Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định

I. Nước nhiễm mặn là gì?

Nước nhiễm mặn là nước có hàm lượng đáng kể các muối hòa tan (chủ yếu là NaCl). Hàm lượng này thông thường được biểu diễn dưới dạng phần nghìn (ppt) hay phần triệu (ppm) hoặc phần trăm (%) hay g/l.

tiêu chuẩn độ mặn trong nước

1.Cách nhận biết nước nhiễm mặn

Để nhận biết nguồn nước bị nhiễm mặn không khó, bạn có thể thực hiện 1 trong các cách đơn giản dưới đây:

Thử bằng vị giác: Nếu nước có vị mặn hoặc tanh nồng thì rất có thể nguồn nước  đã bị nhiễm mặn.

Đun sôi nước: Đây là cách nhận biết nước bị nhiễm mặn đơn giản. Khi nước nhiễm mặn bị đun cạn sẽ xuất hiện mảng bám, cáu cặn dưới đáy nồi.

Dùng bút đo: Phương ph`áp thứ 3 sẽ vừa nhanh vừa chính xác, bạn chỉ cần dùng bút đo độ mặn trong nước chuyên dụng là được.

2.Nguyên nhân khiến nước nhiễm mặn

Tình trạng nước nhiễm mặn xuất phát từ hai nguyên nhân chính:

Do các yếu tố tự nhiên

Sự biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính làm cho băng hai cực tan, dẫn đến tình trạng mực nước biển dâng ca, xâm nhập vào đất liền.  Hiện tượng sạt lở, sụt lún vùng ven biển và nghiêm trọng hơn nó khiến cho tình trạng xâm ngập mặn bắt đầu xảy ra và ngày càng nghiêm trọng. Đặc biệt là ở các khu vực ven biển.

Do các yếu tố nhân tạo

Việc gia tăng xây dựng đập thuỷ điện, khai thác nước đầu nguồn làm hiếu hụt nước ở vùng hạ lưu, kết hợp với hiện tượng nước biển dâng cao khiến nguồn nước mặn xâm nhập vào những vùng thấp. Khi thủy triều lên nó sẽ cuốn tất cả số nước nhiễm mặn này đổ ngược trở lại các sông hồ, khiến cho ở một vài nơi ngày càng xảy ra tình trạng nước nhiễm mặn nghiêm trọng.

3.Tác hại khi sử dụng nước nhiễm mặn

Tác hại đối với sức khỏe

Sử dụng nước nhiễm mặn để tắm giặt, vệ sinh,...có thể gây ra các bệnh ngoài da như: viêm da, mụn nhọt, ghe lở,...

Khi sử dụng để ăn uống gây mất nước, teo và chết tế bào, vi khuẩn xâm nhập gây nên các bệnh lý về tiêu hóa, giảm chức năng đề kháng và dẫn đến tình trạng suy thận, suy gan.

Tác hại đôi với đời sống sinh hoạt, sản xuất.

Nước nhiễm mặn ảnh hưởng đến các thiết bị nước bị trong gia đình, khiến chúng hoen ố, rỉ, sét, ăn mòn đồ đạc

Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, nước nhiễm mặn khiến đất đai bị cằn cỗi, gây mất mùa, ảnh hưởng đến đời sống và kinh tế của người dân.

II. Các phương pháp Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước mặn thành nước ngọt

Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn hay khử mặn là quá trình loại bỏ một lượng muối trong nước đến mức nước có thể  sử dụng được cho sinh hoạt, ăn uống, sản xuất. Có 4 phương pháp Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn thành nước ngọt chính, gồm:

1.Xử lý bằng phương pháp chưng cất nhiệt

Chưng cất nhiệt là phương pháp dùng nhiệt để tách hổn hợp các chất khác nhau có trong nước hoặc một chất lỏng nhất định.

Trong quá trình Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  nhiễm mặn bằng phương pháp chưng cất nhiệt. Nước sẽ được đun tới nhiệt độ sôi, khi đó hơi nước bốc lên, ngưng tụ thành nước lỏng. Tất cả muối hòa tan được kết tủa ở lại trong nồi đun và được chuyển đi để xử lý hoặc dùng cho mục đích khác.

Mô hình chưng cất nước mặn thành muối và nước ngọt

Phương pháp chưng cất nhiệt trong Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn được chia làm các loại chính:

Chưng cất bằng năng lượng mặt trời

Sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước  đến khi nhiệt độ đủ để quá trình bay hơi diễn ra. Hơi nước sau đó sẽ được ngưng tụ trên bề mặt làm mát.

Có 2 loại chưng cất bằng năng lượng mặt trời. Loại đầu tiên sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi quang năng thành điện năng, cung cấp năng lượng  cho quá trình khử muối. Loại thứ hai chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt năng, được gọi là khử muối bằng nhiệt năng lượng mặt trời.

Bốc hơi tự nhiên

Nước mặn sẽ được làm bay hơi thông qua một số hiệu ứng vật lý khác ngoài chiếu xạ mặt trời. Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong các Nhà kính IBTS.

Chưng cất chân không

Trong môi trường chưng cất chân không, áp suất khí quyển giảm. Do đó, nhiệt độ cần thiết để làm bay hơi nước cũng giảm. Nước sẽ được bay hơi khi áp suất hơi bằng với áp suất môi trường. Phương pháp này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong quá trình làm bay hơi nước mặn.

