Vật liệu lọc nước là thành phần trung tâm quyết định hiệu quả xử lý và chất lượng nước đầu ra. Mỗi loại vật liệu như sỏi, cát thạch anh, than hoạt tính hay hạt nhựa trao đổi ion có vai trò chuyên biệt. Việc hiểu rõ đặc điểm và thứ tự các lớp lọc sẽ giúp doanh nghiệp thiết kế hệ thống tối ưu cho nước uống, nước công nghiệp… Quý khách hãy tham khảo bài viết sau của ATS Water Technology để hiểu chi tiết!

1. Vật liệu lọc nước là gì?

Trong các hệ thống xử lý nước công nghiệp, vật liệu lọc nước (Filter Media) là thành phần giữ vai trò trung tâm, quyết định khả năng loại bỏ tạp chất và đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt yêu cầu vận hành. Đây là những vật liệu được thiết kế hoặc khai thác tự nhiên nhằm thực hiện các cơ chế xử lý như giữ cặn, hấp phụ, oxy hóa – khử hoặc trao đổi ion.

Vật liệu lọc nước bao gồm các hạt rắn có kích thước và đặc tính khác nhau, có nhiệm vụ giữ lại, chuyển hóa, hoặc loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước. Những chất này có thể là cặn lơ lửng, bùn, kim loại nặng, clo dư, hợp chất hữu cơ hay vi sinh vật, tùy theo chức năng của từng loại vật liệu.

Hiện nay, vật liệu lọc được sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau, từ các vật liệu tự nhiên như cát thạch anh và sỏi đỡ, cho đến các vật liệu kỹ thuật chuyên dụng như cát mangan, Birm hay hạt nhựa trao đổi ion (resin). Việc lựa chọn đúng vật liệu không chỉ nâng cao hiệu quả xử lý, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của hệ thống, chi phí vận hành và tuổi thọ thiết bị.

Vật liệu lọc nước là gì?
Các loại vật liệu lọc nước có các cơ chế giữ cặn, hấp phụ, oxy – hóa khử, trao đổi ion… giúp loại bỏ các tạp chất

2. Phân loại vật liệu lọc nước công nghiệp

Trong xử lý nước công nghiệp, việc phân loại vật liệu lọc giúp xác định đúng vai trò của từng loại và lựa chọn cấu hình phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Nhìn chung, các vật liệu thường được phân nhóm theo hai tiêu chí chính: chức năng loại bỏ tạp chất và đặc điểm của nguồn nước cần xử lý.

2.1. Theo chức năng xử lý

  • Lọc cơ học và lọc thô: Cát thạch anh, sỏi thạch anh, than Anthracite. Cơ chế chính là lọc cơ học và lắng đọng, loại bỏ chất rắn lơ lửng, bùn đất, rong rêu, đồng thời cải thiện độ trong cho nước.
  • Hấp phụ và khử màu/mùi: Than hoạt tính dạng hạt hoặc dạng khối. Cơ chế hấp phụ bề mặt giúp loại bỏ clo dư, hợp chất hữu cơ (TOC), chất gây màu và mùi khó chịu trong nước.
  • Xúc tác và khử kim loại nặng: Cát mangan, hạt Birm, hạt Filox. Chúng thúc đẩy quá trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ và Mn2+ thành MnO2, sau đó lọc cặn kết tủa, khử sắt, mangan và một phần asen.
  • Trao đổi ion và làm mềm nước: Hạt nhựa cation và anion. Qua cơ chế trao đổi ion, Ca2+ và Mg2+ bị giữ lại, thay bằng Na+, giúp làm mềm nước và khử khoáng.
  • Điều chỉnh pH: Hạt Corosex (MgO) và hạt Calcite (CaCO3). Hòa tan và trung hòa CO2 tự do, nâng pH của nước có tính axit, chống ăn mòn hệ thống.

2.2. Theo loại nước xử lý

  • Nước cấp (nước sinh hoạt hoặc tiền xử lý RO):
    • Các vật liệu lọc nước giếng khoan và vật liệu lọc nước sinh hoạt thường được sử dụng bao gồm cát mangan hoặc hạt Birm để loại bỏ sắt và mangan/hạt Birm, hạt nâng pH, than hoạt tính.
    • Nước mặt sử dụng cát thạch anh, than hoạt tính và clo để khử trùng.
    • Nước cứng cần hạt nhựa trao đổi ion.
    • Nước máy ưu tiên than hoạt tính để loại bỏ clo và cải thiện mùi vị.
  • Nước thải công nghiệp: Vật liệu được lựa chọn theo giai đoạn xử lý:
    • Giai đoạn thô/hóa lý dùng cát, sỏi và than Anthracite để lọc cặn và tách dầu mỡ;
    • Giai đoạn sinh học sử dụng giá thể vi sinh (biofilm carriers, tấm nhựa/đá nhân tạo) để cung cấp bề mặt cho vi sinh vật;
    • Giai đoạn lọc tinh dùng than hoạt tính và hạt nhựa trao đổi ion chuyên dụng để khử màu, COD/BOD còn lại và thu hồi kim loại nặng trong nước.
hệ thống lọc vật liệu đa tầng Amiad
Vật liệu lọc nước thể được phân loại dựa trên chức năng xử lý hoặc loại nước cần được xử lý

