kế để chống lại độ rung lớn của máy bơm cao áp và được gắn vào mặt đất để đảm bảo rằng sẽ tồn tại suốt đời.

3) Bộ lọc Cartridge

Hầu hết các hệ thống nước thẩm thấu ngược đều đi kèm với một bộ lọc cartridge để đảm bảo rằng không có hạt nào đủ lớn để làm hỏng màng đến bất cứ nơi nào gần chúng. Cartridge này thường là bộ lọc polypropylene kéo sợi 5 micron, nhưng có thể thay đổi theo yêu cầu. Bộ lọc có vỏ bền có thể chịu được áp lực từ nguồn cấp chính hoặc máy bơm tăng áp.

4) Bơm cao áp thẩm thấu ngược

Nếu không có máy bơm cao cấp, tỷ lệ loại bỏ đối với hệ thống RO không khả thi ở hầu hết các cơ sở thương mại hoặc công nghiệp. Điều quan trọng đối với hệ thống là đảm bảo rằng máy bơm phù hợp với số lượng và kích thước màng một cách tối ưu. Thông thường, mã lực trên máy bơm nạp càng cao thì tỷ lệ loại bỏ và thu hồi thành phẩm càng tốt.

5) Bảng điều khiển

Cuối cùng, hệ thống thẩm thấu ngược phải được điều khiển bởi một người vận hành. Tại Thiên Nguyên, chúng tôi sử dụng PLC tiên tiến hoặc bộ vi xử lý trạng thái rắn tùy thuộc vào mức độ nâng cao của các điều khiển. Các điều khiển cũng có thể được sử dụng để quản lý nhiều hệ thống đồng thời, tạo hiệu quả cho một nhà máy sản xuất nước một người.

Hệ thống RO có thể có một số thành phần khác được tích hợp sẵn hoặc bên trong nó như các thành phần phụ. Ví dụ, toàn bộ skid có thể được tích hợp trong một hệ thống container, vì vậy Hệ thống khử mặn bằng RO của bạn luôn hoạt động. Có một số skid bổ sung cũng có thể được gắn vào Hệ thống RO, cho các nhiệm vụ như làm sạch màng, tiền xử lý, định lượng hóa chất và một số công việc khác khi cần thiết.

Trong đa số các hệ thống xử lý nước, đều cần đến màng RO. Rất nhiều ngành công nghiệp có nhu cầu gần như bắt buộc với nước tinh khiết cao, cũng như một số lượng lớn các ứng dụng khác. Do yêu cầu khối lượng nước cực lớn, hệ thống RO thường là giải pháp lý tưởng, tiết kiệm, đòi hỏi ít năng lượng hơn hầu hết các phương pháp xử lý quy mô lớn. Bởi vì chúng tiêu thụ ít năng lượng hơn, hệ thống RO thường là giải pháp thân thiện với môi trường. Tại Thiên Nguyên, chúng tôi tự hào là nhà cung cấp giải pháp và dịch vụ giúp bạn giải quyết các nhu cầu xử lý nước cấp đô thị, thương mại hoặc công nghiệp.

• Tiền xử lý nồi hơi

• Dịch vụ ăn uống

• Lọc nước thải công nghiệp

• Tiền xử lý nước DI

• Khách sạn và khu nghỉ mát

• Làm nước đá

• Etanol tinh khiết

• Ngành công nghiệp sữa

• Dược phẩm

• Nước đóng chai

• Bệnh viện

• Nông nghiệp

• Tạo ẩm

Thẩm thấu ngược là một giải pháp xử lý nước lý tưởng trong hầu hết các loại nguồn nước. Nói chung, tất cả các nguồn nước chính từ quan điểm xử lý có thể được chia thành ba loại chính: nước máy, còn được gọi là nguồn đô thị, nước ngầm, bao gồm nước lợ và nước mặn. Sự khác biệt lớn nhất giữa ba loại này là hàm lượng Tổng chất rắn hòa tan (TDS) của mỗi loại. Theo nguyên tắc chung, Hiệp hội Y tế Hoa Kỳ yêu cầu nước uống phải dưới 1.000 PPM TDS.

Nước máy thường đi qua cơ sở hạ tầng sẵn có như đường ống thành phố, các bể chứa. RO thường được sử dụng trong môi trường nước máy để giảm độ cứng, hoặc các cặn bẩn lắng đọng trong nước khi đi trong đường ống kim loại. Tổng chất rắn hòa tan thường là mục tiêu của việc lọc nước trong hệ thống nước máy. Nước RO lý tưởng trong các ứng dụng như nhà máy điện, dược phẩm, phòng thí nghiệm và bệnh viện, nơi mà độ tinh khiết của nước là rất quan trọng đối với ngành công nghiệp. Nước máy thường có TDS dưới 1.000 PPM.

Các nguồn nước ngầm dưới lòng đất thường là nước lợ hoặc rất lợ, có nghĩa là chúng chứa một lượng muối lớn, nhưng không đủ để được coi là nước mặn. Thẩm thấu ngược nước ngầm rất phổ biến và là một trong những nguồn áp dụng tốt nhất của hệ thống RO cho đến nay. Nước ngầm thường được làm sạch nhiều nhất cho ngành nông nghiệp, ngành khai thác mỏ và sử dụng cho dân cư. Nước ngầm cũng là một nguồn cung được đánh giá cao của ngành công nghiệp đóng chai, vì sự kết hợp khoáng chất độc đáo thường có hương vị hấp dẫn. Nước lợ thường có TDS từ 5.000 PPM trở xuống, nhưng có thể có nồng độ lên đến 12.000 PPM.

Nước muối thẩm thấu ngược (đôi khi được gọi đơn giản là khử muối) là việc biến nước muối thành nước uống. Nước biển có TDS lên đến 45.000 PPM. Thông thường, vì lý do môi trường, một lỗ khoan được đào trên đại dương cho loại nước thẩm thấu ngược này, nhưng một cửa nạp mở sẽ tiết kiệm chi phí hơn. Các ứng dụng lớn nhất của khử muối là cung cấp nước ở các khu vực thiếu nguồn cung cấp nước ngọt thường xuyên.

Nếu bạn làm việc với hệ thống thẩm thấu ngược, bạn hiểu rằng nước cấp phải được điều hòa trước để bảo vệ màng lọc khỏi bị tắc và hỏng sớm. Màng RO hoạt động giống như một bộ lọc dòng chảy chéo. Màng được cấu tạo bằng vật liệu xốp cho phép nước đi qua màng nhưng loại bỏ đến 99% chất rắn hòa tan trên bề mặt màng. Các muối hòa tan được tập trung trong nước xả bỏ, hoặc dòng nước muối, nơi chúng được thải ra ngoài.

Khi hệ thống RO tiếp tục hoạt động, các chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước cấp có xu hướng tích tụ dọc theo bề mặt màng lọc. Nếu những chất rắn này được phép tích tụ, cuối cùng chúng sẽ hạn chế sự đi qua của nước RO qua màng, dẫn đến mất lưu lượng. (Khả năng thông lượng của màng thường được gọi là tốc độ dòng chảy, và được đo bằng gallon trên mỗi foot vuông diện tích bề mặt màng mỗi ngày.)

Trong giai đoạn đầu của sự phát triển của các hệ thống màng, người ta còn biết rất ít về những tạp chất nào trong nước cấp thẩm thấu ngược có khả năng gây ra tắc nghẽn và giảm thông lượng tương ứng. Ngày nay, nhiều phương pháp xử lý tạp chất rắc rối này đã được xác định và các phương pháp điều trị phòng ngừa đã được đưa ra để làm giảm đáng kể sự tắc nghẽn của màng, do đó kéo dài tuổi thọ của nhà máy RO.

