2 cong nghe mang (1)

xử lý nước thải; jodsfgbarkjbwqrilgbsjbgkjwqbgoib4gbskdbglisbgjskbgjkabglsabgkjwrbqgkjbwrgwrqgwrqgwrqgwrqgwrqgwrgrwqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq

Trang 1

CHUYÊN ĐỀ:

CÔNG NGHỆ MÀNG TRONG XỬ LÝ

NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

NCS : TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG GVHD: GS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC

Trang 3

 Khái niệm màng

1 Tổng quan về công nghệ màng

Màng (Membrane) là bất cứ vật liệu nào hình thành

lớp mỏng và có khả năng chịu đựng áp suất lớn để

tách các thành phần trong dung dịch như chất rắn

lơ lửng, dung môi, chất hòa tan

•Màng chia làm 3 loại:

 Lọc (Filtration): còn gọi là màng bán thấm, cho nước đi

qua, những thành khác giữ lại.

 Thấm (Permeation): hỗn hợp khí và nước được tách

ra Khí thấm qua màng, nước được giữ lại.

 Thẩm tích (Dialysis): màng chỉ cho ion, không cho

nước đi qua.

Trang 4

4 NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG

 Cấu trúc màng

• Có 3 dạng cấu trúc màng:

 Màng đối xứng: có cấu trúc đồng đều suốt mặt cắt

ngang, được làm từ 1 loại vật liệu.

 Màng hỗn hợp: làm từ nhiều loại vật liệu.

 Màng không đối xứng: có

thể làm từ một hoặc nhiều loại vật liệu, gồm lớp màng polimer rất mỏng nhằm giảm lực cản qua màng được giữ chặt trên lớp màng dày hơn

có cấu trúc rỗ, cùng vật liệu với lớp màng mỏng.

Tiết diện

ngang Bề mặt bên trong

Bề mặt ngoài

Trang 5

• Quá trình lọc màng là quá trình tách có sự kiểm

soát động học của hỗn hợp chất lỏng sử dụng màng bán thấm

• Trong quá trình lọc màng, dãy kích thước hạt có

thể bao gồm cả các phần tử hòa tan (0.0001-0.1 µm)

• Màng có vai trò như lá chắn có tính chọn lọc chỉ

cho một số thành phần nhất định đi qua và giữ lại các thành phần khác

 Quá trình lọc màng

Trang 10

tuần hoàn

Bậc 2

Loại bỏ

Trang 11

 Các loại màng lọc

Hình Dãy kích thước hạt ứng dụng màng.

Trang 12

 Các loại màng lọc

Hình Các loại màng lọc và ứng dụng của màng

Trang 13

 Các hình dạng mô đun màng

• Mô đun màng dạng ống:

Trang 14

Vỏ bọc

áp lực

Sợi rỗng Dòng đậm đặc

Dòng vào

Trang 15

• Mô đun màng dạng xoắn:

Dòng thấm Dòng vào

Trang 19

Áp lực cao (120 bar) (200 bar)

Áp lực thấp

(65 bar)

Trang 20

Trang 22

 Vật liệu cao cấp: màng ma trận hỗn hợp, vật liệu nano carbon, vật liệu biomimetic.

Trang 23

 Ứng dụng màng

• Xử lý nước cấp:

 Màng MF, UF thường được dùng để xử lý sơ bộ

 Màng NF, RO được ứng dụng trong xử lý nước

uống, nước tinh khiết

• Xử lý nước thải

 Màng FM và UF thường được dùng trong xử lý

nước thải để tách sinh khối

 Màng UF, RO được ứng dụng trong xử lý nước

thải bậc cao hoặc tái sử dụng nước thải

Trang 24

2 Ứng dụng CN màng trong xử lý nước cấp

 Các ứng dụng màng trong xử lý nước cấp

Trang 25

Trang 26

Các quá trình màng khử mặn bao gồm RO, NF và

quá trình điện thẩm tách (electrodialysis - ED)

Trang 27

• Các cơ chế vật lý hoặc hóa học khác cũng đóng vai trò quan trọng trong việc khử vi sinh vật như bắt giữ, hấp phụ,

Trang 28

Cryptosporidium Oocysts (2 - 5 µm) [Bào tử bệnh Than]

Vi khuẩn đặc trưng (0.2 µm) E-Coli

(0.5 µm)

Trang 29

 Khử trùng

Giardia, Cryptosporidium LRV > 5 LRV > 5

Coliforms LRV > 5 LRV > 6 MS2 Virus LRV 0.5 LRV > 6

Ghi chú: Log reduction removal (LRV)

Bảng Hiệu quả khử trùng của lọc màng.

