Các phương pháp lọc hiện nay

1

CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC HIỆN NAY

1/ Chưng cất

Chưng cất có lẽ là phương pháp lâu đời nhất của nước lọc. Nước được đun nóng đến sôi. Sau đó, hơi nước tăng lên đến một tụ nơi nước làm mát làm giảm nhiệt độ nên hơi nước được ngưng tụ, thu thập và lưu trữ. Hầu hết các chất gây ô nhiễm ở lại trong bình pha lỏng. Tuy nhiên đôi khi có thể là những gì được gọi là carry-overs tìm thấy trong nước cất. Organics như thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, có điểm sôi thấp hơn 100 ° C, không thể được gỡ bỏ một cách hiệu quả và có thể thực sự trở thành tập trung ở các nước sản phẩm. Một bất lợi của phương pháp chưng cất được chi phí. Chưng cất đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và nước, và rất chậm để sản xuất nước sạch.

Nước cất cũng có thể rất có tính axit (pH thấp), do đó nó phải được chứa trong thủy tinh. Kể từ khi không có nhiều còn lại sau khi chưng cất, nước cất thường được gọi là nước “đói”. Nó thiếu oxy và chất khoáng và có một hương vị bằng phẳng, đó là lý do tại sao nó là chủ yếu được sử dụng trong quá trình công nghiệp.

 

Bảng 1. Chưng cất

                          Ưu điểm                           Nhược điểm
  • Loại bỏ các chất gây ô nhiễm
  • Tái sử dụng
  • Một số chất gây ô nhiễm có thể được ngưng tụ.
  • Yêu cầu bảo trì cẩn thận để đảm bảo độ tinh khiết
  • Tiêu thụ một lượng lớn năng lượng
  • Hệ thống thường mất một không gian rộng lớn.

 

2/ Trao đổi ion

Quá trình trao đổi ion thấm nước qua các vật liệu nhựa hình cầu giống hạt (nhựa trao đổi ion). Ion trong nước được trao đổi với các ion khác để cố định các hạt. Hai phương pháp trao đổi ion phổ biến nhất là làm mềm và deionization.

Làm mềm được sử dụng chủ yếu như là một phương pháp tiền xử lý để làm giảm độ cứng của nước trước khi thẩm thấu ngược (RO). Các chất làm mềm có chứa hạt trao đổi ion natri cho mỗi ion canxi hoặc ion magiê loại bỏ khỏi nước làm “mềm” nước.

Deionization (DI) trao đổi hạt hoặc các ion hydro cho các cation hoặc ion hydroxyl cho anion. Các loại nhựa trao đổi cation, làm bằng styrene và divinylbenzene chứa nhóm axit sulfonic, sẽ trao đổi ion hydro cho bất kỳ cation họ gặp phải (ví dụ, Na +, Ca ++, Al +++). Tương tự như vậy, các loại nhựa trao đổi anion, làm bằng styrene và chứa nhóm amoni bậc bốn, sẽ trao đổi ion hydroxyl cho bất kỳ anion (ví dụ, Cl-). Các ion hydro từ trao đổi cation kết hợp với ion hydroxyl của bộ trao đổi anion để tạo thành nước tinh khiết.

Những loại nhựa có thể được đóng gói trong trao đổi riêng biệt với các đơn vị riêng biệt cho các trao đổi cation và anion. Hoặc, họ có thể được đóng gói trong trao đổi hỗn hợp có chứa một hỗn hợp của cả hai loại nhựa. Trong cả hai trường hợp, nhựa phải được “tái sinh” một khi nó đã trao đổi tất cả các ion hydro và / hoặc hydroxyl của nó đối với các chất ô nhiễm tính phí trong nước. Tái sinh này đảo ngược quá trình thanh lọc, thay thế các chất gây ô nhiễm ràng buộc với các loại nhựa với các ion hydro và hydroxyl DI.

