Hệ Thống Lọc Nước Sạch: Công Nghệ và Ứng Dụng Trong Đời Sống Hiện Đại

Hệ thống lọc nước sạch đang trở thành giải pháp thiết yếu cho việc cung cấp nguồn nước an toàn trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng. Với sự phát triển của công nghệ, các hệ thống lọc nước hiện đại không chỉ loại bỏ tạp chất mà còn đảm bảo cân bằng khoáng chất cần thiết cho sức khỏe. Từ công nghệ RO tiên tiến đến các giải pháp UF và Nano, mỗi hệ thống đều có những ưu điểm riêng biệt phù hợp với nhu cầu sử dụng cụ thể. Việc hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình bảo dưỡng sẽ giúp người dùng lựa chọn và sử dụng hệ thống lọc nước một cách hiệu quả nhất.

Tổng Quan Về Hệ Thống Lọc Nước

Hệ thống lọc nước là một hệ thống lọc ngay tại nguồn, với mục đích là mang đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất sạch hàng ngày. Hệ thống được nghiên cứu và lắp đặt để phù hợp với nhu cầu, môi trường sử dụng của người dùng, đồng thời có khả năng loại bỏ các kim loại nặng, các thành phần hóa học có trong nước hoặc là các lắng cặn. Từ đó, tạo ra nguồn nước sạch, mềm và hạn chế được sự xâm nhập của hóa chất độc hại khi hoạt động.

Theo thống kê của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường Việt Nam, hiện có khoảng 17,2 triệu người (hơn 20% dân số) đang sử dụng nguồn nước chưa qua kiểm nghiệm xử lý. Điều này đồng nghĩa với việc 17,2 triệu người đang có nguy cơ mắc bệnh do ô nhiễm nguồn nước. Việc sử dụng hệ thống lọc tổng nước gia đình sinh hoạt ăn uống đóng vai trò quan trọng vì giúp loại bỏ các tạp chất, cặn bẩn, kim loại nặng, vi khuẩn, khử mùi hôi, làm mềm nước, giúp cung cấp nguồn nước sạch cho toàn bộ gia đình sử dụng.

Vai Trò Và Tầm Quan Trọng

Hệ thống lọc nước đang được nhiều người dùng quan tâm và nó trở thành xu hướng mới trong công nghệ lọc nước. Khi sử dụng hệ thống lọc, nó sẽ mang lại nước sạch từ đầu nguồn, có khả năng lọc các vi khuẩn. Việc lắp đặt hệ thống lọc tổng nước đầu nguồn mang lại nhiều lợi ích cho gia đình như: cung cấp nước sạch an toàn, bảo vệ sức khỏe, bảo vệ thiết bị, tiết kiệm chi phí, nâng cao chất lượng cuộc sống.

Hệ thống lọc nước giúp đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn về nước sinh hoạt QCVN 01:2009/BYT của Bộ Y tế. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-1:2024/BYT quy định mức giới hạn các thông số chất lượng đối với nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc sử dụng hệ thống lọc nước để đảm bảo chất lượng nước phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia.

Phân Loại Hệ Thống Lọc Nước

Hiện nay, hệ thống lọc nước được chia ra làm 2 loại chính: hệ thống lọc nước gia đình và hệ thống lọc nước công nghiệp. Mỗi loại có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt phù hợp với quy mô và nhu cầu sử dụng cụ thể.

Hệ Thống Lọc Nước Gia Đình

Hệ thống lọc nước gia đình (hay còn được gọi là hệ thống lọc thô) là thiết bị được đặt ở đầu nguồn cung cấp nước của gia đình1. Cụ thể như bể chứa để đưa nguồn nước hợp vệ sinh đi tới những khu vực sử dụng khác. Hệ thống lọc nước gia đình được hiểu như một loại thiết bị chuyên dụng được dùng để lọc sạch nguồn nước sử dụng trong mỗi gia đình, dùng cho các mục đích sinh hoạt của gia đình và được lắp đặt ở vị trí đầu nguồn nước sử dụng.

Khi sử dụng hệ thống nó giúp loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn, nhỏ và những chất độc hại có trong nước. Ngoài ra, hệ thống cung cấp công suất lọc lớn giúp cho các hộ gia đình sử dụng thoải mái sử dụng nước lọc như: uống, nấu ăn, tắm giặt. Về cấu tạo, hệ thống lọc tổng đầu nguồn nước gia đình gồm 3 loại là loại 1 cột lọc; 2 cột lọc và 3 cột lọc.

