Bốn quy trình này thường được sắp xếp theo thứ bậc thanh lọc, với mỗi bước thể hiện mức độ phức tạp cao hơn. Tuy nhiên, chúng thực sự nhắm đến các chất gây ô nhiễm khác nhau: lọc cát chủ yếu xử lý các hạt lơ lửng, lọc carbon dựa vào sự hấp phụ để loại bỏ một số chất hữu cơ hòa tan và clo dư, siêu lọc sử dụng các lỗ màng để tách chất keo và vi sinh vật, và thẩm thấu ngược để tách muối hòa tan. Chọn sai quy trình sẽ dẫn đến thiết bị đắt tiền hơn và hoạt động thụ động hơn.
I. Lựa chọn quy trình dựa trên dạng chất gây ô nhiễm
Độ đục và chất rắn lơ lửng (SS) là các vấn đề về hạt; chất keo, vi khuẩn và đại phân tử là những vấn đề-phân tách quy mô tốt hơn; màu sắc, mùi và một số chất hữu cơ dạng vết thường liên quan đến sự hấp phụ hoặc oxy hóa; độ dẫn điện, các ion có độ cứng và hầu hết các muối hòa tan đều yêu cầu tách mức độ ion-. Giá trị COD có thể đồng thời chứa các trạng thái hạt, keo và hòa tan; bạn không thể đơn giản chọn lọc carbon hoặc màng chỉ dựa trên kết quả đo COD.
Trước khi chọn một quy trình, ít nhất bạn nên trả lời: những dạng chất ô nhiễm nào cần được loại bỏ, mức độ dao động của dòng nước vào, liệu nước thải là để xả hay tái sử dụng, và các chất ô nhiễm đậm đặc sẽ đi đâu.
Bài học chính|Sự khác biệt chính giữa bốn quá trình nằm ở quy mô của các chất gây ô nhiễm mục tiêu.
II. Lọc cát: Ổn định chất rắn lơ lửng, phù hợp nhất làm rào cản hạt đáng tin cậy
Lọc cát làm giảm độ đục và chất rắn lơ lửng (SS) thông qua việc chặn lớp lọc, lắng đọng và tạo bông ở một mức độ nhất định. Nó thường được đặt sau quá trình lắng hoặc nước thải sinh học để bảo vệ các bộ phận than hoạt tính, siêu lọc hoặc khử trùng tiếp theo và cũng có thể đóng vai trò là bước đánh bóng cuối cùng trong quá trình xử lý nâng cao.
Lọc cát không hiệu quả đối với muối hòa tan và hầu hết các chất hữu cơ hòa tan. Khi các bông bùn đầu vào quá mịn hoặc tải trọng dao động đáng kể, đường lọc sẽ rút ngắn, dẫn đến rửa ngược thường xuyên; nước rửa ngược có thể mang các chất rắn bị chặn trở lại dòng nước hoặc vào hệ thống bùn. Độ chính xác của quá trình lọc không phải là một con số riêng lẻ; nó cũng phụ thuộc vào tốc độ lọc, độ phân cấp của vật liệu lọc, các khối kết tụ có ảnh hưởng và mức độ thu hồi nước rửa ngược.
III. Lọc carbon: Giải quyết "vấn đề chất hòa tan" thông qua quá trình hấp phụ, nhưng công suất của nó cuối cùng sẽ cạn kiệt
Than hoạt tính dạng hạt có nhiều lỗ chân lông, có thể hấp phụ một số chất hữu cơ hòa tan, chất tạo mùi và clo dư. Nó cũng có thể tạo thành than hoạt tính sinh học, kết hợp hấp phụ và phân hủy sinh học. Nó thường được sử dụng trong tiền xử lý nước tái chế, đánh bóng các chất hữu cơ khó phân hủy và loại bỏ clo dư để bảo vệ hệ thống màng.
Than hoạt tính không phải là vật liệu vĩnh viễn. Các hợp chất hữu cơ khác nhau cạnh tranh để hấp phụ và chất hữu cơ tự nhiên có thể sớm lấp đầy các lỗ chân lông; SS cao ở dòng nước vào có thể làm tắc nghẽn giường; tăng trưởng sinh học có thể dẫn đến chênh lệch áp suất, rò rỉ vi sinh vật và yêu cầu rửa ngược. Thiết kế phải giải quyết được chu trình đột phá, phương pháp tái tạo hoặc thay thế, tính chất cacbon thải và điểm đến xử lý.
Nhắc nhở thiết kế|COD là một chỉ số toàn diện và không thể liên quan trực tiếp đến quá trình lọc hoặc màng lọc cụ thể.
IV. Siêu lọc: Tuyệt vời trong việc ngăn chặn chất keo và vi sinh vật, nhưng không chịu trách nhiệm khử muối
Màng siêu lọc chủ yếu sử dụng sàng để loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất keo, vi khuẩn và một số phân tử lớn, tạo ra độ đục ổn định của nước thải. Nó thường được sử dụng trong tiền xử lý thẩm thấu ngược, xử lý nước tái chế tiên tiến và thay thế cho quá trình tách chất lỏng-rắn truyền thống. Nó có thể chặn các hạt vật chất có thể nhìn thấy và dễ dàng, nhưng hầu hết các muối hòa tan và các phân tử hữu cơ nhỏ vẫn sẽ đi qua.