Khi mỗ xẻ các mô-đun màng bị lỗi đã cho thấy sự tích tụ của các chất bẩn gây ra bởi các cáu cặn khoáng như canxi cacbonat; vật liệu dạng keo như đất sét và silica; vi sinh vật chết và sống; hạt cacbon; và hóa chất được gắn bởi các tác nhân oxy hóa như clo, ozon hoặc pemanganat. Tương tự như vậy, các kim loại hòa tan như sắt và nhôm, dù có trong tự nhiên hay được thêm vào dưới dạng chất đông tụ, đều có thể gây tắc nghẽn sớm và hỏng màng thẩm thấu ngược.

Việc phân tích hóa học chi tiết mẫu nước cấp RO là điều cần thiết tuyệt đối để xác định các chất bẩn tiềm ẩn. Điều này phải bao gồm phép đo độ cứng (canxi và magiê), bari, stronti, độ kiềm, pH và clo. Dữ liệu từ phân tích hóa học có thể được các nhà thiết kế thiết bị RO sử dụng để xác định bố trí màng tối ưu vừa giảm thiểu xu hướng đóng cặn và hình thành cặn vừa tối đa hóa tốc độ thu hồi và thông lượng.

Ví dụ, Chỉ số ổn định Langelier (LSI), một thước đo về xu hướng đóng cặn canxi cacbonat của nước, được tính toán từ phân tích nước để xác định nồng độ tối đa cho phép của các khoáng chất hòa tan trong dòng thải trước khi sự lắng cặn trở thành vấn đề. Bởi vì số lượng biến phải được xem xét, những phép tính này rất khó thực hiện với bút chì và giấy. May mắn thay, các nhà sản xuất màng đã phát triển các chương trình máy tính giúp cho các phép tính này nhanh chóng và dễ dàng thực hiện ở đó người dùng có thể dự đoán hiệu suất của màng ở điều kiện nguồn cấp dữ liệu thực tế.

Mặc dù phân tích nước hữu ích trong việc dự đoán xu hướng của các khoáng chất hòa tan gây ra sự cố trong Hệ thống RO, nhưng nó không phải lúc nào cũng dự báo xu hướng bám bẩn của chất keo và các chất rắn lơ lửng phân tán mịn khác. Chỉ số mật độ phù sa (SDI) là một công cụ hữu ích để định lượng xu hướng đóng cặn của nước cấp. Thử nghiệm này được tiến hành bằng cách lọc mẫu qua bộ lọc 0,45 micron (µm) và đo thời gian cần thiết để thu thập một đơn vị thể tích dịch lọc. Số chỉ mục được tính toán từ dữ liệu này. Theo truyền thống, giá trị SDI nhỏ hơn 3.0 là mong muốn đối với nước cấp thẩm thấu ngược. Phép đo SDI có những hạn chế nhất định ở chỗ nó không mô hình hóa thiết kế dòng chảy chéo của màng RO.

Trong một từ: phân tích. Mỗi nguồn nước đều khác nhau, và bạn không bao giờ biết có gì trong nước cho đến khi bạn phân tích nó. Các giá trị phân tích nước, LSI, SDI hoặc CFI được sử dụng để xác định các yêu cầu tiền xử lý chính xác cho một Hệ thống RO cụ thể. Vì nguồn cung cấp nước thay đổi đáng kể giữa các vị trí, mỗi yêu cầu tiền xử lý sẽ khác nhau. Trung bình, hầu hết các hệ thống nước thẩm thấu ngược cần có một đầu châm chất chống cặn hoặc bộ làm mềm nước để tránh làm hỏng màng RO.

Cũng giống như các dung dịch axit không tốt cho màng, các dung dịch xút cũng gây hại không kém cho các phần tử màng thẩm thấu ngược. Việc châm axit có thể được kết hợp vào hệ thống tiền xử lý RO để kiểm soát độ pH và giảm thiểu xu hướng tạo cặn của nước cấp. Châm axit được chỉ định nếu xu hướng tạo cặn của dòng nước muối trên +0,3 như được đo bằng LSI. Có thể sử dụng axit sunfuric hoặc axit clohydric cho mục đích này. Tuy nhiên, axit sunfuric ít tốn kém hơn và được sử dụng phổ biến hơn.

