1, công nghệ tách màng RO

Công nghệ tách màng RO là một quá trình màng mà áp suất tĩnh khác nhau ở hai bên màng là lực đẩy, dung môi phân tử nhỏ được đại diện bởi phân tử nước vượt qua màng RO trong trường hợp vượt qua áp suất thẩm thấu, do đó thực hiện quá trình màng tách với tạp chất.Áp suất hoạt động thường là 1,5 ~ 10,5 MPa, có thể bắt giữ các tạp chất phân tử nhỏ 1 ~ 10A. Trong xử lý nước, RO là thiết bị quan trọng, có thể loại bỏ hơn 97% chất vô cơ hòa tan trong nước, 99% chất hữu cơ với trọng lượng phân tử tương đối từ 300 trở lên, hơn 99% các hạt khác nhau bao gồm vi khuẩn và 95% SiO2.

Tuy nhiên, chi phí vận hành quá cao trong các ứng dụng thực tế đã hạn chế sự phổ biến rộng rãi của công nghệ tách màng RO. Một mặt, do áp suất hoạt động của hệ thống RO cao và tiêu thụ năng lượng lớn, quan trọng hơn là ô nhiễm màng đi kèm với toàn bộ quá trình vận hành không chỉ dẫn đến áp suất hoạt động tăng thêm, tỷ lệ khử muối giảm, thậm chí cần thay thế thường xuyên các thành phần màng RO đắt tiền. Khi hệ thống RO hoạt động ở áp suất cao, chất lơ lửng (SS) trong nước dễ tích tụ trên bề mặt màng RO để hình thành lớp bánh lọc, chất hữu cơ hòa tan có thể hấp thụ trên bề mặt màng để hình thành lớp gel, vi sinh vật hoặc các chất keo khác sẽ gắn vào bề mặt màng, do phân tử nước liên tục xuyên qua dẫn đến nồng độ ion vô cơ trong nước đậm đặc quá cao sẽ lắng đọng trên bề mặt màng, do đó tạo ra một loạt ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật và ô nhiễm vô cơ. Lấy tỷ lệ thu hồi nước 50% ~ 75% làm ví dụ, hàm lượng ion muối trong nước đặc RO của nó là khoảng 2 ~ 4 lần nước vào, lớp gel hoặc lớp bánh lọc được tạo ra trên bề mặt màng cũng sẽ làm giảm đáng kể độ hòa tan của các ion vô cơ khó hòa tan như Ca2 +, Mg2 +. Có thể thấy rằng đối với xử lý sâu nước thải, hệ thống RO sẽ phải đối mặt với sự tương tác của nhiều loại ô nhiễm, và khó khăn trong vận hành và quản lý sẽ tăng lên.

Để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của RO có thể loại bỏ phần lớn các ion muối một giá trị và các chất hữu cơ phân tử nhỏ trong nước thô, nước vào phải được xử lý trước nghiêm ngặt. Trong kỹ thuật, thường kiểm soát độ đục của nước RO <1NTU, chỉ số ô nhiễm bùn (SDI) <5. SDI được sử dụng để đo hàm lượng keo, bùn, oxit sắt mangan và chất humus trong nước. SDI<3 thường được coi là ô nhiễm cực nhỏ và SDI>5 là ô nhiễm trung bình. Ngoài ra, trong quá trình vận hành, các phương pháp như điều chỉnh pH nước vào hoặc bổ sung chất chống vỉ để ngăn chặn ô nhiễm vỉ trên bề mặt màng.

2, ứng dụng công nghệ tách màng RO trong xử lý nước thải

2.1 Ứng dụng trong xử lý nước thải có độ khoáng cao 

2.1.1 Xử lý nước nhập mỏ 

Nước thải có độ khoáng hóa cao đại diện bởi nước mỏ, đặc điểm của nó là độ khoáng hóa cao, đặc biệt là nước chảy dưới giếng, độ khoáng trung bình trên 1000 mg / L, chứa một lượng lớn Ca2 +, Mg2 +, K +, Na +, Cl-, SO42- và HCO3-plasma, SS có ít thành phần hữu cơ, COD dưới 1,5 mg / L.Đối với các khu vực khai thác mỏ thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước, việc sử dụng công nghệ RO để xử lý sâu như là nước sản xuất và sinh hoạt đã được phổ biến rộng rãi.

Chen Wei và các nhà khoa học khác đã loại bỏ phần lớn SS trong nước bằng cách thêm thuốc vào nước mỏ, lắng đọng và lọc nhanh như là tiền xử lý, đảm bảo độ đục của nước RO < 1NTU. Nước thải tiếp tục được xử lý bằng RO, tỷ lệ loại bỏ độ đục trong nước gần 100%, tỷ lệ khử muối đạt 96%, nước sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng nước uống, chi phí xử lý khoảng 5,17 nhân dân tệ / m3.

Xem xét hàm lượng sắt và mangan trong nước mỏ có độ khoáng cao, và nồng độ cao Ca2 +, SO42-ion có thể hình thành ô nhiễm vỉ CaSO4 khó loại bỏ trên bề mặt màng RO, Wang Xiaoxi, v.v. sẽ oxy hóa Fe2 + trong nước thành Fe3 + thông qua sục khí; điều chỉnh pH của nước bằng cách thêm sữa vôi vào bể sục khí, làm cho Ca2 + và Fe3 + tạo ra CaCO3 và Fe (OH) 3 lắng đọng, sau đó sử dụng chất tạo floculation PAM và chất tạo floculation PAC để tạo thành CaCO3 và Fe (OH) 3 lớn hơn, và loại bỏ trong bể làm rõ; Sau đó, qua bộ lọc cát mangan, Mn2 + trong nước thải được giảm xuống còn 0,04 mg / L. Siêu lọc (UF) có tác dụng ngăn chặn mạnh mẽ đối với các chất hữu cơ lớn phân tử, mầm bệnh và chất lơ lửng, thường xử lý SS nước thải

Cui Yuxuan và các nhà khoa học đã sắp xếp các trường hợp kỹ thuật xử lý nước thải khoáng cao bằng công nghệ RO để sử dụng nước uống: khi SS trong nước thô <50mg / L, có thể sử dụng lọc trực tiếp micro floculation làm điều trị trước của RO; khi SS> 50mg / L, sử dụng floculation, lắng đọng, lọc làm điều trị trước của RO; khi Fe> 0,3mg / L, cần xem xét sử dụng bể lọc cát mangan để loại bỏ sắt và lọc; khi hàm lượng hữu cơ cao, cần sử dụng kỹ thuật oxy hóa clo, đông đúc, lắng đọng, lọc và hấp phụ than hoạt tính để xử lý trước; Khi độ cứng cacbonat cao, để ngăn ngừa sự ô nhiễm CaCO3 lắng đọng trên bề mặt màng RO, cần phải thêm công nghệ trao đổi ion và khử CO2 trong quá trình xử lý trước.Đối với các muối khó hòa tan khác, có thể được xử lý bằng chất chống vỉ trước khi RO vào nước; khi hàm lượng silicate cao hơn, sữa vôi hoặc MgO có thể được thêm vào trong giai đoạn floculation.

2.1.2 Xử lý nước thải ngành luyện kim 

Công nghiệp thép là một ngành công nghiệp tiêu thụ nước cao, ô nhiễm cao, tiêu thụ nước của nó đã chiếm 14% tổng tiêu thụ nước trong công nghiệp toàn quốc, xử lý sâu nó để tái sử dụng trong sản xuất và cuộc sống, giảm lượng nước mới tiêu thụ tấn thép, đã được thực hiện mạnh mẽ trong ngành luyện kim. Thành phần chất lượng nước thải công nghiệp sắt thép phức tạp, các chỉ số khác nhau dao động lớn, đặc biệt là Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Mn2 +, SO42, F- và SiO2 hàm lượng cao, nếu không có ion kim loại giá trị cao trước, màng RO sẽ phải đối mặt với ô nhiễm vô cơ nghiêm trọng.

Phương Trung Hải đối với nước thải của Thái Thép sau khi xử lý sinh hóa cấp hai, trước tiên sử dụng bể sục khí để oxy hóa, làm cho Fe2+ oxy hóa thành Fe3+, đồng thời bổ sung NaClO để tăng khả năng oxy hóa và hiệu quả diệt khuẩn đối với Fe2+ trong nước; nước thải thêm sữa vôi để điều chỉnh pH, thêm PAM và PAC để làm floculation, sau đó trải qua lắng đọng, lọc nhanh và than hoạt tính hấp phụ, tiếp tục loại bỏ chất hữu cơ, clo dư thừa, ion kim loại nặng trong nước. Sau khi xử lý UF, nước thải được thêm vào chất khử, chất chống vỉ và axit sau khi đi vào Hệ thống RO. Trong đó, mục đích của việc bổ sung chất khử NaSO3 là để ngăn chặn oxy hóa màng RO của vật liệu polyamide aromatic của clo dư trong nước. Cuối cùng, RO cấp một chủ yếu loại bỏ phần lớn muối hòa tan, chất keo, chất hữu cơ trong nước, một phần nước sản xuất được sử dụng làm nước công nghệ cho nhà máy thép, một phần khác sau khi thêm kiềm qua thẩm thấu ngược cấp hai, hệ thống trao đổi ion xử lý, được sử dụng cho nồi hơi áp suất cao cấp nước bổ sung.

Trần Tiểu Thanh và các nhà khoa học đã kết hợp thêm than hoạt tính bột và sữa vôi vào bể làm rõ tiền xử lý để giảm 60% ~ 70% chất hữu cơ và dầu trong nước thải công nghiệp luyện kim và một phần các ion giá trị cao như Ca2 +, Ba2 +, SS và chất keo trong nước loại bỏ gần 90%. Nó có thể ngăn chặn hiệu quả nồng độ cao SO42, F trong nước (nồng độ cao nhất là -402 mg / L và 3,96 mg / L) trên bề mặt màng RO hình thành CaSO4, BaSO4 và CaF2 lắng đọng ô nhiễm.Điều đáng chú ý là, mặc dù than hoạt tính có hiệu quả hấp thụ tốt hơn đối với chất hữu cơ và SS, nhưng nó thuộc về sự hấp thụ không chọn lọc, được sử dụng trong xử lý trước nước thải giàu SS, lượng cao và giá cao chắc chắn sẽ làm tăng chi phí xử lý nước. Do đó, thường chỉ được giới hạn sử dụng trong trường hợp khẩn cấp của kỹ thuật.