Trang 30

• Màng MF và UF có thể khử độ đục của nước với

hiệu quả rất cao

Trang 31

 Khử các chất hữu cơ

• Một phần các chất hữu cơ tự nhiên (NOM) trong

nước thô hình thành nên các dẫn xuất của halogen như trihalomethane (THM) trong suốt quá trình khử trùng

• NOM trong nước có thể là nguyên nhân cho sự

tái tăng trưởng của vi khuẩn trong mạng lưới phân phối

• NF và RO rất có hiệu quả đối với việc khử các

chất hữu cơ từ nước ngầm Tuy nhiên, RO đòi hỏi nhiều năng lượng nên ít được sử dụng

Trang 32

 Khử các chất hữu cơ

• MF và UF có hiệu quả xử lý thấp hơn, cần kết

hợp với quá trình keo tụ để nâng cao hiệu quả xử

lý

Trang 33

 Xử lý sắt và mangan

• 4Fe2+ + O2 + H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8 H+

• 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O → 2Mn(OH)4↓+ 4H2CO3

Trang 34

 Xử lý sắt và mangan

• Tiền Oxy hoá Fe:

 Natri Hypoclorit (NaOCl): dùng 0.64 mg / mg

Fe(II)

 Ozon (O3): dùng 0.43 mg / mg Fe(II)

 Kali Permanganat (KMnO4): dùng 1.9 mg /

mg Mn(II)

 Clo Dioxit (ClO2): dùng 2.5 mg / mg Mn(II)

 Ozon (O3): dùng 0.9 mg / mg Mn(II)

Trang 35

 Xử lý As

• As trong nước thường tồn tại dưới 2 dạng:

 As(V) hay Arsenat

 As(III) hay Arsenit

• As(V) mang điện tích âm, có thể được xử lý với

hiệu suất cao bằng quá trình keo tụ bởi các hydroxit sắt

• As(III) trung tính nên khó xử lý hơn, nhưng dễ

dàng bị oxy hóa thành As(V)

Trang 36

 Xử lý As

Nguyên tắc:

•Tại pH  7.4, dạng ion Fe(OH)2+ chiếm ưu thế

•Anion As(V) hấp phụ ngay cation Fe.

•Bông bùn được tạo thành với kích thước nhỏ (3-10 m)

được tách bỏ hiệu quả bằng màng lọc.

Trang 37

 Xử lý As

Tiền Oxy hóa

và xáo trộn Vi lọc

Rửa ngược

Hiệu chỉnh pH

• Tiền Oxy hóa: As(III)  As(V)

• Hiệu chỉnh pH: CO2 hoặc axit

• Xáo trộn nhanh: rpm=1000 v/s,

• Thời gian lưu nước 20 giây.

• Lọc màng

Trang 38

 Ứng dụng màng trong xử lý nước thải

3 Ứng dụng CN màng trong xử lý nước thải

màng chiết tách Màng được sử dụng để tách thành phần hữu cơ ra khỏi thành phần vô cơ để xử lý sinh học riêng Quá trình màng

sinh học chiết tách (EMBR).

Tiền xử lý cho

lọc NF và RO Loại bỏ SS và các chất keo, được xem như là giai đoạn tiền xử lý cho quá trình lọc NF và RO.

Trang 39

Hình (a) bể phản ứng sinh học sục khí màng (MABR), (b) bể

phản ứng sinh học tách màng (EMBR).

Trang 40

Lọc NF

Tái sử dụng nước

thải Xử lý nước thải đầu ra của quá trình lọc tiền xử lý (MF) cho mục đích tái sử dụng nước.

Làm mềm nước Giảm nồng độ các ion hóa trị 2 gây độ cứng của nước

cho các mục đích đặc biệt như nồi hơi.

Lọc RO

Tái sử dụng nước

thải Xử lý nước thải đầu ra của quá trình lọc tiền xử lý (MF) cho mục đích tái sử dụng nước trực tiếp.

Phân tán dòng ra RO có khả năng xử lý một lượng lớn các hợp chất lựa

chọn như N-Nitrosodimethylamine (NDMA).

Xử lý 2 bậc nước

cấp cấp cho nồi hơi Quá trình lọc RO 2 bậc được ứng dụng để xử lý nước cấp cho nồi hơi áp lực cao.

