Vấn đề cáu cặn trong nước đầu vào là một trong những vấn đề quan trong nhất cần kiểm soát khi vận hành các hệ thống lọc nước bằng màng RO. Nếu vấn đề cáu cặn không được kiểm soát tốt, các cáu cặn sẽ bám lên bề mặt màng và nhanh chóng gây tắt màng. Trong bài viết hôm nay mình sẽ hướng dẫn các bạn các phương pháp cần biết để kiểm soát cáu cặn trong nước đầu vào các hệ thống lọc RO.
Nội dung bài viết
Phương pháp kiểm soát cáu cặn bằng cách châm acid
Các nguồn nước đầu vào hệ thống lọc nước RO là nước mặt và nước ngầm đều gần như bão hòa CaCO3. Sự hòa tan của CaCO3 trong nước phụ thuộc vào pH, phản ứng này có thể xem từ phương trình sau:
Ca2+ + HCO3 <-> H+ + CaCO3
Bằng cách châm acid, chính là bổ sung H+ vào trong nước, phương trình phản ứng sẽ chuyển dịch về phía tay trái, theo hướng này sẽ giữ Ca2+ tan trong nước.
Acid HS2O4 có thể được sử dụng, tuy nhiên khi châm H2SO4 thì sẽ sinh ra cáu cặn của muối SO4, do đó, acid HCl nên được sử dụng thay cho HS2O4.
Khi đó, CaCO3 có xu hướng hòa tan trong dòng concentration và đẩy ra ngoài. Cách này được sử dụng bằng cách vừa châm acid vừa theo dõi thông số Langelier Saturation Index (LSI) đối với nước lợ và Stiff & Davis Stability Index (S&DSI) đối với nước biển.
Công thức tính LSI và S&DSI như sau:
LSI = pH – pHs (đối với TDS < 10,000 mg/L)
S&DSI = pH – pHs (Đối với TDS > 10,000 mg/L)
Trong đó
pH được đo đạt từ nước đầu vào
pHs là pH tại giá trị bão hòa của CaCO3 và được tính toán như sau:
pHs = (9.3 + A + B) – (C + D)
Trong đó
- A = (Log10[TDS] – 1) / 10
- B = -13.12 x Log10(oC + 273) + 34.55
- C = Log10[Ca2+ as CaCO3] – 0.4
- D = Log10[alkalinity as CaCO3]
Trong đó LSI lớn hơn 0.3 nước có khả năng gây cáu cặn. Nước có LSI nhỏ hơn -0.3, nước có khả năng gây ăn mòn. Do đó, nên duy trì LSI ở ngưỡng từ -0.3 đến 0.3..
Phương pháp châm chất chống cáu cặn anti-scalant
Chất chống cáu cặn hay còn gọi là antisclant có thể được sử dụng để kiểm soát cáu cặn kết hợp với CO3, SO4 và cáu cặn calcium fluoride.
Có 3 loại chất chống cáu cặn phổ biến là sodium hexametaphosphate (SHMP), organophosphonates và polyacrylates, trong đó:
- SHMP thì chi phí không cao nhưng không ổn định so với các loại chất chống cáu cặn polymer hữu cơ. Ngoài ra, SHMP còn dễ gây ra cáu cặn ở dạng calcium phosphate nên không được khuyến cáo để sử dụng.
- Organophosphonates thì hiệu quả và ổn định hơn so với SHMP. Chúng hiệu quả đối với các muối nhôm và sắt, giữ chúng luôn ở dạng tan, không cho chúng kết tủa.
- Polyacrylate là chất chống cáu cặn hiệu quả đối với cáu cặn silica.
Khi châm antiscalant, tránh châm dư vì nó sẽ gây cáu cặn và tắt màng. Khi lựa chọn loại antisclant nào nên được sử dụng thì phải nắm được thành phần gây cáu cặn trong nguồn nước. Ngoài ra, chắc chắn là trong nước không có sự hiện diện của các polymer mang điện tích dương khi châm chất chống cáu cặn mang điện tích âm.
Trong vận hành hệ thống lọc RO đối với nước biển có TDS > 35 000 mg/l, vấn đề cáu cặn không cần quá ưu tiên như đối với các hệ thống lọc nước lợ, vì tỷ lệ thu hồi của các hệ thống lọc nước biển thấp do bị giới hạn bởi áp suất thẩm thấu. Mặc dù vậy, nếu vận hành với một tỷ lệ recovery cao hơn 35% thì chất chống cáu cặn nên được châm vào hệ thống.
Để học về thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống lọc nước RO, các bạn có thể tham thảo.