2.2 Ứng dụng xử lý nước thải khó phân hủy 

2.2.1 Xử lý nước thải in và nhuộm và nước thải hóa dầu 

Ngoài nước thải in nhuộm có chứa một lượng lớn thuốc nhuộm, bột, còn có muối vô cơ, axit-kiềm và các thành phần khác. Màu sắc của nó lên đến 4000 lần, có lượng nước lớn, hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao, chất lượng nước thay đổi lớn, tính sinh hóa kém và các đặc điểm khác.

Qiluqing và các công ty khác sử dụng bể lọc sinh học O3-thổi khí để xử lý trước, kết hợp với hệ thống màng kép UF + RO để xử lý sâu nước thải in và nhuộm dệt. Trong quá trình xử lý, đầu tiên sử dụng O3 để phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải để cải thiện tính sinh hóa của nó, sau đó sử dụng bể lọc sinh học để phân hủy sinh học và lọc, làm cho COD trong nước giảm xuống còn 27,4 mg / L, SS 5 mg / L; Nước thải được lọc thông qua bộ lọc đa phương tiện, trong đó cát thạch anh và chất lọc kết hợp cát mangan được nạp, có thể tiếp tục hấp thụ và lọc SS, vi khuẩn keo, virus và các tạp chất khác trong nước; sau đó xử lý UF để nước RO ổn định ở độ đục <0,4NTU, SDI giữa 0,4 ~ 1,5.<Để tránh gây ô nhiễm vi sinh vật trên bề mặt màng, hệ thống được thêm chất khử trùng NaClO trước khi đưa nước vào UF. Nước thải UF được bơm áp suất cao vào bộ lọc bảo mật, nước thải được thêm vào chất chống vỉ và chất khử NaSO3 vào RO. Sau quá trình xử lý, pH nước cuối cùng là 7.4 ~ 7.9, độ dẫn điện 50 ~ 200 S / cm, độ cứng tổng cộng là 2 ~ 10 mg / L, độ kiềm tổng cộng 25 ~ 60 mg / L, đạt tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng sản xuất.μ

Nước thải hóa dầu có đặc điểm của lượng nước và chất lượng nước biến động lớn, thành phần ô nhiễm phức tạp, trong đó hàm lượng dầu được đưa vào trong sản xuất có thể lên đến 30g / L, sunfua gần 50mg / L, COD khoảng 1g / L, nồng độ khối lượng của các loại muối gần 12g / L, cũng chứa phenol dễ bay hơi và các chất độc hại.

Các dạng dầu khác nhau trong nước thải ô nhiễm thường được tái chế bằng bể tách dầu trọng lực và xử lý thoát khí nổi, có thể làm cho nồng độ chất lượng dầu trong nước thải giảm xuống dưới 30mg / L. Vương Hiểu Dương đầu tiên sử dụng bể tách dầu để loại bỏ hầu hết dầu nổi trong nước thải hóa dầu; sau đó điều chỉnh pH nước thải 8 ~ 8.5, thêm chất xúc tác, oxy hóa sunfua trong nước, làm cho nồng độ sunfua trong nước thải được kiểm soát dưới 5mg / L; không khí nổi để loại bỏ chất lơ lửng và dầu nhũ hóa trong nước thải; sau đó trong môi trường thiếu oxy trước tiên sau khi thích khí, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ và amoniac trong nước thành CO2, nước và N (tức là 2A / O hai giai đoạn xử lý sinh học quá trình); sau đó sau khi lọc nhanh, UF và than hoạt tính hấp phụ để loại bỏ SS và chất hữu cơ trong nước, vào hệ thống RO. Nồng độ muối trong nước sản xuất được xử lý cuối cùng được giảm xuống còn 500mg / L và được sử dụng làm nước bổ sung cho sản xuất.

Quá trình lò phản ứng sinh học màng (MBR) là kết hợp hữu cơ giữa quá trình lọc màng và phương pháp bùn hoạt tính truyền thống, trực tiếp thêm bộ lọc vi mô màn hình (MF) hoặc bộ phận màng UF vào bể bùn hoạt tính để thay thế bể lắng đọng thứ hai để tách bùn, trong khi ngăn chặn SS trong nước thải hiệu quả, đồng thời có thể phân hủy chất hữu cơ hiệu quả cao và đạt được chất lượng nước sản xuất ổn định. Có các ưu điểm như độ tuổi bùn, nồng độ bùn và điều kiện kỹ thuật điều chỉnh không gian lớn, tiêu chuẩn chất lượng nước thải cao, diện tích thiết bị nhỏ, dễ dàng tích hợp. Sử dụng MBR thay thế xử lý sinh hóa, lọc đa phương tiện và UF làm điều trị trước RO, có thể rút ngắn đáng kể quá trình xử lý nước RO.

Sơn Đông một doanh nghiệp nhuộm và hoàn thiện dệt may lớn đầu tiên sử dụng bể axit hóa thủy phân để phân hủy các chất hữu cơ phân tử lớn trong nước thải in nhuộm oxy hóa kỵ khí thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ có tính sinh hóa cao, sau đó dựa vào trọng lực tự dòng vào bể sinh hóa MBR, sau khi hấp thụ đầy đủ, oxy hóa và phân hủy, tác dụng lọc, COD trong nước thải giảm xuống dưới 110mg / L, SS hầu như không thể phát hiện hiệu quả, về cơ bản đáp ứng yêu cầu chất lượng nước RO. Quy mô xử lý thiết kế kỹ thuật là 10000m3 / d, chi phí xử lý nước tái sử dụng dự kiến là 3,92 nhân dân tệ / m3.

Do đó, so với phương pháp màng kép UF + RO, phương pháp màng kép MBR + RO do quy trình công nghệ rút ngắn, không chỉ đơn giản hóa quản lý sản xuất, mà còn chi phí xử lý nước tương đối thấp, thích hợp hơn cho xử lý sâu nước thải khó phân hủy.

2.2.2 Xử lý sâu của chất lọc rác thải 

Chất tẩy rửa rác thải chủ yếu có nguồn gốc từ mưa của bãi chôn lấp, các chất ô nhiễm của nó chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật phân hủy rác thải và lọc nước mưa, chất lượng nước rất phức tạp và biến động lớn, COD cao hơn nhiều so với nước thải đô thị, lên đến 30000mg / L, có thể sinh hóa kém. Ngoài ra, chất lọc cũng có thể chứa nhiều ion kim loại như Fe2 +, Cd2 +, Cr3 +, Cu2 +, Zn2 +. Trong giai đoạn lên men, nồng độ Fe2 + thậm chí lên đến 2000mg / L, Ca2 + lên đến 4000mg / L.

Mặc dù quá trình xử lý sinh hóa hai giai đoạn A / O đã được sử dụng rộng rãi trong phân hủy chất hữu cơ và xử lý khử nitơ trong chất tẩy rửa, nhưng hiệu quả nước thải không ổn định. Vì lý do này, trên cơ sở sử dụng lọc cơ khí, Jiang Yanchao đã sử dụng màng UF và kết hợp A / O để tạo thành công nghệ MBR, tăng cường tỷ lệ loại bỏ chất hữu cơ trong chất tẩy rửa rác thải. Sau khi nước thải được phân tách bằng xi măng màng UF, nó đi vào hệ thống lọc nano (NF). Sử dụng đặc tính của NF có thể tách hiệu quả các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử từ 200 đến 2000 và một phần ion kim loại giá trị cao trong nước sản xuất MBR, tạo thành công nghệ xử lý kết hợp ba màng MBR + NF + RO. Kết quả cho thấy, công nghệ này hoạt động hiệu quả tốt, chất lượng nước thải đạt tiêu chuẩn kiểm soát ô nhiễm của bãi chôn lấp. Trong quá trình vận hành, nước sản xuất có thể được thải trực tiếp khi nước thải NF đáp ứng yêu cầu xả, nếu không sử dụng hệ thống RO tiếp theo để tiếp tục xử lý.

Trong nghiên cứu xử lý chất tẩy rửa bằng công nghệ A / O-MBR + NF + RO của WANG và cộng sự đã phát hiện ra rằng việc thêm than hoạt tính vào lò phản ứng A / O không chỉ có thể cải thiện hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ và kim loại nặng của hệ thống, mà còn làm giảm ô nhiễm màng.

Đối với chất tẩy rửa rác thải ô nhiễm cao và khó phân hủy, sau khi xử lý sinh hóa và phân hủy MBR và lọc, nước thải vẫn còn một lượng nhất định các chất hữu cơ phân tử nhỏ tự do và các sản phẩm chuyển hóa vi sinh vật gây ô nhiễm mạnh, trước khi RO giới thiệu NF chắc chắn có thể làm giảm bớt một phần của chất hữu cơ này có thể hình thành ô nhiễm phức tạp vô cơ và phức tạp với ion kim loại nồng độ cao trên bề mặt màng RO, do đó đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO.

2.3 Ứng dụng trong xử lý tái sử dụng chất lượng cao nước thải đô thị 

Sau khi xử lý sinh hóa cấp hai, lượng chất hữu cơ trong nước thải tương đối thấp, thường là BOD5 30mg / L, SS 30mg / L, nhưng tính sinh hóa của chất hữu cơ còn lại kém hơn, TDS khoảng 3000mg / L.<< Trong những năm gần đây, để giảm bớt áp lực do sự thiếu hụt nguồn nước, nước thải thành phố đã được xử lý sinh hóa cấp hai như nước thô của hệ thống xử lý RO, để chuẩn bị nước tái chế chất lượng cao đã được thực hiện trong và ngoài nước. Nhà máy xử lý nước thải UOSA ở Virginia, Hoa Kỳ, sử dụng kết hợp công nghệ khử trùng UF + RO + UV để sản xuất nước tái tạo và bơm lại dưới lòng đất để bổ sung nước ngầm.“” Singapore sử dụng công nghệ khử trùng MF + RO + UV để chuẩn bị nước mới để bổ sung nguồn nước uống.“”“” Hiện nay, nhà máy nước tái chế lớn nhất thế giới, nhà máy nước Sulaibiya ở Kuwait lấy nước thải xử lý cấp hai của nhà máy xử lý nước thải đô thị làm nguồn nước, sử dụng công nghệ xử lý màng kép UF + RO để đạt tiêu chuẩn tái sử dụng công nghiệp và tưới tiêu nông nghiệp.

Trung Quốc cũng liên tục xây dựng các nhà máy nước tái chế quy mô lớn ở Bắc Kinh, Thiên Tân, Hà Bắc, Sơn Đông.

Một số nhà máy nước tái chế ở khu mới Biển Hải của thành phố Thiên Tân đều sử dụng công nghệ UF (MF) + RO màng kép, lấy nước thải thành phố sau khi xử lý sinh hóa cấp hai làm nước thô để sản xuất nước tái chế chất lượng cao, một phần làm nước cho nồi hơi nhà máy nhiệt điện, một phần khác làm nước cảnh quan, sông và nước tạp sinh sống.“” Nhà máy xử lý nước thải Tiểu Thanh Hà Bắc Kinh sử dụng hệ thống MBR + RO để xử lý nước thải đô thị tái sử dụng, sau khi xử lý, TOC <1.3mg/L, NH3-N <0.03mg/L, TN <0.1mg/L, TP không được phát hiện, độ dẫn điện và độ đục tương ứng nhỏ hơn 30 S/cm và 0,12 NTU, chất lượng nước thải đạt tiêu chuẩn chất lượng nước uống.μ

Tóm lại, RO là công nghệ cốt lõi, đã được sử dụng rộng rãi để xử lý sâu các loại nước thải hoặc xử lý nước tái chế chất lượng cao.Để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của RO, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm màng tối đa và giảm chi phí xử lý nước, một loạt các quy trình kết hợp đã được phát triển cho chất lượng nước cụ thể. Thông thường, nồng độ SS cao trong nước có thể được loại bỏ bằng các phương pháp xử lý nước truyền thống như ngưng tụ, lắng đọng và lọc hiệu quả cao; sử dụng NaClO, oxy hóa thoáng khí kết hợp với sữa vôi và bộ lọc cát mangan để giảm muối sắt, muối mangan và muối canxi và muối silicon trong nước RO; phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thông qua quá trình oxy hóa O3, xử lý sinh hóa A / O; Thông qua MBR, UF và NF, tăng cường sự bắt giữ SS, chất hữu cơ phân tử nhỏ và ion giá trị cao, tạo thành phương pháp màng kép UF + RO hoặc MBR + RO, thậm chí là phương pháp màng ba MBR + NF + RO, để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO xử lý nước thải khó phân hủy ô nhiễm hữu cơ.

3, Công nghệ tách màng RO trong xử lý nước thải hiện nay

3.1 Khám phá cơ chế tạo ô nhiễm màng 

Kiểm soát hiệu quả ô nhiễm màng liên quan trực tiếp đến tuổi thọ của màng RO và sự ổn định của quá trình xử lý, nghiên cứu cơ chế ô nhiễm bao gồm phân tích các chất ô nhiễm hữu cơ và quá trình sản xuất tiết lộ.

3.1.1 Phân tích thành phần ô nhiễm hữu cơ trong nước nhập RO

Sau khi xử lý sinh hóa và ngăn chặn màng MF hoặc UF, nước thải vẫn còn một lượng nhất định các chất hữu cơ phân tử nhỏ hòa tan, trong đó các sản phẩm chuyển hóa vi sinh và các sản phẩm chuyển hóa thứ cấp (SMP) chiếm khoảng 83% TOC của nước thải, chủ yếu bao gồm các chất polysaccharide, protein, dầu mỡ, axit nucleic, axit humic, kháng sinh, chất tế bào, vv. Hiện nay, các nghiên cứu về ô nhiễm màng RO của SMP khá nóng bỏng, chủ yếu xoay quanh nồng độ SMP, trọng lượng phân tử, độ kỵ nước, tính tích điện và mô phỏng quá trình ô nhiễm màng RO của nó.

Chu Nhạc Khê và các nhà khoa học đã phân tách SMP trong nước thải hữu cơ sau khi xử lý sinh hóa bằng nhựa thành bốn loại ưa nước, axit kỵ nước, trung tính kỵ nước và kiềm kỵ nước, sau đó sử dụng các thiết bị như sắc thái gel, quang phổ hồng ngoại, quang phổ huỳnh quang ba chiều và quang phổ tia cực tím để phân tích, nghiên cứu sự phân bố trọng lượng phân tử của đa đường ưa nước, chất hữu cơ ưa nước giàu nhóm thơm và axit humic và axit fulric có tính ưa nước yếu. MOSHE phát hiện ra rằng 80% trọng lượng phân tử của SMP nhỏ hơn 1k. ZHAO đã xác nhận thông qua thử nghiệm, thành phần thân nước có thể được nhận dạng trong SMP chiếm 62,9% ~ 69,9%, chất hữu cơ thân nước trung tính là đa đường chủ yếu, hàm lượng nhóm thơm thấp, trong khi chất hữu cơ thân nước điện âm có hàm lượng protein cao.

3.1.2 Sự hình thành ô nhiễm màng RO

Đối với hệ thống RO trong quá trình xử lý nước thải, nước vào không chỉ chứa SMP, vi sinh vật dư thừa, chất hữu cơ phân tử nhỏ khó phân hủy như phenol, ketone, aldehyd, hydrocarbon aromatic đa vòng và một số hydrocarbon thay thế clo khử trùng sản phẩm phụ, mà còn có ion kim loại nặng mang theo bởi nước thải và Fe3 +, Al3 + ion kim loại giá cao như chất tạo floculant, những điều này sẽ làm tăng thêm sự phức tạp của ô nhiễm màng RO.

SERGEY và các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ô nhiễm bằng alginate thay thế các chất hữu cơ thân nước, kết quả cho thấy Ca2 + có thể làm trầm trọng thêm sự ô nhiễm của alginate đối với màng RO, trong khi ảnh hưởng của Mg2 + có thể được bỏ qua. SANYOUP và các nhà khoa học khác cho rằng axit glucuronic (phân đoạn G) của alginat có thể hình thành cấu trúc hộp trứng (hộp trứng) với Ca2 +, do đó tích tụ thành cấu trúc mạng lưới dính chặt chẽ. MO và cộng sự đã mô phỏng protein trong nước thải bằng protein huyết thanh bò (BAS), nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng ion khác nhau đối với tính ô nhiễm của nó dưới các điều kiện pH khác nhau. Nghiên cứu phát hiện ra rằng trong điều kiện điểm đẳng điện BAS, Ca2+ có thể làm cho lớp ô nhiễm BAS trên bề mặt RO dày đặc hơn, do Ca2+ có thể hình thành liên kết cầu với các nhóm carboxyl của axit amin. ANG và các cộng sự đã xác nhận rằng khi Ca2 + tồn tại, canxi alginate được hình thành và BAS liên kết với nhau, tạo ra lớp gel dày đặc trên bề mặt màng RO. Những nghiên cứu này đều chứng minh rằng ion muối giá trị cao và các loại phân tử nhỏ hữu cơ trong quá trình hình thành ô nhiễm màng RO tồn tại một số tác dụng hợp tác phức tạp, theo lý thuyết năm giai đoạn của quá trình ô nhiễm vi sinh vật bề mặt màng do HAN đề xuất, sự thô hóa bề mặt màng RO do chất vô cơ gây ra là cơ sở của ô nhiễm vi sinh vật màng RO.

Có thể thấy, đối với xử lý sâu nước thải, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vô cơ và ô nhiễm vi sinh vật của màng RO rất khó để nghiên cứu riêng biệt. Khi bắt đầu, sự phối hợp giữa chúng sẽ thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của ô nhiễm màng RO. Chỉ có sự chậm trễ của sự hình thành ô nhiễm màng ban đầu và hiểu được nguyên nhân gốc rễ của sự gia tăng ô nhiễm màng, chúng ta mới có thể thiết lập phương pháp giảm thiểu và kiểm soát hiệu quả trong thiết kế và quản lý vận hành.

3.2 Nghiên cứu phương pháp dự đoán tính ô nhiễm nước rót trong hệ thống RO 

Dự báo hiệu quả khả năng ô nhiễm của nước RO là bảo đảm kỹ thuật cho hoạt động ổn định của hệ thống xử lý sâu nước thải RO.

3.2.1 Giá trị SDI

Phương pháp đo giá trị SDI là, lấy mẫu nước được thử nghiệm ở chế độ lọc chết, áp suất 207kPa thông qua màng lọc vi lỗ có đường kính 47mm, đường kính lỗ 0,45 m, ghi lại thời gian cần thiết để lọc 500mL mẫu nước ban đầu T1, sau khoảng thời gian T (thường là 15 phút), ghi lại thời gian cần thiết để lọc 500mL mẫu nước T2, SDI = 100 (1-T1/T2) / T.μ× Giá trị SDI là chỉ số tham khảo chính trong thiết kế và quản lý hoạt động của hệ thống RO trong nhiều năm qua vì phương pháp đo đơn giản và tái tạo tốt. Thông thường, hệ thống RO yêu cầu nước vào SDI <3 (cũng có một số màng RO nới lỏng đến SDI <5).

