Nước siêu tinh khiết là nước mà từ đó các ion dẫn điện, chất kết hợp, chất hữu cơ và các tạp chất khác đã được loại bỏ hoàn toàn, với độ kháng nước sản phẩm vượt quá 18 MΩ · cm (ở 25 ° C).Hệ thống nước siêu tinh khiết thường sử dụng công nghệ xử lý trước, thẩm thấu ngược (RO), electrodeionization (EDI) và các quy trình xử lý sau, thường được bổ sung bằng các phương pháp điều trị phụ như đèn UV và các đơn vị loại bỏ TOC (Total Organic Carbon).
Dòng chảy quá trình sản xuất nước siêu tinh khiết:
Dòng chảy quy trình tiêu chuẩn là: Nước máy → Hệ thống xử lý trước → Hệ thống RO áp suất cao nhiều giai đoạn → Hệ thống EDI → Đơn vị loại bỏ TOC → Hệ thống đan lột hỗn hợp → Điểm sử dụng (POU).Trong quá trình sản xuất, máy bơm đóng vai trò là nguồn năng lượng, và các bể lưu trữ ở các giai đoạn khác nhau đảm bảo hoạt động bơm an toàn và ổn định.
Ngoài ra, trong quá trình hoạt động của bộ lọc, các hóa chất khác nhau có thể được thêm vào để điều chỉnh pH nước, giảm clor dư thừa và làm chậm sự phân tách màng RO, v.v.Máy trao đổi nhiệt có thể được thêm vào cửa vào của hệ thống xử lý trước để tăng nhiệt độ nước máy để đáp ứng các yêu cầu của quy trình.
Hơn nữa, việc làm sạch bể chứa nước siêu tinh khiết bằng khí nitơ là rất quan trọng để cô lập nước khỏi khí quyển và ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp.
Tầm quan trọng của việc xử lý trước:
1. RO Nhu cầu nước cho màng:
Hệ thống RO là thành phần quan trọng nhất trong sản xuất nước siêu tinh khi hoạt động đúng cách đảm bảo an toàn của toàn bộ hệ thống nước tinh khiết và chất lượng nước sản xuất.Các hệ thống RO có yêu cầu nước cung cấp đặc biệt:
-
Chỉ số mật độ bùn (SDI) < 4.0
-
Mờ (NTU) < 1.0
-
Hàm lượng chất hữu cơ (COD) < 1,5 mg/l
-
Hàm lượng clo còn lại < 0,1 mg/l (tốt nhất là kiểm soát ở mức 0 mg/l)
-
Hàm sắt < 0,05 mg/l khi oxy hòa tan > 5 mg/l
-
Silica (SiO2) trong tập trung < 100 mg/L
-
Chỉ số bão hòa Langelier (LSI): pHb - pH < 0
-
Các ion dễ hình thành muối không hòa tan (ví dụ: Sr, Ba): Sản phẩm ion (Ipb) < 0,8 Ksp
2Vai trò của hệ thống xử lý trước:
Hệ thống xử lý trước loại bỏ các chất thải chlorine còn lại, chất rắn lơ lửng lớn, các chất colloid lỏng, chất hữu cơ, oxit, hợp chất hữu cơ và kim loại nặng từ nướctrước đâyNó đi vào hệ thống RO, do đó giảm giá trị COD và SDI.
Hơn nữa, các ion như canxi, magiê, bari, sulfat, silicat và carbonat có thể được phức tạp hóa bằng cách thêm các chất ức chế quy mô để tạo thành các hạt lớn hơn,sau đó được thải ra dưới dạng tập trung từ đơn vị RO.
(1) Tác động của các trục trặc hệ thống đối với màng RO:
Như đã được nêu trong phần xử lý trước, phần lớn các macromolecules có hại được loại bỏ bởi hệ thống xử lý trước trước khi đạt đến màng RO.Nếu hệ thống xử lý trước là thiếu hụt và nhiều thông số nước cung cấp RO không phù hợpCác yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ màng RO bao gồm:
-
RO membrane scaling
-
Sự bẩn của màng RO bởi oxit kim loại
-
Chặn màng RO bởi chất rắn treo
-
Sự bẩn bởi các chất colloid, hữu cơ và vi sinh vật, dẫn đến tăng COD nước sản phẩm.
(2) Tác động của sự cố hệ thống trên hệ thống nước siêu tinh khiết RO:
Các trục trặc trong hệ thống xử lý trước ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống nước siêu tinh khiết của RO theo ba cách chính:
-
Giảm sản lượng nước và chất lượng của hệ thống.
-
Tăng lượng nước và năng lượng của thiết bị RO.
-
Tăng chi phí hoạt động, bao gồm chi phí cho các chất ức chế vảy và các hóa chất xử lý nước khác.
Nguyên tắc hoạt động của UF và các hệ thống than hoạt:
Các hệ thống xử lý trước phổ biến trong thực tế bao gồm hệ thống Ultrafiltration (UF) và hệ thống Carbon hoạt tính.Hệ thống than hoạt động thường bao gồm bộ lọc đa phương tiện (MMF) và bộ lọc than hoạt động (ACF).
1Nguyên tắc hoạt động của hệ thống UF:
-
Bộ lọc đĩa:Hoạt động bằng cách lọc bề mặt và độ sâu bằng cách sử dụng đĩa nhựa đóng gói chặt chẽ.
-
Ultrafiltration (UF):Một công nghệ tách màng áp suất. Dưới áp suất, các phân tử dung dịch nhỏ và dung môi đi qua màng có kích thước lỗ chân lông cụ thể, trong khi các phân tử dung dịch lớn hơn (trọng lượng phân tử 10,000 - 30(Xem sơ đồ hình 1 cho nguyên tắc UF).
2Nguyên tắc hoạt động của hệ thống than hoạt:
-
Bộ lọc đa phương tiện (MMF):Sử dụng một hoặc nhiều môi trường lọc (ví dụ, cát thạch anh, anthracite, cát mangan) dưới áp suất.loại bỏ chất rắn lơ lửng hiệu quả và làm rõ nướcNó làm giảm SDI xuống dưới 3 và được sử dụng để loại bỏ sự mờ nhạt và làm tiền xử lý nước mềm / tinh khiết.
-
Bộ lọc than hoạt động (ACF):Nước từ MMF đi vào ACF có chứa một lớp cát thạch anh hỗ trợ môi trường carbon hoạt động.và các tạp chất treo chủ yếu thông qua hấp thụ vật lý (lực van der Waals) trong mạng lưới lỗ chân lông rộng lớn của nó.
Ưu điểm và nhược điểm của UF và hệ thống than hoạt:
Mỗi loại hệ thống xử lý trước đều có lợi thế và nhược điểm của nó trong quá trình hoạt động.
Hệ thống siêu lọc (UF):
-
Ưu điểm:
-
Nhân tố nồng độ cao, tỷ lệ thu hồi nước sản phẩm có thể vượt quá 90%.
-
Chất lượng và độ tinh khiết nước sản phẩm tuyệt vời.
-
Là xử lý trước RO, UF làm giảm đáng kể chi phí đầu tư RO và kéo dài tuổi thọ màng RO (tới hơn 3 năm).
-
Mức độ tự động hóa cao, cấu trúc đơn giản, chi phí vận hành / bảo trì thấp; có khả năng rửa ngược trực tuyến và làm sạch hóa học (CIP).
-
Dấu chân nhỏ.
-
-
Nhược điểm:
-
Kích thước lỗ chân lông màng UF (0,002 - 0,1 μm) bao gồm một phạm vi lọc rộng (colloids ≥0,1 μm, latex ≥0,5 μm, vi khuẩn ≥0,2 μm, hạt ≥5 μm).ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy và tuổi thọ màng.
-
Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn (thường gấp 2-3 lần chi phí của hệ thống MMF + ACF cho cùng một công suất).
-
Các yêu cầu nghiêm ngặt về áp suất nước cung cấp.
-
Không thể tắt trong thời gian dài; màng đòi hỏi bảo quản hóa học để không hoạt động lâu dài.
-
Hệ thống than hoạt:
-
Ưu điểm:
-
Chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn.
-
Nguồn nước ổn định; ít nhạy cảm với biến động áp suất nước.
-
-
Nhược điểm:
-
Dấu chân lớn.
-
Trong quá trình hoạt động, than hoạt động và anthracite trải qua các phản ứng vật lý / hóa học, dẫn đến tiêu thụ tự nhiên, kiệt sức khả năng hấp thụ và làm suy giảm chất lượng nước sản phẩm,ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống RO hạ lưu.
-
Chu kỳ rửa ngược cho ACF rất khó kiểm soát và thường ngắn. Việc rửa ngược không đầy đủ dẫn đến rò rỉ tiền carbon, gây ô nhiễm nghiêm trọng chất lượng nước và thiết bị hạ lưu.Việc rửa ngược không thường xuyên gây ra áp suất chênh lệch cao qua bộ lọc, gây ra rủi ro hoạt động và giảm tốc độ lưu lượng.
-
Chi phí vận hành và bảo trì lâu dài cao, khối lượng công việc đáng kể; phương tiện lọc có tuổi thọ ngắn (cần thay thế hàng năm).
-