Giới hạn của công nghệ RO trong xử lý nước công nghiệp

1. Giới hạn vật lý của màng ở công nghệ RO

Màng RO là bộ phận trung tâm của công nghệ RO thẩm thấu ngược, đồng thời cũng chính là yếu tố tạo nên giới hạn vật lý rõ ràng nhất. Về bản chất, màng RO là màng bán thấm với cấu trúc vi mô có kích thước lỗ rỗng cực nhỏ. Màng cho phép phân tử nước đi qua, nhưng ngăn cản phần lớn ion và phân tử có kích thước lớn hơn. 

Tuy nhiên, dù tiên tiến đến đâu, màng RO vẫn là một vật liệu polymer hữu hạn về độ bền cơ học và khả năng chịu tải.

1.1. Khả năng chịu áp suất

Mỗi loại màng ở hệ thống lọc nước RO được thiết kế để vận hành trong một dải áp suất nhất định. Khi vượt quá ngưỡng này, cấu trúc polymer của lớp hoạt động có thể bị nén, biến dạng hoặc phá hủy không hồi phục. Dẫn đến suy giảm khả năng chọn lọc, tăng độ rò rỉ muối và rút ngắn tuổi thọ màng.

1.2. Màng RO không loại bỏ tuyệt đối mọi chất hòa tan

Một số phân tử rất nhỏ, trung tính về điện tích hoặc có khả năng khuếch tán cao vẫn có thể đi qua màng ở mức độ nhất định. Đây là giới hạn mang tính bản chất vật lý của cơ chế phân tách dựa trên kích thước và khuếch tán.

1.3. Ảnh hưởng bởi hiện tượng bám cặn

Sự tích tụ cặn, vi sinh và kết tủa muối trên bề mặt màng làm giảm diện tích thẩm thấu hiệu quả, tăng chênh áp và buộc hệ thống phải vận hành ở áp suất cao hơn. Dù có các biện pháp rửa màng, giới hạn vật lý này không thể loại bỏ hoàn toàn mà chỉ có thể kiểm soát ở mức chấp nhận được.

2. Giới hạn hóa học trong xử lý nước công nghệ RO

Công nghệ lọc RO có khả năng loại bỏ nhiều loại ion và hợp chất hòa tan, nhưng lại nhạy cảm với một số điều kiện hóa học nhất định. 

2.1. Khả năng chịu clo và các chất oxy hóa mạnh

Clo tự do và một số hợp chất oxy hóa có thể phá hủy cấu trúc polymer của màng RO, làm giảm nhanh hiệu suất và tuổi thọ màng. Vì lý do này, hầu hết các hệ thống lọc nước RO đều yêu cầu khử clo triệt để trước khi nước đi vào cụm màng.

2.2. Độ pH của nước

Độ pH của nước nguồn ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và hiệu quả của màng RO. Môi trường pH quá thấp hoặc quá cao trong thời gian dài sẽ gây lão hóa vật liệu màng. Điều này đặt ra yêu cầu kiểm soát chặt chẽ điều kiện hóa học của nước đầu vào, đặc biệt trong các ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp có thành phần phức tạp.

2.3. Nước chứa hàm lượng chất hữu cơ cao

Công nghệ xử lý RO cũng không phù hợp để lọc trực tiếp nước chứa hàm lượng cao các hợp chất hữu cơ dễ bám dính hoặc dầu mỡ. Những chất này có xu hướng tạo lớp phủ trên bề mặt màng, gây cáu cặn hóa học nghiêm trọng và khó phục hồi.

Màng Lọc RO Công Nghiệp CSM RE4040-BE Áp Cao

Dòng màng lọc RO Công nghiệp công nghệ Nhật Bản được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới do CSM TORAY sản xuất;

XEM CHI TIẾT

3. Giới hạn về năng lượng và áp suất công nghệ RO

Một trong những giới hạn lớn nhất của công nghệ nước RO là nhu cầu năng lượng cao, đặc biệt khi xử lý nước có độ mặn hoặc tổng chất rắn hòa tan lớn. Để thắng được áp suất thẩm thấu, hệ thống RO phải sử dụng bơm cao áp, tiêu tốn một lượng điện năng đáng kể.

