Đề tài Khử mặn bằng phương pháp thẩm thấu ngược RO

Giới thiệu: Những kỹ thuật khử muối nhằm vào sự loại bỏ những muối hòa tan mà không thể bị loại bỏ bởi những quá trình xử lý cổ truyền.Những kỹ thuật chưng cất nhiệt từng được sử dụng trong một vài con thuyền hơn 100 năm trước. Sự khử muối được sử dụng ở một mức độ giới hạn trong việc xử lí nước thải đô thị trong những năm 1960. Bốn thập niên trước có thể được chia thành 3 giai đoạn của sự phát triển: (1) những năm 1950 là thời kì khám phá; (2) những năm 1960 được xem như là thời kì tiến hành nghiên cứu; và thập niên 1970 và 1980 là thời kì dành cho thương mại hóa. Trong thời kì đầu của thập niên 1970, ngành công nghiệp bắt đầu tập trung vào việc tạo ra lợi nhuận từ những ứng dụng và những quá trình khử muối. Nhà máy thương mại đầu tiên dành cho sản phẩm là nước uống từ nguồn nước muối bằng cách dùng điện thẩm tách đã đi vào hoạt động vào năm 1954. Cùng thời điểm đó, quá trình này không được công nhận là có triển vọng bởi vì nó không có khả năng làm giảm chất rắn hòa tan đến một mức độ yêu cầu. Công ty xử lý nước bằng kỹ thuật thẩm thấu ngược đầu tiên được xây dựng vào những năm 1970 tại Florida. Những tiến bộ quan trọng trong vật liệu và kỹ thuật màng qua 20 năm trước đã cải thiện đáng kể việc sinh lợi nhuận và khả năng thực thi của các quá trình. Những quá trình màng RO được sử dụng ngày càng nhiều trên thế giới để giải quyết nhiều vấn đề xử lý nước khác nhau. Ở trong xí nghiệp khử muối của Mỹ, kỹ thuật màng RO được sử dụng rất phổ biến. Lý thuyết màng lọc: Thẩm thấu ngược và RO: Thẩm thấu là hiện tượng nước chảy qua một màng bán thấm mà ngăn cản việc vận chuyển muối hoặc các chất tan khác đi qua màng. Nó được ứng dụng để lọc nước và khử mặn, xử lý vật liệu phế thải, nhiều hóa chất khác và các quá trình sinh hóa. Khi hai dung dịch nước (hoặc dung môi khác) được tách ra bởi màng bán thấm, nước sẽ chảy tự phía có nồng độ chất tan thấp về phía có nồng độ chất tan cao hơn. Dòng chảy bị dừng lại, hoặc bị nghịch đảo bởi tác động áp lực bên ngoài lên phía có nồng độ cao hơn. Hiện tượng trong trường hợp này được gọi là RO, minh họa như hình: Áp suất thẩm thấu π, được tính bởi phương trình Van’t Hoff : Π = CsRT Π : áp suất thẩm thấu ( N/m2) Cs: tổng số mol của các ion hòa tan ( mol/m3) R: hằng số khí lý tưởng (N-m/kg-K) T: nhiệt độ tuyệt đối (K) Độ lớn của áp suất thẩm thấu, ngay cả trong dung dịch pha loãng, là rất lớn. Ví dụ: chất tan có nồng độ 0.01M ở nhiệt độ phòng (298K), áp suất thẩm thấu sẽ là: Π = CsRT = Kết quả chênh lệch áp suất thủy tĩnh được biểu diễn bởi chênh lệch áp suất qua màng Trong đó: Pfeed : áp suất thủy tĩnh của Pconcentrate : áp suất thủy tĩnh của dung dịch cô đặc Ppemeate : áp suất thủy tĩnh của dòng thấm qua. R là lượng chất tan bị giữ lai trên màng tính theo công thức: Với CIs : nồng độ chất tan bị giữ lại trên mặt phân cách C Πs : nồng độ chất tan thấm qua. Tỉ lệ khử muối Dr như sau: Một số yêu cầu quan trọng cho 1 màng RO sử dụng để khử muối như sau: Thông lượng thấm cao Chất tan bị giữ lại cao Độ trơ cao để chịu được áp lực hoạt động cao Hóa chất ổn định cho dãy nhiệt độ rộng và pH Khả năng hoạt động trên phạm vi rộng của các loại ion trong dung dịch Khả năng chống tấn công sinh học Màng và vật liệu màng: Màng RO có cấu trúc không đẳng hướng (cũng gọi là không đối xứng): nó bao gồm một lớp màng rất mỏng (dày khoảng 100 – 500 nm) với kết cấu rỗng li ti rất tốt (1) và trên là lớp dày hơn, xốp, tầng chống đỡ bên dưới với kích thước lỗ to hơn. Ví dụ trong trường hợp của cellulose acetate (CA), màng RO loại Loeb – Sourirajan (2), các lỗ của lớp màng đã được ước lượng dựa trên kết quả của thí nghiệm chuẩn độ độ khuếch tán nước, ít hơn 0.8 nm đường kính (3), và kích thước lỗ của cấu trúc bên dưới trong phạm vi từ 100 – 400 nm (4). Màng CA: Màng CA ban đầu gồm polymer cellulose diacetate (2). Hiện tại màng CA thường được làm từ sự pha trộn giữa cellulose diacetate và triacetate. Giải pháp cơ sở TF_acetone của polymer CA với thêm chất phụ gia lần đầu tiên được đúc vào loại vải polymer không dệt. Một phần của dung môi bay hơi trong quá trình đúc. Sau bước đúc, màng được ngâm trong bể nước để loại bỏ acetone và các hợp chất khác. Sau khi rửa lạnh, bước tiếp theo là ngâm màng trong bể chứa với nhiệt độ khoảng 60 – 90oC. Bước ngâm này giúp cải thiện tính bán thấm của màng lọc với sự giảm vận chuyển nước và giảm tổng lượng muối qua màng. Màng cellulose có cấu trúc bất đối xứng với lớp bề mặt dày đặc khoảng 0.1 – 0.2µm để loại bỏ muối. Màng có cấu trúc xốp và có thể thấm được lượng nước cao. Tính bán thấm của màng CA phần lớn dựa trên nhiệt độ và khoảng thời gian ở bước ngâm màng. Clo cao và khả năng chống ô nhiễm của màngCA làm cho màng này là sự lựa chọn của nhiều ứng dụng. Trong khử mặn, các ứng dụng chủ yếu giới hạn trong nước lợ do tính nén của màng dưới áp lực cao của quá trình hoạt đông. Màng TF: Màng TF polyamide tổng hợp (PA) được sản xuất qua 2 bước riêng biệt. Đầu tiên 1 lớp hỗ trợ được hình thành bằng phương pháp đúc polysulfone lên 1 tấm polyester.Tấm màng hỗ trợ này rất sốp nên không loại bỏ được muối. Bước tiếp theo,1 lớp màng bán thấm được hình thành trên nền polysulfone bằng cách trùng hợp các monome có chứa amine và nhóm chức carboxyl acid cholide. Trong thập niên 1970,Cadotte đã tạo ra 1 lớp màng tổng hợp bao gồm 1 lớp màng PA.bằng cách cho trùng ngân polyethyleneimine and 2,4-diisocyanate trên 1 màng polysulfone sốp.Hiệu quả hoạt động bề mặt của lớp màng PA-TF đã được nghiên cứu.Sau khi ngâm trong hỗn