Xử lý nước nhiễm mặn tại đồng bằng sông Cửu Long: So sánh và đề xuất công nghệ thích ứng

Bài viết Xử lý nước nhiễm mặn tại đồng bằng sông Cửu Long: So sánh và đề xuất công nghệ thích ứng phân tích, đánh giá một số công nghệ khử mặn, từ đó đưa ra đề xuất về công nghệ có tiềm năng ứng dụng cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long.

XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG: SO SÁNH VÀ ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ THÍCH ỨNG Nguyễn Văn Tuyến, Bùi Thị Thủy Ngân Trần Hùng Thuận, Chu Xuân Quang Trung tâm Công nghệ Vật liệu, Viện Ứng dụng Cơng nghệ (NACENTECH) Tóm tắt Trong năm gần đây, xâm nhập mặn diễn biến ngày phức tạp khu vực Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL), tác động lớn đến sản xuất, đời sống phát triển kinh tế xã hội khu vực Việc tìm kiếm cơng nghệ để chuyển hóa nước nhiễm mặn thành nước với chi phí hợp l‎ý vấn đề vô cấp bách Bài báo phân tích, đánh giá số cơng nghệ khử mặn, từ đưa đề xuất cơng nghệ có tiềm ứng dụng cho khu vực ĐBSCL Trong số công nghệ xem xét, công nghệ lọc màng lọc nano (Nanofiltration - NF) công nghệ điện dung khử ion (Capacitive Deionization - CDI) có nhiều ưu điểm so với công nghệ RO công nghệ sử dụng phổ biến Công nghệ NF vận hành áp suất thấp (3 - 20 bar), lượng tiêu thụ chi phí vận hành thấp, tỷ lệ thu hồi nước cao, loại bỏ chọn lọc ion đa hóa trị làm mềm nước Cơng nghệ CDI giữ lại vi khoáng cần thiết, tỷ lệ thu hồi nước cao (75 - 90 %), tiết kiệm khơng gian diện tích xử lý, phù hợp để áp dụng hiệu điều kiện thực tiễn ĐBSCL Từ khóa: Xâm nhập mặn; Nước nhiễm mặn; Công nghệ khử mặn; Công nghệ NF; Công nghệ CDI Abstract Proposed desalination technologies in Mekong delta Saline intrusion has been a big issue in the Vietnamese Mekong Delta in recent years, have a great impact on production, life and socio-economic development in the region Finding technologies to convert saline water into fresh water at a reasonable cost is an urgent issue This article has analyzed and evaluated a number of desalination technologies, thereby making recommendations on technologies with potential applications for the Mekong Delta Among the technologies, nanofiltration (NF) and capacitive Deionization (CDI) technology have many advantages over RO technology - commonly used technology NF technology operates at low pressure (3 - 20 bar), low energy consumption and operating costs, high water recovery rate, multivalent ion selective removal and water softening CDI technology retains the necessary micro-minerals, has a high water recovery rate (75 - 90 %), saves space and treatment area, and is suitable for effective application in the practical conditions of the Mekong Delta Keywords: Saline intrusion; Saline water; Desalination technology; NF technology; CDI technology Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu diễn ngày mạnh mẽ phức tạp Theo báo cáo Tổ chức UNICEF, Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu, đặc biệt khu vực Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) Đây nơi có địa hình thấp phẳng, phần lớn có độ cao trung bình từ 0,7 - 1,2 m so