Deionization có thể là một thành phần quan trọng của một hệ thống tổng lọc nước khi sử dụng kết hợp với các phương pháp khác được thảo luận trong này như lọc RO và hấp thụ carbon. hệ thống DI hiệu quả loại bỏ các ion, nhưng họ không loại bỏ một cách hiệu quả nhất hữu cơ hay vi sinh vật. Vi sinh vật có thể gắn vào các loại nhựa, cung cấp một môi trường nuôi cấy cho vi khuẩn phát triển nhanh chóng và tạo Pyrogen tiếp theo. Những lợi thế và bất lợi của công nghệ này được tóm tắt dưới đây.

HinhtraoiIon

 

Bảng 2. Deionization

                            Ưu điểm                           Nhược điểm
  • Loại bỏ các chất vô cơ hòa tan hiệu quả
  • Regenerable (service deionization).
  • Vốn đầu tư ban đầu thấp
  • Không loại bỏ được hạt, chất gây sốt và vi khuẩn.
  • DI beds can generate resin particles and culture bacteria.
  • Chi phí vận hành trong thời gian dài.

 

3/ Sự hấp phụ carbon

Hấp thụ carbon là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong điều trị lọc nước nhà vì khả năng của mình để cải thiện nước bằng cách loại bỏ mùi vị khó chịu và mùi hôi, bao gồm clo. Than hoạt tính loại bỏ hiệu quả nhiều hóa chất và các loại khí, và trong một số trường hợp, nó có thể có hiệu quả chống lại các vi sinh vật. Tuy nhiên, nói chung nó sẽ không ảnh hưởng đến tổng chất rắn hòa tan, độ cứng, kim loại nặng. Chỉ có một vài hệ thống lọc carbon đã được chứng nhận để loại bỏ chì, amiăng, u nang, và coliform. Có hai loại hệ thống lọc carbon, mỗi ưu điểm và nhược điểm: than hoạt tính dạng hạt, và khối carbon rắn. Hai phương pháp này cũng có thể làm việc cùng với một hệ thống thẩm thấu ngược, có thể được xem dưới đây.

Than hoạt tính được tạo ra từ nhiều loại vật liệu carbon dựa trên một quá trình nhiệt độ cao tạo ra một ma trận của hàng triệu lỗ nhỏ và khe hở. Một pound than hoạt cung cấp bất cứ nơi nào 60-150 hecta diện tích bề mặt. Các hạt cực nhỏ lỗ chân lông bẫy và các phân tử hữu cơ lớn, trong khi diện tích bề mặt hoạt tính bám vào, hoặc hấp thụ, các phân tử hữu cơ nhỏ.

Khả năng của một bộ lọc than hoạt tính để loại bỏ các vi sinh vật nhất định và các hóa chất hữu cơ, đặc biệt là thuốc trừ sâu, THMs (clo theo sản phẩm), trichloroethylene (TCE), và PCBs, còn tùy thuộc nhiều yếu tố, chẳng hạn như các loại cacbon và số tiền được sử dụng, các thiết kế của bộ lọc và tỷ lệ lưu lượng nước, các bộ lọc đã được sử dụng trong bao lâu và các loại tạp chất các bộ lọc đã bị xóa trước đó .

Quá trình hấp thụ carbon được điều khiển bởi đường kính của các lỗ chân lông trong bộ lọc carbon và do tốc độ khuếch tán của các phân tử hữu cơ thông qua các lỗ chân lông. Tỷ lệ hấp thụ là một chức năng của phân tử lượng và kích thước phân tử của các chất hữu cơ. Một số cacbon dạng hạt có hiệu quả loại bỏ chloramines. Carbon cũng loại bỏ clo tự do và bảo vệ phương tiện truyền thông làm sạch khác trong hệ thống mà có thể nhạy cảm với một chất oxy hóa như clo.

Carbon thường được sử dụng kết hợp với quá trình điều trị khác. Các vị trí của carbon liên quan đến các thành phần khác là một cân nhắc quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống lọc nước

Hinhhpthucacbon

Bảng 3. Carbon Adsorption

                                     Ưu điểm                       Nhược điểm
  • Loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và Clo hiệu quả
  • Thời gian dài (hiệu quả cao).
  • Can generate carbon fines.

 

4/ Thẩm thấu ngược

Thẩm thấu ngược (RO) là phương pháp kinh tế nhất có thể loại bỏ 90% đến 99% của tất cả các chất gây ô nhiễm. Cấu trúc lỗ của màng RO là chặt chẽ hơn nhiều so với màng UF. Màng RO có khả năng từ chối thực tế tất cả các hạt, vi khuẩn và các chất hữu cơ> 300 dalton trọng lượng phân tử (bao gồm cả chất gây sốt). Trong thực tế, công nghệ thẩm thấu ngược được sử dụng bởi hầu hết các nhà máy nước đóng chai hàng đầu. Thẩm thấu tự nhiên xảy ra khi các giải pháp với hai nồng độ khác nhau được ngăn cách bởi một màng bán thấm, áp suất thẩm thấu chỉ cho nước qua màng tế bào; nước làm loãng các giải pháp tập trung hơn; và kết quả cuối cùng là một trạng thái cân bằng.

Trong các hệ thống lọc nước, áp suất thủy lực được áp dụng cho các giải pháp tập trung để chống lại áp suất thẩm thấu. Nước tinh khiết được điều khiển từ các giải pháp tập trung và thu hạ lưu của màng tế bào.

Vì RO màng là rất hạn chế, có năng suất tốc độ chảy chậm. Bể chứa được yêu cầu để sản xuất một khối lượng đủ trong một khoảng thời gian hợp lý

HinhRO

RO cũng liên quan đến một quá trình loại trừ ion. Chỉ có dung môi được phép đi qua màng RO bán thấm, trong khi hầu như tất cả các ion và các phân tử hòa tan được giữ lại (bao gồm muối và đường). Màng bán thấm bác bỏ muối (ion) bởi một hành động hiện tượng phụ trách: càng lớn phí, lớn hơn từ chối. Do đó, màng bác bỏ gần như tất cả (> 99%) các ion đa trị ion hóa mạnh nhưng chỉ có 95% của các ion hóa trị một cách yếu ớt ion như natri.

Thẩm thấu ngược là có hiệu quả cao trong việc loại bỏ một số tạp chất từ ​​nước như tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ đục, amiăng, chì và các kim loại nặng khác độ, radium, và nhiều chất hữu cơ hòa tan. Quá trình này cũng sẽ loại bỏ thuốc trừ sâu clo và hầu hết VOC-trọng lượng nặng hơn. Thẩm thấu ngược và lọc than hoạt tính là quá trình bổ sung. Kết hợp chúng trong việc điều trị hiệu quả nhất với phạm vi rộng nhất của các tạp chất nước và chất gây ô nhiễm.

RO là phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất để làm sạch nước máy nếu hệ thống được thiết kế phù hợp với các điều kiện nước cấp và các mục đích sử dụng của các sản phẩm nước. RO cũng là tiền xử lý tối ưu cho các hệ thống đánh bóng nước thuốc thử cấp.

Ngoài ra, điều trị thẩm thấu ngược là một chính sách bảo hiểm chống lại bức xạ hạt nhân như plutonium phóng xạ hoặc strontium trong nước uống. Nếu một người sống gần nhà máy điện hạt nhân, đây là một cách quan trọng để đảm bảo các hộ gia đình đang uống nước tốt nhất cho sức khỏe của họ

 

Bảng 4. Thẩm thấu ngược

                              Ưu điểm                         Nhược điểm
Hiệu quả loại bỏ tất cả các loại chất ô nhiễm đến một mức độ nào? (hạt, chất gây sốt, vi sinh vật, các chất keo và chất vô cơ hòa

Yêu cầu bảo trì tối thiểu

  • Tốc độ dòng chảy thường được giới hạn trong một gallon/ ngày.

 

5/Tia cực tím (UV) 

Bức xạ tia cực tím đã rộng rãi được sử dụng như là một điều trị diệt khuẩn cho nước. Thủy ngân đèn áp suất thấp tạo ra ánh sáng tia cực tím bước sóng 254 nm là một phương tiện hiệu quả khử trùng nước. Sự hấp thụ ánh sáng UV bởi DNA và protein trong các kết quả tế bào vi khuẩn trong sự bất hoạt của vi sinh vật.