hợp dung dịch hydrofluoric acid (HF), fluorosililic acid ở nhiệt độ và thời gian xác định,màng sẽ được khử ion nước và kiểm tra hoạt động RO. Đối với màng ngâm trong 15% khối lượng HF trong 7 ngày, thông lượng tăng từ 3,5 đến 18 L/m2.h, trong khi sự tách NaCl tăng từ 94,5 đến 95,3% theo áp suất vận hành là 250 psig. Màng ngâm trong 15% khối lượng dung dịch HF 4d, quang phổ của tia X cho thấy tỷ lệ Flo trên bề mặt tăng từ từ 0 trên màng sạch cho đến 0,012. Giá trị tăng lên đến 0,044 cho màng ngâm trong khối lượng dung dịch HF 75d. Vì vậy, thay đổi bề mặt hóa học góp phần vào sự gia tăng đáng kể thông lượng cũng như làm mỏng đi lop18 vỏ chọn lọc, trong khi việc tách NaCl không thay đổi. Việc khám phá ra màng TFC là 1 bước đột phá trong việc tạo dòng chảy và khử muối của nước biển.Trong 1 vài trường hợp,cấu hình 3 lớp được sử dụng để tăng độ bền và hiệu suất.Một số đặc điểm của 2 màng được liệt kê trong bảng 1. Bảng 1: Các đặc điểm của màng Acetate Cellulose và Thin-Film Áp lực nước cấp: Áp suất nguồn cung cấp được xác định bởi các dòng chảy, sự mất năng lượng trong hệ thống, và áp suất thẩm thấu trong hệ thống màng. Áp suất yêu cầu sẽ phải tăng lên khi các đơn vị màng bị ô nhiễm với thời gian. Một máy bơm có thể cung cấp 1 dòng chảy cao hơn dòng chảy lí thuyết yêu cầu sau đó cung cấp áp suất sẽ ưu tiên cung cấp liên tục. Nói chung, 1 máy bơm sẽ tăng áp suất ở 25% sẽ được thỏa mãn yêu cầu trong thực tế. Áp suất cung cấp vào khoảng 5-24 bar. Hệ thống RO hoạt động dưới áp suất 17 bar được phân loại là đơn vị áp suất thấp, trong khi những hệ thống khác hoạt động ở áp suất hơn 24 bar được phân loại là đơn vị áp suất cao. Mặc dù áp suất cao có thể gây ra tiếng ồn, độ rung, và vấn đẽ ăn mòn, nhưng các hệ thống này hiệu quả hơn. Gần đây hơn, các mô hình mới đã được phát triển để thực hiện tốt ở áp suất thấp. Sự phân cực nồng độ: Khái niệm : Hiện tượng này mô tả sự gia tăng việc giữ lại chất rắn hoặc nồng độ chất tan trên bề mặt màng. Như vậy, phân cực nồng độ sẽ đẩy mạnh sự tắc nghẽn màng, làm giảm năng suất và mức độ phân tách các cấu tử cũng như tuổi thọ của màng. Các yếu tố ảnh hưởng : Nồng độ dung dịch : nồng độ dung dịch càng lớn thì lượng chất tan bị giữ lại trên bề mặt màng càng lớn làm tăng phân cực nồng độ. Áp suất : Khi áp suất tăng thì lượng thấm qua màng cũng tăng, như vậy sẽ làm giảm sự phân cực nồng độ. Tuy nhiên, khi áp suất cao các chất cặn bã có thể xuyên qua lớp màng nhiều hơn và tổng hợp nên các chất rắn trên bề mặt nhiều hơn nữa, sẽ làm tăng phân cực nồng độ. Vận tốc dòng chảy qua màng : khi tốc độ dòng chảy thấp, các chất rắn và chất tan sẽ dễ bị giữ lại ở bề mặt màng hơn, làm tăng phân cực nồng độ. Thời gian hoạt động : thời gian càng lâu thì thông lượng thấm và tổng lượng chất hòa tan thấm vào càng thấp, số phân tử chất rắn bám trên bề mặt thấm càng nhiều làm tăng phân cực nồng độ. Giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của sự phân cực nồng độ : Tuần hoàn dòng dung dịch lọc . Tăng mức độ xoáy của lớp chất lỏng gần màng bằng cách sử dụng khuấy cơ học, bộ phận tạo rung, tăng tốc độ dòng chảy. Tiết kiệm năng lượng: Tiết kiệm năng lượng là chủ yếu để phục hồi năng lượng bởi nước muối rời khỏi hệ thống RO ở áp suất cao. Đối với nước biển, hệ thống RO hoạt động tại áp suất 55- 69 bar với độ chuyển đổi là 15- 40%, nước muối rời khỏi hệ thống RO hoạt động ở áp suất 51-65 bar. Khi mọt tua-bin thủy lực được sử dụng để chuyển đổi dòng nước muối thành năng lượng, một thành phần năng lượng của nước muối ở áp suất cao có thể được thu hồi. Không có thu hồi năng lượng, viếc sử dụng RO cho chuyển đổi nước biển thi tiêu thụ 33- 45kWh/1000gal tùy thuộc vào độ mặn cung cấp và các điều kiện hoạt động khác. Với một tua-bin thu hồi năng lượng (ERT), tiêu thụ năng lượng trên có thể giảm đến 20- 25kWh/1000gal(20). Do đó, phần quan trọng nhất trong bất kỳ hệ thống RO, ngoài vấn đề liên quan đến tiêu thụ năng lượng, còn có hệ thống thu hồi năng lượng. Về cơ bản, có 2 cách tiếp cận khác nhau để thu hồi năng lượng. Đầu tiên, công nghệ phục hồi năng lượng thường được gọi là hệ thống chuyển đổi tích cực, chẳng hạn như Exchanger, Desalco’s Work Exchanger Energy Recovery system, Siemag’s system, and RO Kinetic’s System. Tất cả các công nghệ này sử dụng nguyên tắc chuyển đổi tích cực để chuyển đổi năng lượng có trong các dong thải trực tiếp vào một dòng mới( hình 8). Máy bơm chuyển đổi tích cực cung cấp tốc độ dòng chảy thấp hơn và áp suất của dòng chảy sẽ cao hơn so với máy bơm ly tâm. Hiệu quả của tất cả các thiết bị này có thể được định lượng bằng năng lượng thủy tĩnh vào. Hầu hết các thiết bị này đạt được hiểu quả tương đối cao giống như là hiệu suất truyền năng lượng từ 91-96%. Tiết kiệm năng lượng đạt được bằng cách giảm thể tích đầu ra của máy bơm áp suất cao. Các thành phần này đem đến sự tắc nghẽn của màng: Sự lắng động hạt(dạng keo bẩn). Hấp thụ các phân tử hữu cơ (tắc nghẽn hữu cơ). Lắng đọng vô cơ (đóng cặn). Vi khuẩn bám dính và tăng trưởng (hình thành màng sinh học). Một hệ thống trao đổi áp lực từ Siemag đã được áp dụng trong 500m3/d nhà máy khử của nước biển INALSAL, Tây Ban Nha. Kết quả đã chứng minh rằng hệ thống này góp phần làm giảm năng lượng yêu cầu cho các đơn vị RO trong phạm vi 25-30% khi được so sánh với nhà máy được trang bị với các thiết bị phục hồi năng lượng thông thường dựa vào tua-bin. Việc chuyển trực tiếp áp suất chất lỏng từ đậm đặc chất lỏng trong nguồn cung cấp với hiệu quả khoảng 98% ccho phép thời gian khấu hao cho hệ thống ngắn nếu được cài đặt