với mực nước biển, chịu ảnh hưởng trực tiếp triều cường xâm nhập mặn Do đặc điểm khí hậu ĐBSCL, lượng mưa mùa khô (từ tháng 11 đến tháng năm sau) nên thực tế, năm xảy khô Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 13 hạn nói đặc tính thường xuyên khí hậu nơi Trong năm gần đây, việc tích trữ nước nhiều thủy điện dịng sơng Mê Kông dẫn đến xâm nhập mặn sâu chất lượng nguồn nước bị suy giảm đáng kể, vấn đề khan nước sinh hoạt nông thôn xảy hầu hết địa phương thuộc vùng ĐBSCL, tác động lớn đến phát triển kinh tế xã hội đời sống sinh hoạt người dân khu vực Việc tìm kiếm cơng nghệ để chuyển hóa nước nhiễm mặn thành nước với chi phí hợp l‎ý giải pháp lâu bền giúp cho người dân sống chung với hạn hán xâm nhập mặn Theo Hiệp hội khử mặn Quốc tế, giới có 18.000 nhà máy khử mặn nước biển nước nhiễm mặn hoạt động, cung cấp khoảng 86,8 triệu m3 nước ngày để đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt 300 triệu người [1] Hiện nay, nhà máy khử mặn quy mô lớn giới chủ yếu sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), hình thành sở áp dụng thành tựu lĩnh vực vật liệu màng lọc thập kỷ gần Theo dự báo, đến năm 2030, công suất khử mặn cần tăng gấp đôi để đáp ứng nhu cầu nước tăng cao quy mơ tồn cầu Ở Việt Nam, công nghệ khử mặn chưa quan tâm thích đáng Các cơng nghệ khử mặn thường áp dụng sản phẩm thương mại với quy mô nhỏ Công nghệ chưng cất nhiệt áp dụng với hiệu suất không cao [2] Công nghệ điện thẩm tách ED quan tâm Việt Nam cách 10 năm, nhiên, trình vận hành phát sinh vướng mắc khác mặt công nghệ nên loại công nghệ không tiếp tục phát triển Việt Nam [3] Trong đề tài nghiên cứu Trần Đức Hạ năm 2010, công nghệ NF đề xuất để khử mặn cho vùng nông thôn ven biển Đây loại công nghệ hiệu việc khử mặn, nhiên, việc sử dụng loại công nghệ thử nghiệm với quy mơ phịng thí nghiệm với nguồn nước cấp nước mặn nhân tạo pha từ nước muối ăn Năm 2020, nghiên cứu Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam kết hợp với Học viện Kỹ thuật Quân Trường Đại học Lâm nghiệp nhóm nghiên cứu Trịnh Văn Giáp cộng thực [4], công nghệ lọc nano hai bậc sử dụng lượng tái tạo ứng dụng xử lý nước nhiễm mặn Trong nghiên cứu này, hệ thống NF hai bậc thông minh sử dụng lượng mặt trời xử lý nước nhiễm mặn nghiên cứu, lắp đặt khảo sát để đánh giá tính khả thi hiệu kinh tế công nghệ NF Kết cho thấy hệ thống có khả xử lý nước nhiễm mặn (độ mặn khảo sát lên đến 7000 mg/L) thành nước sinh hoạt với tiêu đáp ứng Quy chuẩn Bộ Y tế Gần đây, cơng nghệ CDI đánh giá có tiềm cao xử lý nước nhiễm mặn vấn đề sản xuất điện cực siêu hấp thụ với giá thành thấp giải Thiết bị lọc nước CDI thiết kế lắp đặt thành công với hệ thống điều khiển giúp chuyển hóa nước lợ thành nước đạt Tiêu chuẩn Bộ Y tế [5] Với loại công nghệ RO, sản phẩm thương mại Việt Nam thường hay sử dụng với quy mơ hộ gia đình loại công nghệ sử dụng phổ biến giới Có lẽ tính phổ biến nên nhà nghiên cứu xử lý nước Việt Nam đề xuất loại công nghệ mà chưa có nghiên cứu đánh giá kinh tế kỹ thuật cụ thể để chứng minh loại công nghệ phù hợp với điều kiện hồn cảnh nơng thơn Việt Nam Từ phân tích nhận định trên, nghiên cứu giới thiệu tổng quan loại công nghệ khử mặn bật sử dụng nhà máy khử mặn giới áp dụng Việt Nam Hiện nay, có nhiều loại cơng nghệ khử mặn phát triển cho phù hợp với điều kiện hoàn cảnh khu vực ĐBSCL Cụ thể, nghiên cứu phân tích so sánh ba loại cơng nghệ công nghệ thẩm thấu ngược (RO), công nghệ dùng màng nano (NF) công nghệ điện dung khử ion (CDI) Tiếp sau đó, nghiên cứu thảo luận 14 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững đặc điểm, điều kiện hồn cảnh cụm dân cư nơng thôn ĐBSCL, để đề xuất tiêu chuẩn thiết kế mà hệ thống khử mặn phải đảm bảo Các tiêu chuẩn sử dụng để đánh giá loại công nghệ phù hợp với cấp nước sinh hoạt cho cụm dân cư nông thôn ĐBSCL Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn Các công nghệ khử mặn phân làm hai loại: công nghệ nhiệt công nghệ màng Trong công nghệ nhiệt công nghệ chưng cất nhanh đa bậc MSF (Multi Stage Flash) chưng cất đa phân đoạn MED (Multi Effect Distillation) thích hợp để khử muối nước biển cơng nghệ màng lại tỏ thích hợp để xử lý nước lợ có độ mặn thấp [6] Điều công nghệ màng sử dụng màng lọc thường hoạt động hiệu độ mặn nước cấp vào thấp Trên giới, công nghệ RO công nghệ sử dụng rộng rãi phổ biến để xử lý nước nhiễm mặn Tuy nhiên, công nghệ RO tiêu thụ lượng cao hơn, hiệu lượng RO giảm vùng nước có độ mặn thấp hay nhà máy có cơng suất nhỏ Việc tiêu thụ lượng cao dẫn tới việc tăng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, kết thúc đẩy q trình biến đổi khí hậu nhanh nghiêm trọng Vì vậy, việc giảm tiêu thụ lượng vấn đề sống việc giảm giá thành khử mặn giảm tác động tiêu cực đến mơi trường sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch q trình cung cấp lượng cho q trình khử mặn 2.1 Cơng nghệ thẩm thấu ngược RO Thẩm thấu tượng tự nhiên, nước dịch chuyển qua màng từ nơi có nồng độ muối/khống thấp đến nơi có nồng độ cao (Hình 1) Quá trình dịch chuyển xảy nồng độ muối khoáng hai nơi cân áp suất thẩm thấu xác định sau Cơng nghệ thẩm thấu ngược dựa nguyên lý ngược lại với chế thẩm thấu thông thường Một áp lực lớn áp suất thẩm thấu tạo để đẩy ngược nước từ nơi có hàm lượng muối cao thấm qua màng bán thấm để đến nơi khơng có có muối Hình 1: Nguyên lý thẩm thấu ngược 2.2 Cơng nghệ điện thẩm tách ED Khác với q trình khử mặn sử dụng công nghệ RO, công nghệ ED sử dụng màng trao đổi ion để thực trình khử mặn nước Dưới tác dụng điện trường tạo có hiệu điện áp dụng hai điện cực, ion mang điện tích dịng nước mặn dịch chuyển đến điện cực trái dấu Do tính chọn lọc màng trao đổi ion, muối tan dòng nước mặn dịch chuyển khoang chứa nước thải mặn cuối q trình ED thu dịng nước tách khỏi dòng nước thải mặn Năng lượng tiêu thụ q trình ED điện phụ thuộc nhiều vào độ mặn nguồn nước Với nước có độ mặn cao, có Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 15 chênh lệch áp suất thẩm thấu lớn dòng nước thải mặn dòng nước hai bề mặt màng trao đổi ion Sự chênh lệch áp suất thẩm thấu cản trở dịch chuyển ion muối, làm giảm hiệu suất đồng thời làm tăng lượng tiêu thụ trình ED Hình 2: Nguyên tắc trình điện thẩm tách 2.3 Công nghệ lọc màng nano Công nghệ NF bắt đầu phát triển từ cuối năm 1980, lâu sau phát triển