Chất chống cặn đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc kéo dài khoảng thời gian giữa các lần tẩy rửa bằng hóa chất của màng RO. Những sản phẩm này thường được pha chế bao gồm phốt phát vô cơ, photphonat hữu cơ và chất phân tán. Sử dụng các sản phẩm chống đóng cặn đã được nhà sản xuất màng lọc chấp thuận và tuân theo tất cả các hướng dẫn trong việc áp dụng và kiểm soát liều lượng sản phẩm. Một số chất chống đóng cặn có chứa các polyme tích điện âm và các chất phân tán có thể phản ứng với các polyme cation có thể được phân bổ thành dòng trước các bộ lọc đa tầng. Chất chống đóng cặn phải tương thích với các polyme này; nếu không, sản phẩm phản ứng sẽ làm đóng cặn màng.

Bất chấp mọi nỗ lực để bảo vệ hệ thống RO khỏi bị tắc nghẽn và mất thông lượng, cuối cùng các màng lọc sẽ phải được làm sạch bằng hóa chất. Một hệ thống RO được thiết kế tốt sẽ bao gồm các skid dự phòng làm sạch để tạo thuận lợi cho quá trình vệ sinh hệ màng. Các skid phải bao gồm một bể chứa hóa chất, bộ gia nhiệt dung dịch, máy bơm tuần hoàn, ống mềm và tất cả các kết nối và phụ kiện khác cần thiết để hoàn thành việc làm sạch hoàn toàn các module RO.

Có nhiều hóa chất tẩy rửa khác nhau để bảo dưỡng màng RO. Loại và số lượng chất bẩn sẽ quyết định chất làm sạch hiệu quả nhất. Chất tẩy rửa axit 'loại bỏ tốt nhất các cặn khoáng. Hydrogen peroxide thường được sử dụng để làm sạch và vệ sinh màng lọc để khắc phục hoặc ngăn ngừa các vấn đề về quá trình tạo màng sinh học. Trong một số trường hợp, dung môi nhẹ như metanol được sử dụng.

Hoạt động của hệ thống RO cần được theo dõi cẩn thận để dự đoán khi nào màng lọc cần được làm sạch. Theo nguyên tắc chung, làm sạch được chỉ định khi tốc độ thông lượng chuẩn hóa giảm 10%. Trong điều kiện lý tưởng, giả sử rằng hệ thống tiền xử lý RO được thiết kế và vận hành đúng cách, tần suất giữa các lần làm sạch màng phải là 3 tháng trở lên. Việc vệ sinh từ 1 đến 3 tháng một lần được coi là một hoạt động hợp lý và cho thấy rằng một số cải tiến trong hệ thống tiền xử lý nên được xem xét. Tần suất làm sạch hàng tháng hoặc nhiều hơn cho thấy sự thay đổi về chất lượng nước thô, sự cố với hệ thống tiền xử lý hoặc sự cố với hoạt động của bộ phận RO.

Thẩm thấu ngược là một phương pháp đáng tin cậy để sản xuất nước có độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, hầu hết các nguồn cung cấp nước đều yêu cầu một số hình thức tiền xử lý RO như làm mềm, lọc đa tầng, than hoạt tính hoặc châm hóa chất để bảo vệ màng RO khỏi bị tắc hoặc hỏng sớm. Các yêu cầu tiền xử lý sẽ khác nhau giữa các vị trí, nhưng mục tiêu tổng thể vẫn giống nhau: duy trì tốc độ thông lượng thiết kế, giảm thiểu tần suất làm sạch màng và kéo dài tuổi thọ hữu ích của thiết bị RO.