trong các nhà máy mới cũng như trang bị mới cho nhà máy hiện có. Một công nghệ thu hồi năng lượng khác là chyển đổi năng lượng thủy lực trong các dòng thải vào năng lượng quay, dưới hình thức năng lượng cơ khí, bởi ERT. Trong hệ thống RO, năng lương cơ khí này phải chuyển vào trong thiết bị bơm khác gây áp lực lên dòng đến (hình 9). Hiệu quả của ERT ly tâm trong việc chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng quay cơ học là khoảng 80-88%, nó được chuyển đổi ngược trở lại thành năng lượng thủy lực. Do đó những tổn thất cảu bơm được tính toán dựa trên hiệu quả truyền năng lượng thực sự của các thiết bị này vào khoảng 35-75%, ngay cả khi thiết bị hoạt động tại các điểm thiết kế hiệu quả tối ưu. Hiệu suất: Ảnh hưởng của áp suất đến thông lượng qua màng, TDS và % loại bỏ Ảnh hưởng của áp suất đến thông lượng thấm, TDS và % loại bỏ được nghiên cứu thay đổi theo áp suất từ 1, 3, 5 đến 7 bar. Thời gian hoạt động được thiết lập trong 1 giờ. Các kết quả được trình bày ở figure 2. Fig.2a cho thấy sự tăng áp suất sẽ làm tăng lượng thấm qua màng. Điều này là do động lực của màng RO còn gọi là áp suất qua màng. Tất cả các loại nước cho qua màng, kết quả đều có một xu hướng chung. Kết quả ở Fig.2 chỉ ra rằng nước sông Tembalang có kết quả thấm qua màng cao nhất, sau đó là Sampangan, nước giếng Tembalang và nước sông Kaligarang. Nghiên cứu tiếp theo đó chính là sự ảnh hưởng của áp suất lên lượng thấm của tổng lượng chất rắn hòa tan (xem fig.2b). Tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) là một trong những tham số của chất lượng nước có thể được sử dụng để hiển thị chất lượng của nước uống và nước bề mặt. Thông thường, TDS bao gồm carbonate (CO32-), bicarbonate (HCO3-), chloride (Cl-), sulfate (SO42-), phosphate (PO43-), nitrate (NO3-) , calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sodium (Na+), potassium (K+), iron (Fe), manganase (Mn) và các loại ion khác. Việc tăng áp suất sẽ làm giảm lượng TDS. Nước ban đầu với TDS khoảng 300 ppm sẽ cung cấp cho TDS thấm khoảng 5 đến 20 ppm. Tiêu chuẩn quốc gia về nước uống yêu cầu TDS không được vượt quá 1000 ppm. Thật ra, lượng TDS của tất cả các nguồn không cao hơn 1000 ppm. Tuy nhiên, lượng TDS từ 5 đến 20 ppm trong nước uống là rất nhỏ đối với xu hướng mới nhất trên thế giới là yêu cầu một lượng rất nhỏ TDS trong nước uống. RO có thể làm được những yêu cầu đó. Nghiên cứu tiếp theo là hướng dẫn để đánh giá sự ảnh hưởng của áp suất lên % loại bỏ. Phần trăm loại bỏ là khả năng của màng có thể giữ lại những hợp chất không mong muốn, chất tan được giữ lại trong màng. Phần trăm loại bỏ có thể từ 0% đến 100%. Phần trăm loại bỏ 100% cho thấy rằng màng đó có khả năng hoàn hảo giữ lại các chất hòa tan. Còn phần trăm loại bỏ 0% tức là chất hòa tan và có khả năng hòa tan có thể tự do qua màng. Kết quả mô tả trong fig.2c cho thấy áp suất cao sẽ có xu hướng làm giảm % loại bỏ. Trong suốt quá trình hoạt động của màng, màng sẽ giữ lại những phân tử rắn và chất rắn sẽ tích lũy trên bề mặt của màng. Với tình trạng tăng áp suất hoạt động, các chất cặn bã có thể xuyên qua lớp màng nhiều hơn, và tổng hợp nên các chất rắn trên bề mặt nhiều hơn nữa. Vấn đề này sẽ dẫn đến khả năng giữ lại các chất rắn bị suy giảm. Ảnh hưởng của thời gian hoạt động lên thông lượng thấm, và % loại bỏ: Fig 3 (a) và (b) cho thấy rằng việc tăng thời gian hoạt động có xu hướng làm giảm thông lượng thấm và tổng lượng chất hòa tan. Do đó làm tăng số phân tử chất rắn bám trên bề mặt thấm. Tình trạng các chất rắn tích lũy trên bề mặt màng sẽ dẫn đến kết quả phân cực nồng độ. Do đó, sẽ có thể đẩy mạnh sự tắc nghẽn của màng. Vì vậy, nó sẽ có xu hướng làm giảm thông lượng thấm. Và nó cũng sẽ xảy ra với tổng lượng chất hòa tan. Fig.3(b) cũng cho thấy rằng sự tăng dần thời gian hoạt động sẽ có xu hướng làm giảm lượng chất hòa tan thấm vào. Với việc tăng thời gian hoạt động, sự tích lũy các chất rắn trên bề mặt màng cũng xảy ra nhiều hơn. Do đó, sự phân cực nồng độ cũng sẽ tăng. Tình trạng phân cực có được nguyên nhân là khả năng giữ lại các hợp chất không mong muốn bị giảm, dẫn đến sự tắc nghẽn. Vấn đề này sẽ dẫn đến tình trạng các ion mà chúng có thể đi qua và hòa tan trong lúc thấm làm tăng TDS. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, lượng chất hòa tan thấm vào nhỏ hơn so với việc tăng thời gian hoạt động. Bởi vì sự thay đổi của thời gian hoạt động trong nghiên cứu này tương đối ngắn. Vì thế khả năng giữ lại các hợp chất không mong muốn vẫn còn đủ lớn. Tuy nhiên, trong thực tế khi sử dụng RO, tổng lượng chất hòa tan thấm vào sẽ được đồng nhất trong tất cả sự thay đổi của thời gian. Fig.3(c) cho thấy thời gian hoạt động dài hơn sẽ làm tăng % loại bỏ. Những vấn đề chung này sẽ làm giảm tỷ lệ lượng chất hòa tan trong màng. Như đã đề cập nghiên cứu ở fig.3(b) thời gian hoạt động vẫn còn tương đối ngắn để cho màng hoạt động, vì thế khả năng của phân cực nồng độ và sự tắc nghẽn là không có. Vì vậy khả năng giữ lại các hợp chất mong muốn của màng vẫn còn đủ lớn. Cấu trúc màng: Sợi rỗng: Cấu hình này bao gồm một số lượng rất lớn các sợi màng rỗng, có cấu trúc giống sợi tóc người và không đối xứng (hình 3). Các sợi màng được lắp ráp thành 1 gói hình trụ ngang bằng với nhau về 1 ống phân phối trung tâm. Kết thúc của sợi là tổng hợp kín để tạo thành 1 tấm như ống thấm. Trong 1 số trường hợp, chỉ sử dụng nó nửa bó. Màng dạng sợi rỗng màng được chứa trong một vỏ hình trụ. Bộ phận lắp ráp này được gọi là màng thấm. Trong quá trình hoạt động, áp suất nước cấp đi vào