công nghệ RO NF coi cơng nghệ trung gian công nghệ siêu vi lọc UF công nghệ RO Màng lọc NF giống màng RO kích thước lỗ màng lớn (khoảng - 10 nm) Nguyên lý lọc màng dựa phân tách phần tử nước qua lớp vách ngăn (màng) nhờ lực tác dụng Lực tác dụng chênh lệch áp suất, điện thế, nồng độ dung dịch, nhiệt độ,… Các thông số trình lọc màng: áp lực; chế phân tách; cấu trúc màng pha dung dịch Hình 3: Cơng nghệ màng lọc nano NF Công nghệ NF ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm: Xử lý nước mặt, nước ngầm nước thải; Khử mặn nước biển; Tinh chế nguyên liệu sản xuất thuốc; Cô đặc dung dịch công nghệ thực phẩm; Tách dung môi hữu Trong ứng dụng khử mặn nước biển, NF sử dụng trình độc lập tiền xử lý cho trình khử mặn nước biển khác (RO, MSF, MED) Ứng dụng NF trình khử mặn độc lập hướng quan tâm 2.4 Công nghệ điện dung khử ion Công nghệ CDI bao gồm: số điện cực xếp chồng lên thiết bị Nước đưa qua điện cực áp suất thấp, chảy qua điện cực chênh lệch điện áp hình thành (tạo thành tụ điện) ion nước phân tách Việc cung cấp dòng điện trực tiếp tạo trường tĩnh điện thu hút ion hòa tan nước đến điện cực Q trình xảy điện áp thấp tượng điện phân sinh khí khơng xảy Kết ion kim loại nặng, phần chất khoáng tách khỏi nguồn nước nhiễm mặn 16 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững Hình 5: Quá trình giải hấp điện cực Hình 4: Mơi trường tĩnh điện hút ion đảo ngược cực tính hịa tan Các điện cực hoạt động giống tụ điện bình thường Do vậy, thời điểm bão hịa định, điện cực bị Ion bao phủ tồn bề mặt q trình giải hấp thực cách đảo ngược cực tính điện cực Phân tích đề xuất cơng nghệ khử mặn quy mô cụm dân cư 3.1 Các tiêu chuẩn cho hệ thống khử mặn quy mô cụm dân cư Một hệ thống khử mặn quy mô cụm dân cư phải đáp ứng tiêu chuẩn nước cho người dân: - Đảm bảo cung cấp nước với số lượng chất lượng theo quy định Đối với khu vực nông thôn, hệ thống phục vụ khoảng 50 - 100 hộ gia đình, hộ trung bình người, nhu cầu sử dụng nước 60 lít/người/ngày, hệ thống thiết kế đảm bảo cung cấp 12 - 24 m3/ngày [7] Đối với chất lượng nước, công nghệ đề xuất xử lý nước nhiễm mặn với mục đích cấp nước sinh hoạt nên tuân thủ theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT dùng cho nước sinh hoạt thông thường, không sử dụng trực tiếp để ăn uống Tuy nhiên, Quy chuẩn số Tổng chất rắn hịa tan (TDS) khơng quy định Đây số quan trọng, liên quan tới sức khỏe người sử dụng Vì vậy, số quy định Quy chuẩn nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT với giá trị giới hạn 1000 mg/L Vì vậy, Quy chuẩn nên sử dụng kết hợp với QCVN 02:2009/BYT để sử dụng cho việc kiểm soát chất lượng nước sau xử lý - Một vấn đề quan trọng xây dựng hệ thống khử mặn chi phí đầu tư, vận hành hệ thống Yêu cầu đặt công nghệ đề xuất để khử mặn nước cho vùng nơng thơn ĐBSCL phải có tổng chi phí thấp loại công nghệ sử dụng phổ biến (cơng nghệ RO) Trong lượng tiêu thụ yếu tố làm cho giá thành tăng cao Để giảm chi phí, giải pháp tận dụng nguồn lượng tái tạo sẵn có khu vực Công nghệ khử mặn nên thiết kế để sử dụng nguồn lượng Sử dụng lượng đồng nghĩa với việc giảm thiểu biến đổi khí hậu, góp phần làm giảm xâm nhập mặn vùng ĐBSCL - Việc tồn loại công nghệ sử dụng với quy mô nhỏ, vùng nông thôn, phụ thuộc lớn vào việc bảo trì vận hành Các cơng nhân vận hành địa phương thường đào tạo kỹ bản, vậy, yêu cầu quan trọng loại công nghệ sử dụng vùng nơng thơn khơng địi hỏi nhiều kỹ bảo trì vận hành Trên sở phân tích tiêu chuẩn trên, năm gần đây, công nghệ NF CDI xem công nghệ tiềm năng, phù hợp để xử lý hiệu nước nhiễm mặn Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 17 thay công nghệ RO Hai công nghệ chứng minh qua nghiên cứu tỏ phù hợp khử mặn nước lợ Đánh giá đưa dựa phân tích kết nghiên cứu dự án triển khai giới, kết hợp với tiêu chuẩn thiết lập thực tế điều kiện ĐBSCL với giá thành xử lý nước phù hợp 3.2 Tiềm việc sử dụng công nghệ NF để xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt * So sánh hiệu kinh tế Tổng chí phí đầu tư vận hành yếu tố quan trọng để xác định hiệu kinh tế loại công nghệ Công nghệ NF xem có hiệu kinh tế so với công nghệ RO ED tiêu thụ lượng chi phí vận hành thấp [1] Với kích thước lỗ màng khoảng - 10 nm, NF thích hợp cho q trình làm mềm nước, loại bỏ số chất hữu tan, chì, sắt, niken, thủy ngân (II), vi khuẩn gây bệnh,… NF lọc hiệu toàn cặn bẩn hữu với khối lượng phân tử có kích thước từ 0,5 - nm, virus, vi khuẩn, phần lớn muối tan đa hóa trị (95 %) phần muối tan đơn hóa trị (thơng thường 40 - 60 %, loại bỏ lên tới 80 %) khỏi nước [6, 8, 9] Do kích thước lỗ màng lớn hơn, nên áp suất vận hành trình NF thấp RO áp dụng để xử lý loại nước Áp suất hoạt động màng NF nằm khoảng - 20 bar thấp so với công nghệ RO (5 - 120 bar) [12] dẫn tới lượng tiêu thụ trình NF giảm nhiều so với RO Bên cạnh đó, tượng tắc nghẽn màng lọc trình xử lý nước lợ sử dụng công nghệ NF thấp sử dụng cơng nghệ RO Vì hoạt động áp suất thấp nên yêu cầu vật liệu vỏ môđun màng NF thấp hơn, sử dụng vật liệu rẻ so với việc sử dụng màng RO Nhờ tiết kiệm chi phí đầu tư Do ưu điểm kích thước lỗ màng nên thơng lượng thấm màng NF cao, tỷ lệ thu hồi nước lớn Tỷ lệ thu hồi nước cao làm giảm chi phí xử lý nước thải, tỷ lệ nước thu hồi cao đồng nghĩa với việc tăng hiệu sử dụng nguồn nước * So sánh chất lượng nước sau khử mặn Trong công nghệ RO với kích thước lỗ nhỏ (nhỏ 0,001 µm), loại bỏ gần hồn tồn thành phần có nước như: Cacbohydrat; cặn lơ lửng; chất khoáng; ion đa đơn hóa trị, NF có khả loại bỏ có chọn lọc ion đa hóa trị, cho phép loại bỏ có chọn lọc ion kết tủa làm mềm nước Với đặc điểm làm cho NF trở thành lựa chọn để khử mặn nước lợ với độ mặn từ thấp đến trung bình gây ion đa hóa trị Do thẩm thấu ngược sử dụng cho việc chọn lọc khử khoáng NF phù hợp để sản xuất nước uống trực tiếp mà không cần quy trình tái bổ sung khống Với khả khử khống phần dung dịch mặn có chọn lọc, NF trở thành kỹ thuật lọc phù hợp thú vị nhiều khía cạnh Có thể nói rằng, NF công nghệ kinh tế để khử mặn nước lợ tiêu thụ lượng thấp với chi phí vận hành thấp so với RO * So sánh bảo trì vận hành Cơng nghệ RO cần áp lực cao cho trình hoạt động Do đó, chi phí vận hành bảo trì công nghệ cao, cần phải có: - Vật liệu chế tạo vỏ mơđun màng phải chịu áp suất cao; - Cần có hệ thống bơm tạo áp suất cao; 18 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững - Chi phí điện tiêu thụ cao, sử dụng nguồn điện lượng tái tạo - Địi hỏi phải có hệ thống người vận hành trình độ cao để kéo dài tuổi thọ màng lọc Trong đó, cơng nghệ NF yêu cầu trình vận hành bảo trì đơn giản so với cơng nghệ RO Như vậy, công nghệ NF công nghệ tiềm xử lý nước nhiễm mặn khu vực ĐBSCL Các nghiên cứu rằng, sử dụng màng lọc NF bậc xử lý nước nhiễm mặn có nồng độ muối nhỏ ‰ để thành nước sinh hoạt nước ăn uống theo QCVN 01:2009/ BYT, nồng độ muối nước lên tới 22 ‰ cơng nghệ NF hai bậc sử dụng thông qua việc ghép nối đơn giản môđun màng [9, 10, 11] Trước đây, nguồn nước nhiễm mặn khu vực ĐBSCL dao động khoảng - ‰ (1000 - 5000 mg/L) Tuy nhiên, năm gần đây, diễn tượng xâm nhập mặn sâu, nguồn nước bị nhiễm mặn có nồng độ muối cao nhiều Vì vậy, để xử lý nguồn nước nhiễm mặn việc sử dụng công nghệ màng lọc Nano đa bậc cần thiết 3.3 Tiềm việc sử dụng công nghệ CDI xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt Trong năm gần đây, công nghệ CDI công nghệ tập trung nghiên cứu ứng dụng xử lý nước nhiễm mặn So với công nghệ khác, CDI tính tốn tiết kiệm lượng Bảng so sánh lượng yêu cầu tính kWh/m3 để khử mặn với cơng nghệ khác Bảng cho thấy rõ ràng CDI có nhu cầu lượng so với cơng nghệ khử mặn có Bảng Nhu cầu lượng công nghệ [14] Phương pháp khử mặn MSF MED RO ED CDI Nhu cầu lượng kWh/m3 10 - 58 - 58 2-6 0,4 - 8,7 0,1 - 2,03 Công nghệ CDI không cần sử dụng thêm lọc đặc biệt phụ gia hóa học q trình vận hành [15] Cơng nghệ hoạt động hiệu nhiệt độ môi trường cao, khi, hiệu suất trình lọc RO suy giảm nhanh chóng nhiệt độ mơi trường cao Ngồi với việc sử dụng điện áp thấp, cơng nghệ hồn tồn tối ưu để phù hợp với nguồn lượng tái tạo có cơng suất nhỏ Cơng nghệ khắc phục nhược điểm công nghệ lọc RO như: - Giữ lại khoáng chất vi lượng khoáng tự nhiên tốt cho thể như: canxi; magie;… - Không phải thay màng lọc sau thời gian sử dụng; tiêu thụ lượng thấp Thiết bị cấu tạo nhỏ gọn, hạn chế xả thải nguồn nước ô nhiễm - Cơng nghệ CDI có khả thu hồi nước cao khoảng 75 - 90 %, đó, cơng nghệ RO thu hồi thu hồi nước 25 - 75 % (thơng thường khoảng 50 % trở xuống) Quy trình CDI nói chung có mức tiêu thụ lượng tương đối thấp, dao động từ 0,6 - 1,2 kWh.m−3 để loại bỏ tổng chất rắn hòa tan (TDS) khỏi nước lợ Như vậy, cơng nghệ CDI có chi phí vận hành thấp 03 lần so với RO Theo tính tốn số nghiên cứu, vốn đầu tư CDI Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ mơi trường phát triển bền vững 19 tương đương với RO, với công suất xử lý Tuy nhiên, chi phí vận hành chi phí bảo trì CDI thấp nhiều so với RO phân tích so sánh Ngồi ra, công nghệ CDI tiết kiệm không gian diện tích hệ thống xử lý Ví dụ, đơn vị thiết kế CDI nước lợ sản xuất khoảng 168 m3/ngày cần không gian khoảng 3,96 m3 [14] Như vậy, lực sản xuất cụ thể m3 không gian khoảng 42,2 m3/ ngày Trong khi, hệ thống RO khử mặn nước lợ với cơng suất 758 m3/ngày cần có kích thước lắp đặt khoảng 33 m3 vận hành thương mại hệ thống RO Ngồi ra, CDI đánh giá công nghệ xanh với tác động tối thiểu đến môi trường Bảng So sánh chi tiết công nghệ CDI công nghệ RO [14] Công nghệ khử muối Tiền xử lý Hệ thống hoạt động với nhiệt độ cao (trên 45ºC) Đóng cặn bám bẩn Khả chịu clo Hóa chất Vật liệu tiêu hao Bảo trì Sử dụng lượng Áp suất làm việc Tỷ lệ thu hồi nước Chi phí vận hành Giá bán CDI Thấp Đúng Thấp Đúng Không Thấp Thấp Thấp Thấp 75 - 90 % RO cao gấp lần CDI Tương đương RO Cao Không Cao Khơng Có Cao Cao Cao Cao 25 - 75 % RO cao gấp lần CDI Tương đương Như vậy, thấy hai cơng nghệ NF CDI hai cơng nghệ khử mặn có tiềm ứng dụng cách hiệu phù hợp với điều kiện hoàn cảnh khu vực ĐBSCL Trong năm gần đây, việc sử dụng lượng tái tạo hệ thống xử lý nước nhiễm mặn quan tâm, đặc biệt quy mô cụm dân cư Vấn đề cần có thêm nghiên cứu để có giải pháp phù hợp việc tích hợp nguồn điện tái tạo với hệ thống lưới điện cách hiệu để giảm chi phí lượng giải tốn đưa chi phí sản xuất nước cấp từ nguồn nước nhiễm mặn xuống mức phù hợp với mặt kinh tế đại phận người dân vùng nông thôn ĐBSCL Hiện có số nghiên cứu với kết tiềm việc kết hợp công nghệ NF công nghệ CDI vận hành nguồn lượng mặt trời giới xử lý nước nhiễm mặn Kết luận Nghiên cứu thực phân tích cơng nghệ nghiên cứu thử nghiệm, vận hành Việt Nam giới, nhằm luận giải đề xuất công nghệ khử mặn phù hợp với cụm dân cư nông thôn vùng ĐBSCL, nơi mà ngày khan nguồn nước tượng xâm nhập mặn có hạ tầng điện lưới cịn chưa đáp ứng Dựa tiêu chuẩn thiết lập từ điều kiện hồn cảnh thực tiễn vùng nơng thơn ĐBSCL, so sánh với công nghệ RO - công nghệ sử dụng phổ biến nay, nhận thấy công nghệ NF công nghệ CDI tỏ phù hợp Công nghệ NF vận hành áp suất thấp nên lượng tiêu thụ vận hành hệ thống thấp hơn, tỷ lệ thu hồi nước cao, có khả loại bỏ chọn lọc ion đa hóa trị làm mềm nước Cơng nghệ CDI chi phí vận hành thấp, tỷ lệ thu hồi nước cao (75 - 90 %), nước sau xử lý giữ lại khoáng chất vi lượng khoáng tự nhiên tốt cho thể, như: canxi, magie; tiết kiệm không gian diện tích xử lý Vì vậy, chúng tơi đề xuất hai công nghệ phù hợp 20 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững để khử mặn cung cấp nước uống, sinh hoạt cho cụm dân cư nơng thơn vùng ĐBSCL Trong đó, việc sử dụng kết hợp cơng nghệ NF CDI có vận hành nguồn lượng mặt trời khuyến nghị định hướng cho nghiên cứu thử nghiệm để xử lý nước nhiễm mặn cung cấp nước cho vùng ĐBSCL Lời cảm ơn: Nghiên cứu thực khuôn khổ đề tài cấp Viện Ứng dụng Công nghệ năm 2021“Khảo sát lựa chọn công nghệ xử lý nước nhiễm mặn Đồng sông Cửu Long” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Baawain, M., Choudri, B S., Ahmed, M., & Purnama, A., (2015) Recent progress in desalination, environmental and marine outfall systems Basel, Switzerland: Springer International Publishing [2] Ngô Thị Trà My, Nguyễn Công Nguyên, Nguyễn Thị Hậu, Bùi Xuân Thành (2018) Phát triển công nghệ chưng cất màng tiếp xúc trực tiếp dạng nhúng chìm để xử lý nước nhiễm mặn Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 54, Số 7A (2018): 66 - 71 [3] Nguyễn Hoài Châu, Cao Văn Chung, Lê Xuân Thịnh (2005) Một số kết nghiên cứu xử lý nước nhiễm mặn thiết bị điện thẩm tách tự chế tạo Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 43(2): 114 - 120 [4] Trịnh Văn Giáp, Phan Quan Thăng, Trần Thị Thu