Siêu lọc-áp suất và siêu lọc chìm là hai dạng công nghệ màng siêu lọc được thiết kế chủ yếu. Mặc dù chúng có chung nguyên lý lọc màng lõi nhưng chúng khác nhau về động lực, cấu trúc mô-đun màng, chế độ vận hành và các tình huống áp dụng.
I. Động lực và phương thức vận hành
Loại áp suất{0}}Siêu lọc
Nước thô được bơm vào vỏ màng kín, tạo ra chênh lệch áp suất dương (thường là 0,5–2,5 bar) qua màng. Nước tinh khiết thấm qua màng dưới áp suất và chảy ra từ đầu nước của sản phẩm.
Nó có thể hoạt động như lọc-ngõ cụt hoặc lọc-dòng chảy chéo. Trong quá trình lọc-ngõ cụt, tỷ lệ thu hồi nước có thể đạt tới 90%–95%. Trong quá trình lọc-dòng chảy chéo, chất cô đặc được tái chế và tỷ lệ thu hồi giảm xuống 75%–90%.
Thông lượng màng tương đối cao, với giá trị thiết kế thường dao động từ 40–120 L/(m2·h), tùy thuộc vào chất lượng nước và hiệu suất của màng.
Siêu lọc chìm
Mô-đun màng được ngâm trực tiếp vào bể nước hở. Một bơm thấm hút nước từ khoang màng, tạo ra áp suất âm (chênh lệch áp suất xuyên màng chỉ 0,1–0,6 bar, tức là -10 đến -60 kPa). Nước được lọc ra bằng bộ phận hút.
Đây gần như hoàn toàn là quá trình lọc{0}ngõ cụt, với tỷ lệ phục hồi hệ thống thường Lớn hơn hoặc bằng 95% và chu trình loại bỏ bùn dài.
Dòng chảy tương đối thấp, thường được thiết kế ở mức 15–40 L/(m2·h) vì chênh lệch áp suất thấp và lắng trọng lực đòi hỏi phải có đủ diện tích màng.
II. Cấu trúc mô-đun màng và đặc tính vật liệu
Loại áp suất
Các sợi màng được bọc trong một lớp vỏ chịu áp suất hình trụ-, thường có đường kính 4 inch/8 inch, dài 1–2 mét, có mức chịu áp suất là 3–10 bar.
Các sợi màng có thể được điều áp bên trong hoặc bên ngoài, dẫn đến mật độ đóng gói cực cao, đạt thể tích mô-đun 400–800 m2/m³ (các phần tử 8 inch có thể đạt được diện tích màng 60–80 m2).
Vật liệu màng thông dụng: PVDF, PES, PS; kích thước lỗ chân lông 0,01–0,04 μm; ngưỡng trọng lượng phân tử 100–150 kDa.
Loại chìm
Các sợi màng được treo theo cấu hình rèm hoặc bó, không có lớp vỏ bên ngoài và được gắn trực tiếp trên khung màng và ngâm trong bể. Mật độ đóng gói khung màng điển hình là thể tích bể 200–400 m2/m³.
Các sợi màng dựa vào lực hút áp suất thấp, chủ yếu là loại áp suất bên ngoài, với lớp chống hà hướng ra ngoài. Bể màng được trang bị các ống sục khí đục lỗ để tạo bọt khí lớn để cọ rửa bề mặt màng.
Vật liệu chủ yếu được gia cố bằng PVDF; các sợi màng được thiết kế để chịu được rung động thông khí trong thời gian dài, đòi hỏi độ bền kéo cao.
III. Sự khác biệt trong vận hành và bảo trì Rửa ngược và làm sạch
Loại áp suất sử dụng quá trình rửa ngược thủy lực thường xuyên (dòng rửa ngược có thể đạt tới 1,5–2,5 lần thông lượng thấm) kết hợp với rửa ngược nước-không khí.
Hệ thống màng chìm chủ yếu dựa vào việc sục khí liên tục để tạo ra các bong bóng lớn làm sạch các sợi màng. Tần suất rửa ngược thấp và việc làm sạch bằng hóa chất thường được sử dụng để duy trì tính thấm.
Yêu cầu tiền xử lý
Hệ thống màng loại áp suất-rất nhạy cảm với các hạt vật chất trong dòng chảy vào. Tiền xử lý thường yêu cầu bộ lọc tự làm sạch (độ chính xác 100–300 μm) để bảo vệ các sợi màng; nếu không thì có khả năng bị đứt hoặc bám bẩn sợi.
Hệ thống màng chìm, do có các kênh lớn và hiệu ứng lắng-trong bể, có thể xử lý trực tiếp nồng độ chất rắn lơ lửng cao (ví dụ: MLSS trong MBR có thể đạt tới 8000–15000 mg/L). Chúng ít phụ thuộc vào tiền xử lý và có thể tiếp nhận trực tiếp nước thải từ bể lắng đông tụ hoặc dung dịch hỗn hợp sinh học.
Nồng độ và phương pháp làm sạch bằng hóa chất
Trong các hệ thống màng-áp suất, dung dịch làm sạch hóa học sẽ tuần hoàn bên trong vỏ màng, đảm bảo đủ khả năng tiếp xúc. Tuy nhiên, mặt thấm phải được cách ly trong quá trình làm sạch.
Hệ thống màng chìm liên quan đến việc xả ngược trực tuyến các hóa chất để ngâm các sợi màng hoặc nâng khung màng vào bể làm sạch hóa chất. Việc này tốn nhiều công sức hơn một chút-nhưng bản thân các sợi màng lại dễ xử lý hơn.