cuối nguồn cung cấp dòng thấm, thông qua các ống phân phối trung tâm, đi xuyên qua thành ống, và chảy tỏa tròn xung quanh bó sợi đi ra ngoài màng thấm và gây áp lực lên vỏ. Nước đi vào lõi của các sợi rỗng và thấm ra bên ngoài. Sự gia tăng dòng thấm sẽ làm tăng tốc độ của các ion tới bề mặt màng và làm tăng nồng độ muối trên bề mặt màng, trong khi đó tăng lưu lượng dòng vào sẽ làm tăng sựu chuyển động không đều của nước và giảm độ dày của lớp có nồng độ cao ở gần bề mặt. Với 1 mô-đun sợi rỗng, độ thấm của mỗi đơn vị điện tích cảy màng nói chung là thấp, và do đó, sự tập trung của các ion là không cao trên bề mặt màng. Hơn nữa, dòng nước cấp phải vượt qua 1 gái trị tối thiểu để giảm thiểu nồng đọ phân cực và duy trì phân phối dòng chảy thậm chí phân phối xuyên qua các bó sợi. Thường thì, một sợi rỗng của màng thấm có thể vận hành đạt tới 1 nửa sự thu hồi và đáp ứng các dòng chảy yêu cầu tối thiểu. Hệ thống dựa trên hình dạng này là cực kì nhỏ gọn và yêu cầu không gian tương đối nhỏ bởi vì mật đọ đóng gói của nó là rất cao. Bất lợi chính của nó là hình dạng rất dễ bị ô nhiễm và khó khăn để làm sạch 1 cách hiệu quả bởi vì khaongr cách rất nhỏ giữa các sợi trong bó. Như vậy, xử lí sơ bộ là cần thiết ngay cả trên nguồn nước đầu vào tương đối sạch. Màng dạng cuộn: Màng dạng cuộn (hình 4) bao gồm 1 số màng cách nhau bằng các vật liệu thấm để tạo thanh 1 lá. Các cạnh của lá được đóng kín trên 3 mặt với bên thứ 4 để mở cho dòng thấm thoát ra ngoài. ống này được đục lỗ để thu thập các dòng thấm từ tập hợp nhiều lá. Màng dạng cuộn thường được tổ chức với 3-6 màng nối tiếp trong một số áp suất. Dòng cung cấp từ màng đầu tiên trở thành nguồn cung cấp cho các màng phía sau, và như vậy, cho mỗi màng trong áp suất. Dòng cung cấp chảy qua màng theo 1 đường thẳng từ đầu nạp đến kết thúc ở phía đối diện, chạy song song với bề mặt màng. Sự không ổn định của dòng chảy gây ra bởi các miếng đệm nhằm giúp giảm thiểu sự phân cực nồng độ. Dòng nước muối từ màng cuối cùng được thoát ra khỏi ống áp suất để loại bỏ. Dòng thấm từ mỗi màng vào ống thu gom và thoát ra khỏi như là 1 dòng thấm thông thường. Các mô-đun màng dạng cuộn với 4-6 màng nối tiếp với nhau được vận hành để đạt độ thu hồi 1 nửa dưới các điều kiện thiết kế bình thường. Màng dạng cuộn sử dụng không gian tốt hơn so với các loại hình ống hoặc màng dạng phẳng. Hơn nữa, nó có chi phí sản xuất, và có thể được làm sạch bằng hóa học và thủy lực tương đối dễ dàng. Mở rộng xử lí sơ độ là cần thiết cho các vùng nước có độ đục cao vì những giai đoạn dòng chảy nhỏ cũng có thể làm tắc các chi tiết. Màng dạng ống: Màng dạng ống (hình 5) là dạng màng đơn giản nhất trong tất cả các dạng. Gồm 2 màng được đặt bên trong bề mặt, hoặc đặt ở trong, ổn xốp và được gắn vào trong. Trong quá trình hoạt động, áp suất của nước cấp lưu thông qua hoặc song song với các ống trong hệ thống. Nước tinh khiết đi xuyên qua màng, đi qua các ống xốp, và chảy váo 1 chỗ chứa thuận tiện cho việc đi ra khỏi hệ thống. Màng dạng ống có lợi thế là nó có thể được vận hành trên nước cấp rất đục và có thể được làm sạch bằng máy móc hoặc bằng thủy lực 1 cách dễ dàng. Nó có bất lợi là chi phí vốn rất cao khi so sánh với màng dạng cuộn hoặc các sợi rỗng cho các ứng dụng xử lý nước. Màng dạng phẳng: Trong thiết kế dạng phẳng và khung (hình 6), màng được gắn vào cả 2 mặt của đĩa cứng. màng dạng phẳng, có thể được cấu trúc trên các tấm nhựa chắc với các rãnh trên bề mặt, các sợi thủy tinh vật liệu xốp, hoặc giấy xốp gia cố. các đơn vị màng/ khung được đặt trong các thùng áp suất, nó cho phép nước cấp tiếp xúc với tất cả các mặt của những màng này. Nước đầu vào dưới áp suất được cung cấp đi qua thùng và dòng nước muối nồng độ cao sẽ được lấy ra từ đầu kia. Mỗi màng trong thùng dưới áp suất thấp để nước đi qua màng, những màng này tiếp xúc với nước muối áp suất cao và được thu thập các ống xốp. Nước ngọt được thu thập từ tất cả các màng. Thiết kế này rất hữu ích cho các ứng dụng quá trình hóa học nhưng vì phức tạp của nó là rất tốn kém để hoạt động cho các hoạt động có quy mô lớn. Tiền xử lý và làm sạch màng: Cơ chế tắc nghẽn màng: Hệ thống tiền xử lý được sử dụng thì dựa trên chất lượng nguồn nước đầu vào. Một phân tích hoàn thiện và chính xác của nguồn nước vì thế rất quan trọng đối với thiết kế của hệ thống tiền xử lý và toàn bộ hệ thống RO bởi vì nó thường xác định loại và kích thước của quá trình tiền xử lý. Nguồn nước có thể chứa nhiều nồng độ của các chất rắn lơ lửng và các chất hòa tan. Những chất rắn lơ lửng có thể bao gồm những hạt vô cơ, chất keo và những mảnh vụn sinh học bao gồm vi khuẩn và tảo. Những chất hòa tan có thể bao gồm lượng lớn muối hòa tan, gồm chlorides và các muối ít tan, như carbonates, sulfates và silica. Suốt quá trình hoạt động, Nồng độ của những hạt lơ lửng và những ion hòa tan tăng lên với thể tích nước đầu vào giảm. Những hạt lơ lửng được lắng trên bề mặt màng có thể chặn những kênh đầu vào và làm tăng áp lực qua hệ thống. Những muối tan bị kết tủa từ dòng tập trung có thể tạo ra cặn trên bề mặt màng và vì thế làm giảm độ thấm của nước qua màng RO. Qúa trình tạo ra tầng lắng trên bề mặt màng được gọi là sự tắc nghẽn màng. Sự tắc nhẽn màng vẫn còn lạ một trở ngại trong việc hoạt động của màng. Hậu quả của việc tắt nghẽn màng là làm giảm đi tốc độ thấm của sản phẩm và/hoặc tăng sự hòa tan đi qua màng theo thời gian.Việc tắt nghẽn màng cũng có thể tăng sự tiêu thụ năng lượng như áp lực qua màng có thể tăng về căn bản là do sự tắc nghẽn.Thêm vào đó, việc tắt nghẽn làm tăng thời gian chết và có thể làm ngắn đi tuổi thọ của màng. Ngoài ra còn có những tác động sinh học từ việc xử lý sinh học trước đó. Sự tắc nghẽn dạng keo bị gây ra bởi sự tích tụ của những hạt và những phân tử lớn tên, trong và gần một cái màng. Những vật liệu bị tích tụ trên bề mặt màng tạo thêm một tầng gây cản trở sự thấm vào.Bước đầu làm việc trên sự tắc nghẽn màng do keo tụ củ màng RO từng được sử dụng để xử lý nguốn nước đầu vào đã chỉ ra rằng những hạt có kích thước 5 micrometes đóng góp vào việc gây ra sự tắc nghẽn nhiều hơn những hạt có khích thước lớn. Điều đó mặc nhận rằng những hạt lệ thuộc vào tốc độ càng cao hơn và năng lượng cắt trên bề mặt màng thì kích thước hạt càng tăng. Vì thế, những hạt lớn hơn có khuynh hướng bị quét sạch trong một dòng chảy lớn hơn là những chất lắng trên bề mặt màng.Ngoài việc lắng đọng trên bề mặt, một vài hạt có kích thước đủ nhỏ để xuyên và vẫn còn trong những lỗ nhỏ của màng (35). Trong một nghiên cứu dựa trên ảnh hưởng của việc tắc nghẽn do chất keo bằng việc loại muối của hỗn hợp màng mỏng RO, một sự giảm rõ rệt trong dòng thấm và sự sụt giảm quan trọng trong việc loại bỏ muối với nồng độ các nhân tố tăng được khảo sát dưới những điều kiện mà quá trình tắc nghẽn keo tụ đã xảy ra. Sự hút bám của các chất hữu cơ trên bề mặt màng thì có hại đến dòng thấm và những ảnh hưởng của việc loại bỏ muối trên màng. Những nhóm chức được nạp một cách bị động trên những vật làm tắc nghẽn dạng hữu cơ có một ái lực đối với bề mặt màng, bằng cách ấy tạo nên một tầng chống thấm. Những chất tắc màng dạng hữu cơ cũng tác động qua lại với những chất tắc màng dạng keo. Những hợp chất Polyphenol, proteins và polysaccharides kết hợp chất keo và những hạt lại với nhau và làm tăng sự cố kết trên bề mặt màng (35). Ngoài ra, sự tương tác sinh hóa giữa chất hữu cơ và vi sinh vật làm xúc tiến sự tạo thành màng sinh học và phát triển lên. Với lượng kiến thức không đủ về thành phần cấu tạo của những chất hữu cơ hòa tan trong nước làm cho việc kiểm soát sự tắc nghẽn hữu cơ gặp khó khăn. Sự tắc nghẽn vô cơ được gây ra bởi sự lắng đọng của sắt, silica, nhôm, calcium, phosphorus và sulfate.Cơ chế làm tắc nghẽn trên bề mặt màng có thể được gây ra bởi ảnh hưởng của độ phân cực. Một tầng ranh giới được tạo ra trên bề mặt phân chia như sản phẩm nước đi qua màng. Trong màng ranh giới này, nồng độ cao gây ra sự kết tủa muối và những chất rắn lơ lửng bắt đầu lắng đọng trên bề mặt màng, bằng cách ấy dẫn đến việc làm tróc và làm tắc nghẽn. Sự lắng đọng cặn trên và trong màng RO làm hư hỏng những điều kiện thủy động lực học của dòng đầu vào. Khi những điều kiện tắc nghẽn không được điều khiển một cách đúng đắn. Việc đóng cặn trở thành môt hiện tượng tự lực.Theo sự phân cực nồng độ nghiêm trọng, chuyển kênh,sự thiếu của hiệu suất RO, và thiệt hại cho bề mặt màng xảy ra. Sự tắc nghẽn sinh học là điều kiện để vi sinh vật bám dịnh và tăng trưởng trên bề mặt của màng. Ngoài ra tác động có hại việc tăng áp lực dòng thấm qua màng và làm giảm dòng thấm, sự tắc nghẽn của màng sinh học có thể gây ra sự suy thoái hóa học của vật liệu màng. Điều này có thể là do enzyme trực tiếp phân huy sinh học của bề mặt màng hoặc bởi sự phát sinh ra pH có thể phân hủy các polymer. Ô nhiễm như vậy có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của màng. Tỷ lệ carbon / nitơ / phốt pho có ảnh hưởng quan trọng vào tốc độ phát triển của màng sinh học . Nó đã được báo cáo rằng màng bị tắc nghẽn sinh học nặng được phát hiện có chứa một tỷ lệ phần trăm cao (thường> 60%) các chất hữu cơ. Phòng thí nghiệm đặc tính của các màng sinh học phát hiện ra rằng một màng sinh học điển hình có chứa: 90% hơi nước 50% tổng chất hữu cơ Tới 40% chất ẩm Lượng vô cơ thấp Tổng số vi sinh vật cao bao gồm vi khuẩn và nấm. Tắc nghẽn màng sinh học có lẽ là mối đe dọa  khó khăn nhất để vượt qua. Không hệ thống vận hành nào có thể đủ loại bỏ những khả năng gây sự tăc nghẽn màng. Cơ quan sinh học bao gồm vi khuẩn, tảo và nấm. Trong số này, vi khuẩn gây ra phần lớn các vấn đề trong xử lý  hệ thống màng với một loạt các lý do. Nhiều vi khuẩn có thể dễ dàng thích ứng với môi trường bên trong các hệ thống xử lý màng. Với các hợp chất hữu cơ  tập trung trên bề mặt màng, các vi khuẩn sinh sôi nảy nở nhanh chóng và bị từ chối bởi màng tế bào. Những vi khuẩn này có một số cơ chế phòng vệ. Ví dụ, một số có fimbriae, dính ra từ tất cả các bên của tế bào. Điều này cho phép các vi khuẩn gắn liền với nhau, và vẫn gắn liền với bề mặt của màng. Ngoài ra, vi khuẩn  có thể tiết ra  một viên nang nhầy, hoặc chất nhờn, áo khoác các tế bào và bảo vệ chúng từ bất kỳ yếu tố khắc nghiệt vào môi trường của chúng. Tính nhạy cảm của màng đến sự tắc nghẽn màng sinh học thì phụ thuộc đáng kể vào thành phần cấu tạo màng. Màng CA thì dễ dàng bị tấn công bởi vi khuẩn. Việc khử trùng nước cấp thì cần thiết cho các màng như vậy. Màng PA cũng dễ bị ảnh hưởng bởi vi khuẩn. Nhưng màng TFC nhìn chung khá kháng với vi khuẩn. Clo có thể được sử dụng cho màng CA. Nhưng phải được theo sau bởi việc khử Clo PA và các màng khác thường là bằng cách bổ sung metabisulfate natri. Trong sản xuất nước tinh khiết,sự khử trùng được duy trì với các tia cực tím (UV) khử trùng. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, một số màng RO dễ bị tắc nghẽn sinh học hơn những màng khác. Nghiên cứu liên quan đến thí nghiệm bám dính sinh học trong đó sử dụng một mẫu vi khuẩn SW 8,được biết như là loại vi khuẩn bám chặt vào màng. Việc kiểm tra vi khuẩn bám chặt vào màng bằng cách sử dụng kính hiển vi quang học cho thấy những màng ít ảnh hưởng đến sự bám dính sinh học thì lại ưa nước trong tự nhiên. Việc nghiên cứu sâu hơn được thực hiện trên mô phỏng RO bao gồm những màng tấm phẳng để mô phỏng sự tổn thương mô đun xoắn ốc, tiết lộ đặc điểm màng sinh học dưới kính hiển vi trường phát xạ điện tử. Vi sinh vật bao phủ bề mặt tất cả các loại màng RO được sử dụng trong phòng thí nghiệm mật độ khoảng 2,25 x 108 cells/cm2. Vi khuẩn dưới những hình dạng khác nhau (chủ yếu là dạng que) với kích thước từ 1-3 mm đã được quan sát. Các vi sinh vật xuất hiện để bài tiết các chất ngoại bào cao phân tử (EPS). Việc tìm hiểu về sự tắc nghẽn màng tạo ra nền tảng cho các nhà nghiên cứu để đưa ra một phương pháp tiếp cận để chặn hoặc làm giảm tắc nghẽn màng là quá trình tiền xử lý nước đầu vào để làm giảm hoặc loại bỏ các thành phần làm tắc nghẽn trong nước đầu vào. Cách làm sạch màng và giao thức phục hồi thích hợp để loại bỏ định kì những chất gây tắc từ bề mặt màng thì cũng rất cần thiết trong việc tối đa hóa hiệu quả RO. Tiền xử lý nước đầu vào: Sự thành công của quá trình RO là phụ thuộc nhiều vào tiền xử lý nguồn nước đầu vào thích hợp.Tiền xử lý phải hiệu quả trong việc làm giảm sự tắc nghẽn của màng theo một cách đáng tin cậy và nhất quán. Tiền xử lý nước đầu vào tiếp tục được nghiên cứu rộng rãi. Trong việc phát triển những chương trình tiền xử lý, tập trung vào việc loại bỏ càng nhiều thành phần làm tắc màng nhất có thể trước quá trình RO. Nước đầu vào được tiền xử lý để làm tăng tuổi thọ của màng, ngăn ngừa việc tắc nghẽn màng và duy trì hiệu suất ( sự loại bỏ muối và hồi phục) của hệ thống. Có một vài chỉ số quan trọng liên quan đến sự tắc nghẽn màng và tiền xử lý nước cấp. Trong số đó độ đục và chỉ số mật độ muối (SDI) thường được sử dụng trong công nghiệp RO như chỉ số các hạt lơ lửng. Các gía trị giới hạn được khuyến nghị là 1 NTU và 4 cho độ đục và SDI tương ứng. Một hệ thống RO hoạt động liên tục cho nước cấp, có giá trị độ đục và SDI gần với gía trị giới hạn có thể dẫn đến tắc nghẽn màng một cách đáng kể. Đối với hoạt động đáng tin cậy lâu dài của các đơn vị RO, các giá trị trung bình của độ đục và SDI trong nước đầu vào không nên vượt quá 0.5 NTU, và 2.5 SDI đơn vị tương ứng. Chỉ số bão hòa Langelier (LSI) và tỷ lệ bão hòa là chỉ số của mức độ bão hòa của các muối ít hòa tan trong dòng tập trung. LSI cung cấp một chỉ số bão hòa của Calcium carbonate. Gía trị tiêu cực LSI chỉ ra nước dưới mức bão hòa đối với calcium carbonate. Nước dưới mức bão hòa có xu hướng loại bỏ lớp phủ caicium carbonate hiện có bảo vệ đường ống và thiết bị. Các gía trị tích cực LSI chỉ ra rằng nước dạng siêu bão hòa đối với calcium carbonate và việc đóng cặn có thể xảy ra. LSI đã được phát triển ban đầu bởi Langelier cho nước uống có độ mặn thấp. Đối với nước có độ mặn cao gặp phải trong các ứng dụng RO, LSI chỉ là một chỉ số gần đúng. Tỷ lệ độ bão hòa là tỷ số thực tế của các ion trong dòng tập trung đến sự hòa tan theo lý thuyết của các muối ở điều kiện nhiệt độ và cường độ ion. Tỉ số này áp dụng chủ yếu cho các muối ít tan calcium sulfates, barium và strontium. Khử trùng: Mục đích khử trùng để ngăn chặn và kiểm soát các vùng vi sinh vật trong các mo-dun màng tế bào và các bộ phận khác của quá trình khử muối từ thẩm thấu ngược và sự khử muối 349 lượng nước xả. Clo hóa, sodium hypochlorite, formaldehyde, iodine, ozone, sulfat đồng, và ánh sáng tia cực tím dùng để khử trùng. Về sự chọn lựa chất tẩy,việc sử dụng tốt nhất là, theo lý thuyết, sử dụng luân phiên những chất khử trùng khác nhau trong trường hợp 1 chủng vi khuẩn kháng thuốc phát triển. Một lý do tốt hơn là sử dụng những hóa chất khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm cá nhân của chúng. Ví dụ: ta có thể tích cực hơn vào việc tấn công vào màng sinh học và kết quả là trong một loại vật liệu keo tiết ra từ vi khuẩn để bảo vệ chúng khỏi hóa chất và tạo ra một nguồn cung cấp thực phẩm vô tận trong khi có thể ngănn ngừa sự phát triển của vi khuẩn trong hệ thống RO. Khử trùng cũng được thực hiện một phầnn bằng cách sử dụng các quá trình tiền xử lý nước thông thường như đông/ keo tụ, lắng đọng trầm tích và lọc. Phương pháp rửa màng và sự thu hồi: Rửa hóa học: Hầu hết các nhà sản xuất màn khuyến cáo phương pháp hóa học cho việc rửa và tái sử dụng màng. Phương pháp rửa hóa học phụ thuộc vào các hoạt động hóa học làm suy yếu các liên kết giữa chất gây ô nhiễm và số lượng các liên kết giữa các chất gây ô nhiễm và bề mặt của màng.Các phản ứng hóa học tham gia vào việc rửa bao gồm : phản ứng thủy phân, peptit hóa , phản ứng xà phòng hóa, phản ứng hòa tan, phản ứng phân tán, phản ứng tạo phức có vòng càng, phản ứng cô lập và phản ứng lơ lửng. Sự lựa chọn các tác nhân cho việc rửa hóa học không chỉ phụ thuộc vào loại chất gây ô nhiễm hiện diện trong hệ thống màng mà còn còn phụ thuộc vào sức bền hóa học của vật liệu màng và cả toàn bộ hệ thống.Lời khuyến cáo này cần được thực hiện trong việc áp dụng các chất hóa học này như là bản chất tích cực của các chất học này có thể có tác dụng tiêu cực đến tính toàn vẹn của màng hay hệ thống nếu như không được áp dụng đúng cách.