Hệ Thống Lọc Nước Công Nghiệp

Hệ thống lọc nước công nghiệp được thiết kế với quy mô lớn hơn, phục vụ cho các nhà máy, bệnh viện, khách sạn và các cơ sở sản xuất. Công nghệ lọc nước trao đổi ion đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ gia đình đến công nghiệp, mang lại nguồn nước tinh khiết và an toàn cho sử dụng sinh hoạt hàng ngày. Hệ thống này có khả năng xử lý lưu lượng nước lớn và đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn nghiêm ngặt cho các mục đích sản xuất.

Công Nghệ Lọc Nước Hiện Đại

Ba công nghệ lọc nước chủ đạo đang được ứng dụng phổ biến hiện nay bao gồm: RO, UF và Nano (NF). Mỗi công nghệ sở hữu những cơ chế hoạt động và ưu điểm riêng biệt, tạo nên sự đa dạng cho thị trường máy lọc nước.

Công Nghệ RO (Reverse Osmosis)

RO là viết tắt của cụm từ tiếng Anh: REVERSE OSMOSIS (có nghĩa là: Thẩm thấu ngược). Công nghệ lọc nước RO được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải và vũ trụ của Mỹ, và được phát minh bởi nhà khoa học Oragin. Sau này khi công nghệ RO được ứng dụng rộng rãi vào trong đời sống và sản xuất, và cho đến bây giờ thì xử lý nước RO vẫn là công nghệ hiện đại – cao cấp nhất trong ngành lọc nước.

Công nghệ RO hoạt động dựa trên nguyên lý thẩm thấu ngược, sử dụng màng lọc với kích thước lỗ lọc siêu nhỏ. Màng lọc RO có kích thước lỗ lọc cực kỳ nhỏ, chỉ khoảng 0,0001 micron (khoảng 1/10.000.000 mm). Điều này cho phép màng RO loại bỏ hiệu quả gần như hoàn toàn các chất ô nhiễm có trong nước, bao gồm cả các chất vô cơ, hữu cơ và kim loại nặng.

Công nghệ lọc nước Ro chính là loại công nghệ lọc nước cho ra sản phẩm là nguồn nước tinh khiết, và xử lý nước RO hiệu suất thu hồi được nguồn nước sạch lên tới từ 60 – 80% và nước xả bỏ chỉ vào khoảng 25%. Ưu điểm của công nghệ lọc nước RO là công nghệ lọc nước tiên tiến và triệt để nhất hiện nay. Vì các khe hở màng lọc RO có kích thước 0,0001nicronmet giống như cơ chế hoạt động của thận người sẽ cho ra sản phẩm nước hoàn toàn tinh khiết.

Công Nghệ UF (Ultrafiltration)

UF là viết tắt của từ tiếng Anh Ultrafiltration, có nghĩa là siêu lọc. Màng lọc UF còn có tên gọi khác là màng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu. Sợi lọc của màng UF có màu trắng, kích thước lỗ chỉ từ 0,1 đến 0,001 micromet nên dễ dàng loại bỏ các tạp chất và đưa nước tinh khiết, muối, khoáng chất đi qua.

Ultra Filtration (UF) là một công nghệ lọc dùng áp suất thấp để loại bỏ những phân tử có kích lớn ra khỏi nước. Dưới một áp suất 1.5~3 kg/cm², nước tinh, muối khoáng và các phân tử ion nhỏ hơn lỗ lọc (0.1 -0.001 micron) sẽ “chui” qua màng dễ dàng để tạo ra một nguồn nước tinh khiết. Công nghệ UF sử dụng màng siêu lọc với hàng ngàn ống sợi rỗng, cho phép loại bỏ các tạp chất dựa trên kích thước phân tử.

Ưu điểm nổi bật của công nghệ UF là khả năng giữ lại các khoáng chất tự nhiên có lợi trong nước, đồng thời tiết kiệm điện năng và giảm thiểu lượng nước thải. Quá trình lọc diễn ra ở nhiệt độ bình thường từ (0~35ºC) và áp suất thấp từ (1~5 bar) nên tiêu thụ ít điện năng, cắt giảm chi phí hoạt động đáng kể.

Công Nghệ Nano

Công nghệ lọc nước Nano là công nghệ sử dụng vật liệu lọc nano tổng hợp tích hợp nhiều cơ chế trong 1 lõi lọc, khác với công nghệ lọc NF – Màng lọc khe hở kích thước nano. Công nghệ lọc nano không chỉ sử dụng khe hở để lọc mà còn sử dụng các cơ chế lọc khác như hấp phụ, trao đổi ion, diệt khuẩn bằng nano bạc, tiêu diệt virus bằng trường tĩnh điện không tiếp xúc.

Máy lọc nước công nghệ nano là thiết bị ứng dụng lọc Nano tiên tiến nhất thế giới, sử dụng nhiều cơ chế trong 1 lõi lọc, có khả năng loại bỏ các tạp chất, bụi bẩn, các loại vi khuẩn, vi rút, đồng thời vẫn giữ lại các khoáng chất tự nhiên ở trong nước, có lợi cho sức khỏe người dùng. Công nghệ Nano ứng dụng màng lọc polyme hoặc kim loại mỏng với khả năng loại bỏ các ion kim loại nặng, đặc biệt là các ion hóa trị hai.

Công Nghệ Trao Đổi Ion

Lọc nước trao đổi ion là một công nghệ lọc nước tiên tiến và hiệu quả, sử dụng quá trình trao đổi ion để loại bỏ các chất ô nhiễm và khoáng chất không mong muốn trong nước. Nguyên lý lọc nước trao đổi ion dựa trên quá trình trao đổi giữa các ion trong nước và hạt trao đổi. Có hai giai đoạn chính: trao đổi cation và anion.

Trong giai đoạn cation, các ion dương như canxi (Ca2+), magiê (Mg2+), natri (Na+) sẽ được hạt trao đổi hấp thụ, thay thế bằng ion hydro (H+) từ hạt. Điều này giúp làm mềm nước và loại bỏ cation không mong muốn. Trong giai đoạn anion, các ion âm như clorua (Cl-), sunfat (SO42-) sẽ bị hấp thụ, thay thế bằng ion hydroxyl (OH-) từ hạt. Điều này giảm tính axit của nước và loại bỏ anion không mong muốn.

Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Cấu Tạo Hệ Thống Lọc Tổng

Hệ thống lọc tổng sinh hoạt có cấu tạo gồm nhiều thành phần quan trọng. Máy bơm nước từ nguồn cấp có công dụng tạo lực đẩy và bơm nước cấp cho hệ thống hoạt động ổn định. Cột lọc tổng là cột lọc gồm các thành phần lọc như Than hoạt tính, Sỏi cát mangan, cát thạch anh được xếp theo các tầng riêng biệt với tác dụng loại bỏ các ion kim loại có trong nước như Mn, Fe, As.

Đặc điểm cấu tạo của hệ thống lọc gồm có 3 loại chính: loại 1 cột lọc, 2 cột lọc và 3 cột lọc1. Cột lọc được làm bằng Composite và bên trong có sỏi đá, cát, thạch anh, mangan, than hoạt tính. Chức năng là lọc bỏ cặn bẩn, tạp chất, kim loại nặng khỏi nước. Cột lọc 20″ ( có bán kính 5 micromet) có chức năng loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn.

Cốc lọc PP, kích thước < 5µm có tác dụng loại bỏ các chất bùn, các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn, cặn có trong nước ngầm. Với thành phần là các sợi polypropylen dạng sợi, có kích thước của màng lọc < 5µm được nén lại tạo thành khối. Cốc lọc PP, kích thước < 1µm có tác dụng loại bỏ các chất còn sót lại sau khi qua các màng lọc.

Quy Trình Hoạt Động

Quy trình hoạt động của hệ thống lọc tổng nguồn nước gia đình được mô tả theo sơ đồ: Nước đầu nguồn -> Bơm tăng áp -> Lọc sơ cấp -> Hệ thống lọc tổng -> Nước sạch sau lọc sẽ được chia làm 2 đường nước cấp. Khi hoạt động, bơm sẽ là thiết bị hoạt động đầu tiên. Bơm được lắp trước hệ thống lọc và ngay phía đầu nguồn nước. Nó có tác dụng hút và đẩy cho nước dễ dàng đi qua hệ lọc.

Tiếp đến, nước sẽ qua bộ lọc sơ cấp với lõi poly propylene sẽ giúp loại bỏ các tạp chất lớn hơn 5 micron. Sau đó, tới các hệ thống lọc được lắp nối tiếp nhau, bao gồm cột lọc tổng, cột làm mềm, thùng muối hoàn nguyên. Khi đi qua hệ thống lọc sẽ loại bỏ toàn bộ: Clo, chất hữu cơ, mùi vị, kim loại nặng, chì, thủy ngân Phenol, Benzen, thuốc trừ sâu, chất gây ung thư, mầm bệnh gây hại cho da và đường tiêu hóa.

Nguyên Lý Hoạt Động Máy Lọc RO

Để một chiếc máy lọc nước RO có thể lọc ra nước tinh khiết đạt chuẩn uống được trực tiếp mà không cần phải đun sôi, cấu tạo hệ thống lọc từ các linh phụ kiện như lõi lọc, màng RO, bình áp phải đảm bảo chất lượng cao nhất. Đặc biệt bộ lõi lọc phải có tối thiểu là 7 lõi lọc và hoạt động tuần tự theo các bước.

Bước 1: Nước lọc sẽ được đi qua lõi lọc PP 5 micron, sẽ giúp loại bỏ rong rêu, cặn bẩn, đất cát. Lõi lọc này tuy chỉ loại bỏ các cặn thô nhưng chức năng của nó lại có tác dụng giúp bảo vệ các lõi lọc phía sau khỏi bị tắc bởi các cặn thô này. Bước 2: Lõi lọc (OCB-GAC): Nước đi qua lõi lọc này sẽ bị loại bỏ Clo, chất hữu cơ dư thừa và các chất khí gây mùi trong nước.

Lắp Đặt Và Bảo Dưỡng Hệ Thống

Quy Trình Lắp Đặt

Hướng dẫn lắp cột lọc composite để giúp bạn lựa chọn vị trí đặt cũng như vận hành hệ thống lọc tổng đầu nguồn một cách hiệu quả nhất. Có ba cách lắp đặt phổ biến: lắp ở trên tầng thượng, ngay phía sau máy bơm nước cấp, và tại đầu ra của bể trữ nước.

Cách lắp ở trên tầng thượng đặc biệt phù hợp với những nhà cao tầng dạng ống và không có sân vườn. Nguồn nước sạch đặt tại tầng thượng, nước sạch sau khi lọc sẽ dễ dàng được dẫn tới các khu vực trong nhà. Hơn nữa, không gian tầng thượng cũng khá rộng rãi để thợ có thể thao tác và xử lý khi lắp đặt hoặc khi gặp sự cố.

Cách lắp lọc nước tổng ngay phía sau máy bơm nước cấp khá phổ biến và được rất nhiều gia đình áp dụng. Nhất là những gia đình có diện tích sân vườn, vị trí lắp đặt rộng rãi. Cách lắp này cũng rất dễ dàng cho cả vận chuyển thiết bị, lắp đặt và bảo dưỡng hơn nữa, chi phí cho vật tư dẫn nước cũng được tiết kiệm đáng kể.

Quy Trình Bảo Dưỡng

Hệ thống lọc nước RO được bảo dưỡng theo quy trình cụ thể. Kiểm tra hiệu suất hệ thống bao gồm đo lưu lượng nước đầu ra, kiểm tra chất lượng nước đầu ra. Kiểm tra màng RO, lõi lọc, và các vật liệu lọc để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Nếu vật liệu lọc bị bẩn thì tiến hành súc rửa vật liệu lọc để loại bỏ chất bẩn tích tụ trên bề mặt. Nếu vật liệu lọc bị hao mòn, thì cần thay vật liệu lọc mới. Rửa màng RO nếu bị tắc nghẽn, bẩn và thay màng RO khi bị hỏng, rách. Kiểm tra hệ thống đường ống xem có rò rỉ hoặc tắc nghẽn hay không.

Việc bảo dưỡng định kỳ còn bao gồm thay thế lõi lọc tinh nếu bị hỏng, kiểm tra áp suất của hệ thống đảm bảo ở mức an toàn. Kiểm tra tình trạng của bơm, van và các thiết bị điện khác để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách. Ghi chép lại quá trình đã bảo dưỡng, theo dõi lưu lượng và chất lượng nước đầu ra để đảm bảo hệ thống vận hành tối ưu.

Kết Luận

Hệ thống lọc nước sạch đã trở thành giải pháp thiết yếu trong việc đảm bảo nguồn nước an toàn cho gia đình và cộng đồng. Với sự đa dạng về công nghệ từ RO, UF, Nano đến trao đổi ion, người dùng có nhiều lựa chọn phù hợp với điều kiện nguồn nước và nhu cầu sử dụng cụ thể. Công nghệ RO mang lại nước tinh khiết cao nhất nhưng có chi phí vận hành cao hơn, trong khi UF và Nano giữ được khoáng chất tự nhiên với chi phí hợp lý hơn.

Việc lựa chọn hệ thống lọc nước phù hợp cần xem xét nhiều yếu tố bao gồm chất lượng nguồn nước đầu vào, nhu cầu sử dụng, điều kiện lắp đặt và khả năng tài chính. Quan trọng không kém là việc bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và tuổi thọ cao. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các hệ thống lọc nước trong tương lai sẽ càng thông minh hơn, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, góp phần quan trọng vào việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững.