xử lý nước thải; jodsfgbarkjbwqrilgbsjbgkjwqbgoib4gbskdbglisbgjskbgjkabglsabgkjwrbqgkjbwrgwrqgwrqgwrqgwrqgwrqgwrgrwqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CHUYÊN ĐỀ: CÔNG NGHỆ MÀNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI NCS : TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG GVHD: GS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG NỘI DUNG BÁO CÁO Tổng quan công nghệ màng Ứng dụng công nghệ màng xử lý nước cấp Ứng dụng công nghệ màng xử lý nước thải NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan công nghệ màng Khái niệm màng Màng (Membrane) vật liệu hình thành lớp mỏng có khả chịu đựng áp suất lớn để tách thành phần dung dịch chất rắn lơ lửng, dung mơi, chất hòa tan •Màng chia làm loại: Lọc (Filtration): gọi màng bán thấm, cho nước qua, thành khác giữ lại Thấm (Permeation): hỗn hợp khí nước tách Khí thấm qua màng, nước giữ lại Thẩm tích (Dialysis): màng cho ion, không cho nước qua NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Cấu trúc màng • Có dạng cấu trúc màng: Màng đối xứng: có cấu trúc đồng suốt mặt cắt ngang, làm từ loại vật liệu Màng hỗn hợp: làm từ nhiều loại vật liệu Tiết diện ngang Bề mặt bên Màng khơng đối xứng: làm từ nhiều loại vật liệu, gồm lớp màng polimer mỏng nhằm giảm lực cản qua màng giữ chặt lớp màng dày có cấu trúc rỗ, vật liệu với lớp màng mỏng Bề mặt NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng • Q trình lọc màng q trình tách có kiểm sốt động học hỗn hợp chất lỏng sử dụng màng bán thấm • Trong q trình lọc màng, dãy kích thước hạt bao gồm phần tử hòa tan (0.0001-0.1 àm) Mng cú vai trũ nh lỏ chn có tính chọn lọc cho số thành phần định qua giữ lại thành phần khác NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng Dòng vào (feed) sau qua màng bán thấm chia thành dòng: •Dòng thấm (permeate) dòng qua màng; •Dòng đậm đặc (concentrate) dòng chứa thành phần giữ lại chất rắn lơ lửng, chất keo chất hòa tan NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng Q trình lọc thực theo hướng: •Dòng thẳng góc (Dead-end): dòng vào dòng vng góc với bề mặt màng •Dòng ngang (Cross-flow): dòng vào dòng song song với bề mặt màng NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng • Q trình lọc màng khơng tuần hồn Bơm áp lực Nước chưa xử lý Dòng thấm Dòng đậm đặc Loại bỏ NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng • Q trình lọc màng tuần hoàn Bơm áp lực Nước chưa xử lý Dòng thấm Dòng đậm đặc Tuần hồn Thải NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Q trình lọc màng • Q trình lọc màng nhiều bậc Bơm áp lực Bậc Bậc Nước chưa xử lý Dòng thấm tuần hồn Loại bỏ NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Hiện tượng chế gây nghẹt màng Hình Hiện tượng nghẹt màng bể MBR NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Hiện tượng chế gây nghẹt màng Hình Cơ chế nghẹt màng: (a) thu hẹp lỗ rỗng màng, (b) nghẹt lỗ rỗng màng, (c) hình thành lớp bánh bề mặt màng NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Các yếu tố ảnh hưởng đến nghẹt màng Điều kiện vận hành (DO, tốc độ sục khí, OLR, MLSS, SRT, F/M) Tính chất nước thải (COD, thành phần hòa tan, khơng hòa tan, hợp chất vơ cơ) Lực cắt thủy lực (Tốc độ sục khí, vận tốc dòng) Tính chất bùn (EPS/SMP, kích thước bùn, thành phần vi sinh vật) Hiện tượng nghẹt màng Tính chất màng (vật liệu, tính kị nước, điện tích bề mặt, kích thước lỗ) NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • 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 chất hòa tan có khả gây nghẹt màng đồng thời cải thiện cấu trúc 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 thơng thường Màng kị nước bền với nhiệt độ, hóa chất dễ bị nghẹt Do người ta thường hiệu chỉnh bề mặt màng kị nước cách phủ lên bề mặt polymer ưa nước để giảm nguy nghẹt màng NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Biện pháp kiểm sốt nghẹt màng q trình vận hành: Sục khí thô mô đun màng để cọ bùn bám bề mặt màng Vận hành trình lọc màng gián đoạn khoảng 15-30 phút rửa ngược dòng thấm khoảng 30-45 giây Một lượng nhỏ clorine bổ sung vào nước rửa ngược (nồng độ < mg/L) Cứ lần tuần, tiến hành rửa ngược màng dung dịch NaClO (100 mg/L) khoảng 45 phút sau rửa lại dòng thấm 15 phút để loại bỏ clorine Tối đa lần/6 tháng: lấy module màng khỏi bể để ngăm dd NaClO (1000-3000 mg/L) 5-8 h NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Bơm Bể NaOCl Bơm Bơm Bể bùn Bể CIP Bể tràn Chu trình lọc màng NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Nước xử lý Khí Sục khí mơ đun màng để cọ bùn bám màng NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Bơm Bể NaOCl Bơm Bể bùn Bể CIP Bơm Bể tràn Chu trình rửa ngược, 15-30 phút lọc/30-45 giây rửa ngược NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Bơm Bể NaOCl Bơm Bơm Bể bùn Bể CIP Bể lọc Chu trình rửa ngược hóa chất, NaClO 100 mg/L NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Bơm NaOCl Bể NaOCl Tank Bơm Bể bùn Bể CIP Bơm Bể lọc nước Ngâm màng hóa chất, NaClO 1000-3000 mg/L NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Quá trình MBR • Tổn thất áp lực qua màng (TMP), tốc độ lọc (J) tốc độ lọc riêng: NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Phương trình Darcy Trong đó: -J tốc độ lọc bề mặt (m3/m2.h); -V thể tích dòng thấm (m3); -t thời gian lọc (s); diện tích màng (m2); P áp suất qua màng - TMP (kPa); -μ độ nhớt dòng thấm (kPa.h); -Rt trở lực lọc màng (1/m); NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng dụng CN màng xử lý nước thải Q trình MBR • Phương trình Carman-Kozeny Trong đó: -α trở lực riêng đóng bánh (m/kg); -d đường kính trung bình bùn (m); -C nồng độ chất rắn (g/L) NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Cơng nghệ màng xử lý nước nước thải NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Microfiltration (MF) trình lọc vật lý, chất lỏng bị nhiễm bẩn qua màng có lỗ đặc biệt để tách vi sinh vật hạt lơ lửng khỏi chất lỏng Thường sử dụng kết hợp với trình tách khác siêu lọc thẩm thấu ngược để cung cấp dòng nước 67 NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG ... mặt (m2/m3) Đường kính (mm) Tốc độ lọc (L/m2.ngày) Khả lọc nước/m3 thể tích) (m3 Tổn thấp áp lực (bar) Tiền xử lý Thay vệ sinh màng Dạng ống Dạng xoắn Sợi rỗng 300 20 -50 1000 4 -20 15000 0.5 -2 300-1000... cấp Khử trùng Cấu tử Silic lớn (20 µm) E-Coli (0.5 µm) Giardia Cyst (5 - 11 µm) Cryptosporidium Oocysts (2 - µm) [Bào tử bệnh Than] Vi khuẩn đặc trưng (0 .2 µm) NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Ứng... Sợi rỗng 300 20 -50 1000 4 -20 15000 0.5 -2 300-1000 300-1000 30-100 90-300 300-1000 450-1500 2- 3 Đơn giản 1 -2 Trung bình 0.3 Cao Dễ Khó Khó NCS: TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG Tổng quan cơng nghệ màng Vật