2 Dòng th ấ m

: Áp suất thẩm thấu phía bên dòng

e) Vệ sinh màng:

2 Dòng th ấ m

Dòng nồng độ cao 6 5 1 3

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 -87-

− Thể tích thùng chứa dung dịch rửa màng được xác định như sau: ù

Với : thể tích dung dịch rửa chứa trong các lõi màng khi rửa và ngâm màng; : thể tích dung dịch rửa chứa trong các đường ống và phụ kiện;

: thể tích dung dịch rửa cần thiết để dự phòng và thải bỏ trong giai đoạn đầu của quá trình rửa màng nhằm mục đích không làm pha loãng dung dịch rửa.

• Tính : õ.

Với õ : số lõi màng trong các vỏ chịu áp, õ = 24;

: lượng nước cho mỗi đơn nguyên màng, có thể được tính theo công thức:

Với R: bán kính mỗi lõi màng; L: chiều dài lõi màng. Hay chọn theo bảng sau:

Bảng 3.22. Lựa chọn thể tích dung dịch rửa chứa trong mỗi lõi màng.

Kích thước màng Làm sạch bình thường (lít) Làm sạch sâu (lít)

4 x 40 inches 9,5 19 6 x 40 inches 19 38 8 x 40 inches 34 68 8,5 x 40 inches 38 76 16 x 40 inches 136 272 Vậy chọn 9,5 í thì: 24.9,5 228 í • Tính :

được tính theo công thức:

Với : bán kính đường ống dẫn dung dịch rửa màng; : chiều dài tổng cộng của đường ống.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -88-

Tốc độ dung dịch rửa đi trong ống là ử = 2m/s (tốc độ giới hạn là 3m/s) thì đường kính ống dẫn tương ứng với Qrửa = 30 lít/phút là:

ử

4. ử . ử

4.0,0005

3,14.2 0,018 18

Chọn đường kính ống dẫn nước rửa là ử 21 . Giả thiết là tổng chiều dài của đường ống dẫn là 50 thì 0,0173 .

• Tính :

thường được chọn bằng 20% , nên 45,6 í

Vậy ù 0,291 , chọn thùng dạng hình tròn có chiều cao hthùng = 0,8m thì đường kính thùng tương ứng là dthùng = 0,7m.

Bơm rửa màng: bơm phải đảm bảo để tạo ra được tốc độ dòng rửa màng và áp suất cần thiết (khi đã bù vào tổn thất áp suất qua các van, đường ống và lọc MF).

Lọc màng MF: có chức năng loại bỏ các chất gây tắc màng từ quá trình làm sạch và bảo vệ màng.

Các bước trong quy trình vệ sinh màng:

− Bơm nước sạch ở áp suất 2,5 bar hay thấp hơn vào hệ thống màng NF trong thời gian khoảng 3 phút để rửa trôi các chất bẩn bám trên bề mặt màng đồng thời tạo điều kiện cho quá trình rửa bằng hóa chất đảm bảo hiệu quả. Đây là công đoạn sục rửa cơ học nên có thể dùng nước từ bể chứa trung gian để sục rửa màng;

− Pha chế dung dịch rửa màng;

− Rửa tuần hoàn: giai đoạn này thường được thực hiện trong khoảng 1 giờ hoặc theo yêu cầu cụ thể của nhà sản xuất. Dung dịch rửa màng được bơm vào hệ thống ở tốc độ dòng và áp suất thấp, tốc độ dòng bằng khoảng 20% tốc độ cực đại và áp suất 4 bar để thay thế quá trình lọc nước trước đó. Áp suất này chỉ cần đủ để bù vào sự giảm áp suất từ dòng vào đến dòng nồng độ và không tạo ra hoặc tạo ra rất ít dòng thấm, nhờ áp suất thấp này nên sẽ giảm thiểu được sự lắng đọng cặn trên màng. Trong khoảng vài phút đầu bơm dung dịch rửa cần thải bỏ dòng nồng độ

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -89-

này nếu cần thiết để tránh sự pha loãng dung dịch rửa màng. Sau đó tuần hoàn dòng đung dịch rửa trở lại bể chứa;

Tăng dần tốc độ dòng dung dịch rửa tuần hoàn như sau: trong 5 phút đầu bơm dung dịch với tốc độ dòng bằng 1/3 tốc độ tối đa thiết kế nhằm giảm thiểu khả năng bị tắc đường vào khi một lượng lớn cặn bẩn bị đánh bậc ra khỏi màng. Trong 5 phút tiếp theo tăng tốc độ dòng dung dịch rửa lên bằng 2/3 tốc độ thiết kế cực đại và bơm dung dịch ở tốc độ cực đại trong khoảng thời gian còn lại. Cần phải theo dõi pH hoạt động của quá trình để kịp thời điều chỉnh nếu pH thay đổi nhiều hơn 0,5 đơn vị;

− Ngâm màng: tiến hành ngắt bơm để ngâm màng trong hóa chất rửa. Quá trình này thông thường mất khoảng từ 1 8 giờ hay tùy thuộc vào khuyến nghị của nhà sản xuất, chọn thời gian ngâm màng là Tngâm = 2 giờ. Cần chú ý duy trì nhiệt độ và pH trong giới hạn cho phép trong suốt quá trình ngâm màng.

− Bơm dung dịch rửa màng ở tốc độ cao: dung dịch rửa màng được bơm vào màng ở tốc độ thiết kế tối đa 1,8 m3/h trong thời gian 30 phút (khuyến nghị 30 60 phút). Dòng dung dịch tốc độ cao này sẽ cuốn sạch các chất cặn bẩn đã bị tách ra khỏi màng.

Trong trường hợp màng bị nhiễm bẩn nghiêm trọng thì tốc độ dòng có thể tăng thêm 50% so với tốc độ thiết kế. Khi tốc độ dòng cao sẽ gây ra sự suy giảm áp suất đáng lo ngại. Giới hạn giảm áp suất cho phép là 15psi cho mỗi lõi màng và 50 psi cho vỏ chịu áp gồm nhiều đơn nguyên. Nếu áp suất giảm hơn 50psi có thể làm hư hại nghiêm trọng cho màng.

− Rửa bằng nước sạch: sau khi làm sạch màng bằng hóa chất, trước khi đưa màng trở lại hoạt động bình thường cần tiến hành rửa sạch hóa chất còn đọng lại trong màng;

Quá trình rửa bằng nước được thực hiện ở tốc độ rửa màng và trong khoảng thời gian 30 phút (khuyến nghị 15 đến 60 phút). Nước rửa được đưa đi thải bỏ.

− Sau khi màng được làm sạch các chất cặn bẩn và hóa chất rửa màng thì có thể đưa hệ thống lại quá trình hoạt động bình thường. Cần để hệ thống hoạt động

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -90-

khoảng vài giờ để chất lượng nước ở dòng thấm qua màng ổn định và đạt yêu cầu chất lượng.

III.2.7. Tính toán ổn định nước sau xử lý và các bể chứa nước

Tính toán bể chứa nước trung gian:

Dung tích của bể chứa trung gian cần đủ để chứa nước phục vụ cho các mục đích: cung cấp cho hoạt động của hệ thống màng NF, lưu nước để rửa bể lọc áp lực, cột lọc than hoạt tính, rửa các hệ thống màng MF và NF. Nên:

ử

Với : thể tích bể chứa trung gian;

: lượng nước cần thiết để cung cấp cho hoạt động của màng NF;

ử : lượng nước cần thiết cho các mục đích vệ sinh các bộ lọc;

: lượng nước được lấy dư so với lượng nước tính toán, = 20%( ử )

− Tính : . ư

Với : lưu lượng nước vào hệ thống màng, Q = 6,25 m3/h;

ư : thời gian lưu nước, thông thường ư = 1h. 6,25.1 6,25 − Chọn ử 3 .

− Tính : 0,2. 6,25 3 1,85

Vậy 6,25 3 1,85 11,1

Chọn kích thước bể chứa trung gian là: L x B x H = 3 x 2 x 2 (m3).

Tính toán ổn định nước sau xử lý

Đánh giá độ ổn định của nước qua chỉ số bảo hòa của nước LI: LI = pH0 - pHs

Với pH0 : pH của nước sau xử lý pH0 = 6,73; pHs : pH bão hòa cân bằng canxi cacbonat.

Ta sẽ có:

• Nếu 0,25 < LI < + 0,25 thì nước được coi là ổn định; • Nếu LI < 0,25 thì nước được gọi là có tính xâm thực;

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -91-

• Nếu LI > + 0,25 thì nước được coi là có sự lắng đọng canxi cacbonat. pHs được xác định theo công thức: pHs = f1(t) – f2(Ca2+) – f3(Kt) + f4(P)

Với f1(t0): Hàm số nhiệt độ của nước;

f2(Ca2+): Hàm số hàm lượng của ion Ca2+ trong nước; f3(Kt): Hàm số độ kiềm của nước;

f4(P): Hàm số tổng hàm lượng muối của nước. Xác định các hàm số trên theo biểu đồ Langelier:

Bảng 3.18. Kết quả tính toán các hàm số theo biểu đồ Langelier

STT Hàm số Giá trị 1 f1(t0) 1,94 2 f2(Ca2+) 0,53 3 f3(Kt) 0,3 4 f4(P) 8,807 Khi đó pHs = 1,94 – 0,53 – 0,3 + 8,807 = 9,92 Vậy LI = 6,73 – 9,92 3,2.

Nhận xét: giá trị LI = 3,2< 0,25 nên nước có tính xâm thực, khi đó cần kiềm hóa nước để tránh ăn mòn đường ống. Hóa chất thường sử dụng là vôi để khử CO2 theo phương trình: CO2 + OH- = HCO-3

Lượng vôi cần thiết được xác định theo công thức sau [19]: · ∆ ·100

Với e: đương lượng của chất kiềm hóa, với vôi ta có e = 28 (mg/mđlg); p: độ tinh khiết của vôi trong vôi thô, p = 75 %;

∆ : giá trị biến thiên của độ kiềm, được xác định theo công thức ∆ ·

Với là hệ số phụ thuộc vào pH0 và chỉ số bão hoà LI của nước, xác định theo đồ thị hình 6.4 [19] ta được 0,08;

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 -92-

: Độ kiềm của nước, ki0= 0,21 (mđlg/l) Vậy lượng vôi cần thiết là:

28 · 0,08 · 0,21 ·100

II.7 MÀNG NANO XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN II.7.1 Tính chất của màng NF

II.8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẦN MỀM ROSA [16]