Cốt lõi của hoạt động siêu lọc là quản lý tắc nghẽn màng: chênh lệch áp suất xuyên màng, dòng chảy, rửa ngược, rửa ngược tăng cường hóa học và làm sạch ngoại tuyến phải tạo thành một vòng khép kín. Các chất gây ô nhiễm bị mắc kẹt sẽ xâm nhập vào nước thải cô đặc, rửa ngược và làm sạch nước thải. Tải tích lũy sau khi tuần hoàn không thể được bỏ qua chỉ bằng cách xem xét tốc độ thấm.
V. Thẩm thấu ngược: Được sử dụng để khử muối và tái sử dụng-chất lượng cao, với chi phí cô đặc
Thẩm thấu ngược tách hầu hết các muối hòa tan, chất hữu cơ-phân tử nhỏ và các chất gây ô nhiễm ion khác thông qua màng dày đặc và bộ điều khiển áp suất. Nó phù hợp cho các ứng dụng có yêu cầu nghiêm ngặt về độ dẫn điện, chẳng hạn như nước cấp cho nồi hơi, thiết bị điện tử và tái sử dụng công nghiệp chất lượng cao-. Nó không phải là một "bộ lọc" thông thường mà là một hệ thống phân tách có yêu cầu cao về tiền xử lý, ức chế cặn, áp suất, làm sạch và khả năng tương thích vật liệu.
RO tách nước cấp thành nước thấm và nước cô đặc. Càng thấm nhiều, muối và các chất khó phân hủy càng tập trung ở phía cô đặc, dẫn đến đóng cặn, tắc nghẽn và khó khăn trong việc xử lý chất cô đặc. Nếu không có lộ trình khả thi để xả tập trung, tái sử dụng, bay hơi hoặc thu hồi tài nguyên thì quyết định triển khai RO không nên chỉ dựa vào chất lượng thấm.
Ranh giới hoạt động|Siêu lọc có thể ổn định độ đục nhưng thường không thể làm giảm độ dẫn điện.
VI. Sự kết hợp điển hình không phải là gói cố định
Đối với nước thải lắng có hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) biến động lớn và chỉ khử trùng ổn định ở cuối hạ lưu, có thể ưu tiên lọc cát; để loại bỏ clo dư hoặc giảm chất hữu cơ có khả năng hấp phụ cụ thể, có thể bổ sung thêm quá trình lọc carbon; để cung cấp nước cấp có độ đục thấp ổn định-cho RO, người ta thường sử dụng kết hợp lắng đọng đông tụ hoặc tuyển nổi không khí với lọc cát hoặc siêu lọc; RO chỉ được đưa vào khi cần khử muối.
Thứ tự kết hợp cũng phải tuân theo những thay đổi về chất gây ô nhiễm. Ví dụ, thêm chất oxy hóa trước tiên có thể cải thiện màu sắc, nhưng nó cũng có thể tạo ra nhiều phân tử nhỏ ưa nước hơn, làm thay đổi tải trọng lên than hoạt tính và màng; sau khi lọc carbon loại bỏ clo dư, giai đoạn hạ lưu sẽ mất đi khả năng bảo vệ kháng khuẩn. Quá trình tích hợp phải xem xét cả hình thái hóa học và rủi ro vi sinh vật.
Rủi ro chính: Tính khả thi của RO thường phụ thuộc vào việc có điểm đến cho chất cô đặc hay không.
VII. Đừng quên bốn chi phí dài hạn{1}}khi chọn hệ thống
1. Nước rửa ngược, rửa lại, làm sạch; 2. Tiêu thụ năng lượng bơm, sục khí hoặc áp suất cao; 3. Tuổi thọ và thay thế vật liệu lọc, than hoạt tính và màng; 4. Xử lý nước thải rửa ngược, than hoạt tính đã qua sử dụng, nước thải làm sạch và nước cô đặc RO. Báo giá thiết bị chỉ bao gồm điểm mua hàng; dòng sản phẩm phụ quyết định khả năng hoạt động lâu dài-của hệ thống.
Cách tiếp cận an toàn nhất là tiến hành các thử nghiệm sử dụng các mẫu nước đại diện để thiết lập dữ liệu về dòng chảy, chênh lệch áp suất, độ xuyên thủng, tốc độ thu hồi làm sạch và chất lượng cô đặc trước khi xác định thang đo và giới hạn an toàn.
Kết luận: Trước tiên hãy xác định những gì cần chặn, sau đó quyết định sử dụng "mạng" nào.
Lọc cát, lọc carbon, siêu lọc và thẩm thấu ngược không phải là chất thay thế mà là công cụ cho các mục tiêu khác nhau. Chất hạt, chất keo, chất hữu cơ hòa tan và độ mặn phải được đánh giá riêng. Chỉ bằng cách kết hợp cả thông số nước thấm và đích đến của dòng chất thải vào kế hoạch thiết kế thì việc lựa chọn hệ thống xử lý sâu thực sự mới có thể được hoàn thành.