Trang 41

• Ứng dụng màng trong các hệ thống xử lý

nước thải truyền thống

Trang 42

Trang 43

Trang 44

 Quá trình SBR kết hợp lọc màng

SBR Lọc màng

Trang 45

Chu trình hoạt động của bể SBR

 Quá trình SBR kết hợp lọc màng

Trang 46

•Tải trọng hữu cơ cao

•Lắng và thải hiệu quả

• Độ đục: <2 NTU - 95%

<10 NTU - 100%

• MPN: <1 Coliforms/100 ml

Trang 47

 Chất lượng dòng ra tốt, phù hợp cho việc tái sử

dụng Hiệu suất cao: khử được đến 95% COD, 98% BOD, 99% TSS

 Kết cấu gọn

 Nồng độ MLSS cao nên thải ít bùn hơn so với

phương pháp thông thường

Trang 49

Trang 50

Nguồn: Metcalf & Eddy, wastewater engineering treatment and reuse, McGraw-Hill, 2003.

Bảng Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của quá trình MBR.

Trang 52

 Trong đó, màng polyvinylidene diﬂuoride (PVDF)

và polyethersulfone (PES), chiếm đến 75% tổng sản phẩm trên thị trường Ngoài ra còn có các vật liệu khác như polyethylene (PE), polypropylene (PP) và polysulfone (PSF).

Trang 53

• Hiện tượng và cơ chế gây nghẹt màng

Hình Hiện tượng nghẹt màng trong bể MBR

 Quá trình MBR

Trang 54

• Hiện tượng và cơ chế gây nghẹt màng

Hình Cơ chế nghẹt màng: (a) thu hẹp lỗ rỗng của màng, (b) nghẹt lỗ rỗng của màng, (c) hình thành lớp

bánh trên bề mặt màng.

Trang 55

• Các yếu tố ảnh hưởng đến nghẹt màng

Tính chất bùn

(EPS/SMP, kích thước bùn, thành phần vi

sinh vật)

Tính chất màng

(vật liệu, tính kị nước, điện tích bề mặt, kích

thước lỗ)

Hiện tượng nghẹt màng

Trang 56

• Biện pháp hạn chế nghẹt màng

 Bổ sung vật liệu hấp phụ (than hoạt tính, zeolite), chất

keo tụ (polyamide, diatomite) để hấp phụ chất keo và chất hòa tan có khả năng gây nghẹt màng đồng thời cải thiện cấu trúc bông bùn.

 Bổ sung vật liệu chất mang để phát triển màng vi sinh

bám dính

 Sử dụng bùn hạt hiếu khí thay cho bùn hoạt tính

thông thường.

 Màng kị nước bền với nhiệt độ, hóa chất nhưng dễ bị

nghẹt Do đó người ta thường hiệu chỉnh bề mặt màng kị nước bằng cách phủ lên bề mặt các polymer

ưa nước để giảm nguy cơ nghẹt màng.

Trang 57

• Biện pháp kiểm soát nghẹt màng trong quá

trình vận hành:

 Sục khí thô ở dưới mô đun màng để cọ bùn bám trên bề

mặt màng.

 Vận hành quá trình lọc màng gián đoạn khoảng 15-30 phút

và rửa ngược bằng dòng thấm khoảng 30-45 giây Một lượng nhỏ clorine có thể được bổ sung vào nước rửa ngược (nồng độ < 5 mg/L).

 Cứ 3 lần 1 tuần, tiến hành rửa ngược màng bằng dung

dịch NaClO (100 mg/L) trong khoảng 45 phút sau đó rửa lại bằng dòng thấm trong 15 phút để loại bỏ sạch clorine

 Tối đa 1 lần/6 tháng: lấy module màng ra khỏi bể để ngăm

trong dd NaClO (1000-3000 mg/L) trong 5-8 h.

Trang 59

Nước đã xử lý

Khí

Sục khí dưới mô đun màng để cọ bùn bám trên màng

Trang 60

Bơm Bơm

Chu trình rửa ngược, 15-30 phút lọc/30-45 giây rửa ngược

Trang 61

Chu trình rửa ngược bằng hóa chất, NaClO 100 mg/L

Trang 62

NaOCl TankBể NaOCl

Bơm

Bể bùn Bể CIP Bể lọc nước ra

Bơm Bơm

Ngâm màng bằng hóa chất, NaClO 1000-3000 mg/L

Trang 63

• Tổn thất áp lực qua màng (TMP), tốc độ lọc

(J) và tốc độ lọc riêng:

Trang 64

-t là thời gian lọc (s);  là diện tích màng (m 2 );

P áp suất qua màng - TMP (kPa);

-μ là độ nhớt của dòng thấm (kPa.h);

-Rt là trở lực lọc màng (1/m);

Trang 65

Trang 66

Công nghệ màng trong xử lý nước và nước thải

Trang 67

các quá trình tách khác nhau như

siêu lọc và thẩm thấu ngược để

cung cấp dòng nước sạch.

67

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	7,08 MB