Các Phương Pháp Làm Sạch Màng

Khi sử dụng màng lọc trong các hệ thống xử lý nước, chúng ta cần vệ sinh màng định kỳ bởi sau một thời gian sử dụng, sẽ có nhiều chất rắn, cặn bẩn bám trên bề mặt màng làm giả hiệu suất xử lý và ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra. Dưới đây, Môi trường Hợp Nhất gợi ý các phương pháp làm sạch màng, các bạn có thể tham khảo.

1. Làm sạch màng bằng phương pháp vật lý

Màng được phục hồi hay làm sạch màng chủ yếu bằng phương pháp vật lý và hóa học. Làm sạch màng bằng phương pháp vật lý ít phức tạp và nhanh hơn so với phương pháp hóa học. Phương pháp vật lý được thực hiện bằng cách cọ rửa, rửa ngược để màng thích nghi (relaxation) hoặc sục khí. Nước rửa không chứa các hóa chất và cũng ít có khả năng phá hủy màng. Thời gian cho rửa ngược hoặc cho màng nghỉ khoảng 1 – 2 phút sau mỗi 10 – 15 phút vận hành màng lọc.

Có nhiều phương pháp rửa màng như rửa xuôi, rửa ngược, rửa kết hợp thổi khí:

• Ở phương pháp rửa xuôi, màng được rửa bằng nước, xuôi theo bề mặt màng với tốc độ lớn hơn tốc độ trong quá trình lọc. Nhờ tốc độ và chuyển động hỗn loạn của dòng nước, các phần tử hấp phụ trên màng bị cuốn đi, tuy nhiên phương pháp này không loại bỏ được những phần tử hấp phụ trong lỗ rỗng.
• Phương pháp rửa ngược là tạo dòng chảy ngược với quá trình lọc. Nước lọc được cho chảy ngược lại dưới áp suất gấp 2 – 2,5 lần áp suất vận hành, làm cho lỗ rỗng được sạch. Phương pháp này tuy nhiên làm giảm lượng nước sạch được xử lý, do vậy thời gian rửa cần khống chế sao cho ngắn nhất có thể.
• Ngoài ra, phương pháp thổi khí kết hợp với rửa xuôi sẽ làm tăng khả năng cuốn đi các phần tử hấp phụ. Rửa cơ khí thường áp dụng với màng ống, sử dụng các quả bóng mút kích thước lớn hơn kích thước ống màng để lăn trượt và rửa trôi các chất bẩn bên trong bề mặt màng.

Nghiên cứu gần đây cho thấy ở hầu hết các nhà máy xử lý nước thải dùng MBR, họ thường dùng phương pháp cho màng nghỉ hơn là rửa ngược vì giảm được việc sử dụng năng lượng, đồng thời chất bẩn được khuếch tán một phần trở lại dòng vào.

Việc để màng nghỉ cũng giúp kéo dài thời gian lọc giữa hai lần rửa bằng hóa chất. Một nghiên cứu khác cho thấy nếu áp dụng rửa ngược, thời gian rửa ngược và tần suất rửa ít đi (600s lọc/45s rửa lọc) hiệu quả hơn là thời gian rửa ngược ngắn, tần suất rửa nhiều (200s lọc/15s rửa).

Tóm lại, hiệu quả của phương pháp rửa ngược vật lý phụ thuộc vào tần suất, thời gian và cường độ rửa, cũng như loại chất bẩn. Cường độ rửa có thể xác định dựa vào năng suất lọc hoặc áp suất qua màng.

2. Làm sạch màng bằng phương pháp hóa học

Làm sạch hóa học là một phương pháp hiệu quả hơn, có khả năng loại bỏ các chất hấp phụ mạnh hơn. Làm sạch hóa chất được thực hiện chủ yếu bằng natri hypoclorit và natri hydroxit (pH = 12) để loại bỏ chất cặn hữu cơ hoặc với các dung dịch axit (axit citric (hoặc, đồng minh, oxalic) ở pH = 3) để loại bỏ vôi hoặc các chất vô cơ khác. Quá trình rửa ngược được thực hiện bằng cách ngâm màng trong dung dịch hóa chất, sau đó tráng bằng nước sạch. Hầu hết các màng MBRs được rửa bảo trì hàng tuần, kéo dài 30 – 60 phút và làm sạch phục hồi bằng hóa chất một hoặc hai lần một năm. Chất bẩn bám trên màng mà không rửa sạch được bằng hóa chất sẽ gây “ tắc màng không thể hồi phục”.

Nồng độ hóa chất và thời gian ngâm màng tùy thuộc vào khả năng chịu hóa chất của màng. Các hóa chất thường dùng là:

• Axit (H3PO4 hoặc citric acid);
• Alkali (NaOH);
• Thuốc tẩy (alkaline, non – ionic;
• Men;
• Các chất gắn kết ion (EDTA);
• Chất khử trùng (H₂O₂ và NaOCl).

Năng suất lọc nước mặt của màng sợi rỗng Norit Xiga đã được phục hồi hoàn toàn sau khi làm sạch bằng NaOCl 0,4%. Với màng polyethersulfone (PES) bị tắc do lọc huyết thanh, khi sử dụng NaOCl 0,01% - 0,5% cũng đã được làm sạch hoàn toàn.

Một vài nghiên cứu cũng đã chứng minh tính hiệu quả của NaOCl khi kết hợp với NaOH và enzyme để làm sạch màng PES bị tắc do chiết tách sữa đậu nành. Năng suất lọc đã được phục hồi, trong đó 70% là do NaOh, còn NaOCl chỉ đóng góp 20%.

Đối với màng polyvinylidene fluoride (PVDF) bị tắc do sinh khối, với việc sử dụng NaoCl 0,05% kết hợp với NaOH, sau đó dùng HNO₃ đã phục hồi được năng suất lọc 77%. Theo các báo cáo gần đây cho thấy sử dụng NaOCl làm sạch màng trong hệ MBR là tốt hơn so với các hóa chất khác như enzyme, axit hoặc H2O2. Nói chung hiệu quả làm sạch màng bằng hóa chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể chia thành 3 nhóm:

• Đặc tính hóa chất làm sạch màng (bản chất, nồng độ, pH và nhiệt độ);
• Đặc điểm màng lọc (vật liệu, tính kỵ nước, bản chất lớp bùn bám);
• Điều kiện làm sạch (thời gian, tần suất, tốc độ dòng chảy).

Nghiên cứu rửa màng sợi rỗng nano sử dụng để xử lý nước thải hầm lò mỏ than bằng dung dịch NaOCl, axit citric và chất hoạt tính bề mặt cho thấy nếu kết hợp 0,3% NaClO + 1,5% chất hoạt động bề mặt + 2% citric axit trong 24 giờ đối với mỗi loại thì có thể khôi phục hoàn toàn sự tắc màng, tuy nhiên nếu chỉ có NaOCl và axit citric thì năng suất lọc chi khôi phục được tối đa 80%. Đó có lẽ do trong nước thải hầm lò mỏ than không chỉ có một số chất hữu cơ (rửa bằng dung dịch NaOCl), chất vô cơ (rửa bằng axit citric) mà còn có thể chứa dầu mỡ (rửa tốt bằng chất hoạt động bề mặt).

Để công nghệ màng lọc có thể áp dụng phổ biến hơn trong xử lý nước, quá trình tối ưu hóa trong chế tạo màng lọc và quá trình vận hành đóng vai trò rất quan trọng.

Cần biết rằng trong quá trình tắc màng, rửa màng và thiết kế quy trình xử lý liên quan mật thiết với nhau và luôn có sự cải tiến theo thời gian. Giá trị năng suất lọc tối đa thường được sử dụng để thiết kế nhà máy lọc màng. Phân tích vòng đời và phân tích chi phí vận hành bảo dưỡng (O&M) của các nhà máy xử lý nước thải dùng màng cho thấy năng lượng dùng cho các bơm (bơm hút hay rửa ngược) và hóa chất chiếm chi phí đáng kể trong chi phí vận hành.

Công nghệ màng lọc đang trở nên rẻ hơn và cạnh tranh hơn. Việc vận hành các nhà máy xung quanh ngưỡng năng suất lọc đem lại hiệu quả kinh tế và thiết thực thể hiện qua các xu hướng trong phát triển ngành công nghiệp nước. Xu hướng phát triển màng trong tương lai là giảm tác động của môi trường do rửa màng bằng hóa chất, cũng như giảm chi phí năng lượng trong quá trình vận hành. Các loại màng lọc mà có chi phí vận hành thấp sẽ chiếm ưu thế. 

Trên đây, Môi trường Hợp Nhất vừa cung cấp một số thông tin về các phương pháp làm sạch màng, hy vọng thông tin bổ ích và các bạn có thể ứng dụng vào hệ thống của mình.

Các bạn cũng có thể đón xem các chủ đề khác về môi trường, xử lý nước thải, xử lý nước cấp tại chuyên mục TIN TỨC của chúng tôi.

Bộ phận Truyền thông & Marketing