Tiến bộ mới trong công nghệ đèn UV đã dẫn đến việc sản xuất các loại đèn đặc biệt mà tạo ra cả 185 nm và 254 nm ánh sáng tia cực tím. Sự kết hợp của các bước sóng là cần thiết cho việc photooxidation của các hợp chất hữu cơ. Với các loại đèn đặc biệt, Tổng Carbon hữu cơ (TOC) cấp trong nước có độ tinh khiết cao có thể được giảm xuống còn 5 ppb.

Bảng 5. Tia cực tím

                            Ưu điểm                       Nhược điểm
  • Khử trùng hiệu quả
  • Quá trình oxy hóa của các hợp chất hữu cơ (185 nm and 254 nm) to < 5 ppb TOC
  • Giảm điện trở suất
  • Không loại được hạt, chất keo, hoạc Ion

Hinh4

 

6/ Hệ thống lọc nước

Bởi vì mỗi công nghệ lọc loại bỏ một loại hình cụ thể của chất gây ô nhiễm, không ai có thể được dựa vào để loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm đến mức độ cần thiết cho các ứng dụng quan trọng. Một hệ thống lọc nước được thiết kế sử dụng một sự kết hợp của công nghệ lọc để đạt được chất lượng nước cuối cùng.

Mỗi phòng trong số các công nghệ lọc phải được sử dụng trong một trình tự thích hợp để tối ưu hóa khả năng loại bỏ cụ thể của họ. Các sơ đồ dưới đây cho thấy một hệ thống lọc nước trong phòng thí nghiệm trung tâm được thiết kế để sản xuất nước cho các ứng dụng quan trọng.

Bước đầu tiên là thiết bị tiền xử lý được thiết kế đặc biệt để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước cấp. Tiền xử lý loại bỏ các chất gây ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến thiết bị lọc nằm ở hạ lưu, đặc biệt là hệ thống thẩm thấu ngược (RO). Ví dụ về các tiền xử lý là: bộ lọc carbon (hoặc thùng) để loại bỏ clo, lọc bụi để loại bỏ cặn / bùn / hạt, và các đại lý làm mềm để loại bỏ các khoáng chất gây “khó” nước.

Bước tiếp theo là thanh lọc thẩm thấu ngược (RO). RO loại bỏ 90-99% của tất cả các chất gây ô nhiễm có trong nước. Đó là trái tim của bất kỳ hệ thống lọc nước được thiết kế tốt vì nó có hiệu quả loại bỏ một loạt các chất gây ô nhiễm.

Tuy nhiên, độ xốp chặt chẽ của màng RO hạn chế tốc độ dòng chảy của nó. Do đó, một bình chứa (tank) được sử dụng để lấy nước từ hệ thống và phân phối nó đến điểm-của-sử dụng khác như hệ thống đánh bóng

Hệ thống đánh bóng làm sạch xử lý sơ bộ nước, chẳng hạn như nước RO, bằng cách loại bỏ các mức dấu vết của các chất bẩn còn sót lại. Đánh bóng nâng cao chất lượng nước xử lý sơ bộ để “loại I” hoặc “tinh khiết” nước.

Một hệ thống đánh bóng được thiết kế để loại bỏ các dấu vết còn sót lại của các tạp chất từ ​​nước đã được điều trị trước bằng một số phương tiện khác (chẳng hạn như thẩm thấu ngược hoặc deionization). Xử lý nước vòi liệu sử dụng một hệ thống như vậy sẽ nhanh chóng cạn kiệt khả năng của mình và ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng.

Một hệ thống đánh bóng điển hình có thể bao gồm than hoạt tính, hỗn hợp deionization, hỗn hợp nhặt rác hữu cơ và 0,22 micron lọc cuối cùng. Hệ thống cũng có thể được tăng cường với siêu lọc, quá trình oxy hóa cực tím hoặc các tính năng khác để sử dụng trong các ứng dụng cụ thể.

Sự kết hợp của các công nghệ lọc, kết hợp với tiền xử lý thích hợp, sẽ sản xuất nước đó là hầu như miễn nhiễm ion, hữu cơ và vi sinh vật.

 

Tin Liên Quan