So sánh các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn hiện nay
1. Nhiễm mặn là gì?
Sự nhiễm mặn là sự gia tăng nồng độ của tổng chất rắn hòa tan trong nước (thường là clorua).
Nước nhiễm mặn là khái niệm chỉ hiện tượng nước có nồng độ chất rắn hòa tan (chủ yếu là NaCl – muối ăn) vượt quá mức (>1000 mg/lít) theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-1:2018/BYT về chất lượng nước dùng cho sinh hoạt và ăn uống.
2. Xử lý nước nhiễm mặn là gì?
Xử lý nước nhiễm mặn là việc sử dụng các phương pháp giúp giảm độ mặn cho nguồn nước, từ đó cải thiện chất lượng nước và đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Để đánh giá phương pháp xử lý có hiệu quả hay không cần phải xem xét các đến các yếu tố như chi phí, hiệu quả năng lượng và tác động đến môi trường.
3. So sánh các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn
Hiện tại trên thế giới đã phát triển nhiều phương pháp khử mặn tiên tiến như sử dụng màng lọc, bay hơi/ngưng tụ, trao đổi ion, điện thẩm tách đảo cực… Trong đó, 2 phương pháp chính và được sử dụng phổ biến là phương pháp sử dụng màng lọc RO và phương pháp bay hơi/ngưng tụ.
| MÀNG LỌC RO | BAY HƠI/ NGƯNG TỤ | ||
| Nguyên lý hoạt động | Hoạt động như 1 rào cản vật lý, chỉ cho phép các phân tử nước đi qua màng lọc. | Dựa vào sự bay hơi và ngưng tụ của nước. | |
| Quy trình hoạt động | - Dẫn nước nhiễm mặn qua màng bán thấm có kích thước cực nhỏ chỉ cho phép các phân tử nước đi qua, giữ lại muối và các tạp chất khác. - Cần tăng áp lực nước trong quá trình này để nước có thể thấm qua màng. | - Nước nhiễm mặn được đun nóng để làm nước bay hơi, để lại muối và tạp chất. - Hơi nước sau đó được làm lạnh và ngưng tụ để thu được nước ngọt, trong khi nước muối đậm đặc thường được loại bỏ hoặc xử lý thêm. | |
| Công nghệ | - Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO) | - Xả đa tầng (Multi-Stage Flash – MSF) - Khử lọc muối đa hiệu ứng (Multi-Effect Distillation – MED) - Chưng cất nén hơi (Vapor Compression Distillation – VCD) | |
| Hiệu quả năng lượng | Lượng năng lượng tiêu thụ | Tiết kiệm năng lượng hơn theo thời gian nhờ những tiến bộ trong công nghệ màng và thiết bị thu hồi năng lượng | Cần một lượng năng lượng nhiệt lớn để làm nước bay hơi và tách nó ra khỏi muối. |
| Yếu tố ảnh hưởng mức tiêu thụ năng lượng | - Độ mặn - Tỷ lệ thu hồi - Thiết kế hệ thống - Sử dụng các thiết bị thu hồi năng lượng | - Thiết kế hệ thống - Hiệu suất truyền nhiệt - Sử dụng lượng nhiệt hao phí - Phương pháp thu hồi năng lượng nhiệt | |
| Chi phí | Chi phí đầu tư | Tương đối cao do nhu cầu về màng lọc, máy bơm và thiết bị tiền xử lý chuyên dụng. | Khá cao, đặc biệt đối với các nhà máy quy mô lớn, do cơ sở hạ tầng phức tạp cần thiết cho buồng bay hơi, bộ trao đổi nhiệt và bình ngưng tụ. |
| Chi phí vận hành | Năng lượng tiêu thụ để duy trì áp suất và làm sạch/thay thế màng lọc định kỳ. | Tương đối thấp hơn so với một số hệ thống lọc màng, vì cần ít năng lượng hơn để vận hành và bảo trì. | |
| Ảnh hưởng đến môi trường | Vấn đề | - Sản xuất và xử lý màng lọc - Sản phẩm phụ trong quá trình lọc (nước muối đậm đặc) | - Tiêu thụ một lượng lớn năng lượng - Xả nhiệt ra môi trường |
| Cách khắc phục | - Lựa chọn nguyên vật liệu phù hợp và tuân thủ các quy định về xả thải khi xử lý màng lọc - Sản phẩm phụ của quá trình lọc cần được xử lý thích hợp để tránh gây hại cho hệ sinh thái biển. | Thiết kế phù hợp, hệ thống thu hồi nhiệt và phương pháp tản nhiệt hiệu quả có thể giúp giảm thiểu việc tăng nhiệt độ của môi trường biển xung quanh do nhiệt lượng toả ra trong quá trình ngưng tụ | |
Dựa trên so sánh trên, chúng ta có thể thấy phương pháp màng lọc RO mang lại hiệu quả xử lý nước nhiễm mặn tốt hơn, phù hợp với đa dạng nhu cầu lọc khác nhau. Hiện tại, RO đang giữ ưu thế trong xử lý nước nhiễm mặn vì mang lại hiệu quả năng lượng cao cũng như có thể lọc được nước có độ mặn cao.