Tuy nhiên, trong quá trình xử lý nước thải, nó thường xuất hiện, ngay cả khi chất lượng nước RO đáp ứng các yêu cầu về chất lượng nước hiện tại, hệ thống RO vẫn có hiện tượng ô nhiễm màng nghiêm trọng.

Phân tích đã có cho rằng, giá trị SDI dựa trên cơ chế tắc nghẽn lỗ để xác định mức độ ô nhiễm của nước vào đối với các lỗ màng vi lọc 0,45 m, đối với chất keo nhỏ và chất hữu cơ phân tử nhỏ không bị tắc nghẽn chủ yếu, khi xác định, sai lệch số lượng khá lớn.μ Do đó, một giá trị SDI duy nhất không thể phản ánh đầy đủ các đặc tính ô nhiễm tiềm tàng của nước thải khó phân hủy ô nhiễm hữu cơ sau khi xử lý sinh hóa. Ngoài ra, kích thước của giá trị SDI có liên quan đến độ pH của nước và các loại chất hữu cơ. Trong nghiên cứu của Zhang Wei, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các chất hữu cơ axit humic tự nhiên, trong điều kiện pH cao và hàm lượng muối thấp, thể hiện giá trị SDI cao hơn.Đối với các nước có chứa chất keo sắt và các phân tử lớn hữu cơ, giá trị SDI tăng mạnh khi pH tăng. Tác giả cũng phát hiện ra trong nghiên cứu, nước thải điện tử được xử lý trước bằng MBR, khi pH nhỏ hơn 4, giá trị SDI hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về chất lượng nước RO, nhưng hệ thống RO tiếp theo vẫn tạo ra hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng trong hoạt động.

3.2.2 Nghiên cứu các tham số thay thế của SDI

Đối với những thiếu sót của phương pháp thử nghiệm SDI, SCHIPPERS và các nhà nghiên cứu đã đề xuất một chỉ số ô nhiễm sửa đổi (MFI). Phương pháp thử nghiệm MFI tương tự như giá trị SDI, chỉ là dựa trên thời gian t cần thiết để lọc thể tích nước V để làm một đường cong tương ứng t / V và V, độ dốc của đường cong là giá trị MFI. Mặc dù giá trị MFI và ô nhiễm màng RO gây ra bởi các chất ô nhiễm hạt cho thấy mối quan hệ tuyến tính tốt, có thể phản ứng tốt với cơ chế lọc lớp bánh lọc, nhưng cũng giống như giá trị SDI, nó chỉ có thể mô tả tính ô nhiễm của màng lọc microporous 0,45 m.μ Vì lý do này, BOERLAGE và các nhà nghiên cứu đã đưa ra chỉ số MIF-UF bằng cách thay thế màng lọc 0,45 m bằng màng UF với trọng lượng phân tử 13k.μĐể gần gũi hơn với màng RO về kích thước lỗ, để phản ánh ô nhiễm màng do sự hấp phụ các chất hữu cơ trọng lượng phân tử nhỏ, KHIRANI và các nhà khoa học đã đề xuất chỉ số MIF-NF. KEEWOONG cho rằng nên đồng thời xác định MIF-MF, MIF-UF và MIF-NF ba nhóm giá trị để đánh giá tổng hợp, có thể phản ánh đầy đủ hơn các hạt, keo lỏng vi mô và chất hữu cơ đối với màng RO tiềm năng gây ô nhiễm, ALHADIDI cải thiện nó, ba nhóm màng để tiến hành xác định nối tiếp để tránh sự can thiệp giữa các loại ô nhiễm khác nhau.

Tóm lại, sau những nỗ lực không ngừng, công nghệ giám sát chất lượng nước RO hiện tại đã có những tiến bộ đáng kể từ cơ chế ô nhiễm màng đến phạm vi giám sát ô nhiễm. Tuy nhiên, các chỉ số đo này vẫn còn một số sai lệch đối với hướng dẫn sản xuất thực tế. Với sự trưởng thành không ngừng của công nghệ Internet, dữ liệu lớn và công nghệ nền tảng đám mây, các công nghệ này sẽ có lợi thế lớn trong dự báo ô nhiễm chất lượng nước RO và liên kết các đơn vị xử lý.

3.3 Xử lý nước đặc RO

Trong khi có được khoảng 70% nước tái chế chất lượng cao, công nghệ xử lý RO đã làm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước gần gấp 3 lần, tạo ra khoảng 1/3 nước nồng độ RO. Nó có lượng nước lớn, độ khoáng hóa cao, sinh hóa kém, nguy hiểm tiềm tàng lớn cho môi trường và các đặc điểm khác. Vì xử lý và xử lý nước RO chưa được chú ý đầy đủ, nó thậm chí đã trở thành một trong những trở ngại cản trở việc áp dụng quy mô lớn công nghệ RO ở một số khu vực.

Xem xét hàm lượng SS trong nước đặc RO thấp hơn, chứa chất chống vỉ và áp suất dư lớn, ngoài việc trộn một phần với nước RO để cải thiện tỷ lệ thu hồi nước, nó thường được sử dụng làm nước rửa ngược của thiết bị lọc nhanh và UF, hoặc sau khi xử lý đơn giản, trộn vào nước thô và một lần nữa vào hệ thống xử lý.Điều này chắc chắn sẽ làm tăng quy mô xử lý nước thải và khó xử lý. Hiện nay, nghiên cứu về xử lý nước RO tập trung vào quá trình oxy hóa cao cấp để loại bỏ chất hữu cơ và quá trình tinh chế, thẩm thấu tích cực và điện phân để thu hồi tài nguyên.

Trong đó, công nghệ chưng cất màng (MD) là kết hợp công nghệ màng với quá trình chưng cất, sử dụng màng microporous kỵ nước làm môi trường, sử dụng tác dụng của áp suất hơi ở hai bên màng, làm cho các thành phần dễ bay hơi trong chất lỏng thông qua các lỗ màng dưới dạng hơi, do đó thực hiện sự tách. So với các quá trình tách khác, chưng cất màng có hiệu quả tách cao, điều kiện hoạt động nhẹ, tương tác giữa màng và chất lỏng nguyên liệu và yêu cầu về tính chất cơ học của màng không cao. Tuy nhiên, hiện nay màng kỵ nước chất lượng cao vẫn đang được nghiên cứu và phát triển.

Ưu điểm kỹ thuật của phương pháp điện phân xử lý nước RO đặc là: 1) độ khoáng cao đảm bảo độ dẫn điện của nước tốt, do đó giảm tiêu thụ điện; 2) hàm lượng clorua trong nước cao có lợi cho quá trình điện phân sản xuất các chất oxy hóa mạnh như hypoclorite, có thể tăng cường sự phân hủy oxy hóa của chất hữu cơ; 3) có thể xử lý đồng thời amoniac nitơ và chất hữu cơ khó phân hủy trong nước. Phương pháp điện phân cũng được coi là một trong những công nghệ xử lý nước giàu RO đầy triển vọng nhất hiện nay. Ngoài ra, các phương pháp điện phân kết hợp kết hợp chiếu tia cực tím với điện phân, hoặc giới thiệu siêu âm trong quá trình điện phân cũng đã được đề xuất.

Tóm lại, đối với việc xử lý nước RO, làm thế nào để phân hủy chất hữu cơ hiệu quả và giảm tiêu thụ năng lượng xử lý là thách thức hiện tại.

4 - Kết luận và tầm nhìn

Hiện nay, RO đã trở thành công nghệ cốt lõi không thể thiếu trong xử lý sâu nước thải hoặc xử lý nước tái sử dụng chất lượng cao, để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của nó, để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO và giảm chi phí xử lý nước, đối với SS trong nước thô, các chất ô nhiễm vô cơ dễ bị vỉ và các chất hữu cơ khó phân hủy, công nghệ xử lý kết hợp cũng từ flocculation truyền thống, lắng đọng, lọc nhanh + RO, phát triển thành UF + RO hoặc MBR + RO phương pháp màng đôi, thậm chí MBR + NF + RO phương pháp màng ba.

Các hoạt động của hệ thống RO luôn đi kèm với ô nhiễm màng. Với sự tiến bộ liên tục trong các phương tiện nghiên cứu trong việc tách, tinh chế và hình ảnh hóa, từ cấu trúc vi mô và cơ chế hình thành ô nhiễm để khám phá nguồn gốc của ô nhiễm màng, hiểu các yếu tố then chốt của sự hình thành ban đầu của ô nhiễm màng RO và sự gia tăng ô nhiễm, có thể đặt nền tảng lý thuyết cho việc giảm bớt và kiểm soát ô nhiễm màng hiệu quả. Thiết lập phương pháp dự đoán ô nhiễm tiềm năng của nước RO khoa học hơn là đảm bảo kỹ thuật cho thiết kế và quản lý hoạt động của quá trình xử lý nước thải sâu RO.Đối với giá trị SDI không thể phản ánh đầy đủ tình trạng ô nhiễm chất lượng nước RO (chủ yếu là xử lý sinh hóa nước thải là nước RO), sử dụng kết hợp MIF và màng kích thước lỗ khác nhau để thay thế giá trị SDI đã được nghiên cứu rộng rãi, và công nghệ Internet, dữ liệu lớn và công nghệ khác được giới thiệu, đáng mong đợi. Ngoài ra, các phương pháp xử lý hiệu quả của nước giàu RO có độ khoáng cao cần được khám phá khẩn cấp, phân hủy chất hữu cơ hiệu quả cao và xử lý tiêu thụ năng lượng thấp là thách thức mà nó phải đối mặt. (Nguồn: Văn phòng Quản lý Xây dựng và Thị trấn Quận Bảo Thanh, tỉnh Hắc Long Giang, Phòng thí nghiệm trọng điểm của Bắc Kinh, Đại học Liên hợp Bắc Kinh) Công nghệ tách màng lấy thẩm thấu ngược (RO) làm cốt lõi là phương tiện quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước của thế kỷ 21 với hiệu quả cao, diện tích đất nhỏ, chất lượng nước sản xuất cao, vận hành đáng tin cậy, dễ dàng thực hiện điều khiển tự động và tích hợp cung cấp bảo đảm kỹ thuật quan trọng để có được nước tái tạo chất lượng cao.

1, công nghệ tách màng RO

Công nghệ tách màng RO là một quá trình màng mà áp suất tĩnh khác nhau ở hai bên màng là lực đẩy, dung môi phân tử nhỏ được đại diện bởi phân tử nước vượt qua màng RO trong trường hợp vượt qua áp suất thẩm thấu, do đó thực hiện quá trình màng tách với tạp chất.Áp suất hoạt động thường là 1,5 ~ 10,5 MPa, có thể bắt giữ các tạp chất phân tử nhỏ 1 ~ 10A. Trong xử lý nước, RO là thiết bị quan trọng, có thể loại bỏ hơn 97% chất vô cơ hòa tan trong nước, 99% chất hữu cơ với trọng lượng phân tử tương đối từ 300 trở lên, hơn 99% các hạt khác nhau bao gồm vi khuẩn và 95% SiO2.

Tuy nhiên, chi phí vận hành quá cao trong các ứng dụng thực tế đã hạn chế sự phổ biến rộng rãi của công nghệ tách màng RO. Một mặt, do áp suất hoạt động của hệ thống RO cao và tiêu thụ năng lượng lớn, quan trọng hơn là ô nhiễm màng đi kèm với toàn bộ quá trình vận hành không chỉ dẫn đến áp suất hoạt động tăng thêm, tỷ lệ khử muối giảm, thậm chí cần thay thế thường xuyên các thành phần màng RO đắt tiền. Khi hệ thống RO hoạt động ở áp suất cao, chất lơ lửng (SS) trong nước dễ tích tụ trên bề mặt màng RO để hình thành lớp bánh lọc, chất hữu cơ hòa tan có thể hấp thụ trên bề mặt màng để hình thành lớp gel, vi sinh vật hoặc các chất keo khác sẽ gắn vào bề mặt màng, do phân tử nước liên tục xuyên qua dẫn đến nồng độ ion vô cơ trong nước đậm đặc quá cao sẽ lắng đọng trên bề mặt màng, do đó tạo ra một loạt ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật và ô nhiễm vô cơ. Lấy tỷ lệ thu hồi nước 50% ~ 75% làm ví dụ, hàm lượng ion muối trong nước đặc RO của nó là khoảng 2 ~ 4 lần nước vào, lớp gel hoặc lớp bánh lọc được tạo ra trên bề mặt màng cũng sẽ làm giảm đáng kể độ hòa tan của các ion vô cơ khó hòa tan như Ca2 +, Mg2 +. Có thể thấy rằng đối với xử lý sâu nước thải, hệ thống RO sẽ phải đối mặt với sự tương tác của nhiều loại ô nhiễm, và khó khăn trong vận hành và quản lý sẽ tăng lên.

Để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của RO có thể loại bỏ phần lớn các ion muối một giá trị và các chất hữu cơ phân tử nhỏ trong nước thô, nước vào phải được xử lý trước nghiêm ngặt. Trong kỹ thuật, thường kiểm soát độ đục của nước RO <1NTU, chỉ số ô nhiễm bùn (SDI) <5. SDI được sử dụng để đo hàm lượng keo, bùn, oxit sắt mangan và chất humus trong nước. SDI<3 thường được coi là ô nhiễm cực nhỏ và SDI>5 là ô nhiễm trung bình. Ngoài ra, trong quá trình vận hành, các phương pháp như điều chỉnh pH nước vào hoặc bổ sung chất chống vỉ để ngăn chặn ô nhiễm vỉ trên bề mặt màng.

2, ứng dụng công nghệ tách màng RO trong xử lý nước thải

2.1 Ứng dụng trong xử lý nước thải có độ khoáng cao 

2.1.1 Xử lý nước nhập mỏ 

Nước thải có độ khoáng hóa cao đại diện bởi nước mỏ, đặc điểm của nó là độ khoáng hóa cao, đặc biệt là nước chảy dưới giếng, độ khoáng trung bình trên 1000 mg / L, chứa một lượng lớn Ca2 +, Mg2 +, K +, Na +, Cl-, SO42- và HCO3-plasma, SS có ít thành phần hữu cơ, COD dưới 1,5 mg / L.Đối với các khu vực khai thác mỏ thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước, việc sử dụng công nghệ RO để xử lý sâu như là nước sản xuất và sinh hoạt đã được phổ biến rộng rãi.

Chen Wei và các nhà khoa học khác đã loại bỏ phần lớn SS trong nước bằng cách thêm thuốc vào nước mỏ, lắng đọng và lọc nhanh như là tiền xử lý, đảm bảo độ đục của nước RO < 1NTU. Nước thải tiếp tục được xử lý bằng RO, tỷ lệ loại bỏ độ đục trong nước gần 100%, tỷ lệ khử muối đạt 96%, nước sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng nước uống, chi phí xử lý khoảng 5,17 nhân dân tệ / m3.

Xem xét hàm lượng sắt và mangan trong nước mỏ có độ khoáng cao, và nồng độ cao Ca2 +, SO42-ion có thể hình thành ô nhiễm vỉ CaSO4 khó loại bỏ trên bề mặt màng RO, Wang Xiaoxi, v.v. sẽ oxy hóa Fe2 + trong nước thành Fe3 + thông qua sục khí; điều chỉnh pH của nước bằng cách thêm sữa vôi vào bể sục khí, làm cho Ca2 + và Fe3 + tạo ra CaCO3 và Fe (OH) 3 lắng đọng, sau đó sử dụng chất tạo floculation PAM và chất tạo floculation PAC để tạo thành CaCO3 và Fe (OH) 3 lớn hơn, và loại bỏ trong bể làm rõ; Sau đó, qua bộ lọc cát mangan, Mn2 + trong nước thải được giảm xuống còn 0,04 mg / L. Siêu lọc (UF) có tác dụng ngăn chặn mạnh mẽ đối với các chất hữu cơ lớn phân tử, mầm bệnh và chất lơ lửng, thường xử lý SS nước thải

Cui Yuxuan và các nhà khoa học đã sắp xếp các trường hợp kỹ thuật xử lý nước thải khoáng cao bằng công nghệ RO để sử dụng nước uống: khi SS trong nước thô <50mg / L, có thể sử dụng lọc trực tiếp micro floculation làm điều trị trước của RO; khi SS> 50mg / L, sử dụng floculation, lắng đọng, lọc làm điều trị trước của RO; khi Fe> 0,3mg / L, cần xem xét sử dụng bể lọc cát mangan để loại bỏ sắt và lọc; khi hàm lượng hữu cơ cao, cần sử dụng kỹ thuật oxy hóa clo, đông đúc, lắng đọng, lọc và hấp phụ than hoạt tính để xử lý trước; Khi độ cứng cacbonat cao, để ngăn ngừa sự ô nhiễm CaCO3 lắng đọng trên bề mặt màng RO, cần phải thêm công nghệ trao đổi ion và khử CO2 trong quá trình xử lý trước.Đối với các muối khó hòa tan khác, có thể được xử lý bằng chất chống vỉ trước khi RO vào nước; khi hàm lượng silicate cao hơn, sữa vôi hoặc MgO có thể được thêm vào trong giai đoạn floculation.

2.1.2 Xử lý nước thải ngành luyện kim 

Công nghiệp thép là một ngành công nghiệp tiêu thụ nước cao, ô nhiễm cao, tiêu thụ nước của nó đã chiếm 14% tổng tiêu thụ nước trong công nghiệp toàn quốc, xử lý sâu nó để tái sử dụng trong sản xuất và cuộc sống, giảm lượng nước mới tiêu thụ tấn thép, đã được thực hiện mạnh mẽ trong ngành luyện kim. Thành phần chất lượng nước thải công nghiệp sắt thép phức tạp, các chỉ số khác nhau dao động lớn, đặc biệt là Ca2 +, Mg2 +, Fe2 +, Mn2 +, SO42, F- và SiO2 hàm lượng cao, nếu không có ion kim loại giá trị cao trước, màng RO sẽ phải đối mặt với ô nhiễm vô cơ nghiêm trọng.

Phương Trung Hải đối với nước thải của Thái Thép sau khi xử lý sinh hóa cấp hai, trước tiên sử dụng bể sục khí để oxy hóa, làm cho Fe2+ oxy hóa thành Fe3+, đồng thời bổ sung NaClO để tăng khả năng oxy hóa và hiệu quả diệt khuẩn đối với Fe2+ trong nước; nước thải thêm sữa vôi để điều chỉnh pH, thêm PAM và PAC để làm floculation, sau đó trải qua lắng đọng, lọc nhanh và than hoạt tính hấp phụ, tiếp tục loại bỏ chất hữu cơ, clo dư thừa, ion kim loại nặng trong nước. Sau khi xử lý UF, nước thải được thêm vào chất khử, chất chống vỉ và axit sau khi đi vào Hệ thống RO. Trong đó, mục đích của việc bổ sung chất khử NaSO3 là để ngăn chặn oxy hóa màng RO của vật liệu polyamide aromatic của clo dư trong nước. Cuối cùng, RO cấp một chủ yếu loại bỏ phần lớn muối hòa tan, chất keo, chất hữu cơ trong nước, một phần nước sản xuất được sử dụng làm nước công nghệ cho nhà máy thép, một phần khác sau khi thêm kiềm qua thẩm thấu ngược cấp hai, hệ thống trao đổi ion xử lý, được sử dụng cho nồi hơi áp suất cao cấp nước bổ sung.

Trần Tiểu Thanh và các nhà khoa học đã kết hợp thêm than hoạt tính bột và sữa vôi vào bể làm rõ tiền xử lý để giảm 60% ~ 70% chất hữu cơ và dầu trong nước thải công nghiệp luyện kim và một phần các ion giá trị cao như Ca2 +, Ba2 +, SS và chất keo trong nước loại bỏ gần 90%. Nó có thể ngăn chặn hiệu quả nồng độ cao SO42, F trong nước (nồng độ cao nhất là -402 mg / L và 3,96 mg / L) trên bề mặt màng RO hình thành CaSO4, BaSO4 và CaF2 lắng đọng ô nhiễm.Điều đáng chú ý là, mặc dù than hoạt tính có hiệu quả hấp thụ tốt hơn đối với chất hữu cơ và SS, nhưng nó thuộc về sự hấp thụ không chọn lọc, được sử dụng trong xử lý trước nước thải giàu SS, lượng cao và giá cao chắc chắn sẽ làm tăng chi phí xử lý nước. Do đó, thường chỉ được giới hạn sử dụng trong trường hợp khẩn cấp của kỹ thuật.

2.2 Ứng dụng xử lý nước thải khó phân hủy 

2.2.1 Xử lý nước thải in và nhuộm và nước thải hóa dầu 

Ngoài nước thải in nhuộm có chứa một lượng lớn thuốc nhuộm, bột, còn có muối vô cơ, axit-kiềm và các thành phần khác. Màu sắc của nó lên đến 4000 lần, có lượng nước lớn, hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao, chất lượng nước thay đổi lớn, tính sinh hóa kém và các đặc điểm khác.

Qiluqing và các công ty khác sử dụng bể lọc sinh học O3-thổi khí để xử lý trước, kết hợp với hệ thống màng kép UF + RO để xử lý sâu nước thải in và nhuộm dệt. Trong quá trình xử lý, đầu tiên sử dụng O3 để phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải để cải thiện tính sinh hóa của nó, sau đó sử dụng bể lọc sinh học để phân hủy sinh học và lọc, làm cho COD trong nước giảm xuống còn 27,4 mg / L, SS 5 mg / L; Nước thải được lọc thông qua bộ lọc đa phương tiện, trong đó cát thạch anh và chất lọc kết hợp cát mangan được nạp, có thể tiếp tục hấp thụ và lọc SS, vi khuẩn keo, virus và các tạp chất khác trong nước; sau đó xử lý UF để nước RO ổn định ở độ đục <0,4NTU, SDI giữa 0,4 ~ 1,5.<Để tránh gây ô nhiễm vi sinh vật trên bề mặt màng, hệ thống được thêm chất khử trùng NaClO trước khi đưa nước vào UF. Nước thải UF được bơm áp suất cao vào bộ lọc bảo mật, nước thải được thêm vào chất chống vỉ và chất khử NaSO3 vào RO. Sau quá trình xử lý, pH nước cuối cùng là 7.4 ~ 7.9, độ dẫn điện 50 ~ 200 S / cm, độ cứng tổng cộng là 2 ~ 10 mg / L, độ kiềm tổng cộng 25 ~ 60 mg / L, đạt tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng sản xuất.μ

Nước thải hóa dầu có đặc điểm của lượng nước và chất lượng nước biến động lớn, thành phần ô nhiễm phức tạp, trong đó hàm lượng dầu được đưa vào trong sản xuất có thể lên đến 30g / L, sunfua gần 50mg / L, COD khoảng 1g / L, nồng độ khối lượng của các loại muối gần 12g / L, cũng chứa phenol dễ bay hơi và các chất độc hại.

Các dạng dầu khác nhau trong nước thải ô nhiễm thường được tái chế bằng bể tách dầu trọng lực và xử lý thoát khí nổi, có thể làm cho nồng độ chất lượng dầu trong nước thải giảm xuống dưới 30mg / L. Vương Hiểu Dương đầu tiên sử dụng bể tách dầu để loại bỏ hầu hết dầu nổi trong nước thải hóa dầu; sau đó điều chỉnh pH nước thải 8 ~ 8.5, thêm chất xúc tác, oxy hóa sunfua trong nước, làm cho nồng độ sunfua trong nước thải được kiểm soát dưới 5mg / L; không khí nổi để loại bỏ chất lơ lửng và dầu nhũ hóa trong nước thải; sau đó trong môi trường thiếu oxy trước tiên sau khi thích khí, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ và amoniac trong nước thành CO2, nước và N (tức là 2A / O hai giai đoạn xử lý sinh học quá trình); sau đó sau khi lọc nhanh, UF và than hoạt tính hấp phụ để loại bỏ SS và chất hữu cơ trong nước, vào hệ thống RO. Nồng độ muối trong nước sản xuất được xử lý cuối cùng được giảm xuống còn 500mg / L và được sử dụng làm nước bổ sung cho sản xuất.

Quá trình lò phản ứng sinh học màng (MBR) là kết hợp hữu cơ giữa quá trình lọc màng và phương pháp bùn hoạt tính truyền thống, trực tiếp thêm bộ lọc vi mô màn hình (MF) hoặc bộ phận màng UF vào bể bùn hoạt tính để thay thế bể lắng đọng thứ hai để tách bùn, trong khi ngăn chặn SS trong nước thải hiệu quả, đồng thời có thể phân hủy chất hữu cơ hiệu quả cao và đạt được chất lượng nước sản xuất ổn định. Có các ưu điểm như độ tuổi bùn, nồng độ bùn và điều kiện kỹ thuật điều chỉnh không gian lớn, tiêu chuẩn chất lượng nước thải cao, diện tích thiết bị nhỏ, dễ dàng tích hợp. Sử dụng MBR thay thế xử lý sinh hóa, lọc đa phương tiện và UF làm điều trị trước RO, có thể rút ngắn đáng kể quá trình xử lý nước RO.

Sơn Đông một doanh nghiệp nhuộm và hoàn thiện dệt may lớn đầu tiên sử dụng bể axit hóa thủy phân để phân hủy các chất hữu cơ phân tử lớn trong nước thải in nhuộm oxy hóa kỵ khí thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ có tính sinh hóa cao, sau đó dựa vào trọng lực tự dòng vào bể sinh hóa MBR, sau khi hấp thụ đầy đủ, oxy hóa và phân hủy, tác dụng lọc, COD trong nước thải giảm xuống dưới 110mg / L, SS hầu như không thể phát hiện hiệu quả, về cơ bản đáp ứng yêu cầu chất lượng nước RO. Quy mô xử lý thiết kế kỹ thuật là 10000m3 / d, chi phí xử lý nước tái sử dụng dự kiến là 3,92 nhân dân tệ / m3.

Do đó, so với phương pháp màng kép UF + RO, phương pháp màng kép MBR + RO do quy trình công nghệ rút ngắn, không chỉ đơn giản hóa quản lý sản xuất, mà còn chi phí xử lý nước tương đối thấp, thích hợp hơn cho xử lý sâu nước thải khó phân hủy.

2.2.2 Xử lý sâu của chất lọc rác thải 

Chất tẩy rửa rác thải chủ yếu có nguồn gốc từ mưa của bãi chôn lấp, các chất ô nhiễm của nó chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật phân hủy rác thải và lọc nước mưa, chất lượng nước rất phức tạp và biến động lớn, COD cao hơn nhiều so với nước thải đô thị, lên đến 30000mg / L, có thể sinh hóa kém. Ngoài ra, chất lọc cũng có thể chứa nhiều ion kim loại như Fe2 +, Cd2 +, Cr3 +, Cu2 +, Zn2 +. Trong giai đoạn lên men, nồng độ Fe2 + thậm chí lên đến 2000mg / L, Ca2 + lên đến 4000mg / L.

Mặc dù quá trình xử lý sinh hóa hai giai đoạn A / O đã được sử dụng rộng rãi trong phân hủy chất hữu cơ và xử lý khử nitơ trong chất tẩy rửa, nhưng hiệu quả nước thải không ổn định. Vì lý do này, trên cơ sở sử dụng lọc cơ khí, Jiang Yanchao đã sử dụng màng UF và kết hợp A / O để tạo thành công nghệ MBR, tăng cường tỷ lệ loại bỏ chất hữu cơ trong chất tẩy rửa rác thải. Sau khi nước thải được phân tách bằng xi măng màng UF, nó đi vào hệ thống lọc nano (NF). Sử dụng đặc tính của NF có thể tách hiệu quả các chất hữu cơ có trọng lượng phân tử từ 200 đến 2000 và một phần ion kim loại giá trị cao trong nước sản xuất MBR, tạo thành công nghệ xử lý kết hợp ba màng MBR + NF + RO. Kết quả cho thấy, công nghệ này hoạt động hiệu quả tốt, chất lượng nước thải đạt tiêu chuẩn kiểm soát ô nhiễm của bãi chôn lấp. Trong quá trình vận hành, nước sản xuất có thể được thải trực tiếp khi nước thải NF đáp ứng yêu cầu xả, nếu không sử dụng hệ thống RO tiếp theo để tiếp tục xử lý.

Trong nghiên cứu xử lý chất tẩy rửa bằng công nghệ A / O-MBR + NF + RO của WANG và cộng sự đã phát hiện ra rằng việc thêm than hoạt tính vào lò phản ứng A / O không chỉ có thể cải thiện hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ và kim loại nặng của hệ thống, mà còn làm giảm ô nhiễm màng.

Đối với chất tẩy rửa rác thải ô nhiễm cao và khó phân hủy, sau khi xử lý sinh hóa và phân hủy MBR và lọc, nước thải vẫn còn một lượng nhất định các chất hữu cơ phân tử nhỏ tự do và các sản phẩm chuyển hóa vi sinh vật gây ô nhiễm mạnh, trước khi RO giới thiệu NF chắc chắn có thể làm giảm bớt một phần của chất hữu cơ này có thể hình thành ô nhiễm phức tạp vô cơ và phức tạp với ion kim loại nồng độ cao trên bề mặt màng RO, do đó đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO.

2.3 Ứng dụng trong xử lý tái sử dụng chất lượng cao nước thải đô thị 

Sau khi xử lý sinh hóa cấp hai, lượng chất hữu cơ trong nước thải tương đối thấp, thường là BOD5 30mg / L, SS 30mg / L, nhưng tính sinh hóa của chất hữu cơ còn lại kém hơn, TDS khoảng 3000mg / L.<< Trong những năm gần đây, để giảm bớt áp lực do sự thiếu hụt nguồn nước, nước thải thành phố đã được xử lý sinh hóa cấp hai như nước thô của hệ thống xử lý RO, để chuẩn bị nước tái chế chất lượng cao đã được thực hiện trong và ngoài nước. Nhà máy xử lý nước thải UOSA ở Virginia, Hoa Kỳ, sử dụng kết hợp công nghệ khử trùng UF + RO + UV để sản xuất nước tái tạo và bơm lại dưới lòng đất để bổ sung nước ngầm.“” Singapore sử dụng công nghệ khử trùng MF + RO + UV để chuẩn bị nước mới để bổ sung nguồn nước uống.“”“” Hiện nay, nhà máy nước tái chế lớn nhất thế giới, nhà máy nước Sulaibiya ở Kuwait lấy nước thải xử lý cấp hai của nhà máy xử lý nước thải đô thị làm nguồn nước, sử dụng công nghệ xử lý màng kép UF + RO để đạt tiêu chuẩn tái sử dụng công nghiệp và tưới tiêu nông nghiệp.

Trung Quốc cũng liên tục xây dựng các nhà máy nước tái chế quy mô lớn ở Bắc Kinh, Thiên Tân, Hà Bắc, Sơn Đông. Một số nhà máy nước tái chế ở khu mới Biển Hải của thành phố Thiên Tân đều sử dụng công nghệ UF (MF) + RO màng kép, lấy nước thải thành phố sau khi xử lý sinh hóa cấp hai làm nước thô để sản xuất nước tái chế chất lượng cao, một phần làm nước cho nồi hơi nhà máy nhiệt điện, một phần khác làm nước cảnh quan, sông và nước tạp sinh sống.“” Nhà máy xử lý nước thải Tiểu Thanh Hà Bắc Kinh sử dụng hệ thống MBR + RO để xử lý nước thải đô thị tái sử dụng, sau khi xử lý, TOC <1.3mg/L, NH3-N <0.03mg/L, TN <0.1mg/L, TP không được phát hiện, độ dẫn điện và độ đục tương ứng nhỏ hơn 30 S/cm và 0,12 NTU, chất lượng nước thải đạt tiêu chuẩn chất lượng nước uống.μ

Tóm lại, RO là công nghệ cốt lõi, đã được sử dụng rộng rãi để xử lý sâu các loại nước thải hoặc xử lý nước tái chế chất lượng cao.Để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của RO, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm màng tối đa và giảm chi phí xử lý nước, một loạt các quy trình kết hợp đã được phát triển cho chất lượng nước cụ thể. Thông thường, nồng độ SS cao trong nước có thể được loại bỏ bằng các phương pháp xử lý nước truyền thống như ngưng tụ, lắng đọng và lọc hiệu quả cao; sử dụng NaClO, oxy hóa thoáng khí kết hợp với sữa vôi và bộ lọc cát mangan để giảm muối sắt, muối mangan và muối canxi và muối silicon trong nước RO; phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thông qua quá trình oxy hóa O3, xử lý sinh hóa A / O; Thông qua MBR, UF và NF, tăng cường sự bắt giữ SS, chất hữu cơ phân tử nhỏ và ion giá trị cao, tạo thành phương pháp màng kép UF + RO hoặc MBR + RO, thậm chí là phương pháp màng ba MBR + NF + RO, để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO xử lý nước thải khó phân hủy ô nhiễm hữu cơ.

3, Công nghệ tách màng RO trong xử lý nước thải hiện nay

3.1 Khám phá cơ chế tạo ô nhiễm màng 

Kiểm soát hiệu quả ô nhiễm màng liên quan trực tiếp đến tuổi thọ của màng RO và sự ổn định của quá trình xử lý, nghiên cứu cơ chế ô nhiễm bao gồm phân tích các chất ô nhiễm hữu cơ và quá trình sản xuất tiết lộ.

3.1.

Phân tích thành phần ô nhiễm hữu cơ trong nước RO 1

Sau khi xử lý sinh hóa và ngăn chặn màng MF hoặc UF, nước thải vẫn còn một lượng nhất định các chất hữu cơ phân tử nhỏ hòa tan, trong đó các sản phẩm chuyển hóa vi sinh và các sản phẩm chuyển hóa thứ cấp (SMP) chiếm khoảng 83% TOC của nước thải, chủ yếu bao gồm các chất polysaccharide, protein, dầu mỡ, axit nucleic, axit humic, kháng sinh, chất tế bào, vv. Hiện nay, các nghiên cứu về ô nhiễm màng RO của SMP khá nóng bỏng, chủ yếu xoay quanh nồng độ SMP, trọng lượng phân tử, độ kỵ nước, tính tích điện và mô phỏng quá trình ô nhiễm màng RO của nó.

Chu Nhạc Khê và các nhà khoa học đã phân tách SMP trong nước thải hữu cơ sau khi xử lý sinh hóa bằng nhựa thành bốn loại ưa nước, axit kỵ nước, trung tính kỵ nước và kiềm kỵ nước, sau đó sử dụng các thiết bị như sắc thái gel, quang phổ hồng ngoại, quang phổ huỳnh quang ba chiều và quang phổ tia cực tím để phân tích, nghiên cứu sự phân bố trọng lượng phân tử của đa đường ưa nước, chất hữu cơ ưa nước giàu nhóm thơm và axit humic và axit fulric có tính ưa nước yếu. MOSHE phát hiện ra rằng 80% trọng lượng phân tử của SMP nhỏ hơn 1k. ZHAO đã xác nhận thông qua thử nghiệm, thành phần thân nước có thể được nhận dạng trong SMP chiếm 62,9% ~ 69,9%, chất hữu cơ thân nước trung tính là đa đường chủ yếu, hàm lượng nhóm thơm thấp, trong khi chất hữu cơ thân nước điện âm có hàm lượng protein cao.

3.1.2 Sự hình thành ô nhiễm màng RO

Đối với hệ thống RO trong quá trình xử lý nước thải, nước vào không chỉ chứa SMP, vi sinh vật dư thừa, chất hữu cơ phân tử nhỏ khó phân hủy như phenol, ketone, aldehyd, hydrocarbon aromatic đa vòng và một số hydrocarbon thay thế clo khử trùng sản phẩm phụ, mà còn có ion kim loại nặng mang theo bởi nước thải và Fe3 +, Al3 + ion kim loại giá cao như chất tạo floculant, những điều này sẽ làm tăng thêm sự phức tạp của ô nhiễm màng RO.

SERGEY và các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ô nhiễm bằng alginate thay thế các chất hữu cơ thân nước, kết quả cho thấy Ca2 + có thể làm trầm trọng thêm sự ô nhiễm của alginate đối với màng RO, trong khi ảnh hưởng của Mg2 + có thể được bỏ qua. SANYOUP và các nhà khoa học khác cho rằng axit glucuronic (phân đoạn G) của alginat có thể hình thành cấu trúc hộp trứng (hộp trứng) với Ca2 +, do đó tích tụ thành cấu trúc mạng lưới dính chặt chẽ. MO và cộng sự đã mô phỏng protein trong nước thải bằng protein huyết thanh bò (BAS), nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng ion khác nhau đối với tính ô nhiễm của nó dưới các điều kiện pH khác nhau. Nghiên cứu phát hiện ra rằng trong điều kiện điểm đẳng điện BAS, Ca2+ có thể làm cho lớp ô nhiễm BAS trên bề mặt RO dày đặc hơn, do Ca2+ có thể hình thành liên kết cầu với các nhóm carboxyl của axit amin. ANG và các cộng sự đã xác nhận rằng khi Ca2 + tồn tại, canxi alginate được hình thành và BAS liên kết với nhau, tạo ra lớp gel dày đặc trên bề mặt màng RO. Những nghiên cứu này đều chứng minh rằng ion muối giá trị cao và các loại phân tử nhỏ hữu cơ trong quá trình hình thành ô nhiễm màng RO tồn tại một số tác dụng hợp tác phức tạp, theo lý thuyết năm giai đoạn của quá trình ô nhiễm vi sinh vật bề mặt màng do HAN đề xuất, sự thô hóa bề mặt màng RO do chất vô cơ gây ra là cơ sở của ô nhiễm vi sinh vật màng RO.

Có thể thấy, đối với xử lý sâu nước thải, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vô cơ và ô nhiễm vi sinh vật của màng RO rất khó để nghiên cứu riêng biệt. Khi bắt đầu, sự phối hợp giữa chúng sẽ thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của ô nhiễm màng RO. Chỉ có sự chậm trễ của sự hình thành ô nhiễm màng ban đầu và hiểu được nguyên nhân gốc rễ của sự gia tăng ô nhiễm màng, chúng ta mới có thể thiết lập phương pháp giảm thiểu và kiểm soát hiệu quả trong thiết kế và quản lý vận hành.

3.2 Nghiên cứu phương pháp dự đoán tính ô nhiễm nước rót trong hệ thống RO 

Dự báo hiệu quả khả năng ô nhiễm của nước RO là bảo đảm kỹ thuật cho hoạt động ổn định của hệ thống xử lý sâu nước thải RO.

3.2.1 Giá trị SDI

Phương pháp đo giá trị SDI là, lấy mẫu nước được thử nghiệm ở chế độ lọc chết, áp suất 207kPa thông qua màng lọc vi lỗ có đường kính 47mm, đường kính lỗ 0,45 m, ghi lại thời gian cần thiết để lọc 500mL mẫu nước ban đầu T1, sau khoảng thời gian T (thường là 15 phút), ghi lại thời gian cần thiết để lọc 500mL mẫu nước T2, SDI = 100 (1-T1/T2) / T.μ× Giá trị SDI là chỉ số tham khảo chính trong thiết kế và quản lý hoạt động của hệ thống RO trong nhiều năm qua vì phương pháp đo đơn giản và tái tạo tốt. Thông thường, hệ thống RO yêu cầu nước vào SDI <3 (cũng có một số màng RO nới lỏng đến SDI <5).

Tuy nhiên, trong quá trình xử lý nước thải, nó thường xuất hiện, ngay cả khi chất lượng nước RO đáp ứng các yêu cầu về chất lượng nước hiện tại, hệ thống RO vẫn có hiện tượng ô nhiễm màng nghiêm trọng.

Phân tích đã có cho rằng, giá trị SDI dựa trên cơ chế tắc nghẽn lỗ để xác định mức độ ô nhiễm của nước vào đối với các lỗ màng vi lọc 0,45 m, đối với chất keo nhỏ và chất hữu cơ phân tử nhỏ không bị tắc nghẽn chủ yếu, khi xác định, sai lệch số lượng khá lớn.μ Do đó, một giá trị SDI duy nhất không thể phản ánh đầy đủ các đặc tính ô nhiễm tiềm tàng của nước thải khó phân hủy ô nhiễm hữu cơ sau khi xử lý sinh hóa. Ngoài ra, kích thước của giá trị SDI có liên quan đến độ pH của nước và các loại chất hữu cơ. Trong nghiên cứu của Zhang Wei, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các chất hữu cơ axit humic tự nhiên, trong điều kiện pH cao và hàm lượng muối thấp, thể hiện giá trị SDI cao hơn.Đối với các nước có chứa chất keo sắt và các phân tử lớn hữu cơ, giá trị SDI tăng mạnh khi pH tăng. Tác giả cũng phát hiện ra trong nghiên cứu, nước thải điện tử được xử lý trước bằng MBR, khi pH nhỏ hơn 4, giá trị SDI hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về chất lượng nước RO, nhưng hệ thống RO tiếp theo vẫn tạo ra hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng trong hoạt động.

3.2.2 Nghiên cứu các tham số thay thế của SDI

Đối với những thiếu sót của phương pháp thử nghiệm SDI, SCHIPPERS và các nhà nghiên cứu đã đề xuất một chỉ số ô nhiễm sửa đổi (MFI). Phương pháp thử nghiệm MFI tương tự như giá trị SDI, chỉ là dựa trên thời gian t cần thiết để lọc thể tích nước V để làm một đường cong tương ứng t / V và V, độ dốc của đường cong là giá trị MFI. Mặc dù giá trị MFI và ô nhiễm màng RO gây ra bởi các chất ô nhiễm hạt cho thấy mối quan hệ tuyến tính tốt, có thể phản ứng tốt với cơ chế lọc lớp bánh lọc, nhưng cũng giống như giá trị SDI, nó chỉ có thể mô tả tính ô nhiễm của màng lọc microporous 0,45 m.μ Vì lý do này, BOERLAGE và các nhà nghiên cứu đã đưa ra chỉ số MIF-UF bằng cách thay thế màng lọc 0,45 m bằng màng UF với trọng lượng phân tử 13k.μĐể gần gũi hơn với màng RO về kích thước lỗ, để phản ánh ô nhiễm màng do sự hấp phụ các chất hữu cơ trọng lượng phân tử nhỏ, KHIRANI và các nhà khoa học đã đề xuất chỉ số MIF-NF. KEEWOONG cho rằng nên đồng thời xác định MIF-MF, MIF-UF và MIF-NF ba nhóm giá trị để đánh giá tổng hợp, có thể phản ánh đầy đủ hơn các hạt, keo lỏng vi mô và chất hữu cơ đối với màng RO tiềm năng gây ô nhiễm, ALHADIDI cải thiện nó, ba nhóm màng để tiến hành xác định nối tiếp để tránh sự can thiệp giữa các loại ô nhiễm khác nhau.

Tóm lại, sau những nỗ lực không ngừng, công nghệ giám sát chất lượng nước RO hiện tại đã có những tiến bộ đáng kể từ cơ chế ô nhiễm màng đến phạm vi giám sát ô nhiễm. Tuy nhiên, các chỉ số đo này vẫn còn một số sai lệch đối với hướng dẫn sản xuất thực tế. Với sự trưởng thành không ngừng của công nghệ Internet, dữ liệu lớn và công nghệ nền tảng đám mây, các công nghệ này sẽ có lợi thế lớn trong dự báo ô nhiễm chất lượng nước RO và liên kết các đơn vị xử lý.

3.3 Xử lý nước đặc RO

Trong khi có được khoảng 70% nước tái chế chất lượng cao, công nghệ xử lý RO đã làm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước gần gấp 3 lần, tạo ra khoảng 1/3 nước nồng độ RO. Nó có lượng nước lớn, độ khoáng hóa cao, sinh hóa kém, nguy hiểm tiềm tàng lớn cho môi trường và các đặc điểm khác. Vì xử lý và xử lý nước RO chưa được chú ý đầy đủ, nó thậm chí đã trở thành một trong những trở ngại cản trở việc áp dụng quy mô lớn công nghệ RO ở một số khu vực.

Xem xét hàm lượng SS trong nước đặc RO thấp hơn, chứa chất chống vỉ và áp suất dư lớn, ngoài việc trộn một phần với nước RO để cải thiện tỷ lệ thu hồi nước, nó thường được sử dụng làm nước rửa ngược của thiết bị lọc nhanh và UF, hoặc sau khi xử lý đơn giản, trộn vào nước thô và một lần nữa vào hệ thống xử lý.Điều này chắc chắn sẽ làm tăng quy mô xử lý nước thải và khó xử lý. Hiện nay, nghiên cứu về xử lý nước RO tập trung vào quá trình oxy hóa cao cấp để loại bỏ chất hữu cơ và quá trình tinh chế, thẩm thấu tích cực và điện phân để thu hồi tài nguyên.

Trong đó, công nghệ chưng cất màng (MD) là kết hợp công nghệ màng với quá trình chưng cất, sử dụng màng microporous kỵ nước làm môi trường, sử dụng tác dụng của áp suất hơi ở hai bên màng, làm cho các thành phần dễ bay hơi trong chất lỏng thông qua các lỗ màng dưới dạng hơi, do đó thực hiện sự tách. So với các quá trình tách khác, chưng cất màng có hiệu quả tách cao, điều kiện hoạt động nhẹ, tương tác giữa màng và chất lỏng nguyên liệu và yêu cầu về tính chất cơ học của màng không cao. Tuy nhiên, hiện nay màng kỵ nước chất lượng cao vẫn đang được nghiên cứu và phát triển.

Ưu điểm kỹ thuật của phương pháp điện phân xử lý nước RO đặc là: 1) độ khoáng cao đảm bảo độ dẫn điện của nước tốt, do đó giảm tiêu thụ điện; 2) hàm lượng clorua trong nước cao có lợi cho quá trình điện phân sản xuất các chất oxy hóa mạnh như hypoclorite, có thể tăng cường sự phân hủy oxy hóa của chất hữu cơ; 3) có thể xử lý đồng thời amoniac nitơ và chất hữu cơ khó phân hủy trong nước. Phương pháp điện phân cũng được coi là một trong những công nghệ xử lý nước giàu RO đầy triển vọng nhất hiện nay. Ngoài ra, các phương pháp điện phân kết hợp kết hợp chiếu tia cực tím với điện phân, hoặc giới thiệu siêu âm trong quá trình điện phân cũng đã được đề xuất.

Tóm lại, đối với việc xử lý nước RO, làm thế nào để phân hủy chất hữu cơ hiệu quả và giảm tiêu thụ năng lượng xử lý là thách thức hiện tại.

4 - Kết luận và tầm nhìn

Hiện nay, RO đã trở thành công nghệ cốt lõi không thể thiếu trong xử lý sâu nước thải hoặc xử lý nước tái sử dụng chất lượng cao, để phát huy đầy đủ lợi thế kỹ thuật của nó, để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống RO và giảm chi phí xử lý nước, đối với SS trong nước thô, các chất ô nhiễm vô cơ dễ bị vỉ và các chất hữu cơ khó phân hủy, công nghệ xử lý kết hợp cũng từ flocculation truyền thống, lắng đọng, lọc nhanh + RO, phát triển thành UF + RO hoặc MBR + RO phương pháp màng đôi, thậm chí MBR + NF + RO phương pháp màng ba.

Các hoạt động của hệ thống RO luôn đi kèm với ô nhiễm màng. Với sự tiến bộ liên tục trong các phương tiện nghiên cứu trong việc tách, tinh chế và hình ảnh hóa, từ cấu trúc vi mô và cơ chế hình thành ô nhiễm để khám phá nguồn gốc của ô nhiễm màng, hiểu các yếu tố then chốt của sự hình thành ban đầu của ô nhiễm màng RO và sự gia tăng ô nhiễm, có thể đặt nền tảng lý thuyết cho việc giảm bớt và kiểm soát ô nhiễm màng hiệu quả. Thiết lập phương pháp dự đoán ô nhiễm tiềm năng của nước RO khoa học hơn là đảm bảo kỹ thuật cho thiết kế và quản lý hoạt động của quá trình xử lý nước thải sâu RO.Đối với giá trị SDI không thể phản ánh đầy đủ tình trạng ô nhiễm chất lượng nước RO (chủ yếu là xử lý sinh hóa nước thải là nước RO), sử dụng kết hợp MIF và màng kích thước lỗ khác nhau để thay thế giá trị SDI đã được nghiên cứu rộng rãi, và công nghệ Internet, dữ liệu lớn và công nghệ khác được giới thiệu, đáng mong đợi. Ngoài ra, các phương pháp xử lý hiệu quả của nước giàu RO có độ khoáng cao cần được khám phá khẩn cấp, phân hủy chất hữu cơ hiệu quả cao và xử lý tiêu thụ năng lượng thấp là thách thức mà nó phải đối mặt.