Hệ thống lọc nước RO-EDI cho ngành dược phẩm, y tế

Hệ thống lọc nước EDI cho ngành dược phẩm, y tế

RO EDI (Reverse Osmosis electrodeionization) là công nghệ lọc nước tốt nhất được sử dụng trong dược phẩm, y tế và thực phẩm. Hệ thống cơ bản là sự kết hợp của quá trình thẩm thấu ngược và khử khoáng. Trong một hệ thống RO-EDI, một hoặc hai cấp RO được sử dụng tương tư như quá trình tiền xử lý nước cấp, sau đó nước được dẫn qua thiết bị khử khoáng, tạo ra nước tinh khiết từ 10-15 MΩ yêu cầu trong các ứng dụng nhạy cảm của phòng thí nghiệm nghiên cứu; ngoài ra, cũng được sử dụng cho các nhà máy điện và xử lý nước nồi hơi.

RO EDI, thiết kế và lắp đặt bởi Tân Á Mỹ thân thiện và an toàn với môi trường chất lượng sản xuất tốt hơn so với chất lượng nước cất. Tùy thuộc vào chất lượng nước cấp, tùy theo yêu cầu của khách hàng, các hệ thống lọc nước RO EDI của chúng tôi có thể thiết kế các công suất khác nhau và hoàn toàn tự động trang bị với hệ thống PLC.

Hệ thống quản lý chất lượng tại Tân Á Mỹ được đăng ký tiêu chuẩn ISO 9001: 2008; chúng tôi  sẽ cùng quý khách hàng thảo luận về yêu cầu của quý khách đối với chất lượng nước tinh khiết cần thiết cho các hoạt động sản xuất kinh doanh của quý khách. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có khả năng để thiết kế và xây dựng đơn vị chính xác, đáp ứng đầy đủ và tốt hơn nữa yêu cầu chất lượng của quý khách.

Đối với ngành hóa dược, chất lượng nguồn nước dùng cho sản xuất thuốc cho ngành hóa dược phải đảm bảo theo tiêu chuẩn Dược điển IV: độ dẫn điện <4,3μS/cm, và một số chỉ tiêu khác không phát hiện. Vì vậy với hệ thống sản xuất cho ngành dược cần áp dụng công nghệ tiên tiến nhất hiện này là công nghệ EDI.

Công ty Tân Á Mỹ của chúng tôi tự hào là đơn vị đi dẫn đầu trong ngành lọc nước, xử lý nước EDI tại Việt Nam xin được giới thiệu tới quý khách hệ thống lọc nước EDI cho ngành dược phẩm, y tế

NƯỚC NGUỒN

Nước nguồn là thành phần đầu vào của hệ thống xử lý nước RO. Trong khuôn khổ của các nhà máy Dược phẩm, các cơ sở y tế tại Việt Nam,chúng tôi xin được đề cập đến chất lượng và các thành phần cơ bản của hệ thống nước máy thành phố làm mẫu.

Có hai loại nước nguồn trước khi được xử lý để trở thành nước máy thành phố: nước mặt và nước ngầm.

Nước mặt là nước từ các ao hồ,song hoặc các hồ chứa nước nhân tạo. Đối với loại nước này,thành phần các độc tố,các sinh vật gây hại,vi khuẩn và một số thành phần khác như các chất thải công nghiệp và sinh hoạt là rất lớn. Nước ngầm được lấy từ các giếng khoan từ độ sâu an toàn nên các thành phần nói trên là không nhiều nhưng ngược lại,thành phần các lon hưu cơ lại xuất hiện nhiều Sắt, Calcium, Magnesium và sulfate.

Hệ thống nước máy công cộng xử lý cả hai loại nước này bằng phương pháp lắng cặn ,lọc thô, cho hóa chất xử lý nước và chất tạo kết tủa vào hệ thống nhằm loại bỏ cơ bản các chất hưu cơ trong nước rồi đưa đến hệ thống phân phối.

Hệ thống xử lý nước RO được tích hợp các thành phần thiết bị cơ bản sau:

1. Hệ thống tiền xử lý (Pretreatment system).
2. Hệ thống RO (RO system)
3. Hệ thống tiệt trùng (Sterilization system).

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY CHUYỀN

THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC

1. HỆ THỐNG TIỀN XỬ LÝ

1.1 BƠM TĂNG ÁP(BOOSTER PUMP) Hệ thống xử lý nước RO yêu cầu một nguồn cung cấp nước có áp suất và lưu lượng ổn định. Sự thay đổi bất thường của các yếu tố này quan trọng hệ thống sẽ dẫn đến tình trạng áp suất trong các thiết bị lọc,làm gảm hiệu quả hoat động tối ưu của hệ thống. Thêm vào đó,nếu áp suất thấp hơn mức yêu cầu,thiết bị lọc RO sẽ ngừng hoạt động làm cho việc cung cấp nước RO cho sản xuất bị gián đoạn.

1.2 THIẾT BỊ LỌC THÔ(MULTIMEDIA FILTER)

Các phần tử có kích thước lớn hơn 10 Micron có trong thành phần của nguồn nước máy như: chất cặn bẩn,bùn,chất keo… hay nói một cách khác là các chất huyền phù sẽ bị chặn lại tại thiết bị này,không cho chúng đi tiếp vào thiết bị lọc Than hoạt tính và thiệt bị làm mềm gây tắc hệ thống hoặc thậm chí phá hỏng bơm RO cao áp và làm thối màng lọc RO. Trên thực tế,về mặt cảm quan, nguồn nước máy của thành phố trông có vẻ là sạch nhưng lại mang trong nó rất nhiều các phần tử huyền phù gây hại cho hộ thống tiền xử lý và thiết bị RO. Khối lượng của các thành phần này được biểu thị bằng chị số mật độ bùn (Silt Density Index-SDI). Chỉ số này đánh giá mức độ gây tắc nghẽn hệ thống của từng nguồn nước. Tất cả các nhà sản xuất màng lọc RO đều khuyến cáo rằng chỉ số SDI của nguồn nước không được vượt quá 5.0 Thiết bị lọc thô chứa rất nhiều lớp vật liệu kich khác nhau,có kích cỡ khác nhau   nhằm mục đích giữ lại các phần tử có kích thước ≥ 10 Micron trong nước

Lớp vật liệu đầu tiên được cấu thành bởi cát thạch anh,sau đó là quặng Mangan xử lý kim loại nặng, tiếp đến là lớp cát thạch anh và dưới cùng là lớp sỏi đỡ. Nước được cấp vào thiết bị theo chiều từ trên xuống dưới thong qua thiết bị phân phân phối. Như vậy,lớp vật liệu đầu tiên tiếp xúc với nước nguồn chính là sỏi.

Kích thước của các vật liệu lọc trên được bố trí giảm dần giúp tăng hiệu quả của thiết bị lọc và đặc biệt là giúp thiết bị không bị tắc nghẽn bởi huyền phù một cách nhanh chóng. Do đây là thiết bị đầu tiên tiếp xúc và lọc nước nguồn nên sau một thời gian hoạt động, các lớp vật liệu sẽ bị tắc lại làm nước không đi qua được hệ thống và làm tăng áp trong bình chứa. Để khắc phục hiện tượng này, một bộ phận gọi là van phân phối tự động được lắp đặt trên đầu của thiết bị. Bộ phận này có nhiệm vụ vừa     phân phối nước cho thiết bị, vừa tiến hành rửa thiết bị theo thời gian định sẵn khi hệ thống không hoạt động thông qua cơ chết rửa ngược, nghĩa là nước sẽ đi từ dưới lên trên, đẩy hết các chất cặn bẩn ra ngoài theo đường xả thải.

1.3 THIẾT BỊ LỌC THAN HOẠT TÍNH(ACTIVE CARBON FILTER):

Như đã nói ở trên, các nhà máy xử lý nước trong thành phố thường sử dụng Chlorine và Chloramine để tiệt trùng nước sau khi đã xử lý, Đối với nước sinh hoạt, hàm lượng các chất này là có thể chấp nhận được ở mức độ không gây nguy hiểm đến người sử dụng. Tuy nhiên, việc khử trùng bằng các hóa chất này lại có những tác hại của nó, ví dụ như Chlorine có thể kết hợp với các hóa chất hữu cơ khác để tạo thành các muối bậc 3 hoặc các chất gây ung thư. Do đó, Chloramine một hợp chất khác của Chlorine không thể kết hợp với các hóa chất khác và tạo thành chất khử trùng chủ yếu. So với Chlorine, Chloramine có thời gian tồn tại trong nước lâu hơn kể cả khi nước được đưa qua thiết bị lọc than hoạt tính để giúp hấp thụ. Rất nhiều báo cáo khoa học đã cho thấy tác hại hết sức nguy hiểm của Chloramine (lớn hơn nhiều so với Chlorine). Không những thế,các chất này còn trực tiếp gây nên hiện tượng phá hủy màng lọc RO. Với những lý do trên,Chlorine và Chloramine nhất thiết phải được loại bỏ khổi hệ thống trước khi nước được đưa vào thiết bị RO và đây cũng chính là mục đích thiết kế và tác dụng của thiết bị lọc Than hoạt tính. Nước được đưa qua thiết bị lọc Than hoạt tính theo chiều từ trên xuống dưới,khuếch tán các chất hòa tan trong nước vào các lỗ nhỏ trong cấu trúc xốp của Than hoạt tính và nhờ đó,các chất này được hấp thụ và giữ lại. Không chỉ là chlorine và chloramines,một số các phần tử nhỏ của các hóa chất hữu cơ khác như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, mùi vị trong nước… cũng được giữ lại tại thiết bị này. Than hoạt tính được làm từ các vật liệu hữu cơ như than gáo dừa ,gỗ có độ hoạt hóa cao,… được nung qua nhiệt và rửa bằng Axit để loại bỏ các phần tử nhỏ(bột) và tăng tính hấp thụ của chúng. Tiêu chuẩn AAMI đã quy định hàm lượng tối đa cho phép trong nước RO của Chlorine là 0.5mg/L và Chloramine là 0.1mg/L. Sau một thời gian sử dụng, các lõ nhỏ li ti trên bề mặt của các phần tử than hoạt tính sẽ bị bít kín làm giảm khả năng hấp thụ. Thêm vào đó,dưới áp suất cao của nước cấp,các mảnh than bị vỡ nhỏ gây hiện tượng tắc nghẽn thiết bị phân phối và khi đó,thiết bị lọc Than hoạt tính cần được tẩy rửa. Than hoạt tính để có thể tiến hành rửa ngược toàn bộ thiết bị theo thời gian tính sẵn. Để theo dõi quá trình làm việc của thiết bị. Khi có hiện tượng tắc nghẽn trong thiết bị, áp suất sẽ tăng cao hơn quy định và đây là thời điểm để tiến hành rửa ngược. Autoval một bộ phận gọi là van phân phối tự động được lắp đặt trên đầu của thiết bị. Bộ phận này có nhiệm vụ vừa phân phối nước cho thiết bị, vừa tiến hành rửa thiết bị theo thời gian định sẵn khi hệ thống không hoạt động thông qua cơ chết rửa ngược, nghĩa là nước sẽ đi từ dưới lên trên, đẩy hết các chất cặn bẩn ra ngoài theo đường xả thải.

1.4 THIẾT BỊ LÀM MỀM (SOFTENER):

Thiết bị này được thiết kế dựa trên nguyên tác trao đổn Ion. Các hạt nhựa trao đổi Ion trong thiết bị này là loại có ái lực cao đối với các Ion Calcium và Magnesium (hóa trị 2) có trong nước nguồn và giải phóng 2 Ion Sodium (hóa trị 1) để kết hợp với cá Ion Calcium và Magnesium trên. Hàm lượng cao của các Ion Calcium và Magnesium trong nước sẽ gây nên độ cứng cao và chính các Ion này sẽ gây nên hiện tượng kết tủa trên bề mặt màng RO gây tắc nghẽn hệ thống. Một khi các khoáng chất này đóng bám trên màng RO, tỷ lệ nước thu hồi sẽ giảm đi,nước xả ra ngoài tăng lên làm giảm công suất của thiết bị tăng độ dẫn điện và làm giảm tuổi thọ của màng RO. Cấu tạo của thiết bị làm mềm được mô tả như hình vẽ dưới đây:

Thiết bị làm mềm cần được tiến hành tái sinh và tẩy rửa sau một thời gian làm việc. Dung dịch dung để tái sinh là muối (NaCl). Mục đích của quá trình này tẩy rửa các chất cạn bẩn đóng bám trên bề mặt các hạt nhựa trao đổi Ion cũng như giữa các hạt nhựa với nhau, Cũng giống như thiết bị lọc thô (Multimedia Filter),trong quá trình làm việc,dòng nước chảy theo chiều từ trên xuống dưới trong thiết bị làm mềm và do đó, quá trình rửa ngược được tiến hành theo chiều ngược lại. Sau khi rửa ngược, dung dịch muối đậm đặc được hút vào thiết bị và tiến hành chuyển hóa các thành phần Ion Calcium, Magnesium đóng bám trên bề mặt các hạt nhựa trao đổi Ion thành các thành phần muối hòa tan. Với một ần rửa ngược tiếp theo sau khi tiến hành tái sinh, các chất bẩn và muối hòa tan sẽ được đẩy ra ngoài hệ thống. Để thực hiện được công việc này, một thiết bị van tự động được tích hợp trên    đầu bình chứa của thiết bị làm mềm và nhiệm vụ của nó là thực hiện các chu trình trên một cách hoàn toàn tự động theo thời gian đặt trước của người sử dụng. Thông thường, thiết bị làm mềm sẽ được tiến hành rửa ngược và tái sinh vào thời điểm các máy RO không hoạt động. Để kiểm soát độ cứng của nước cũng như để biết được thời điểm thích hợp cần phải tiến hành tái sinh hệ thống, một van lấy mẫu được lắp đặt ngay sau thiết bị làm mềm và cũng với cá dụng cụ đo chuyên dụng (đo TDS), người sử dụng có thể đánh giá được chất lượng nước sau làm mềm và quyết định xem thiết bị này đã cần phải tieens hành tái sinh hay chưa. Thống thường,việc kiểm tra mẫu nước sau thiết bị làm mềm phải được tiến hành hàng ngày.

2. HỆ THỐNG RO:

Hệ thống RO bao gồm các thiết bị sau:

2.1 THIẾT BỊ TIỀN LỌC:

Thiết bị này được lắp đặt ngay sau khu vực tiền xử lý và trước khi nước được cấp vào thiết bị RO. Các mảnh vụn của Than hoạt tính, các mảnh vỡ của hạt nhựa trao đổi Ion, các vật do ngoại cảnh đưa vào v.v.. có thể theo áp suất cao của nguồn   nước đi vào khu vực bơm cao áp và màng RO gây hư hỏng thiết bị. Thông thường, một lõi lọc có kích thước lỗ từ 5 Micron được lắp đặt tại vị trí này để giữ lại tất cả các thành phần đã nêu trên. Ngoài ra, để theo dõi tình trạng làm việc của thiết bị lọc này, các đồng hồ áp suất theo dõi áp suất đầu vào và đầu ra của thiết bị lọc cũng được lắp đặt và chúng nó sẽ cho người sử dụng biết thời điểm phải tiến hành xúc rửa hoặc thay thế lõi lọc.

