Nước Sạch và Năng Lượng Sạch
Mang Nước Sạch Đến Mọi Nơi Trên Trái Đất
Nước Sạch và Năng Lượng Sạch
Mang Nước Sạch Đến Mọi Nơi Trên Trái Đất
TDS, pH, SDI, độ cứng, boron và các thông số khác — cách đọc một phân tích nước để thiết kế RO.
Mọi dự án RO đều bắt đầu bằng một phân tích nước cấp. Hướng dẫn này giải thích các thông số quan trọng đối với thiết kế hệ thống, cách chúng được đo lường và các khoảng giá trị điển hình của từng nguồn nước. Hãy kết hợp tài liệu này với Kiến Thức Cơ Bản về RO và Hướng Dẫn Thiết Kế SWRO khi triển khai một dự án thực tế.
Khối lượng vật chất vô cơ và hữu cơ hòa tan (lọc được qua 0,45 µm) trong nước, được báo cáo theo mg/L. Được xác định bằng phương pháp khối lượng bằng cách sấy khô một mẫu đã lọc ở 180 °C (APHA 2540C) hoặc ước tính từ độ dẫn điện. Các khoảng giá trị điển hình:
Một phép đo TDS gián tiếp thông qua độ dẫn điện. Hệ số quy đổi phụ thuộc vào thành phần ion; các quy tắc kinh nghiệm phổ biến:
TDS [mg/L] ≈ 0,5 đến 0,7 × Độ dẫn điện [µS/cm]
Nước chủ đạo natri-clorua dùng hệ số cao hơn (~0,65), nước giàu bicarbonat dùng hệ số thấp hơn (~0,50). Đối với nước biển, hệ số tiệm cận 0,70 (35.000 mg/L tương ứng với ~50.000 µS/cm). Đối với nước thấm có TDS thấp (< 50 mg/L), hệ số tiệm cận 0,50.
Bù nhiệt độ về 25 °C là điều thiết yếu — độ dẫn điện thay đổi ~2% trên mỗi °C.
Logarit âm của hoạt độ ion hydro. Ảnh hưởng đến cân bằng carbonat, khả năng tạo cáu cặn, độ tương thích vật liệu màng và hiệu quả của chất diệt khuẩn. Điển hình:
Màng polyamide chịu được pH 2–11 khi vận hành và pH 1–13 khi tẩy rửa. Điều chỉnh pH đôi khi được dùng để ức chế cáu cặn carbonat (cấp axit) hoặc cải thiện khả năng loại bỏ boron (cấp kiềm ở lần thẩm thấu thứ hai).
Chỉ số tắc nghẽn tiêu chuẩn hóa cho nước cấp RO. Một bộ lọc 0,45 µm được thử nghiệm ở áp suất nước cấp 30 psi, và thời gian để lọc 500 mL được đo tại t = 0, rồi đo lại sau 5, 10 hoặc 15 phút lọc liên tục. SDI được tính như sau:
SDI₁₅ = 100 × (1 − t₀ / t₁₅) / 15
Mục tiêu theo các nhà sản xuất màng:
SDI mang tính thực nghiệm và phần nào phụ thuộc vào người vận hành. Chỉ Số Tắc Nghẽn Cải Tiến (MFI) là một phương án thay thế.
Đo sự tán xạ ánh sáng bởi các hạt lơ lửng. Nước cấp RO chấp nhận được: < 0,2 NTU sau tiền xử lý (1 NTU có thể đạt được với nước giếng không cần lọc nhưng không đủ cho các điểm thu nước mở). Nước mặt có thể vượt quá 100 NTU trong các cơn bão; cần keo tụ + lọc đa lớp vật liệu hoặc UF.
Tổng các ion canxi và magie, biểu thị theo mg/L CaCO₃. Phân loại:
Quyết định nguy cơ tạo cáu cặn CaCO₃ trên BWRO và RO nước máy. Tính Chỉ Số Bão Hòa Langelier (LSI) và Chỉ Số Ổn Định Stiff & Davis (S&DSI cho TDS cao) để dự đoán cáu cặn. Cần định lượng chất chống cáu cặn hoặc tiền xử lý làm mềm ở những nơi mà các chỉ số chỉ ra nguy cơ tạo cáu cặn.
Màng polyamide bị oxy hóa khi tiếp xúc với clo. Khả năng chịu đựng có tính tích lũy: tổng phơi nhiễm ~1.000 ppm-giờ trước khi xuất hiện suy giảm hiệu suất đo được. Giới hạn vận hành thực tế: < 0,1 ppm liên tục. Khử clo bằng:
Cloramin (NH₂Cl) gây hại nhiều hơn clo tự do và không dễ loại bỏ bằng SMBS như vậy — cần thiết kế cẩn thận khi nước cấp được khử trùng bằng cloramin từ hệ thống đô thị.
Một chất ô nhiễm khó xử lý đối với SWRO. Nước biển chứa 4–5 ppm boron dưới dạng axit boric (pKa = 9,2). Tại pH tự nhiên của nước biển (~8,0), boron tồn tại dưới dạng H₃BO₃ không tích điện, mà polyamide chỉ loại bỏ được 50–90% — boron trong nước thấm có thể đạt 0,5–2 mg/L trong một lần thẩm thấu duy nhất. Mục tiêu:
Biện pháp giảm thiểu: màng loại bỏ boron cao (FilmTec SW30HRLE, Toray TM820), RO lần thẩm thấu thứ hai ở pH cao (10–10,5) nơi boron bị khử proton và được loại bỏ tốt, hoặc đánh bóng bằng nhựa trao đổi ion chọn lọc boron (Purolite S108, Lewatit MK51).
Tổng Carbon Hữu Cơ (TOC) là chỉ số đơn lẻ hữu ích nhất. TOC > 2 mg/L gợi ý cần tiền xử lý tăng cường (keo tụ, DAF, UF hoặc than hoạt tính). Các chất humic có khối lượng phân tử cao gây tắc nghẽn màng và làm trầm trọng thêm hiện tượng tắc nghẽn sinh học do nuôi dưỡng các màng sinh học.
| Ion | Nước biển (mg/L) | Ý nghĩa đối với RO |
|---|---|---|
| Natri (Na⁺) | 10.800 | Cation chủ đạo; được cân bằng bởi Cl⁻ để cân bằng điện tích |
| Clorua (Cl⁻) | 19.400 | Quyết định mức độ ăn mòn; đòi hỏi Super Duplex 2507 cho SWRO |
| Sulfat (SO₄²⁻) | 2.700 | Nguy cơ cáu cặn BaSO₄ / SrSO₄ / CaSO₄; cần chất chống cáu cặn |
| Magie (Mg²⁺) | 1.290 | Độ cứng; Mg(OH)₂ ở pH rất cao |
| Canxi (Ca²⁺) | 410 | Cáu cặn CaCO₃ / CaSO₄; cần kiểm tra LSI / S&DSI |
| Kali (K⁺) | 390 | Thứ yếu; bị loại bỏ tương tự như Na |
| Bicarbonat (HCO₃⁻) | 140 | Quyết định độ kiềm và khả năng tạo cáu cặn CaCO₃ |
| Bromua (Br⁻) | 67 | Tạo bromat nếu được tiền oxy hóa bằng ozon |
| Stronti (Sr²⁺) | 8 | Cáu cặn SrSO₄ trên BWRO ở mức thu hồi cao |
| Bari (Ba²⁺) | 0,02 | Vết, nhưng BaSO₄ có độ tan rất thấp |
| Silica (SiO₂) | 0,1–10 | Khó tẩy rửa; giới hạn mức thu hồi của BWRO |
| Florua (F⁻) | 1,3 | Giếng nước lợ có thể vượt quá; cáu cặn CaF₂ |
| Nitrat (NO₃⁻) | 0,5 | Mối lo ngại về nước uống ở các giếng nông nghiệp (> 10 mg/L NO₃-N) |
HPC (số đếm khuẩn lạc dị dưỡng), tổng coliform và ATP (sinh khối sống) cho biết nguy cơ tắc nghẽn sinh học. Các điểm thu nước mở (đặc biệt ở nhiệt độ ấm) cần chiến lược diệt khuẩn — clo gián đoạn + khử clo, hoặc định lượng sốc DBNPA. Vỏ bộ lọc lõi và các đường ống tù đọng là điểm nóng của màng sinh học.
Khi quý khách nhận được một báo cáo phòng thí nghiệm, hãy xem xét nó theo thứ tự sau:
Đưa dữ liệu này vào phần mềm dự báo (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2, LG Q+) để lựa chọn màng và bố trí dàn màng.
mg/L ÷ đương lượng = meq/L
ví dụ, Ca²⁺: 40,08 / 2 = 20,04 g/eq, vậy 100 mg/L Ca²⁺ = 5,0 meq/L
mg/L ÷ khối lượng phân tử = mmol/L
ví dụ, 100 mg/L Ca²⁺ = 100 / 40,08 = 2,49 mmol/L
1 NTU ≈ 0,5–2,4 mg/L chất rắn lơ lửng (phụ thuộc nhiều vào nguồn nước)
1 grain/gallon độ cứng = 17,1 mg/L tính theo CaCO₃
Hãy gửi cho chúng tôi phân tích nước cấp và mục tiêu công suất của quý khách — chúng tôi sẽ định cỡ hệ thống và báo giá.
Yêu Cầu Báo Giá