4. Quy trình công nghệ xử lý nước nhiễm mặn hiệu quả sử dụng hệ thống RO
Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn thành nước cấp cho sinh hoạt gồm các giai đoạn
4.1. Giai đoạn tiền xử lý
- Thiết bị lọc tự rửa Amiad: Dòng nước nhiễm mặn chứa trong bồn sẽ được bơm vào thiết bị lọc tự rửa AMIAD có kích thước lọc từ 200-300 micron để loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong nguồn nước và bảo vệ Hệ thống UF (Ultra Filtration) phía sau.
- Màng UF X-Flow Pentair: Sau khi lọc qua thiết bị Lọc đĩa/Lọc lưới, nước sẽ được đưa trực tiếp vào hệ thống UF. Với kích thước lọc 0.02µm và cơ chế lọc từ trong ra ngoài (inside-out) độc đáo, màng UF X-Flow Pentair có khả năng loại bỏ các tạp chất có kích thước nhỏ hơn cả vi khuẩn, loại bỏ các chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng và hầu hết các phần tử lớn trong nước. Nước sau khi lọc qua màng UF sẽ được chứa trong bồn. Lượng nước này một phần dùng để cấp đến hệ RO và một phần dùng để rửa ngược màng UF. Sau khi chạy Chế độ lọc được 20 – 120 phút thì Hệ UF sẽ chuyển sang Chế độ rửa bằng nước trong vòng 1-2 phút rồi quay lại Chế độ lọc.
- Thiết bị lọc tinh Aqualine: Nước được chứa trong bồn UF sẽ được đưa đến hệ thống RO bằng bơm ly tâm trục ngang và bơm cao áp, vị trí giữa bơm ly tâm trục ngang và bơm cao áp sẽ có bộ lọc tinh 5 micron để lọc bụi bẩn, cặn nhằm bảo vệ màng RO phía sau.
- Hóa chất chống cáu cặn PWT: Với nguồn nước nhiễm mặn, ATS khuyến nghị Quý khách hàng nên sử dụng hóa chất chống cáu cặn SpectraGuard 360 để kiểm soát tốt các thành gây cáu cặn cho màng RO như: cacbonat, sunfat, phosphat, hydroxit kim loại, silica… vì phương pháp làm mềm, khử cứng truyền thống không hiệu quả đối với nguồn nước nhiễm mặn.
4.2. Giai đoạn xử lý chính
- Màng RO NanoH2O: Trong hệ thống RO, ATS đề xuất Quý khách hàng sử dụng màng RO LG SW 400 ES là loại màng RO được sản xuất dựa trên nền tảng công nghệ cấu trúc vật liệu nano TFN (Thin Film Nanocomposite) với khả năng khử độ mặn, TDS cao trong khoảng 200 – 25.000 mg/l. Màng LG SW 400 ES giúp loại bỏ hầu hết các tạp chất có trong nguồn nước, cùng với đó đặc tính chống bám bẩn sẽ giúp tăng độ bền của màng RO, giảm tần suất CIP, giảm thời gian dừng hoạt động của nhà máy hệ thống giúp tiết kiệm chi phí vận hành cho Quý khách hàng. Nước sau xử lý sẽ đạt yêu cầu chất lượng về nguồn nước sạch dùng cho mục đích sinh hoạt, sản xuất… theo QCVN 08-1:2018/BYT.
- Vỏ màng RO Codeline (Pentair): Cấu tạo từ các vật liệu cao cấp, vỏ RO Codeline có khả năng chịu được các mức áp suất vận hành cao, giúp bảo vệ màng RO tránh khỏi các tác động có hại từ bên ngoài và hạn chế các vấn đề rò rỉ nước trong quá trình vận hành.
Để biết thêm chi tiết về công nghệ, tư vấn thiết kế & thiết bị. Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi để nhận những tư vấn hữu ích về sản phẩm