Áp suất vận hành càng cao thì năng lượng tiêu thụ càng lớn. Dù công nghệ thu hồi năng lượng đã được áp dụng trong một số hệ thống lớn, giới hạn về năng lượng vẫn là yếu tố khó khắc phục hoàn toàn.

Bên cạnh đó, việc tăng áp suất không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả tương ứng. Khi áp suất vượt quá vùng tối ưu, hiệu suất tăng lưu lượng giảm dần, trong khi nguy cơ bám cặn và hư hỏng màng lại tăng lên. Từ đó tạo ra giới hạn kỹ thuật rõ ràng cho việc mở rộng công suất hệ thống chỉ bằng cách tăng áp suất.

4. Nguyên nhân gây suy giảm hiệu quả công nghệ RO

Suy giảm hiệu quả của công nghệ lọc RO thường không xuất phát từ một nguyên nhân đơn lẻ mà là kết quả của nhiều yếu tố tích lũy. Bám bẩn, cáu cặn tấn công hóa học và vận hành ngoài dải thiết kế là những nguyên nhân phổ biến nhất.

Việc thiết kế hệ thống tiền xử lý không phù hợp hoặc vận hành thiếu kiểm soát khiến màng RO phải chịu tải vượt quá khả năng, dẫn đến tăng nhanh chênh áp và giảm lưu lượng. Khi đó, người vận hành thường có xu hướng tăng áp suất để bù lưu lượng, hệ thống sẽ vượt qua giới hạn an toàn và làm tình trạng suy giảm trở nên nghiêm trọng hơn.

Ngoài ra, việc bảo trì không đúng cách, rửa màng không phù hợp hoặc sử dụng hóa chất không tương thích cũng góp phần làm giảm hiệu quả và tuổi thọ của màng RO.

5. Nhu cầu kết hợp công nghệ RO và các công nghệ khác

Từ những giới hạn nêu trên, giải pháp đưa ra để xử lý đó là kết hợp công nghệ lọc nước RO và các công nghệ bổ trợ khác.

• Tiền xử lý bằng lọc cơ học, lọc đa tầng, than hoạt tính, trao đổi ion hoặc công nghệ sinh học giúp giảm tải cho màng RO và kéo dài tuổi thọ hệ thống. 

• Sau RO, các công nghệ khử khuẩn như UV hoặc ozone được sử dụng để đảm bảo an toàn vi sinh và ổn định chất lượng nước.

• Trong các ứng dụng đặc thù (xử lý nước siêu tinh khiết cho y tế, dược phẩm…) việc kết hợp RO với công nghệ DI, EDI mở rộng phạm vi ứng dụng và vượt qua những giới hạn vốn có của thẩm thấu ngược.

6. Kết luận

Công nghệ RO là nền tảng quan trọng trong xử lý nước công nghiệp hiện đại, nhưng không phải là giải pháp không giới hạn. Các ràng buộc về vật lý, hóa học, năng lượng và đặc tính nước nguồn đặt ra những giới hạn rõ ràng cho hiệu quả và phạm vi ứng dụng của RO. Việc hiểu đúng các giới hạn này giúp tránh kỳ vọng sai lệch, đồng thời tạo cơ sở để thiết kế hệ thống lọc nước công nghiệp RO tối ưu, bền vững và hiệu quả về kinh tế.

Biên tập bởi

Senior Nguyễn Minh
⭐⭐⭐⭐

Chuyên gia nội dung với hơn 5 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn và lắp đặt hệ thống lọc nước RO công nghiệp tại Kensi.

Thông tin tác giả →