2.2 BƠM RO CAO ÁP VÀ MOTOR:

Bơm RO có nhiệm vụ tăng áp nguồn nước cấp đi qua màng RO và tạo thành nước RO thành phẩm,phần còn lại được loại qua đường thải. Đây là loại bơm cao áp có thể cung cấp áp suất làm việc trên màng RO lên đến 200-220 PSI. Ngoài ra do các yêu cầu cao về mặt loại bỏ dị vật và vi khuẩn nên bơm phải được chế tạo bằng các vật liệu đặc biết như Inox cao cấp,nhựa trơ và Carbon Graphite. Các vật liệu thông thường như đồng, nhôm, hợp kim… không được sử dụng để chế tạo bơm. Ngoài ra, do đây là bơm cao áp nên việc vận hành bơm trong điều kiện không có nước sẽ dẫn đến việc bơm bị hỏng một cách nhanh chóng. Vì vậy, để hạn chế tối đa tình trạng này, một van khống chế áp suất tự động ngắt bơm được lắp đặt ở đường hút của bơm R.O để đảm bảo bơm R.O chỉ được phép hoạt động khi có đủ áp suất.

2.3 MÀNG R.O

Màng lọc R.O là thiết bị cốt lõi và quan trọng nhất trong hệ thống xử lý nước R.O. Màng lọc được chế tạo dựa trên nguyên tắc thẩm thấu ngược tức là hiện tượng nước chảy từ nơi có nồng độ khoáng chất thấp sang nơi có nồng độ cao thông qua màng bán thấm để trở nên cân bằng. Trong thiết bị thẩm thấu ngược, nước có nồng độ khoáng chất cao được bơm cao áp cưỡng bức qua màng bán thấm và do đó, các chất không hòa tan ( các muối, chất kim loại,….) được thải ra qua đường nước thải và nước R.O tinh khiết được tạo ra. Tùy thuộc vào công suất nước R.O yêu cầu mà hệ thống có thể được lắp một hoặc nhiều màng R.O.

Màng lọc R.O với kích thước khe lọc lên tới 10 micro Sẽ gần như chỉ cho phân tử nước đi qua ( loại bỏ đến 99% tạp chất có trong nước trước khi xử lý).

Màng lọc R.O sẽ loại bỏ các chất vô cơ không hòa tan như các Ion kim loại, muối, các hóa chất và các chất hữu cơ bao gồm cả các vi khuẩn, nội độc tố và các Virus gây bệnh. Hiệu suất loại bỏ các chất này qua màng lọc R.O có thể đạt đến 95 – 99%.

Màng R.O tấm mỏng được chế tạo bằng Polyamide (PA) được sử dụng một cách rộng rãi và phổ biến trong kỹ thuật xử lý nước cho Thận nhân tạo. Màng này được làm từ các màng PA bán thấm rất mỏng và được quấn chặt xung quanh một ống gom có tính thấm cao. Thiết kế kiểu cuộn sẽ làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với nước và làm giảm kích thước của màng lọc.

Chất lượng của nước R.O thành phẩm phụ thuộc chủ yếu vào quá trình làm việc của màng R.O, trong đó, nhiệt độ và độ pH của nước sau thiết bị tiền xử lý có ảnh hưởng rất lớn. Nước nguồn lạnh sẽ làm giảm khả năng thẩm thấu qua màng và do đó làm giảm công suất thiết bị. Độ pH trong nước thấp sẽ làm tăng khả năng gây đóng bám các hợp chất muối trên bề mặt màng.

Việc tẩy rửa các chất cặn bẩn trên bề mặt màng lọc cũng yêu cầu tiến hành định kỳ hệ thống để tránh gây tắc màng lọc và đặc biệt làm hạn chế vi khuẩn phát Thuyết minh hệ thống xử lý nước khử ion sinh trong nội tạng tại hệ thống. Để xác định thời điểm cần tiến hành tẩy rửa màng lọc, người ta thường căn cứ vào chất lượng ( độ dẫn điện Conductivity hoặc TDS Total Dissolved Solids) và công suất nước đầu ra. Khi độ dẫn điện hoặc TDS tăng cao có nghĩa là khả năng giữ lại các muối hữu cơ của màng lọc đã giảm. Khi công suất nước đầu ra giảm xuống trong áp suất làm việc trên bề mặt màng lọc tăng lên thì có nghĩa là màng lọc đã bị đóng bám bởi các chất bẩn. Trong cả hai trường hợp này, màng lọc R.O đều cần phải được tiến hành tẩy rửa. Các thiết bị trợ giúp này thường được tích hợp sẵn trên bảng điều khiển của hệ thống xử lý R.O.

3. HỆ THỐNG SAU XỬ LÝ

Bao gồm các thiết bị chứa nước R.O thành phẩm, thiết bị tiệt trùng, thiết bị siêu lọc và hệ thống phân phối đến dây chuyền đóng chai, đóng bình.

3.1 BÌNH CHỨA NƯỚC R.O THÀNH PHẨM

Được chế tạo bằng các vật liệu không gây ô nhiễm môi trường, không đóng bám rêu,…. Nước R.O từ thiết bị R.O được cấp thẳng vào bình chứa này và từ đây cấp cho dây chuyền đóng chai, đóng bình. Bình chứa luôn được đậy kín trong suốt quá trình làm việc và được gắn các thiết bị cảnh báo mức nước trong bình. Các thiết bị này sẽ điều khiển quá trình làm việc của bơm R.O cũng như bơm cấp nước.

CHẤT LƯỢNG NƯỚC THÀNH PHẨM

Về cơ bản, chất lượng nước thành phẩm sau khi qua dây chuyền xử lý trên đạt độ dẫn điện < 5µS/cm với các điều kiện sau:

– Nước nguồn không có độc tố: NH₄⁺; NO₂^–; Chất hữu cơ

– Các chỉ tiêu hóa lý trong nước nguồn đã đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt. Sau khi có kết quả phân tích mẫu nước nguồn, chúng tôi sẽ tư vấn phương pháp xử lý cụ thể với chi phí hợp lý nhất.

– Tuy nhiên, khi đầu tư dây chuyền xử lý nước nêu trên, chất lượng nước thành phẩm về cơ bản vẫn đạt khi nước nguồn bị nhiễm nợ ( Nhiễm mặn – TDS < 1.500 ppm).

4. THIẾT BỊ EDI (Electrodeionnization)

4.1  Giới thiệu

Sự cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với nước có độ tinh khiết cao có thể đạt được bằng cách sử dụng  Hệ thống quá trình thay thế EDI DI hạt trao đổi hỗn hợp hoặc nhựa trao đổi Cation và Anion thông thường để sản xuất ion nước. Không giống như nhựa trao đổi ion, EDI không cần tắt máy để thay thế hạt nhựa hoặc cho nhựa tái sinh sử dụng hoá chất. Bởi vì điều này, thiết bị EDI có 2 đặc điểm nổi bật:

• Giảm thiểu rối loạn chất lượng nước
• Giảm thiểu chi phí vận hành.

EDI loại bỏ các ion từ dung dịch nước suối, thường kết hợp với thẩm thấu ngược (RO) và các thiết bị lọc khác.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị EDI: Khi đưa dòng điện một chiều vào 2 đầu điện cực anot (+) và catot (-), dưới tác dụng của dòng điện, anion trong nước di chuyển  qua lớp màng anion sang cực anot (+) hoặc sang pha tập trung (pha thải), còn cation di chuyển qua lớp màng cation sang về phía dòng điện cực hoặc sang pha tập trung (pha thải). Dòng nước đã được tách hết ion được thu ở ngăn pha loãng (ngăn sạch). Nước tại ngăn tập trung và ngăn điện cực được thu cùng đầu ra và thải bỏ.

Điện trở suất của nước lên đến 18,2 MΩ.cm. EDI có thể được chạy liên tục hoặc không liên tục.

4.2 Chất lượng nước trước khi cấp cho EDI:

4.3 Chất lượng nước sau khi xử lý:

Một số hình ảnh về hệ thống lọc nước edi cho dược phẩm, y tế.