Tài Liệu - Kiến Thức, Tư Vấn Giải Pháp Xử Lý Nước
Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp nước ngọt cho hộ gia đình
Chúng ta cùng khám phá tài liệu của Đại học Cần Thơ, với đề tài nghiên cứu: Đánh giá công nghệ xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp nước ngọt quy mô hộ gia đình. Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm trên các loại màng lọc nano (NF) và màng lọc thẩm thấu ngược (RO) đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả khử mặn của chúng. Hãy cùng xử lý nước Việt Phát tìm hiểu về đề tài nghiên cứu này nhé.
Tại sao phải nghiên cứu công nghệ xử lý nước nhiễm mặn?
Nước ngọt là nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống, nhưng nguồn tài nguyên này phân bố không đều, dần bị cạn kiệt và ô nhiễm ở nhiều nơi. Nước biển, nước mặn lại là nguồn tài nguyên đang có tiềm năng rất lớn để khai thác, tạo ra nước ngọt. Nhất là trong bối cảnh hạn hán, ngập mặn ngày càng tăng.
Biến đổi khí hậu, hạn hán và xâm nhập mặn đang là một trong những nguyên nhân góp phần làm cho khoảng 20% dân số nước ta vẫn chưa tiếp cận được nước sạch. Người dân ở các vùng cách biển 45 km đã không thể lấy nước ngọt, các vùng cách biển 45 – 65km chỉ xuất hiện nước ngọt vào thời kỳ triều kém hoặc chân triều, các vùng cách biển 70 – 75km xâm nhập mặn nồng độ dưới 4 g/L, điều này gây ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt (Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, 2013).
Trước tình hình cấp bách đó, ở các địa phương ven biển thuộc tỉnh Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre và Tiền Giang, không tiếp cận được mạng lưới cấp nước sạch. Tình trạng người dân thiếu nước sạch sinh hoạt diễn ra thường xuyên.
Do đó, việc nghiên cứu công nghệ xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời để lọc nước mặn thành nước có hiệu quả thiết thực, góp phần cải thiện chất lượng nước và phục vụ nhu cầu tối thiểu cho người dân tại địa phương.
Phương tiện và phương pháp dùng để nghiên cứu công nghệ xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời?
Đối tượng nghiên cứu là nước biển lấy tại các địa điểm: ven biển Cần Giờ, ven biển Bạc Liêu và đảo Phú Quốc. Đây là 3 vị trí được chọn để đánh giá độ mặn nói riêng và một số tính chất hóa lý đặc trưng cho nước biển ven bờ và hải đảo phía Nam nước ta.
Màng lọc thẩm thấu ngược, màng lọc nano là hạng mục lõi trong hệ thống xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời.
Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá chất lượng nước
Mẫu nước biển được so sánh với QCVN 10- MT:2015.
Chất lượng nước sau hệ thống xử lý được so sánh với quy chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT.
Chỉ tiêu pH, độ mặn, TDS được đo tại hiện trường thu mẫu.
Mẫu nước đầu vào và mẫu nước sau mỗi công đoạn của hệ thống xử lý mặn được lấy với ba lần lặp lại khi vận hành hệ thống. Các chỉ tiêu chất lượng nước được phân tích theo các phương pháp trình bày trong bảng dưới đây:
| STT | Chỉ tiêu | Đơn vị | Phương pháp phân tích | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | pH | – | Đo trực tiếp | |
| 2 | Độ mặn | ‰ | Đo trực tiếp | |
| 3 | SS | mg/L | TCVN 6625:2000 | |
| 4 | Chloride (Cl–) | mg/L | SMEWW 4500-Cl-B:2017 | |
| 5 | Độ màu | Pt-Co | SMEWW 2120 C:2017 | |
| 6 | Mùi | – | TCVN 4558:1988 | |
| 7 | Vị | – | SMEWW 2160 B:2017 | |
| 8 | Sắt (Fe) | mg/L | SMEWW 3500-Fe B:2017 | |
| 9 | Nitrat (N-NO –)3 | mg/L | SMEWW 4500-NO3- B:2017 | |
| 10 | Nitrit (N-NO –)2 | mg/L | SMEWW 4500-NO2- B:2017 | |
| 11 | Độ cứng | mgCaCO3/L | SMEWW 2340 C:2017 | |
| 12 | Chất rắn hòa tan (TDS) | mg/L | HD 5.6-QT-56 | |
| 13 | Độ đục | NTU | SMEWW 2130 B:2017 | |
| 14 | Tổng coliform | MPN/100mL | TCVN 6187-2:1996 | |
| 15 | Escherichia coli | MPN/100mL | TCVN 6187-1:1996 | |
Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước nhiễm mặn
Để lựa chọn được công nghệ với hạng mục chính là màng lọc hợp lý, ba thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả khử mặn trong trường hợp hệ thống với màng lọc nano, màng lọc RO và kết hợp cả hai màng nano và RO.
Sau khi thực hiện xong thí nghiệm. Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn nào có tỷ suất cao hơn sẽ được lựa chọn.
Khi đó, hiệu suất xử lý (E%) của hệ thống được tính theo công thức:
E = (C0-Cr) C0) × 100%
Trong đó: E: Hiệu suất xử lý (%);
C0: Nồng độ thông số chất lượng nước đầu vào hệ thống xử lý;
Cr: Nồng độ thông số chất lượng nước đầu ra hệ thống xử lý.
Đề xuất công nghệ xử lý nước nhiễm mặn
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời:
Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn có hàm lượng TDS, độ mặn và clorua cao thì cần phải sử dụng màng lọc RO, không thể sử dụng hệ thống chỉ với màng lọc NF đơn lẻ vì hiệu suất loại bỏ của các thông số này với màng lọc NF là rất thấp. Tuy nhiên, việc sử dụng màng lọc NF để tiền xử lý có thể góp phần giảm tải cho hệ thống xử lý nước biển, tăng tuổi thọ cho màng lọc RO.
Đánh giá hiệu quả xử lý của các thí nghiệm
Hiệu quả khử mặn của sự kết hợp màng lọc NF + RO rất cao. Hiệu quả của màng lọc RO và khi kết hợp NF + RO khác nhau không đáng kể. Do đó, màng lọc RO được chọn cho hệ thống xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời.
Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn có công suất 200 L/h được lắp đặt hoàn chỉnh, vận hành với áp suất cột RO là 52 bar. Tỷ lệ thu hồi nước r = 20%. Nước vào hệ thống có nhiệt độ 290C và pH = 7,6.
| STT | Chỉ tiêu | Đơn vị | Đầu vào | Đầu ra | Hiệu suất (%) |
| 1 | pH | – | 7,60 | 6,90 | 9,21 |
| 2 | Độ mặn | ‰ | 11,6 | 0,00 | 100 |
| 3 | Clorua (Cl–) | mg/L | 7.906 | 28,4 | 99,6 |
| 4 | Độ màu | Pt-Co | KPH (MDL = 4,0) | KPH (MDL = 4,0) | |
| 5 | Mùi | – | KPH | KPH | |
| 6 | Vị | – | KPH | KPH | |
| 7 | Sắt (Fe) | mg/L | 0,74 | KPH (MDL = 0,09) | |
| 8 | Nitrat (N-NO –)3 | mg/L | 0,58 | 0,04 | 93,1 |
| 9 | Nitrit (N-NO –)2 | mg/L | 0,02 | 0,02 | 0 |
| 10 | Độ cứng | mgCaCO3/L | 2.400 | 4,00 | 99,8 |
| 11 | Chất rắn hòa tan(TDS) | mg/L | 13.770 | 57,0 | 99,6 |
| 12 | Độ đục | NTU | 22,3 | KPH (MDL = 0,21) | |
| 13 | Tổng Coliform | MPN/100mL | 2,4×104 | KPH | |
| 14 | Escherichia coli | MPN/100mL | KPH | KPH |
Sau hệ thống xử lý nước nhiễm mặn, độ cứng còn 4,00mgCaCO3/L, với hiệu suất xử lý đạt 99,8%. Hiệu suất xử lý chất rắn hòa tan (TDS) đạt 99,6%. Các vi sinh vật (tổng Coliform và E. coli) đều không phát hiện.
Đánh giá hiệu quả sử dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời
Hệ thống pin năng lượng mặt trời được lắp đặt cung cấp điện vận hành hệ thống xử lý nước. Hệ thống gồm 7 tấm pin với công suất 470W/tấm được chọn. Nếu hệ thống khử mặn hoạt động 4 giờ/ngày, thì lượng điện cần trong 1 tháng là 317 kWh. Lượng điện tạo ra bởi hệ thống pin ở các tháng đều cao hơn với lượng điện tiêu thụ. Hệ thống hoạt động hiệu quả cần lắp thêm bình ắc-quy để tích trữ điện hoặc hoà với điện lưới.
Kết quả của nghiên cứu công nghệ xử lý nước nhiễm mặn sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp nước ngọt quy mô hộ gia đình
Nghiên cứu đã đề xuất công nghệ xử lý nước nhiễm mặn hoàn chỉnh.
Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn gồm hai giai đoạn chính:
- Giai đoạn tiền xử lý để loại bỏ cặn lắng lơ lửng vô cơ, các xác bã hữu cơ, mùi. Khử bỏ phèn trong nước (nếu có).
- Giai đoạn xử lý chính với hạng mục lõi là màng RO để khử mặn.
Nước sau xử lý có chất lượng đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT. Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn sử dụng điện năng được cung cấp từ hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới, đảm bảo cung cấp điện ổn định. Do vậy, hệ thống có tiềm năng để xử lý nước mặt nhiễm mặn cung cấp nước sạch ở những vùng không tiếp cận được mạng lưới cấp nước sạch, vùng bị xâm nhập mặn, vùng ven biển/hải đảo.
Kết luận
Hiện nay nhiều khu vực ở các địa phương ven biển thuộc tỉnh Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre và Tiền Giang, nơi đây người dân không tiếp cận được mạng lưới cấp nước sạch, tình trạng người dân thiếu nước sạch sinh hoạt diễn ra thường xuyên. Công nghệ xử lý nước bị nhiễm mặn chưa đáp ứng yêu cầu ở vùng không tiếp cận được cơ sở hạ tầng cấp nước, vùng ven biển và hải đảo cũng là nguyên nhân gây nên thiếu nước sinh hoạt. Xử lý nước nhiễm mặn bằng công nghệ RO là vô cùng hữu ích và phù hợp với khu vực.
Tài liệu trên nhằm mục đích tham khảo. Không nhằm mục đích quảng bá sản phẩm hay phục vụ kinh doanh. Quý độc giả có thể tìm hiểu chi tiết hơn tại đây:
Bạn đang có nhu cầu xử lý nước công nghiệp, xử lý nước sinh hoạt. Hãy liên hệ Xử Lý Nước Việt Phát để được tư vấn hỗ trợ miễn phí:
Công ty TNHH Thiết Bị Máy Và Công Nghệ Môi Trường Việt Phát
- Địa chỉ nhà máy: Lễ Khê – Xuân Sơn – Sơn Tây – Hà Nội
- Hotline: 0932 333 299 – 0986 924 889
- Email: xulynuocvietphat@gmail.com
- Kênh: Youtube Xử Lý Nước Việt Phát
- Fanpage: Facebook Xử Lý Nước Việt Phát
Xử Lý Nước Việt Phát – Luôn sẵn sàng tư vấn và phục vụ Quý khách