3. Các loại vật liệu lọc nước công nghiệp phổ biến

Trong các hệ thống xử lý nước công nghiệp, việc lựa chọn vật liệu lọc phù hợp quyết định trực tiếp hiệu quả lọc và chất lượng nước đầu ra. Các vật liệu lọc nước phổ biến được sử dụng dựa trên khả năng xử lý nhiều loại tạp chất, từ cáu cặn lơ lửng, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, đến việc điều chỉnh pH và làm mềm nước cứng. Dưới đây là những loại vật liệu lọc nước công nghiệp được dùng rộng rãi:

3.1. Sỏi đỡ

Sỏi thường được sử dụng như lớp nền hỗ trợ trong các bộ lọc đa tầng. Chức năng chính của sỏi là đảm bảo phân phối dòng nước đồng đều và ngăn ngừa tắc nghẽn, giúp các lớp lọc mịn phía trên hoạt động hiệu quả. Mật độ thấp của sỏi giúp ổn định hệ thống và thoát nước tốt.

Sỏi đỡ

3.2. Cát thạch anh

Cát thạch anh là vật liệu nền tảng cho nhiều hệ thống lọc. Nó thực hiện lọc cơ học, loại bỏ cặn lắng, chất rắn lơ lửng và cải thiện độ trong của nước. Cát có mật độ trung bình, bền, chi phí hiệu quả và ít cần bảo trì, thích hợp làm vật liệu lọc nước uống, hồ bơi, nhà máy nước đô thị và tiền xử lý RO.

Cát thạch anh

3.3. Cát mangan và hạt loại bỏ sắt

Các vật liệu này chuyên xử lý nước nhiễm sắt và mangan. Chúng xúc tác quá trình oxy hóa kim loại nặng và loại bỏ chúng khỏi nguồn nước, giúp ngăn hiện tượng đóng cặn và cải thiện chất lượng nước, thường dùng cho nước giếng khoan hoặc nước thải công nghiệp.

Cát mangan và hạt loại bỏ sắt

3.4. Hạt Birm

Hạt Birm là dạng vật liệu xử lý nước nhiễm mangan và nhiễm sắt hiệu quả, hoạt động nhờ cơ chế thúc đẩy quá trình oxy hóa, thường được kết hợp với lớp lọc cát hoặc cát mangan để tăng hiệu quả loại bỏ kim loại nặng.

Hạt Birm

3.5. Than hoạt tính

Than hoạt tính là vật liệu lọc hóa học quan trọng, hấp phụ clo, hợp chất hữu cơ, chất gây màu và mùi. Nhờ diện tích bề mặt lớn và cấu trúc vi mao quản, than hoạt tính cải thiện hương vị và chất lượng nước, được sử dụng rộng rãi trong nước uống, nhà máy đóng chai và tiền xử lý RO.

than hoạt tính

3.6. Hạt nâng pH

Các hạt nâng pH được sử dụng để điều chỉnh độ pH của nước, trung hòa tính axit và chống ăn mòn hệ thống. Đây là vật liệu quan trọng trong xử lý nước giếng khoan hoặc nước có pH thấp.

Hạt nâng pH

3.7. Hạt nhựa trao đổi ion

Hạt nhựa trao đổi ion giúp làm mềm nước và loại bỏ các ion khoáng không mong muốn. Cơ chế trao đổi ion giúp giữ Ca2+, Mg2+ và thay bằng Na+, đảm bảo chất lượng nước ổn định, phù hợp cho nước uống và tiền xử lý RO. 

Hạt nhựa trao đổi ion

4. Thứ tự các lớp vật liệu lọc nước

Thứ tự các lớp vật liệu trong hệ thống xử lý nước công nghiệp quyết định hiệu quả lọc và tuổi thọ hệ thống. Vật liệu nặng, hạt lớn đặt dưới làm lớp đỡ; vật liệu nhẹ, hạt nhỏ nằm trên để lọc tạp chất mịn. Cấu trúc này cũng giúp các lớp không bị xáo trộn khi rửa ngược.

4.1. Nguyên tắc sắp xếp

  • Lớp dưới cùng (lớp đỡ): Vật liệu lọc nước thô có hạt lớn và mật độ thấp đến trung bình, đảm bảo hỗ trợ ổn định cho các lớp mịn hơn phía trên.
  • Lớp trung gian (lớp lọc chính): Vật liệu có kích thước vừa và mật độ trung bình đến cao, chịu trách nhiệm loại bỏ cặn, sắt, mangan hoặc các hợp chất hữu cơ.
  • Lớp trên cùng: Vật liệu mịn, mật độ thấp, thực hiện lọc tinh, hấp phụ các chất gây màu, mùi hoặc điều chỉnh pH.

