HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC BIỂN

Mô tả

Hệ thống lọc nước biển sử dụng công nghệ cao, giúp loại bỏ các muối khoáng tồn dư trong nước biển. Tùy từng nguồn nước biển khác nhau chúng tôi sẽ cung cấp các hệ thống xử lý khác nhau. Trong nước biển có chứa rất nhiều các muối khoáng, làm ăn mòn các loại vật liệu, nên khi thiết kế hệ thống lọc nước Biển cần đánh giá được các tác nhân có thể ảnh hưởng đến hệ thống xử lý.

Giới thiệu các phương pháp xử lý độ mặn:

Tùy vào hàm lượng muối đầu vào mà ta có thể lựa chọn những phương pháp khử mặn phù hợp. Nếu hàm lượng muối trong nước nguồn:

+ Dưới 2000 – 3000 mg/L: kinh tế nhất là xử lý bằng phương pháp trao đổi ion (lọc qua bể lọc cationit và anionit)

+ Từ 3000 – 10000 mg/L dùng phương pháp điện phân.

+ Nếu cần khử mặn hàm lượng muối từ 10000 – 35000 dùng phương pháp chưng cất hoặc làm đóng băng  hay lọc qua màng bán thấm.

Phương pháp trao đổi ion.

Khử muối của nước bằng phương pháp trao đổi ion tức là lọc nước qua bể lọc H-cationit và OH-anionit. Khi lọc nước qua bể lọc H-Cationit, do kết quả trao đổi các cation của muối hòa tan trong nước với các ion H+ của hạt cationit, các muối hòa tan trong nước biến thành các axit tương ứng:

RH + NaCl → RNa + HCl

2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4

2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑­ + 2H2O

Và khi lọc tiếp, nước đã được khử cation ở Bể H-Cationit, qua bể lọc OH-anionit, các hạt anionit sẽ hấp thụ từ nước các anion của các axit mạnh như Cl-, SO42- (Khí cacbonic được khử ra khỏi nước bằng làm thoáng trước khi cho vào bể OH-anionit) và nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH-

[An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O

2[An]OH + H2SO4 → [An] 2SO4 + 2H2O

Phương pháp thẩm thấu ngược.

Thực chất của phương pháp này là: lọc nước qua màng bán thấm đặc biệt bằng axetyl xenlulo. Màng chỉ cho nước đi qua còn các ion của muối hòa tan trong nước được giữ lại. Để lọc được nước qua màng này phải tạo ra một áp lực dư ngược với hướng di chuyển nước bằng thẩm thấu, nghĩa là tạo ra áp lực dư trong nước nguồn cao hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng, để nước đã được lọc qua màng không trở lại dung dịch muối do quá trình thẩm thấu.

 Phương pháp chưng cất nhiệt.

Được sử dụng nhiều trong dân gian. Là phương pháp thủ công lâu đời nhất. Cơ sở của phương pháp này chính là đun nóng nước tới điểm sôi để chuyển thành dạng hơi sau đó ngưng tụ lại thành nước tinh khiết. Phương pháp này thích hợp với mọi loại nước có độ mặn khác nhau. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này chính là làm thủ công, tốn thời gian, tốn nhiên liệu.

Đánh giá các phương pháp: Trong ba phương pháp kể trên thì lọc nước biển bằng màng bán thấm được ứng dụng phổ biến nhất, chúng có khả năng xử lý với lưu lượng lớn hơn phương pháp chưng cất rất nhiều và có khả năng xử lý độ mặn tốt hơn phương pháp trao đổi ion. Vì vậy trên thế giới màng lọc Ro được ửng dụng rất nhiều trong các hệ thống xử lý nước biển.

Giới thiệu hệ thống lọc nước biển bằng màng thẩm thấu ngược Ro.

Nói là sử dụng bằng màng thẩm thấu ngược Ro nhưng bên cạnh màng lọc còn rất nhiều các thiết bị liên quan để hình thành nên một hệ thống. Mỗi một nguồn nước biển với độ ô nhiễm khác nhau sẽ có các cách thiết kế khác nhau.

Hệ thống tiền xử lý:

Trong nước biển có chứa rất nhiều các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ nếu không có phương án xử lý sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các đơn vị xử lý phía sau, vì vậy hệ thống tiền xử lý đóng một vai trò hết sức quan trọng.

Hệ thống tiền xử lý thưởng được lựa chọn các hệ thống lọc chặn có kích thước từ 1 – 20Micron giúp loại bỏ các cặn lơ lửng mà mắt thường có thể nhìn thấy. Hệ thống này được thiết kế ở dạng modul nhiều lõi lọc nên khi bảo trì thiết bị sẽ dễ dàng hơn.

Hệ thống trao đổi ion.

Kế tiếp sau hệ thống tiền xử lý sẽ là hệ thống xử lý ion giúp giảm một phần các muối khoáng có trong nước biển. quá trình xử lý ion đa chức năng có khả năng xử lý liên tục giúp giữ lại được các muối khoáng tồn tại trong nước biển. Hệ thống trao đổi ion được thiết kế hoàn toàn tự động nhờ vào hệ thống điều khiển điện tử.

Quá trình trao đổi ion là quá trình xử lý tức thì nên khi các ion có trong nước biển như Natri, clo, magie, sunfat, canxi, kali… sẽ bị giữ lại một phần trong hạt lọc. Do hàm lượng các ion này trong nước biển cực cao nên khả năng xử lý của các hạt ion bị giới hạn, vì vậy quá trình rửa hạt được tính toán phù hợp với lượng ion đầu vào và lượng dung dịch để tái sinh lại bể lọc.

Hệ thống lọc tinh.

 Hệ thống lọc Tinh là đơn vị xử lý kế tiếp sau các bể trao đổi ion, hệ thống lọc tinh có tác dụng loại bỏ 50% các ion có trong nước biển. Các ion này sẽ được loại bỏ nhờ vào áp xuất lớn do máy bơm áp cung cấp, quá trình lọc này sẽ loại bỏ đến 60% lượng nước cấp vào và lấy lại 40% lượng nước cấp. Nhờ vậy quá trình này sẽ giảm lượng ion trong nước biển đi đáng kể.

Hệ thống màng lọc Ro.

 Nguyên lý hoạt động: Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc (chẳng hạn như lõi lọc dạng gốm Ceramic). Màng lọc RO  hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất…có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người). Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,0001 micromet nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua.

Cấu tạo màng lọc Ro: Lõi lọc RO  hiện tại được biết đến là lõi lọc được cấu thành bởi các cụm (module) màng lọc được cuộn tròn lại, mỗi một cụm (module) màng lọc bao gồm một màng dẫn nước sạch, một màng thẩm thấu ngược và một màng dẫn nước cấp. Những màng trên được xếp chồng lên nhau và quấn quanh ống thu hồi nước sạch trung tâm. Màng thẩm thấu ngược được quấn tròn để hình thành kênh nước cấp ở giữa hai bề mặt ngoài liền kề của màng. Kênh nước sạch được hình thành từ mặt trong liền kề của màng lọc thẩm thấu ngược. Màng dẫn nước sạch nằm giữa kênh nước sạch này.

Lõi lọc thẩm thấu ngược RO loại này các mép được dán kín ở 2 mép bên của kênh nước sạch và 1 mép một ở cách xa ống thu hồi nước sạch trung tâm. Do đó, nước sau khi thẩm thấu sẽ chảy tập trung về một bên mép còn lại và nối với ống dẫn nước sạch trung tâm.

Sau khi cụm (module) màng lọc được quấn quanh ống nước sạch trung tâm, toàn bộ mặt ngoài của lõi lọc sẽ được bọc bởi một màng nhựa mỏng bên ngoài được dán kín trừ 2 đầu của lõi lọc.

Đối với lõi lọc loại này, đầu tiên nước sẽ vào kênh nước cấp ở một đầu của lõi lọc: một phần của nước cấp sẽ được lọc bởi Màng RO và chảy vào ống nước sạch trung tâm thông qua màng dẫn nước; một phần khác mà không được lọc qua màng RO là nước thải sẽ chảy dọc theo màng dẫn nước cấp và được thải ra ngoài ở đầu còn lại của lõi lọc.

Với lõi lọc loại này thì hướng của nước cấp và hướng của nước thải ra là cùng một hướng.

Tuy nhiên, do kênh nước cấp rộng và đường đi của nước ngắn thì tốc độ dòng chảy của nước cấp dọc theo kênh nước cấp là tương đối thấp và dẫn đến hiện tượng phân cực nồng độ rất dễ xảy ra trên bề mặt của màng lọc. Điều này dẫn đến làm tăng tốc độ bám bẩn màng lọc, giảm tỉ lệ loại bỏ tạp chất, năng suất lọc thấp và tuổi thọ lõi lọc ngắn.

Màng lọc nước RO là là thiết bị thực hiện chức năng chính của máy lọc nước RO với các nhiệm vụ như sau:

• Loại bỏ các hợp chất hữu cơ như thuốc trừ sâu, phẩm nhuộm công nghiệp… thường có kích thước phân tử lớn nên không thể đi qua màng lọc nước RO được.
• Các ion kim loại tuy nhỏ nhưng lại bị Hydrat hóa( bị các phân tử nước bao quanh) nên cũng trở nên cồng kềnh hơn và không hể chui lọt được qua các khe hở có trên lỗ lọc của màng RO
• Các vi khuẩn( kích thước vài micromet) hay các loại virus nhỏ hơn kích thước vài chục nanomet đều to gấp hàng chục lần kích thước của lỗ trên màng nên đều bị chặn lại.
• Loại bỏ hoàn toàn các chất rắn, khí hòa tan trong nước
• Do đó kết quả sau khi đi qua màng RO là nước rất sạch.

 Nước sau khi qua  hệ thống lọc nước biển đảm bảo nước này đã trở thành nước ngọt, uống được trực tiếp.