Đặt UF trước RO: đọc thông số màng và biết khi nào đáng làm

UF trước RO không phải bản nâng cấp mặc định: màng chặn hạt, keo, vi sinh nhưng để muối và phần lớn chất hữu cơ hòa tan đi qua. Đây là cách tôi đọc bảng thông số UF, những gì nên đòi ở nước sau màng, và lúc nào lọc áp lực vẫn đúng.

1UF giữ gì, để lọt gì

UF lọc theo kích thước lỗ: giữ hạt, keo, vi khuẩn và phần lớn virus. Sổ tay công khai năm 2022 của một hãng màng lớn (sổ tay 2022) ghi UF không giữ muối hòa tan; cacbon hữu cơ hòa tan thường chỉ giảm dưới 15%. Sắt và mangan chỉ bị giữ khi đã kết tủa, và lúc đó chúng làm bẩn màng. Vì vậy UF không thay được chống cáu cặn hay làm mềm cho RO.

2Đọc bảng thông số như thế nào

Bảng dưới đặt cạnh nhau số theo catalog một dòng màng UF rỗng áp trong và số trong sổ tay 2022 (màng PVDF, lọc từ ngoài vào). Tất cả là số catalog, phụ thuộc nước vào.

Hai dòng màng khác vật liệu và chiều lọc, nên số không so ngang được.

Ngưỡng cắt

Có catalog ghi Dalton, có catalog ghi micron. Một bài hội nghị năm 1999 (bài 1999) xếp UF dùng trước RO vào khoảng 100.000-750.000 Dalton, tức 0,01-0,05 micron. Trong dải này tôi xem nước sau màng và độ hồi phục flux sau rửa, không chọn theo ngưỡng cắt.

Flux

Flux là lưu lượng chia diện tích màng. Theo catalog một dòng màng UF rỗng áp trong, một lõi 50 m² ở 40-80 L/m²/h cho 2-4 m³/h (số catalog, phụ thuộc nước vào). Nhận lưu lượng chào cho một lõi, tôi chia ngược ra flux để so với dải này. Bài 1999 ghi lọc cụt (dead-end) thường hợp với nước dưới 10 NTU; sổ tay 2022 ghi nước vào nên dưới 50 NTU. Hai nguồn lệch nhau, nên trên 10 NTU thì phải hỏi hãng hoặc chạy thử.

Áp xuyên màng

TMP là áp phía nước vào trừ áp phía nước lọc. Cùng flux, TMP cao hơn khi nước lạnh và nhất là khi màng bẩn, nên tôi theo xu hướng đã chuẩn hóa nhiệt độ. Sổ tay 2022 đặt mốc làm sạch tại chỗ khi độ thấm chuẩn hóa giảm 50%, TMP chuẩn hóa tăng 1 bar so với ban đầu hoặc TMP chạm 2,1 bar. Mốc đó của riêng dòng màng ấy, không chép sang màng khác.

Rửa ngược

Catalog ở trên không cho chu kỳ rửa. Với màng lọc ngoài vào, sổ tay 2022 ghi chu kỳ lọc 20-90 phút, mỗi bước rửa ngược 30-45 giây bằng nước đã lọc, rửa có hóa chất từ một lần mỗi ngày đến một lần mỗi tuần. Màng áp trong phải theo hướng dẫn của đúng hãng đó. Hóa chất cũng vậy: màng PVC/PAN trong catalog chỉ chịu pH 3-9, không thể chép công thức của màng PVDF.

3Nước sau UF đạt gì

Sổ tay 2022 ghi các hãng RO khuyến nghị SDI từ 3 trở xuống, và nước sau UF của họ điển hình có SDI dưới 3, độ đục dưới 0,1 NTU, trừ khi sợi hoặc module mất kín. Theo catalog một dòng màng UF rỗng áp trong, nước lọc đạt SDI15 dưới 3 và độ đục kỳ vọng dưới 1 NTU, đo khi nước vào dưới 20 NTU (số catalog, phụ thuộc nước vào).

Đừng đọc SDI dưới 3 thành điều chắc chắn. Một sổ tay năm 2002 của hãng màng khác ghi SDI sau UF dao động 1-4 tùy nước thô khi không keo tụ. Bài 1999 ghi MF/UF cho SDI 0,3-2, còn lọc thông thường vận hành tốt trên nguồn khó cho SDI 2-6.

4Khi nào UF đáng thay lọc áp lực

Tôi cân nhắc UF khi:

• Nguồn là nước mặt, nước thải tái sử dụng hoặc nước biển thu hở, nhất là khi chất lượng đổi nhanh.
• RO đang phải rửa dày vì keo, hoặc thiếu mặt bằng (hãng công bố UF cần ít diện tích hơn tới 50% so với lọc vật liệu).

Tôi giữ lọc áp lực khi:

• Nước vào ít cặn và ổn định. Một nghiên cứu năm 2020 trên nước biển ghi nhận ở 4,8 và 23,2 NTU, lọc cát hay UF đều không cải thiện đáng kể flux và thu hồi của RO; đến 99,7 NTU, UF mới tăng flux 5 L/m²/h và thu hồi 1,7%.
• Vấn đề chính là chất hòa tan, hoặc hệ nhỏ khiến cụm rửa và làm sạch chiếm tỷ trọng lớn trong đầu tư.

Nước rất đục thì UF cũng không thay được lắng: sổ tay 2022 dùng lắng khi độ đục trung bình trên 30 NTU hoặc có đỉnh trên 50 NTU.

5Lỗi vận hành hay gặp

1. Bỏ lọc chặn trước UF. Sổ tay 2022 yêu cầu lọc 100-300 µm; sợi màng áp trong có lòng 1,0 mm theo catalog, hạt lớn dễ bít.
2. Quá liều keo tụ hoặc lọt dầu. Dầu mỡ dưới 0,05 mg/L đã có thể làm bẩn nhanh.
3. Để clo từ rửa hóa chất sang RO. Phần nước lọc đầu sau rửa hóa chất có thể phải xả bỏ.
4. Làm sạch trễ. Bẩn lâu thành không hồi phục, chọn sai hóa chất có thể làm tệ hơn.
5. Chỉ tin đồng hồ đục. Máy đo không đủ nhạy với rò nhỏ; cần thử kín trực tiếp, ví dụ thử giảm áp ở 1-2 bar trong 5-10 phút.
6. Bỏ lọc tinh khi có bồn đệm. Sổ tay 2022 cho giảm hoặc bỏ, nhất là khi không có bồn giữa UF và RO. Có bồn thì tôi vẫn giữ.