Điều này đặc biệt đúng đối với các loại màng PA thơm – ít hoạt động mạnh hơn màng CA và polysulfua.Ví dụ, một số bề mặt cation và không cation có thể hấp phụ trên màng PA và làm giảm thông lượng( dòng chảy). Màng PA cũng không bền đối với các tác nhân hoạt động oxy hóa mạnh của các chất tẩy rửa như H2O2 và hypochlorite( HClO).Axit ược sử dụng để rửa hệ thống màng phải được súc rửa một cách tỉ mỉ trước khi sử dụng hypochlorite để khử trùng bởi vì hypochlorite ở pH thấp có thể gây ra sự ăn mòn trên thép không gỉ.pH của dung dịch hóa học làm sạch phải ở mức chấp nhận được như 1.0-13.0 đối với màng polysulfone và pH 3.0 – 8.0 đối với màng CA. Thông thường các chất hóa học sử dụng cho việc rửa màng nên đặt theo chuẩn theo các đặc tính mong muốn sau: Làm rời và hòa tan các chất ô nhiềm từ bề mặt của màng. Giữ các chất ở dạng phân tán hoặc là hòa tan. Tránh các chất ô nhiễm tươi. Không gây ra hư hại cho vật liệu màng. Dễ dàng súc rửa sau khi làm sạch. Tính chất hóa học được giữ nguyên trước, trong và sau khi sử dụng. Giá cả phải chăng. Bảng 3 tóm tắt những tác nhân gây ô nhiễm phổ biến, phương pháp rửa và kiểm soát.Các phương pháp rửa có thể khác nhau tùy thuộc vào hoàn cảnh tuy nhiên những bước cơ bản của phương pháp rửa hóa học là: Tiến hành những phương pháp rửa theo bảng hướng dẫn của nhà sản xuất. Tiến hành dòng áp suất thấp bằng thấm nước hoặc dung dịch rửa nhằm thay thế dung dịch trong ống, nước xử lí có thể được đổ ra để ráo cho đến khi dung dịch rửa lấp đầy các ống nước. Thu hồi lại dung dịch thông qua các yếu tố và trở lại bể chứa.Suốt quá trình hoạt động, một phần của dung dịch rửa được đổ ra để ráo trước khi quay lại bể chứa rửa RO.Điều chỉnh độ pH khi nó thay đổi hơn 0.5 đơn vị pH. Sự thấm không bắt buộc và quá trình tuần hoàn liên tục có thể được sử dụng.Thời gian thấm có thể từ 1h cho đến qua đêm phụ thuộc vào lời khuyến cáo của nhà sản xuất.Thêm vào sự tuần hoàn của dung dịch rửa với dòng chảy mạnh sẽ giúp thế chỗ các chất ô nhiễm từ màng. Rửa sơ với áp suất rửa thấp với nước thấm được yêu cầu để loại bỏ các vết hóa chất từ đế trượt rửa và đế trượt RO. Rửa vật lý: Phương pháp rửa vật lý phụ thuộc vào khả năng cơ học để đuổi và loại bỏ chất ô nhiễm từ bề mặt màng. Phương pháp vật lý thường gồm xả nước thuận chiều, xả nước ngược, rửa ngược, rung, phun không khí và thấm ngược CO2 . Xả nước thuận chiều: Mục đích của việc xả thuận chiều là để loại bỏ các cấu trúc lớp của các chất ô nhiễm trên màng thông qua dòng chảy rối.Một gradient áp suất thủy lực cao để đưa vào suốt quá trình forward flush. Khi forward flush đuợc áp dụng trên 1 màng thì rào chắn mà có trách nhiệm quản lí đường ống bị bịt kín sẽ được mở.Tại thời điểm đó thì màng tạm thời thực hiện lọc kiểu buồng chéo, mà không có sự tham gia của việc thấm. Xả nước ngược Thấm luôn được sử dụng cho quá trình xả nước ngược và áp suất của quá trình xả nước ngược hơn khoảng 2.5 lần áp suất đưa vào. Áp suất của bên thấm của màng thì cao hơn so với bên không có màng.Các lỗ hổng màng được rửa từ trong ra ngoài , kết quả từ nơi có áp suất cao hơn là của bên thấm của màng hơn là không có màng. Không khí/ Nước rửa: Không khí được thêm vào trong xả nước thuận chiều để tạo bọt khí dẫn đến sự chuyển động không đều để loại bỏ các chất ô nhiễm từ bề mặt của màng.Lợi ích của xả khí trong qtrinh xả nước thuận chiều thường được sử dụng cho các bơm có dung lượng nhỏ trong suốt quá trình rửa. Áp suất thấm ngược: Áp suất được thêm vào bên ngược nước thông thường được vận chuyển chảy ngang qua màng.Tại thời điểm tương tự, vật liệu được đẩy ra từ bề mặt màng được mang đi theo ống dẫn để xả nước biển một cách đồng thời. Rung: Buồng thấm được rung bởi búa thép khí nén được cố định bởi áp suất ống.Các chất liệu thải ra từ bề mặt màng được mang đi theo ống dẫn để xả nước biển một cách đồng thời. Sự thấm ngược CO2 Phương pháp này phù hợp cho sợi có hình dạng rỗng. áp CO2 cao được đưa vào bên trong bề mặt màng thông qua các lỗ trong sợi và loại bỏ thông qua lớp màng chắn.Các chất ô nhiễm đưa lên từ bề mặt được mang đi nhờ dòng chảy xiết. Bảy phương phảp rửa RO được so sánh cho việc rửa một sơi rỗng: đơn giản để xả thuận chiều, dòng ngược,áp suất thấm ngược,rung,dẫn khí và làm đầy nước trở lại, phun khí và thấm ngược CO2(64).Kết quả cho thấy rằng công nghệ dòng ngược là hiệu quả nhất trong các phương pháp thử nghiệm.Hiệu quả rửa của tất cả các pphap rửa có thể được cải tiến ở trung bình là 55% với sự thêm vào của các chất bề mặt để rửa xả dòng mạnh.Ba quá trình xử lí nước lợ RO sử dụng màng TFC đã được nghiên cứu.(65) Theo tài liệu nghiên cứu thì mặt dù một số pphap vật lý nêu trên như là xả nước thuận chiều và xả ngược, dường như lợi ích kinh tế rất được chú ý, pp vật lý không lắp đặp rộng rãi như trong công nghệ RO.Chỉ duy nhất xả nước thuận chiều với dòng thấm được xử dụng giữa quá trình rửa, khi có nhiều hơn một tác nhân hóa học được áp dụng.MF và UF được sử dụng trong quá trình tiền xử lý RO thường xuyên rửa bằng pp vật lý không được phục hồi được dòng từ giá trị ban đầu , vì vậy thông lượng giảm xuống tại một mức yêu cầu chất hóa học rửa mặc dù chất rửa hóa học đó không cần thiết phải được thu hồi lại từ dòng chày ban đầu.Một nghiên cứu cho thấy rằng MF/UF nước được thu hồi nên được phục hồi ở mức 80-90%bởi rửa ngược cho mỗi phút và rửa hóa học cho 6 tháng(59).Trong 1 số khía cạnh khác, một khí rửa ngược được tiến hành để loại bỏ chất ô nhiễm như bụi và phục hồi áp suất của qtrinh tiền xử lí MF.Kết quả lả thời gian giữa chu trình rửa ngược thay đổi đặc trưng khoảng 5-20 min cho mỗi nguồn nước khác nhau.Với dòng nhanh của khí qua màng thì chất lỏng được loại bỏ từ phía ngoài bề mặt của màng.Tuy nhiên sự chất đống dần dần của các chất ô nhiễm vẫn xảy ra quá thời gian.Một giai đoạn rửa bằng pp hóa học của màng được tiến hành mỗi 2-7 ngày.Gồm quá trình rửa acid và xút khoảng từ 2-7 ngày. Nó căn cứ vào ý