Trong hơn 30 năm qua, công nghệ màng lọc đã dần trở thành tiêu chuẩn để lọc nước bề mặt và xử lý nước uống. Tuy nhiên, một câu hỏi quan trọng luôn làm đau đầu những người ra quyết định về nhà máy nước-: màng gốm hay màng hữu cơ? Màng siêu lọc/vi lọc sợi rỗng hữu cơ (vật liệu PVDF, PES) từ lâu đã chiếm ưu thế kể từ khi chúng được áp dụng tại nhà máy nước đầu tiên của Pháp vào năm 1988. Mặc dù màng gốm đã có sự khởi đầu sớm hơn nhưng phải đến thập kỷ trước, do giảm chi phí và sự trưởng thành về công nghệ, chúng mới thực sự bắt đầu thách thức sự thống trị của màng hữu cơ. Mâu thuẫn cốt lõi nằm ở chỗ: màng gốm có mức đầu tư ban đầu cao nhưng tuổi thọ cao; màng hữu cơ rẻ hơn nhưng phải đối mặt với những chi phí tiềm ẩn như lão hóa, đứt sợi và suy giảm dòng chảy. Bài viết này nhằm mục đích làm rõ khuôn khổ ra quyết định-xem xét giá trong ngắn hạn và tổng chi phí trong dài hạn.
I. So sánh hiệu suất: Dữ liệu phòng thí nghiệm xung đột, Kết quả thế giới-thực tế
1. Hiệu suất thông lượng: Không có người chiến thắng tuyệt đối
Nghiên cứu ban đầu (những năm 1990) thường tin rằng màng hữu cơ có dòng chảy cao hơn, nhưng vấn đề là những thí nghiệm này không kiểm soát được các điều kiện thủy lực.
Tỷ lệ thể tích-trên-diện tích (V/A) của mô-đun màng ảnh hưởng đáng kể đến số Reynolds và độ thấm. Khi các nhà nghiên cứu tiêu chuẩn hóa các điều kiện thủy lực, họ phát hiện ra rằng: sự khác biệt bền vững về độ thấm ròng giữa màng gốm và màng hữu cơ là rất nhỏ; màng gốm có hiệu suất rửa ngược cao hơn; hiệu quả làm sạch bằng hóa chất tương đương nhau đối với cả hai; và trong các nguồn nước có hàm lượng canxi cao, màng gốm cho thấy khả năng chống lại sự bám bẩn không thể khắc phục mạnh mẽ hơn.
Kết luận chính: Các bài kiểm tra chuẩn-ngắn hạn không thể phản ánh sự khác biệt thực sự; thiết kế kỹ thuật quan trọng hơn bản thân vật liệu màng.
2. Vấn đề lão hóa: Gót chân Achilles của màng hữu cơ. Đây là lợi thế cạnh tranh cốt lõi của màng gốm nhưng cũng là chi phí dài hạn-dễ bị đánh giá thấp nhất.
Chi phí thực sự của việc sửa chữa màng bị hỏng: Mỗi màng bị hỏng cần khoảng 1,5 giờ công-; các nhà máy nước lớn có thể gặp 10-80 sự cố vỡ màng trên một triệu lít công suất hàng ngày mỗi năm. Đối với các nhà máy nước nhỏ, chi phí nhân công sửa chữa màng bị hỏng có thể chiếm tới 40% chi phí vận hành (OPEX).
II. -Khung ra quyết định: Bốn bước để chọn công nghệ màng phù hợp
Dựa trên phân tích, chúng tôi khuyên những người ra quyết định về nhà máy nước{0}} nên đánh giá theo quy trình sau:
Bước 1: Đánh giá đặc điểm nguồn nước Chất hữu cơ cao/nước mặt có độ đục cao → Ưu điểm của màng gốm mở rộng cho nước ngầm có độ đục thấp → Màng hữu cơ có thể là đủ
Bước 2: Đánh giá tính kinh tế của quy mô Nhà máy nước nhỏ (<5 MLD) → Ceramic membranes' labor-saving value amplified to large water plants → Requires precise calculation of CFL ratio
Bước 3: Lựa chọn mô hình tài chính Cho phép đánh đổi CAPEX-OPEX-(ví dụ: mô hình PPP) → Màng gốm ưu tiên đặt giá thầu-giá thấp → Màng hữu cơ có lợi thế-ngắn hạn
Bước 4: Chấp nhận rủi ro Không thích sự không chắc chắn trong vận hành → Màng gốm chấp nhận thay thế và bảo trì màng định kỳ → Màng hữu cơ