Hệ thống PFRO sử dụng màng PFG Module 30219 của ROCHEM: Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

Hệ thống PFRO sử dụng màng PFG Module 30219 của ROCHEM: Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

1. Hệ thống PFRO là gì?

PFRO là hệ thống thẩm thấu ngược áp cao sử dụng module màng dạng tấm – khung (Plate & Frame), với cấu trúc màng đệm và đĩa thủy lực tạo thành các kênh dòng chảy mở.

Khác với màng RO dạng cuộn xoắn ốc thông thường, công nghệ PF Module của ROCHEM sử dụng cấu trúc dòng chảy mở và dòng chảy rối qua bề mặt màng. Thiết kế này giúp hạn chế chất rắn lơ lửng bị giữ lại hoặc lắng đọng trong module, từ đó giảm nguy cơ fouling và scaling trong quá trình vận hành.

ROCHEM phát triển PF Module cho các nguồn nước khó xử lý và có nồng độ chất ô nhiễm cao, bao gồm nước thải công nghiệp, nước rỉ rác, nước biển, nước lợ, nước đô thị và các dòng nước cô đặc cần thu hồi.

PFRO không chỉ nhằm mục tiêu tạo nước tinh khiết

Trong các hệ thống xử lý nước hiện đại, mục tiêu quan trọng hơn là:

Thu hồi nước từ những dòng nước trước đây phải xả bỏ và đưa trở lại quá trình sử dụng.

Vì vậy, PFRO đặc biệt phù hợp với các bài toán:

Xử lý nước thải để tái sử dụng.
Thu hồi nước từ RO Reject.
Xử lý nước thải công nghiệp khó.
Xử lý nước rỉ rác.
Khử mặn nước biển, nước lợ.
Thu hồi và cô đặc dòng nước thải.
 

2. Vì sao PFRO phù hợp với nguồn nước khó xử lý?

Điểm khác biệt lớn của PF Module nằm ở cấu trúc dòng chảy.

RO màng cuộn xoắn ốc thông thường sử dụng các kênh dòng tương đối hẹp. Vì vậy, nguồn nước cấp cho RO cần được tiền xử lý tốt để giảm:

Chất rắn lơ lửng.
Độ đục.
SDI.
Dầu mỡ.
Chất hữu cơ.
Cặn gây fouling/scaling.
Trong khi đó, PF Module của ROCHEM sử dụng kênh dòng mở, không bị hạn chế và dòng chảy rối, giúp chất rắn lơ lửng trong nước cấp khó bị giữ lại hoặc lắng đọng bên trong module hơn.

Có thể hiểu đơn giản:

RO màng cuộn: Nước được tiền xử lý kỹ → RO xoắn ốc → nước sạch.

PFRO: Nguồn nước khó → tiền xử lý phù hợp → PFRO áp cao → thu hồi nước.

Tuy nhiên, cần nhấn mạnh: PFRO không có nghĩa là có thể đưa nước thải thô trực tiếp vào màng.

Hệ thống vẫn phải được thiết kế tiền xử lý phù hợp với từng nguồn nước.

Đây là điểm rất quan trọng khi tư vấn khách hàng.

3. PFRO phù hợp với những nguồn nước nào?

ROCHEM công bố các ứng dụng của PF Module gồm nước rỉ rác, nước thải dược phẩm, nước thải dệt nhuộm, nước thải chứa dầu, thu hồi kim loại, nước thải COD/BOD cao, nước rửa ngược, DM plant waste, nước thải hóa chất nguy hại, nước thải sinh học, nước cô đặc và reject từ hệ RO xoắn ốc.

4. Ứng dụng PFRO trong xử lý và tái sử dụng nước thải

Đây nên là phần quan trọng nhất của bài.

Một mô hình điển hình:

Nước thải sản xuất -> Xử lý hóa lý -> Xử lý sinh học -> Lắng / MBR / UF -> Nước sau xử lý -> Tiền xử lý PFRO -> PFRO – PFG Module -> Permeate | Concentrate -> Bồn nước tái sử dụng | Xử lý tiếp

Nước permeate sau PFRO có thể được xem xét sử dụng cho:

Rửa thiết bị.
Rửa sàn.
Nước giải nhiệt.
Bổ sung nước sản xuất.
Các công đoạn sản xuất phù hợp.
Các mục đích khác tùy yêu cầu chất lượng nước.
ROCHEM xác định PF Module là giải pháp để xử lý và thu hồi nước thải để tái sử dụng, tuần hoàn hoặc xả theo yêu cầu kiểm soát ô nhiễm.

5. Ứng dụng PFRO xử lý nước thải cô đặc từ hệ thống RO

Đây là một ứng dụng rất đáng chú ý đối với các nhà máy đang vận hành RO.

Ví dụ: Hệ thống RO thông thường 100 m³/h nước cấp -> RO -> Nước tinh khiết + Nước thải

Nếu một phần lớn nướ thải RO đang bị xả bỏ, có thể nghiên cứu:

Nước thải RO -> Tiền xử lý phù hợp -> PFRO -> Nước sạch qua PFRO -> Quay lại bồn nước cấp/đầu hệ thống

Như vậy có thể tăng tổng tỷ lệ thu hồi nước của hệ thống, đồng thời giảm lượng nước thải RO phải xử lý hoặc xả bỏ.

ROCHEM chính thức liệt kê “Reject treatment from spiral RO plants” và backwash recovery/recycling trong các ứng dụng của PF Module.

Lưu ý: Không nên đưa ra một con số recovery cố định cho mọi hệ thống.

Tỷ lệ thu hồi thực tế phải được xác định dựa trên:

TDS.
Độ cứng.
Silica.
COD.
Nồng độ chất ô nhiễm.
Nhiệt độ.
Áp suất thẩm thấu.
Chất lượng tiền xử lý.
Giới hạn cô đặc của dòng concentrate.
 

6. PFRO trong ngành dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm thường có:

Màu.
COD.
TDS.
Hóa chất.
Chất hữu cơ.
Sau các công đoạn xử lý thông thường, nước vẫn có thể còn lượng đáng kể chất hòa tan.

Khi mục tiêu của nhà máy là tái sử dụng nước, PFRO có thể được bố trí ở công đoạn xử lý nâng cao.

Mô hình: Nước thải dệt nhuộm → xử lý hóa lý → sinh học → lọc/MBR/UF → PFRO → nước tái sử dụng.

ROCHEM công bố effluent treatment from textile industry and dyeing units là một trong các ứng dụng của PF Module.

7. PFRO trong ngành dược phẩm

Nước thải dược phẩm có thể chứa:

COD.
Chất hữu cơ.
Hóa chất.
TDS.
Các thành phần khó xử lý.
PFRO có thể được xem xét ở công đoạn thu hồi nước sau xử lý, khi chất lượng dòng cấp và mục tiêu nước đầu ra phù hợp.

ROCHEM liệt kê cả nước thải từ nhà máy API, nhà máy sản xuất dược phẩm và nước thải hỗn hợp của ngành dược phẩm trong nhóm ứng dụng PF Module.

8. PFRO xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác là một trong những bài toán điển hình của công nghệ RO dạng module chịu nước khó.

Mô hình: Nước rỉ rác -> Xử lý hóa lý/sinh học -> Tiền xử lý -> PFRO -> Nước sạch -> Tái sử dụng hoặc xử lý tiếp.

ROCHEM cho biết họ đã triển khai nhiều hệ thống xử lý nước rỉ rác và công bố PF Module là một trong các công nghệ sử dụng cho xử lý dòng nước này.

9. PFRO trong khử mặn nước biển và nước lợ

PF Module cũng được ROCHEM sử dụng trong hệ thống khử mặn:

Nước biển/nước lợ -> Tiền xử lý -> Bơm cao áp -> PF Module -> Permeate -> Nước ngọt.

ROCHEM công bố các hệ thống sử dụng PF Module ở áp suất khoảng 60–70 bar cho nước biển thiết kế khoảng 36.000 ppm TDS trong một số hệ thống khử mặn.

Vì vậy, PFRO không chỉ dành cho nước thải mà còn có ứng dụng trong khử mặn nước biển và nước lợ.

10. PFG Module 30219 – module áp cao cho hệ thống PFRO

Module PFG 30219 trong tài liệu kỹ thuật anh đang sử dụng có:

Cấu trúc đĩa thủy lực.
Màng đệm.
Kênh dòng mở.
Bộ thu nước permeate.
Vỏ chịu áp.
Đường nước cấp.
Đường nước cô đặc.
Đường nước permeate.
Theo tài liệu kỹ thuật của module 30219, áp suất làm việc là 65 bar.

Đây là điểm quan trọng để phân biệt module này với các hệ RO màng cuộn thông thường.

11. Cấu tạo và nguyên lý của PFG Module 30219

Có thể trình bày đơn giản:

                NƯỚC CẤP

                   ↓

          ┌─────────────────┐

          │   VỎ CHỊU ÁP    │

          │                 │

          │ Đĩa + màng đệm │

          │ Đĩa + màng đệm │

          │ Đĩa + màng đệm │

          │ Đĩa + màng đệm │

          │       ↓         │

          │  Dòng chảy rối  │

          └──────┬─────┬────┘

                 │     │

           Permeate   Concentrate

           Nước sạch   Nước cô đặc

Nước cấp chạy qua các kênh dòng mở trên bề mặt màng.

Dưới tác dụng của áp suất:

Nước → đi qua màng → Permeate

Trong khi: Muối + chất hòa tan + phần chất ô nhiễm bị giữ lại → Concentrate.

12. PFRO có phải là giải pháp cho mọi nguồn nước không?

Không.

Đây là phần tôi khuyên anh giữ lại trong bài vì nó làm bài viết có tính kỹ thuật và đáng tin cậy hơn.

PFRO có khả năng chịu nguồn nước khó tốt hơn ở cấu hình phù hợp, nhưng không có nghĩa là bỏ qua tiền xử lý.

Trước khi lựa chọn PFRO cần đánh giá:

TDS.
COD.
BOD.
SS.
Độ đục.
Độ dẫn điện.
Độ cứng.
Silica.
Dầu mỡ.
pH.
Nhiệt độ.
Vi sinh.
Thành phần đặc thù của nước thải.
Sau đó mới xác định: Cần tiền xử lý đến mức nào trước khi đưa vào PFRO?

13. Khi nào nên chọn PFRO thay vì RO màng cuộn?

Nên xem xét PFRO khi:

Nguồn nước có fouling cao.
Nước có độ đục/SDI cao hơn mức RO xoắn ốc thông thường có thể xử lý kinh tế.
Nước thải có tải lượng cao.
Có dòng RO Reject cần thu hồi.
Nhà máy muốn tăng tỷ lệ tái sử dụng nước.
Cần xử lý nước rỉ rác.
Cần xử lý nước thải công nghiệp khó.
Cần khử mặn nước biển/nước lợ.
Có thể ưu tiên RO màng cuộn khi:

Nguồn nước đã được tiền xử lý rất tốt.
TDS và tải lượng ô nhiễm phù hợp.
SS/độ đục thấp.
SDI thấp.
Mục tiêu chủ yếu là sản xuất nước sạch với chi phí đầu tư thấp hơn.
 

14. Khách hàng cần cung cấp gì trước khi thiết kế PFRO?

Đây là phần rất nên có trên website Triệu Lâm.

Bước 1 – Xác định nguồn nước

Khách hàng đang có:

Nước thải sau xử lý?
RO Reject?
Nước rửa màng?
Nước rửa ngược?
Nước rỉ rác?
Nước thải công nghiệp?
Nước biển/nước lợ?
 

Bước 2 – Xác định lưu lượng

Ví dụ: 50 m³/ngày → 500 m³/ngày → 5.000 m³/ngày

Bước 3 – Phân tích chất lượng nước

Tối thiểu cần xem xét: TDS – COD – BOD – SS – độ đục – độ dẫn điện – độ cứng – silica – dầu mỡ – pH – nhiệt độ.

Bước 4 – Xác định mục tiêu

Nước sau PFRO dùng để:

Rửa thiết bị?
Làm mát?
Bổ sung nước sản xuất?
Cấp cho công đoạn sản xuất?
Cấp lò hơi?
Cấp DI/EDI?
Hay cần đạt chất lượng nước cao hơn?
 

Bước 5 – Tính toán hệ thống

Từ đó mới xác định:

Tiền xử lý.
Số lượng module PFG.
Áp suất.
Recovery.
Lưu lượng permeate.
Lưu lượng concentrate.
CIP.
Có cần RO 4040 phía sau hay không.
 

15. PFRO có thể kết hợp với RO 4040 không?

Có.

Nhưng không nên mặc định hệ nào cũng cần.

Có thể xây dựng:

Phương án 1 – Chỉ PFRO

Nước thải sau xử lý

→ tiền xử lý

→ PFRO

→ nước tái sử dụng.

Nếu chất lượng permeate đã đáp ứng mục đích sử dụng thì không cần thêm RO.

Phương án 2 – PFRO + RO 4040

Nước khó

→ tiền xử lý

→ PFRO

→ RO 4040

→ nước chất lượng cao.

Phương án này phù hợp khi yêu cầu chất lượng nước đầu ra cao hơn khả năng của PFRO đơn cấp.

Phương án 3 – RO + PFRO

Đối với một số hệ thống:

RO chính

→ Reject

→ PFRO

→ thu hồi thêm nước

→ quay lại hệ thống.

Đây là hướng rất đáng nghiên cứu khi nhà máy đang phải xả lượng RO Reject lớn.

16. Triệu Lâm triển khai giải pháp PFRO như thế nào?

Triệu Lâm nghiên cứu và triển khai giải pháp hệ thống PFRO sử dụng công nghệ module màng PFG của ROCHEM cho các bài toán xử lý và thu hồi nước khó.

Thay vì áp dụng một cấu hình cố định cho mọi nguồn nước, Triệu Lâm đánh giá chất lượng nước đầu vào, lưu lượng, mục đích sử dụng nước sau xử lý và yêu cầu thu hồi để lựa chọn cấu hình tiền xử lý, số lượng module, áp suất vận hành và các công đoạn xử lý bổ sung phù hợp.

Mục tiêu là thu hồi tối đa lượng nước có thể tái sử dụng, giảm lượng nước thải phải xả bỏ và tối ưu chi phí vận hành của toàn hệ thống.

17. Kết luận

PFRO không đơn thuần là một màng RO thay thế cho RO 4040.

Đây là một hướng công nghệ phù hợp với bài toán:

Nguồn nước khó xử lý → cần RO áp cao → cần giảm fouling/scaling → cần thu hồi và tái sử dụng nước.

Các nhóm ứng dụng trọng tâm gồm:

1. Nước thải công nghiệp → tái sử dụng

2. RO Reject → thu hồi thêm nước

3. Nước rỉ rác → thu hồi nước

4. Nước biển/nước lợ → khử mặn

ROCHEM hiện cũng định vị PF Module cho các nguồn nước “khó xử lý” và nồng độ cao, với các lợi ích như giảm fouling/scaling, dễ vệ sinh, khả năng thu hồi cao, tuổi thọ màng và chi phí thay màng