Trong các hệ thống xử lý nước công nghiệp hiện nay, màng lọc Thẩm thấu ngược (RO) đóng vai trò quan trọng đặc biệt là trong ngành thực phẩm, dược phẩm,.. nhờ khả năng loại bỏ hiệu quả muối hòa tan, vi sinh vật và nhiều tạp chất hữu cơ. Tuy nhiên, hiện tượng tắc nghẽn màng thường xảy ra nếu không được kiểm soát đúng cách, có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất đáng kể, thậm chí làm giảm lưu lượng nước thành phẩm đến 80% trong thời gian ngắn. Việc nhận diện sớm các dấu hiệu và nguyên nhân gây tắc màng sẽ giúp doanh nghiệp chủ động trong vận hành, giảm thiểu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ hệ thống.

Dấu hiệu nhận biết màng RO đang bị tắc nghẽn

Việc phát hiện sớm tình trạng tắc nghẽn màng RO sẽ giúp bạn giảm thiểu được chi phí vận hành không đáng có, bảo vệ tuổi thọ hệ thống xử lý nước và duy trì chất lượng nước đầu ra. Các bạn có có thể quan sát một số thay đổi trong quá trình vận hành để nhận diện sớm tình trạng tắc màng như sau:

• Lưu lượng nước sản xuất giảm: Màng bị tắc làm suy giảm khả năng thẩm thấu nước qua màng, khiến lưu lượng đầu ra không đạt công suất thiết kế dù áp suất vận hành vẫn được giữ ổn định.
• Áp suất chênh lệch đầu ra và đầu vào của màng tăng cao: Do vật chất bám ở đầu vào màng ngăn cản dòng chảy nước nên tạo ra áp lực lớn.
• Chất lượng nước sau lọc giảm: Các chỉ số như TDS trong nước tăng cao hoặc hiệu suất khử muối bị giảm rõ rệt.
• Áp suất vận hành tăng cao: Hệ thống phải tăng áp lực bơm để duy trì công suất vận hành.

Nguyễn nhân gây tắc nghẽn

1. Lớp cặn khoáng

1. • Muối vô cơ kết tủa khi vượt ngưỡng hòa tan
   • Tác nhân chính: pH, nhiệt độ, nồng độ ion không kiểm soát.
2. Bám bẩn hữu cơ
   • Hợp chất hữu cơ tích tụ tạo lớp gel cản trở dòng chảy.
   • Tác nhân chính: NOM (humic/fulvic acid), protein, polysaccharide, dầu mỡ. Thường tăng mạnh ở pH thấp hoặc có cation đa hóa trị.
3. Ô nhiễm vi sinh
   • Vi sinh vật phát triển trên bề mặt màng, hình thành màng sinh học (biofilm) thông qua việc bám dính và tiết ra chất polymer ngoại bào (EPS).
   • Tác nhân chính: Vi khuẩn, nấm hoặc tảo tạo lớp nhầy bao phủ lỗ màng, gây tắc nghẽn vật lý và có thể dẫn đến tái nhiễm khuẩn nước đầu ra. Khó loại bỏ hoàn toàn bằng rửa thông thường và thường là nguyên nhân phổ biến nhất trong một số hệ thống.
4. Hạt lơ lửng và chất keo
   • Các hạt keo hoặc hạt lơ lửng không được loại bỏ triệt để ở giai đoạn tiền xử lý sẽ tích tụ trên màng.
   • Tác nhân chính: Cát mịn, silica keo, gỉ sắt, nhôm, mangan, và các hạt hữu cơ nhỏ. Do kích thước lỗ màng RO rất nhỏ (khoảng 0.0001–0.001 μm), các hạt này dễ hình thành lớp cản trở dòng chảy, dẫn đến tăng áp suất chênh lệch nhanh chóng.
5. Các yếu tố khác
   • Chỉ số SDI: Nước cấp vào màng cần có SDI ≤ 3–5 (tùy theo nhà sản xuất và loại nước nguồn); giá trị cao hơn sẽ gây tắc nhanh chóng.
   • Sắt và kim loại nặng: Nồng độ sắt vượt quá 0.05 mg/L có thể dẫn đến kết tủa oxit kim loại.
   • pH và nhiệt độ: pH không phù hợp hoặc nhiệt độ vượt giới hạn khuyến cáo làm thay đổi tính chất màng hoặc thúc đẩy kết tủa.
   • Clo dư: Mặc dù clo dùng để khử trùng, nhưng clo dư (thường > 0.01–0.1 ppm) có thể gây oxy hóa và làm suy giảm cấu trúc màng polyamide, tăng nguy cơ bám bẩn sau đó.

Nếu không kiểm soát tốt các yếu tố trên thông qua tiền xử lý hiệu quả (lọc đa tầng, khử trùng, điều chỉnh hóa học, chống cặn), hiệu suất màng có thể giảm đáng kể (thường 30–50% lưu lượng trong thời gian ngắn), dẫn đến tăng chi phí vận hành, tần suất rửa màng hóa học (CIP) cao hơn và tuổi thọ màng bị rút ngắn. Việc theo dõi định kỳ các thông số nước cấp và vận hành là cần thiết để duy trì hiệu quả hệ thống RO.

BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA

Để khắc phục và ngăn ngừa hiện tượng tắc nghẽn màng trong hệ thống RO, cần áp dụng các biện pháp kết hợp một cách có hệ thống:

1. Tăng cường tiền xử lý

      Đây là biện pháp hiệu quả và quan trọng nhất để giảm nguy cơ tắc màn.

1. • Điều chỉnh pH và nhiệt độ nước cấp phù hợp.
   • Sử dụng hóa chất chống đóng cặn (antiscalant) để ngăn ngừa kết tủa muối.
   • Áp dụng các công nghệ lọc sơ bộ như siêu lọc (UF), vi lọc (MF), lọc cát đa tầng hoặc lọc keo để loại bỏ hiệu quả hạt lơ lửng, chất keo và chất hữu cơ trước khi nước vào màng RO.
2. Làm sạch vật lý định kỳ
   • Thực hiện rửa ngược bằng nước, khí nén, sục khí, hoặc tạo dòng chảy tốc độ cao để loại bỏ các lớp cặn bám lỏng lẻo trên bề mặt màng.
3. Làm sạch hóa học

      Khi làm sạch vật lý không còn hiệu quả, tiến hành làm sạch hóa học theo chu kỳ:

1. • Sử dụng dung dịch axit (axit citric, HCl) để hòa tan cặn vô cơ và muối khoáng.
   • Sử dụng dung dịch kiềm (NaOH) hoặc chất oxy hóa nhẹ (NaOCl) để loại bỏ lớp hữu cơ, màng nhầy vi sinh và chất bám dính.

     4. Giám sát và vận hành

Theo dõi liên tục các thông số vận hành chính:

• • Áp suất xuyên màng
  • Lưu lượng nước thấm
  • Chỉ số mật độ bùn (SDI) của nước cấp.

Việc kiểm soát hiện tượng tắc nghẽn màng RO đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa tiền xử lý hiệu quả, giám sát vận hành thường xuyên và các biện pháp làm sạch phù hợp. Khi áp dụng đồng bộ các giải pháp trên, doanh nghiệp không chỉ duy trì hiệu suất hệ thống ổn định, giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì, mà còn đảm bảo chất lượng nước đầu ra liên tục đạt yêu cầu, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và tính bền vững lâu dài.