nghĩa thu hòi suốt giai đoạn kiểm tra là 80-83%(50). So sánh các phương pháp khác: Quá trình khử muối theo quy mô lớn đòi hỏi nhiều năng lượng, cũng như cơ sở hạ tầng phải được chuyên môn hóa và rất đắt tiền. Điều này làm cho quá trình khử muối vô cùng tốn kém nếu được so sánh với việc sử dụng nước sạch từ sông hoặc nước ngầm. Năng lượng dự trữ lớn của nhiều nước Trung Đông, cùng với sự khan hiếm nước đã dẫn tới sự xây dựng mở rộng của quá trình khử muối ở khu vực này. Có hơn 7500 nhà máy khử muối đang hoạt động trên thế giới để sản xuất ra 3,4 tỉ gallons nước mỗi ngày. 57% ở Trung Đông và 12% năng suất của thế giới được sản xuất ở Châu Mỹ, với phần lớn các nhà máy được đặt ở Caribbean và Florida. Các nhà máy khử muối của Ả Rập Saudi chiếm 24% năng suất của thế giới. Tuy nhiên khi tình trạng hạn hán đang tiếp tục và những mối quan tâm về vấn đề nước sạch tăng lên, những dự án khử muối đang được đề xuất ở nhiều nơi. Đặt vấn đề kinh tế thế giới qua một bên, yêu cầu của thị trường vẫn vượt quá năng suất sản xuất của công nghiệp để sản xuất nước sạch. Sự thật là những cố gắng để cải tạo những vùng đất khô cằn kết hợp với sự phát triển dân số, sự phát triển kinh tế và công nghiệp đưa ra dấu hiệu về một nhu cầu thị trường mạnh mẽ và liên tục. Những yếu tố kinh tế quan trọng Sự mở rộng công nghiệp hay sự phát triển là bất khả thi nếu thiếu nước ở số lượng lớn. Nếu nước không được kiếm được với giá thấp hơn mỗi đơn vị so với tất cả những nguyên vật liệu khác cần cho sự sản xuất của một sản phẩm công nghiệp, sản xuất công nghiệp sẽ trở nên đắt tiền và không có tính áp dụng. Khử muối so sánh với những lựa chọn cung cấp nước khác Sự gia tăng về bảo tồn nướcvà sử dụng nước hiệu quả vẫn là mối ưu tiên hàng đầu cho vấn đề cung cấp nước một cách kinh tế. Trong khi việc so sánh khử muối nước biển với cải tạo lại nước bẩn để tạo ra nước uống cho thấy khử muối là sự lựa chọn đầu tiên, cải tạo nước bẩn cho tưới tiêu và công nghiệp đem đến nhiều ích lợi hơn. Một số phương pháp khử muối đang được sử dụng: Chưng cất Multi-stage flash distillation (MSF) (chưng cất nhanh nhiều giai đoạn) Multiple-effect evaporator (MED|ME) (máy chưng cất khô đa hiệu quả) Vapor-compression evaporation (VC) (ngưng tụ hơi nước bị nén) Evaporation/condensation (bay hơi/ngưng tụ) Quá trình màng lọc Electrodialysis reversal (EDR) (lọc bằng dòng điện ngược) Reverse osmosis (RO) (thẩm thấu ngược) Nanofiltration (NF) (lọc nano) Forward osmosis (FO) (thẩm thấu chuyển tiếp) Membrane distillation (MD) (màng chưng cất) Tổng quan về những kĩ thuật khử muối thông dụng: Loại khử muối Cách sử dụng Ưu điểm Khuyết điểm Công ty Chưng cất Multi-stage flash distillation (MSF):quá trình khử muối nước biển bằng cách đưa nhanh 1 lượng nước qua máy hơi nước qua nhiều giai đoạn mà quá trình trao đổi nhiệt thiết yếu có thể tái tạo được. Chiếm 85% của tổng lượng nước khử muối; được sử dụng từ những năm đầu 1950 MSF nhà máy, đặc biệt những nhà máy lớn, sản xuất một lượng lớn nhiệt thải và do đó có thể kết hợp với đồng phát Chi phí vận hành lớn khi nhiệt thải không có đủ cho quá trình lọc. Tỉ lệ xói mòn cao Doosan Heavy Industries (South Korea) Multiple-effect evaporator (MED|ME) : dùng nhiệt từ máy hơi nước để làm bốc hơi nước. Trong MED, nước được đun sôi trong một trình tự của các ống chứa nước, mỗi ống có áp suất thấp hơn ống sau Dùng rộng rãi từ 1854 Hiệu quả cao, ít tốn kém Cần một khu vực đun nóng lớn Niro (United States) Evaporation/condensation: sự hóa hơi của nước biển hoặc nước lợ và quá trình ngưng tụ lien tiếp của không khí ẩm được tạo ra, phần lớn ở áp suất khí quyển Dùng rộng rãi Phương pháp chưng cất đơn giản nhất Tốn thời gian và không hiệu quả so với các phương pháp khác Quá trình màng lọc Electrodialysis reversal (EDR) : quá trình điện hóa tách biệt loại bỏ ions và các loại điện tích khác từ nước và các chất lỏng khác Dùng rộng rãi từ những năm đầu 1960 Tuổi thọ màng lọc dài và hiệu quả cao (đến 94% nước lọc, thông thường khoảng 84%) Vốn và chi phí vận hành cao General Electric (GE), Ryan Herco Flow Solutions (United States) Reverse osmosis (RO) : quá trình chia tách dùng áp suất để buộc 1 dung dịch đi qua 1 lớp màng, mà chúng giữ chất hòa tan lại 1 phía và cho phép dung môi sạch chảy qua phía còn lại Dùng rộng rãi, nhà máy đầu tiên được lắp đặt ở Ả Rập Saudi 1979 Trong việc làm sạch nước, loại bỏ một cách hiệu quả tất cả các chất độc hại đến một mức độ nào đó Cần nhiều sự tiền xử lý nước biển và bảo hành hơn các nhà máy MSF Multiplex-Degremont Joint Venture (Australia) Consolidation Water (Cayman Islands), GE Nanofiltration (NF): màng lọc nano có một kích thước của lỗ chân long theo thứ tự của nanometers và đang được gia tăng sử dụng cho việc khử muối nước Kĩ thuật mới nổi Hiệu quả rất cao Vốn đầu tư cao, tuổi thọ màng lọc chưa rõ, chưa có nhà máy quy mô lớn nào được xây dựng Stoneybrook Purification (United States) Forward osmosis (FO) : quá trình thẩm thấu giống thẩm thấu ngược, dùng một màng bán thấm để tác dụng lên sự phân tách của nước ra khỏi các chất hòa tan Kĩ thuật mới nổi Cần thủy lực thấp hoặc không cần thủy lực, không cần năng lượng cho quá trình phân ly Không thể sản xuất nước tinh khiết, chỉ sản xuất được những dung dịch đậm đặc Apaclara (United Kingdom) & Tài liệu tham khảo: Advanced Physicochemical Treatment Technologies vol5 (343-377). The performance of Reverse Osmosis membrane in water treatment – Budiyono and Luqman Buchori. Water desalination – Tap inoto the liquid Gold – Research report 2007 (Mora Associate).