Lan, Dương Công Hùng, Nguyễn Như Ngọc (2020) Ứng dụng công nghệ lọc nano hai bậc sử dụng lượng tái tạo xử lý nước nhiễm mặn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp 5, [5] Nguyễn Thị Thơm, Huỳnh Lê Thanh Nguyên, Phạm Thị Năm, Phạm Gia Vũ, Nguyễn Thị Thu Trang, Trần Thanh Nhựt, Võ Thị Kiều Anh, Thái Hoàng, Nguyễn Thái Hoàng, Lê Viết Hải, Trần Đại Lâm (2020) Xử lý nước lợ vùng xâm nhập mặn cơng nghệ khử điện dung Tạp chí Khoa học công nghệ Việt Nam, 12 [6] Soraya Honarparvar, Xin Zhang, Tianyu Chen, Ashkan Alborzi, Khurshida Afroz and Danny Reible (2021) Frontiers of Membrane Desalination Processes for Brackish Water Treatment: A Review, Membranes 11(4), 246 [7] Phạm Văn Hoàn, Trần Thị Thanh Khương (2016) Công nghệ khử mặn hiệu cấp nước sinh hoạt cho cụm dân cư nông thôn đồng sông Cửu Long Tạp chı́ Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ Môi trường: 45: 33 - 42 [8] Hanane Dach (2008) Comparison of nanofiltration and reverse osmosis processes for a selective desalination of brackish water feeds Appendix, [9] Ghazaleh Vaseghi, Abbas Ghassemi & Jim Loya (2016) Characterization of reverse osmosis and nanofiltration membranes: effects of operating conditions and specific ion rejection Desalination and Water Treatment, - 12 [10] Mohamed E.A Ali (2021) Nanofiltration Process for Enhanced Treatment of RO Brine Discharge Membranes, 11, 212 [11] Courfia K Diawwara (2008) Nanofitration Process Efficiency in Water Desalination Separation &Purification Reviews 37, 302 - 324 [12] J Palmeri ea al (2009) Process modeling of brackfish and seawwater nanofitration Desalination and water Treatment, 9, 263 - 271 [13] Trần Đức Hạ, Nguyễn Quốc Hịa, Phạm Duy Đơng, Nguyễn Tiến Tồn (2013) Hệ thống xử lý nước mặn nước lợ ứng dụng màng lọc nano (NF) để cấp nước ăn uống vùng ven biển Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Số 17, - 2013 [14] Moustafa El Shafei1 and Ashraf Seleym (2017) Potential of Solar-driven CDI Technology for Water Desalination in Egypt Journal of Renewable Energy and Sustainable Development (RESD), Volume 3, Issue 3, December 2017, 251 - 257 [15] Bartholomew, Jay F Whitacre, and Meagan S Mauter (2020) Cost Comparison of Capacitive Deionization and Reverse Osmosis for Brackish Water Desalination Xitong Liu, Sneha Shanbhag, Timothy V ACS ES&T Engineering, - 2020 Ngày chấp nhận đăng: 10/11/2021 Người phản biện: TS Lê Ngọc Thuấn Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường phát triển bền vững 21 ... loại công nghệ phù hợp với cấp nước sinh hoạt cho cụm dân cư nông thôn ĐBSCL Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn Các công nghệ khử mặn phân làm hai loại: công nghệ nhiệt công nghệ màng Trong công nghệ. .. xử lý nước nhiễm mặn cung cấp nước cho vùng ĐBSCL Lời cảm ơn: Nghiên cứu thực khuôn khổ đề tài cấp Viện Ứng dụng Công nghệ năm 2021“Khảo sát lựa chọn công nghệ xử lý nước nhiễm mặn Đồng sông Cửu. .. nguồn nước nhiễm mặn việc sử dụng cơng nghệ màng lọc Nano đa bậc cần thiết 3.3 Tiềm việc sử dụng công nghệ CDI xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt Trong năm gần đây, công nghệ CDI công nghệ