Chưng cất chớp nhoáng nhiều giai đoạn – MSF

Nước sẽ được làm bay hơi và tách khỏi nước mặn thông qua một loạt các quá trình bay hơi nhanh. Mỗi quá trình tiếp theo sử dụng năng lượng giải phóng từ sự ngưng tụ của hơi nước ở bước trước.

Chưng cất đa hiệu ứng – MED

Chưng cất đa hiệu ứng – MED hoạt động thông qua một loạt các bước được gọi là “hiệu ứng”. Nước mặn được phun vào các đường ống, sau đó được làm nóng để tạo ra hơi nước. Sau đó, hơi nước được sử dụng để làm nóng mẻ nước mặn tiếp theo.

Chưng cất nén hơi

Quá trình này sử dụng máy nén cơ học  để nén hơi có bên trên chất lỏng . Hơi nén sau đó được sử dụng để cung cấp nhiệt lượng cần thiết cho sự bay hơi của phần nước mặn còn lại.

Ưu điểm

Phù hợp với nhiều loại nước nhiễm mặn với độ mặn khác nhau.

Xử lý được hầu hết các loại ô nhiễm có trong nước mặn

Nhược điểm

Nước sau xử lý không giữ được khoáng chất.

Tốn kém về nhiên liệu và thời gian. Chi phí cho quá trình xử lý cao

2.Xử lý bằng phương pháp thẩm thấu ngược – Màng lọc RO

Màng lọc RO sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược để loại bỏ muối và tạp chất có trong nước nhiễm mặn. Nước sau khi được xử lý là nước tinh khiết uống trực tiếp.

Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn bằng phương pháp thẩm thấu ngược

Sơ đồ quá trình Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  nhiễm mặn bằng phương pháp thẩm thấu ngược

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn bằng phương pháp thẩm thấu ngược gồm: ô nhiễm ion (canxi, magiê, v.v.); cacbon hữu cơ hòa tan (DOC); vi khuẩn; vi rút; chất keo... Do đó cần phải có giai đoạn tiền xử lý.

Phương pháp Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  nhiễm mặn bằng màng lọc thẩm thấu ngược được ứng dụng phổ biến trong các máy lọc nước mặn.

Ưu điểm

Sử dụng ít năng lượng hơn so với phương pháp chưng cất nhiệt

Loại bỏ muối và tạp chất có trong nước, tạo nước tinh khiết có thể uống trực tiếp.

Chi phí lắp đặt và vận hành thấp

Nhược điểm

Cần phải có giai đoạn tiền Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  mặn trước khi sử dụng phương pháp thẩm thấu ngược

Phát sinh lượng lớn nước thải trong quá trình sử dụng

Nước sau xử lý không giữ được khoáng chất.

Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình lắp đặt.

3. Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion để loại bỏ các ion muối hòa tan có trong nước mặn và thay thế chúng bằng bằng H+ và OH-.

Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  măn bằng phương pháp trao đổi ion

Quá trình Hệ thống lọc nước công nghiệp tại Bình Định  từ nước  nhiễm mặn bằng phương pháp trao đổi ion sử dụng 2 bể lọc chính là cationit – H và anionit – OH

Tại bể lọc Cationit – H

Nước nhiễm mặn sẽ xảy ra quá trình trao đổi các cation của muối hòa tan trong nước với các ion H+ của hạt cationit, các muối hòa tan trong nước biến thành các axit tương ứng.

RH + NaCl → RNa + HCl.

2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4.

2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑ + 2H2O.

Nước đã được khử cation ở Bể Cationit-H sau đó sẽ được chuyển đến bể lọc Anionit – OH để tiếp tục xử lý

Tại bể lọc Anionit – OH

Các hạt anionit sẽ hấp thụ các anion của các axit mạnh như Cl-, SO42- có trong nước và nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH-

[An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O.

2[An]OH + H2SO4 → [An] 2SO4 + 2H2O

Ưu điểm

Hạt nhựa trao đổi ion có thể sục rửa và hoàn nguyên trong quá trình sử dụng theo đúng quy trình, đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt được tiêu chuẩn cao nhất.

Nhược điểm

Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình vận hành và sử dụng.

Cần phải tiến hành tiền xử lý sơ bộ nguồn nước trước khi sử dụng phương pháp trao đổi ion

4.Sử dụng phương pháp điện phân

Quá trình điện phân giúp loại bỏ các các ion natri tích điện dương và các ion Clo tích điện âm có trong nước mặn để tạo ra nước ngọt. Các thiết bị điện phân được cấu tạo từ hai thanh than chì hoặc dây sắt có tính dẫn điện cao. Bên ngoài, các thanh này được phủ một lớp điện cực cacbon để biến thành cực âm và cực dương.

Thiết bị điện phân sẽ được nhúng vào một thùng chứa nước nhiễm mặn và kết nối hệ thống với nguồn điện bên ngoài. Khi đó cực âm sẽ hấp phụ các cation natri tích điện dương và cực dương sẽ hấp phụ các anion Clo tích điện âm từ nước mặn.

Ưu điểm

Hoạt động đơn giản, chi phí vận hành ít tốn kém

Nhược điểm

Không phù hợp với nguồn nước có độ cứng cao.

Thường phải có thêm giai đoạn tiền xử lý trước khi tiến hành điện phân

Không phù hợp áp dụng cho quy mô lớn.