: Áp suất thẩm thấu phía bên dòng
c) Lựa chọn số bậc thiết kế, tỷ lệ thu hồi và tuần hoàn:
Số bậc thiết kế[16]:
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, việc lựa chọn số bậc thiết kế trong hệ thống màng phụ thuộc vào:
− Thông số chất lượng nước đầu vào cũng như yêu cầu chất lượng nước đầu ra; − Số lượng lõi lọc trong mỗi vỏ chịu áp cũng như số vỏ chịu áp;
− Tốc độ dòng vào mỗi lõi lọc không được vượt quá giá trị cực đại (3,6 m3/h); − Tỷ lệ thu hồi;
Với nước lợ (Brackish Water) số bậc thiết kế có thể chọn theo bảng sau:
Dòng vào
Dòng thấm Dòng nồng độ
Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm mặn trên cơ sở công nghệ lọc Nano phục vụ cấp nước vùng duyên hải miền Trung Việt Nam – Nguyễn Thị Thanh Thủy – Cao học CNMT 2009
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -70-
Bảng 3.12. Lựa chọn số bậc thiết kế hệ thống NF.
STT Tỷ lệ thu hồi của
hệ thống (%) Số bậc thiết kế
Số lõi nối tiếp trong từng dãy
1 40 60 1 6
2 70 80 2 12
3 85 90 3 18
Dựa vào bảng trên, với số lượng vỏ chịu áp là ỏ = 4 (vỏ) thì số bậc thiết kế phù hợp của hệ thống màng NF là nbậc = 1, khi đó tỷ lệ thu hồi nằm trong khoảng R = 40% 60% (ngoài ra với hệ thống đơn bậc có tuần hoàn thì tỷ lệ thu hồi có thể cao hơn). Ở đây chọn tỷ lệ thu hồi R = 60% là nằm trong giới hạn cho phép và hoàn toàn phù hợp.
Tỷ lệ thu hồi:
Với hệ thống màng NF thì tỷ lệ thu hồi đối với dòng sản phẩm (dòng thấm) ra khỏi hệ thống nằm trong khoảng R = 40% 90% so với dòng vào tùy thuộc vào công suất nhà máy xử lý, thông số chất lượng nước đầu vào và đặc tính của màng NF cũng như các thông số vận hành khác [16]. Đối với màng NF90 có tỷ lệ thu hồi đối với mỗi lõi màng tối đa là RNFmax = 15%, nên nếu tỷ lệ thu hồi của hệ thống
màng cao thì để đáp ứng được tỷ lệ đó đòi hỏi tỷ lệ thu hồi của từng lõi màng là RNF
cũng cao vượt quá giá trị giới hạn RNFmax. Trong trường hợp này chọn tỷ lệ thu hồi của hệ thống màng NF90 là R = 60%, tỷ lệ này đã được kiểm tra mức độ phù hợp với hệ thống màng được thiết kế khi tính toán các thông số: tổng số lõi màng, số vỏ chịu áp, số bậc thiết kế.
Với công suất yêu cầu cho đầu ra của nhà máy xử lý là Q = QP = 90 m3/ngày.đêm thì công suất đầu vào của hệ thống xử lý cần thiết là:
90
0,6 150 / à đê .
Tỷ lệ tuần hoàn:
Dòng nồng độ sau khi ra khỏi hệ thống lọc màng có nồng độ các muối hòa tan cao không phù hợp để thải vào nguồn nước với lưu lượng lớn. Để hạn chế việc xả
Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm mặn trên cơ sở công nghệ lọc Nano phục vụ cấp nước vùng duyên hải miền Trung Việt Nam – Nguyễn Thị Thanh Thủy – Cao học CNMT 2009
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -71-
thải dòng có nồng độ cao vào nguồn tiếp nhận cần tiến hành tuần hoàn dòng nồng độ. Việc tuần hoàn dòng nồng độ một cách hợp lý mang lại những lợi ích như: tăng tỷ lệ thu hồi đối với hệ thống một bậc vì nó làm giảm hệ số thu hồi đối với từng lõi màng đến giá trị phù hợp, giảm hiện tượng phân cực nồng độ, giảm lượng nước thải bỏ, …
− Tỷ lệ dòng nồng độ thải ra khỏi hệ thống so với công suất đầu vào nhà máy: 1 1 0,6 0,4
− Dòng thải QW ra khỏi hệ thống màng NF:
. 150.0,4 60 / à đê
Như vậy khi trạm xử lý hoạt động ổn định thì lượng nước thải bỏ là 60m3/ngày.đêm.
− Lưu lượng dòng tuần hoàn cần được lựa chọn phù hợp vì nếu dòng tuần hoàn càng lớn thì sẽ làm giảm lưu lượng cũng như chất lượng dòng thấm vì nó làm giảm đáng kể hệ số thu hồi đối với từng lõi màng, còn nếu lưu lượng dòng tuần hoàn nhỏ thì rất dễ dẫn đến hệ số thu hồi đối với từng lõi màng lớn và vượt quá giá trị cực đại (RNFmax = 15%) hoặc lưu lượng dòng sản phẩm thu được nhỏ.
Với công suất xử lý của hệ thống là 150 m3/ngàyđêm và hệ số thu hồi của hệ thống là R = 60%, dựa vào phần mềm ROSA chọn được lưu lượng dòng nồng độ tuần hoàn là: QRec = 70 m3/ngày.đêm
Cần lưu ý đến một số hạn chế của việc tuần hoàn dòng nồng độ: dòng tuần hoàn sẽ làm tăng lưu lượng dòng vào, làm tiêu tốn năng lượng hơn vì cần bơm có công suất lớn hơn, nồng độ dòng sản phẩm cũng cao hơn vì nồng độ đầu vào tăng, dẫn đến áp suất thẩm thấu tăng nên yêu cầu áp suất dòng qua màng cũng tăng. Tuy nhiên dòng tuần hoàn cũng có áp suất nhất định nên năng lượng tiêu tốn không đáng kể nếu công suất của nhà máy nhỏ.
Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm mặn trên cơ sở công nghệ lọc Nano phục vụ cấp nước vùng duyên hải miền Trung Việt Nam – Nguyễn Thị Thanh Thủy – Cao học CNMT 2009
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -72-
Cấu hình dòng của hệ thống lọc màng NF một bậc có tuần hoàn:
Hình 3.5. Cấu hình dòng của hệ thống lọc màng NF. Với Qv : công suất đầu vào của nhà máy xử lý;
QP : công suất đầu ra của nhà máy xử lý (dòng thấm qua màng, dòng sản phẩm); QC : dòng nồng độ ra khỏi hệ thống màng;
QRec : dòng tuần hoàn quay trở lại hệ thống lọc màng NF; QW : dòng thải.
Ta sẽ có cân bằng dòng như sau: − Đối với toàn bộ hệ thống màng: − Đối với dòng nồng độ:
− Đối với dòng vào hệ thống màng sau khi tuần hoàn: