Water
Nanofiltration (NF) System
ระบบกรองเมมเบรนระดับนาโนสำหรับการกำจัดความกระด้าง สี และสารอินทรีย์ในน้ำ
การใช้งานของระบบ
Nanofiltration (NF) เป็นกระบวนการกรองด้วยแรงดัน (Pressure-driven membrane process) ที่มีขนาดรูพรุนเล็กกว่า UF แต่ใหญ่กว่า RO โดยทั่วไปมีขนาดประมาณ 0.001 µm (1 นาโนเมตร)
วัตถุประสงค์หลักของ NF:
-
ลดความกระด้างของน้ำ (Ca²⁺, Mg²⁺)
-
กำจัดสี กลิ่น สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ (Natural Organic Matter)
-
ลดโลหะหนัก เช่น Fe, Mn, Pb
-
กำจัดแบคทีเรียและไวรัส
-
ใช้แทน RO ในงานที่ไม่ต้องการน้ำบริสุทธิ์ 100%
หลักการทำงาน
NF ใช้ แรงดันสูง (4–15 bar) ดันน้ำผ่านเยื่อกรองที่มีคุณสมบัติ กึ่งซึมผ่านได้ (Semi-permeable membrane)
น้ำและไอออนขนาดเล็กบางส่วนจะซึมผ่าน (Permeate) ส่วนเกลือและโมเลกุลใหญ่ถูกกักไว้ (Reject)
แรงขับเคลื่อนหลัก: ความดัน (Pressure gradient)
กลไกการแยก: Sieving + Donnan exclusion (อิทธิพลของประจุไฟฟ้าบนผิวเมมเบรน)
การเปรียบเทียบ NF กับ UF และ RO
| ระบบกรอง | ขนาดรูพรุน (µm) | แรงดันใช้งาน (bar) | สิ่งที่แยกออกได้ | คุณภาพน้ำ |
|---|---|---|---|---|
| Ultrafiltration (UF) | 0.01–0.1 | 0.5–2 | TSS, คอลลอยด์, แบคทีเรีย | น้ำใส, ยังมีเกลือ |
| Nanofiltration (NF) | ~0.001 | 4–15 | Ca²⁺, Mg²⁺, สี, Organic, Virus | น้ำอ่อน, เกลือละลายบางส่วน |
| Reverse Osmosis (RO) | 0.0001 | 10–70 | เกลือทั้งหมด, ไอออนทุกชนิด | น้ำบริสุทธิ์ (Demineralized) |
กลไกการแยกของ NF
NF ไม่เพียงแยกตาม “ขนาด” แต่ยังอาศัย “ประจุ” (Charge-based rejection) ทำให้ NF กำจัด ไอออนประจุบวกคู่ (divalent ions) ได้ดีกว่า ไอออนประจุบวกเดี่ยว (monovalent ions)
| ประเภทไอออน | ตัวอย่าง | การกำจัดโดย NF |
|---|---|---|
| Divalent cations | Ca²⁺, Mg²⁺ | >90% |
| Divalent anions | SO₄²⁻, CO₃²⁻ | >90% |
| Monovalent ions | Na⁺, Cl⁻ | 20–70% |
| Organic molecules (MW >200 Da) | สี, Humic acid | >90% |
ดังนั้น NF จึงเหมาะกับการ “ทำให้น้ำอ่อน” โดยไม่ต้องใช้สารเคมี หรือ “ลดสีและสารอินทรีย์” ในน้ำบาดาลหรือน้ำผิวดิน
โครงสร้างและวัสดุของเมมเบรน
| ประเภทเมมเบรน | วัสดุหลัก | ลักษณะ | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| Thin Film Composite (TFC) | Polyamide (PA) | ประสิทธิภาพสูง, ทนแรงดัน | ระบบอุตสาหกรรมทั่วไป |
| Cellulose Acetate (CA) | CA / CTA | ทนคลอรีนได้บางส่วน | น้ำที่มีคลอรีนตกค้าง |
| Polyethersulfone (PES) | PES | ใช้ใน NF แบบ low-pressure | ระบบน้ำอ่อน, น้ำผิวดิน |
NF Membrane ส่วนใหญ่ผลิตในรูป Spiral Wound Module เช่นเดียวกับ RO เพื่อประหยัดพื้นที่และต้นทุนติดตั้ง
ค่าการออกแบบทั่วไป (Design Criteria)
| รายการ | ค่ามาตรฐานทั่วไป |
|---|---|
| Pressure | 4–15 bar |
| Operating flux | 10–30 L/m²·h |
| Recovery | 75–90% |
| Salt rejection | 60–90% (ขึ้นกับชนิดเกลือ) |
| Hardness rejection | >90% |
| Organic rejection | >90% |
| pH range | 2–11 |
| Temperature | < 40°C |
| Cleaning frequency | ทุก 1–3 เดือน หรือเมื่อ ΔP เพิ่ม 15–20% |
ขั้นตอนกระบวนการ (NF Process Flow)
ตัวอย่างการคำนวณเบื้องต้น
เงื่อนไข:
-
Flow rate: 10 m³/h
-
Flux: 20 L/m²·h
-
Recovery: 80%
-
พื้นที่เมมเบรนรวม:
-
ถ้าโมดูล NF มีพื้นที่ 37.5 m²:
-
Pressure ที่ต้องใช้โดยทั่วไป 8–10 bar
-
ค่าการลดความกระด้าง:
หากน้ำบาดาลมี Hardness 250 mg/L → หลัง NF เหลือเพียง 10–25 mg/L
การบำรุงรักษาและการล้างเมมเบรน
| สาเหตุ Fouling | ลักษณะปัญหา | สารเคมีที่ใช้ล้าง |
|---|---|---|
| Inorganic scaling (CaCO₃, CaSO₄) | ΔP สูงขึ้น, Flux ลด | Citric acid / HCl 0.1–0.5% |
| Organic fouling | Flux ลด, สีเปลี่ยน | NaOH 0.1–0.5% + Surfactant |
| Biofouling | กลิ่น, ΔP สูง | NaOCl 100–200 ppm (ถ้าเมมเบรนทนคลอรีน) |
| Iron fouling | น้ำบาดาล | Citric acid / Oxalic acid |
หมายเหตุ:
น้ำบาดาลที่มีเหล็กหรือแมงกานีสควรผ่านระบบ Iron Removal ก่อน NF เพื่อป้องกันการอุดตันของเมมเบรน
การตรวจวัดและควบคุม
| พารามิเตอร์ | จุดตรวจ | วัตถุประสงค์ |
|---|---|---|
| Pressure (Feed / Concentrate / Permeate) | ทุกโมดูล | คำนวณ TMP |
| Conductivity | Feed / Permeate | ตรวจการรั่วหรือเสื่อมของเมมเบรน |
| Flow rate | Permeate / Concentrate | ตรวจ Recovery |
| ΔP (Pressure drop) | Across module | ตรวจ Fouling |
| pH, Temperature | Feed water | ตรวจสภาพของน้ำก่อนกรอง |
อายุการใช้งานและการเปลี่ยนเมมเบรน
| อุปกรณ์ | อายุการใช้งานเฉลี่ย | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| NF Membrane | 3–5 ปี | อายุขึ้นกับคุณภาพน้ำและการ CIP |
| High Pressure Pump | 5–10 ปี | ตรวจซีลและแบริ่งทุกปี |
| Pressure Vessel | 10 ปี | ตรวจรอยรั่วและการกัดกร่อน |
| Instrument / Sensor | 3–5 ปี | ตรวจสอบ Calibration ทุก 6 เดือน |
การใช้งานทั่วไปของระบบ NF
| ประเภทน้ำ / อุตสาหกรรม | จุดประสงค์การใช้ |
|---|---|
| น้ำบาดาล | ลดความกระด้างและสี |
| น้ำผิวดิน | กำจัดสารอินทรีย์และโลหะหนัก |
| อุตสาหกรรมอาหาร | Concentration / Recovery |
| โรงงานยา / เครื่องสำอาง | Pre-RO / Polishing water |
| โรงงานผลิตเครื่องดื่ม | ปรับคุณภาพน้ำ (Softening + Color reduction) |
การเชื่อมต่อกับระบบอื่น
ข้อดีของระบบ NF
-
ลดความกระด้างและสีโดยไม่ต้องใช้สารเคมี
-
กำจัดสารอินทรีย์และโลหะหนักได้ดี
-
ใช้แรงดันน้อยกว่า RO ประมาณครึ่งหนึ่ง
-
คงแร่ธาตุบางส่วนในน้ำ ทำให้น้ำยังคงมีรสชาติอยู่
-
เหมาะกับระบบผลิตน้ำอ่อนและระบบ Reuse
ข้อจำกัดและข้อควรระวัง
-
ไม่สามารถกำจัดเกลือโซเดียมคลอไรด์ได้ 100%
-
ต้องมีระบบ Pre-treatment ที่ดี (Iron, Turbidity, SDI < 3)
-
ห้ามใช้คลอรีนเข้มข้นเกิน เพราะจะทำลาย Polyamide layer
-
ต้องมีระบบ CIP และบันทึกค่า TMP เพื่อป้องกัน fouling
สรุป
-
Nanofiltration เหมาะสำหรับงานที่ต้องการน้ำสะอาดกว่าระดับ UF แต่ไม่ต้องถึงขั้น RO
-
สามารถกำจัดความกระด้าง, สี, สารอินทรีย์, และโลหะหนักได้ในขั้นตอนเดียว
-
ประหยัดพลังงานมากกว่า RO และดูแลรักษาง่ายกว่า
-
หากออกแบบร่วมกับระบบ UF และ Iron Removal จะได้คุณภาพน้ำคงที่เหมาะสำหรับกระบวนการผลิต
About aceken
We are an environmental engineering firm. Aceken introduces water, wastewater and water recycling systems as engineering, procurement and construction (EPC), Turn Key project, expert and professional services. Leader of state-of-the-art technology, sustainable solutions and competitive price.
aceken สำนักงานใหญ่
- Hotline. 062-449-1000
- t. 02-1598010
- info@aceken.com
- Line ID : acekensiam
ACE SUCCESSES
