Các loại vật liệu lọc nước và cách chọn phù hợp

Vì sao cần kiểm tra nguồn nước trước khi chọn vật liệu?

Mỗi vật liệu có cơ chế và mục tiêu xử lý riêng. Cùng một biểu hiện như nước có mùi, đóng cặn hoặc đổi màu có thể xuất phát từ các nguyên nhân khác nhau; chỉ nhìn bằng mắt hoặc ngửi mùi thường không đủ để xác định cấu hình.

Với nguồn nước giếng hoặc nguồn nước chưa có hồ sơ chất lượng, nên trao đổi với phòng thử nghiệm phù hợp để kiểm tra các chỉ tiêu liên quan. Thông tin thường cần xem xét gồm độ đục/cặn, pH, độ cứng, sắt, mangan, clo dư và các chỉ tiêu đặc thù theo khu vực hay mục đích sử dụng. Kết quả giúp xác định công nghệ, lưu lượng thiết kế và cách bảo trì; hệ lọc tổng sinh hoạt cũng không mặc nhiên biến nước thành nước uống đạt chuẩn.

1. Cát thạch anh, sỏi đỡ và anthracite: lọc cặn lơ lửng

Cát lọc và anthracite (than anthracite, khác với than hoạt tính) được dùng trong các lớp lọc hạt để giữ lại hạt lơ lửng và giảm độ đục. Sỏi thường làm lớp đỡ hoặc phân phối dòng, không phải vật liệu hấp phụ đa năng. Một số thiết kế phối hợp nhiều lớp vật liệu với kích cỡ hạt khác nhau để khai thác chiều sâu lớp lọc.

Các bể lọc hạt thường cần rửa ngược theo thiết kế để đưa cặn ra khỏi lớp vật liệu. Lưu lượng rửa ngược, chiều cao lớp vật liệu, cỡ hạt và cấu tạo bể phải được tính cùng nhau; không thể chọn chỉ dựa trên tên vật liệu. Lọc cặn cũng không đồng nghĩa với khử khuẩn hay loại bỏ chất hòa tan.

2. Than hoạt tính: hấp phụ một số chất gây mùi và hợp chất hữu cơ

Than hoạt tính có cấu trúc nhiều lỗ rỗng và diện tích bề mặt lớn. Tùy loại than, thiết kế và thời gian tiếp xúc, nó có thể hỗ trợ giảm mùi/vị khó chịu, clo dư và một số hợp chất hữu cơ. Hiệu quả không giống nhau giữa mọi chất ô nhiễm hay mọi loại than.

Than hoạt tính không phải lựa chọn mặc định để làm mềm nước và không tự loại bỏ vi khuẩn, nitrate, fluoride hoặc mọi ion kim loại. Khi bề mặt hấp phụ gần bão hòa, vật liệu cần được hoàn nguyên hoặc thay theo hướng dẫn; tiền lọc cặn và vệ sinh đúng cách cũng quan trọng để giảm tắc nghẽn và nguy cơ vận hành kém.

3. Hạt nhựa cation: làm mềm nước cứng theo cơ chế trao đổi ion

Nhựa trao đổi cation dạng natri thường được dùng để giảm độ cứng do calcium và magnesium: các ion này được giữ lại trên nhựa và trao đổi với natri. Đây là xử lý độ cứng, không phải cách loại bỏ mọi chất hòa tan trong nước.

Khi nhựa hết khả năng trao đổi, hệ thống thường cần hoàn nguyên bằng dung dịch muối theo cấu hình của thiết bị. Nước hoàn nguyên tạo dòng thải cần được xử lý/xả theo thiết kế. Nước sau làm mềm cũng có thể có hàm lượng natri cao hơn; người cần hạn chế natri nên cân nhắc mục đích dùng nước và hỏi chuyên gia trước khi chọn.

4. Greensand và vật liệu oxy hóa/lọc: xử lý sắt, mangan có điều kiện

Khi nước có sắt hoặc mangan, một số hệ thống dùng vật liệu greensand hoặc vật liệu xúc tác kết hợp quá trình oxy hóa và lọc. Sắt/mangan hòa tan được chuyển thành dạng hạt rồi giữ trong lớp lọc; loại vật liệu và quy trình cụ thể phụ thuộc dạng tồn tại, nồng độ, pH, chất oxy hóa và thiết kế hệ thống.

Các hệ này có thể cần rửa ngược và, tùy loại, hoàn nguyên vật liệu bằng hóa chất chuyên dụng. Nếu chọn sai điều kiện hoặc không đủ lưu lượng rửa ngược, hiệu quả có thể giảm và lớp lọc dễ đóng cặn. Không nên tự suy ra một vật liệu sẽ xử lý được mọi trường hợp nước vàng, đen hay có mùi tanh.

5. Calcite: điều chỉnh nước có pH thấp, không thay thế bộ lọc tổng

Calcite (calcium carbonate) có thể được dùng trong một số cấu hình tiền xử lý để trung hòa nước có tính axit và nâng pH. Mức tác động phụ thuộc tính chất nước và điều kiện vận hành; khi hòa tan, vật liệu cũng có thể làm tăng độ cứng calcium. Vì vậy, cần kiểm tra pH, độ kiềm và độ cứng trước và sau xử lý.

Calcite không phải vật liệu để loại bỏ mọi chất ô nhiễm, và việc điều chỉnh pH cần được tính trong chuỗi xử lý tổng thể. Tài liệu khuyến nghị về greensand cũng nêu pH nước là một điều kiện ảnh hưởng đến khả năng lọc sắt/mangan và có thể cần tiền xử lý nâng pH.

6. Nhựa anion và vật liệu hấp phụ chọn lọc: chỉ dùng khi đã xác định mục tiêu

Một số nhựa trao đổi anion hoặc vật liệu hấp phụ chuyên dụng được thiết kế cho những ion hay hợp chất nhất định. EPA mô tả trao đổi anion là một công nghệ có thể áp dụng cho một số chất mang điện âm; hiệu quả phụ thuộc tính chất nhựa và thành phần nước đầu vào. Điều đó không có nghĩa là mọi hạt anion hoặc mọi bộ lọc đều xử lý được tất cả các chất được liệt kê trong tài liệu kỹ thuật.

Với mục tiêu đặc thù như nitrate, arsenic hay một chất ô nhiễm cụ thể, cần kiểm tra đúng chỉ tiêu, chọn sản phẩm có dữ liệu thử nghiệm/chứng nhận phù hợp cho chất đó, đồng thời xác định kế hoạch hoàn nguyên hoặc thay vật liệu và xử lý dòng thải.

Cách chọn vật liệu lọc tổng: 5 bước thực tế

• Xác định nguồn nước và mục đích sử dụng: nước sinh hoạt, nước cấp cho thiết bị hay nước uống tại điểm dùng.
• Ghi nhận dấu hiệu bất thường và lấy mẫu đúng hướng dẫn của phòng thử nghiệm; đừng chỉ dựa vào cảm quan.
• Đối chiếu từng chỉ tiêu với cơ chế xử lý: cặn lơ lửng, mùi/clo, độ cứng, sắt-mangan, pH hay chất ô nhiễm đặc thù.
• Kiểm tra lưu lượng đỉnh, áp lực, kích thước bồn, điện/nước thải cho rửa ngược và không gian lắp đặt.
• Yêu cầu đơn vị tư vấn ghi rõ vật liệu, thứ tự lớp, chu kỳ bảo trì/hoàn nguyên, chất lượng nước đầu ra mục tiêu và cách kiểm chứng sau lắp đặt.

Bảo trì vật liệu lọc: không áp một chu kỳ cho mọi nhà

Tuổi thọ và chu kỳ thay phụ thuộc chất lượng nước đầu vào, lưu lượng, thể tích vật liệu, thời gian tiếp xúc, chế độ rửa ngược/hoàn nguyên và khuyến nghị của nhà sản xuất. Than hoạt tính, nhựa cation và greensand có cách theo dõi khác nhau; một mốc thay duy nhất cho mọi hệ thống dễ dẫn tới thay quá sớm hoặc vận hành quá hạn.

Nên lưu hồ sơ xét nghiệm, ngày lắp đặt, thông số vận hành, lần rửa ngược/hoàn nguyên và thời điểm thay vật liệu. Nếu chất lượng nước thay đổi hoặc xuất hiện lại mùi, cặn, vết ố, hãy kiểm tra nguyên nhân thay vì chỉ bổ sung thêm vật liệu.