4.2. Thứ tự các lớp vật liệu lọc điển hình (từ dưới lên)

  • Sỏi đỡ: Lớp nền dưới cùng, mật độ thấp, đảm bảo phân phối dòng chảy đồng đều và ngăn ngừa tắc nghẽn, giữ các lớp lọc mịn phía trên ổn định.
  • Cát thạch anh: Lọc cơ học, loại bỏ cáu cặn lơ lửng, cải thiện độ trong của nước.
  • Vật liệu xúc tác (Cát mangan, hạt Birm): Khử sắt, mangan và một phần amoni, giúp ngăn hiện tượng đóng cặn trong hệ thống.
  • Than hoạt tính: Hấp phụ clo dư, chất hữu cơ, chất gây màu và mùi, đặt trên cùng để dễ dàng rửa ngược và thay thế khi cần.
  • Cát thạch anh mịn hoặc hạt nâng pH: Lọc tinh hoặc điều chỉnh pH nếu nước đầu vào có tính axit.
Thứ tự các lớp vật liệu lọc nước
Thứ tự vật liệu lọc nước được sắp xếp từ dưới lên trên theo nguyên tắc: hạt lớn và nặng nằm dưới làm lớp đỡ, hạt nhỏ và nhẹ nằm trên để lọc tinh và khử mùi

4.3. Thứ tự các cột lọc xử lý nước công nghiệp

Trong các hệ thống công nghiệp lớn, thường kết hợp đa cột lọc nối tiếp:

  • Cột lọc đa tầng/khử phèn (vật liệu lọc nước nhiễm phèn): Sỏi, cát thạch anh, cát mangan/hạt Birm, than Anthracite – loại bỏ cặn thô, sắt, mangan, amoni.
  • Cột hấp phụ Carbon: Than hoạt tính – khử màu, mùi, clo dư và các hợp chất hữu cơ.
  • Cột làm mềm nước: Hạt nhựa trao đổi ion – loại bỏ Ca2+ và Mg2+, ngăn ngừa đóng cặn, hoạt động độc lập và cần hoàn nguyên định kỳ.

Việc sắp xếp lớp vật liệu theo mật độ và kích thước hạt không chỉ tối ưu hóa quá trình lọc, mà còn giảm thiểu tổn thất áp suất và hiện tượng tắc nghẽn, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và hiệu quả lâu dài.

5. Câu hỏi thường gặp về vật liệu lọc nước

Công dụng của các vật liệu lọc nước là gì?

Các vật liệu lọc nước giúp loại bỏ cáu cặn lơ lửng, sắt, mangan, clo, hợp chất hữu cơ, vi sinh và các ion không mong muốn. Chúng cũng có thể làm mềm nước, điều chỉnh pH và cải thiện mùi, vị, đảm bảo chất lượng nước đầu ra theo yêu cầu sử dụng.

Có cần rửa vật liệu lọc nước trước khi sử dụng không?

Có. Hầu hết vật liệu lọc nước mới cần được rửa sạch để loại bỏ bụi bẩn, mảnh vụn và tạp chất bề mặt trước khi đưa vào vận hành, đảm bảo nước đầu ra không bị nhiễm bẩn.

Thứ tự các lớp vật liệu lọc nước như thế nào?

Thứ tự sắp xếp thường từ dưới lên trên: lớp sỏi đỡ làm nền → cát thạch anh → cát mangan hoặc hạt Birm → than hoạt tính → cát mịn hoặc hạt nâng pH. Hạt nhựa trao đổi ion được bố trí trong cột riêng để làm mềm nước hoặc loại bỏ khoáng chất.

Vật liệu lọc nước nào có ảnh hưởng đến pH của nước?

Các hạt nâng pH như Corosex (Magnesium Oxide) và Calcite (Calcium Carbonate) hòa tan và trung hòa CO2 tự do, giúp nâng pH nước có tính axit, chống ăn mòn hệ thống.

Các loại vật liệu lọc nước nào dùng trong giai đoạn tiền xử lý hệ RO?

Cát thạch anh, sỏi đỡ và than hoạt tính là các vật liệu chủ yếu. Cát loại bỏ cặn lắng, sỏi hỗ trợ phân phối dòng chảy, than hoạt tính khử clo và hợp chất hữu cơ, bảo vệ màng RO khỏi hư hỏng.

Vật liệu lọc nước có an toàn cho nước uống không?

Các vật liệu lọc nước công nghiệp được chọn và xử lý đúng cách là an toàn cho nước uống. Tuy nhiên, cần đảm bảo vệ sinh trước khi sử dụng và tuân thủ tiêu chuẩn vật liệu lọc nước cùng các tiêu chuẩn nước sạch để tránh ô nhiễm thứ cấp.

Như vậy, việc lựa chọn đúng vật liệu lọc nước và sắp xếp thứ tự các lớp một cách hợp lý không chỉ nâng cao hiệu quả xử lý, mà còn bảo vệ thiết bị và đảm bảo nước đầu ra đạt tiêu chuẩn. Quý khách nên áp dụng kiến thức về các loại vật liệu và nguyên tắc sắp xếp để hệ thống lọc vận hành ổn định, tiết kiệm chi phí và an toàn cho sức khỏe. Đừng quên liên hệ ngay với ATS Water Technology để được hỗ trợ tư vấn nhanh nhất!

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS