Đối với nước ta – một quốc gia có bờ biển dài cùng tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo từ sức gió và mặt trời, chúng ta nên cố gắng cải tiến các hệ thống tách muối theo nguyên lý nhiệt[r]
(1)Chọn công nghệ tách muối phù hợp với điều kiện Việt Nam
Bài viết nhằm cung cấp thông tin tổng quan hệ thống tách muối khỏi nước lợ, nước biển sử dụng phổ biến giới, qua đề xuất một giải pháp cho nguồn nước vùng duyên hải nước ta để thích nghi với bối cảnh biến đổi khí hậu nước biển dân
Ở Việt Nam, biện pháp tách dạng tạp chất thông thường bể lắng kết hợp với bể lọc sơ (cát vàng, đá, sỏi .) áp dụng từ lâu tỏ hiệu Tuy nhiên, thành phần hịa tan nước muối phương pháp nêu lại không hiệu
Để tách muối, người ta cân nhắc sử dụng hệ thống thiết bị khác nhau, chủ yếu phân làm hai loại dựa theo nguyên lý hoạt động: sử dụng nhiệt sử dụng màng lọc (sử dụng lượng học chủ yếu)
Nguyên lý nhiệt
Công nghệ tách muối để lấy nước với nguyên lý sử dụng nhiệt dựa tảng thiết bị chưng cất phân chia thành nhiều phương pháp sau: Chưng cất đa tầng (multi – stage flash distillation), chưng cất nhiều hiệu hay hệ thiết bị chưng cất liên hoàn (multi – effect distillation), chưng cất nén (vapor compression distillation)
Các hệ thống chưng cất thường bổ sung thiết bị tạo chân không nhằm hạ nhiệt độ hoạt động hệ thống để phù hợp với nhiệt độ tối đa hình thành (khoảng 500C đến 850C) từ thiết bị gia nhiệt cấp từ thiết bị thu nhiệt xạ mặt trời
(2)học (thường cố gắng lấy từ lượng sức gió trường hợp sử dụng lượng tái tạo) cho hoạt động bơm chân khơng vịng nước yêu cầu độ dày vật liệu chế tạo thiết bị phải tăng lên
Trong trường hợp ấy, giá thành đầu tư, kích thước, khối lượng thiết bị chi phí vận hành, bảo dưỡng – bảo trì hệ thống bị tăng lên nhiều Điểm bật hệ thống tách muối dạng chất lượng nước cao tạo với trị số tổng lượng chất rắn hòa tan TDS (total dissolved solids) thấp 50 mg/lít – trị số TDS thấp nước tạp chất
Nguyên lý màng lọc
Trước 2002, thiết bị hoạt động theo nguyên lý sử dụng nhiệt phát triển chiếm ưu thế; nhiên, sau thiết bị hoạt động theo nguyên lý màng lọc (chủ yếu sử dụng nguyên tắc tẩm thấu ngược – RO: reverse osmosis) lại phát triển mạnh phát triển công nghệ chế tạo màng lọc
Cho đến nay, thiết bị lọc muối sử dụng nguyên lý nhiệt thiết kế chế tạo cho ứng dụng qui mô nhỏ đặc điểm tiêu hao lượng riêng cho đơn vị thể tích nước thường lớn thiết bị hoạt đơng theo ngun lý màng lọc Theo ước tính, đến năm 2015, lượng nước tạo từ nước mặn nước lợ nguyên lý sử dụng màng lọc chiếm gần gấp đôi nguyên lý sử dụng nhiệt nhiệt
Tỉ lệ sử dụng công nghệ tách muối thế giới (2002).
Không sử dụng qui mô nhỏ mà hệ thống sử dụng màng lọc phát triển ứng dụng nhà máy lọc muối qui mô lớn đến lớn trường hợp nhà máy sản xuất nước từ nước biển Fukuoka, Nhật với suất 250.800 m3/ngày
(3)Tuy nhiên, đối thiết bị sử dụng màng thẩm thấu ngược, định luật Vant – hoff, áp suất tạo cần thắng áp suất thẩm thấu ngược nên trị số áp lực tạo đầu bơm cần đạt vài bar (đối với nước lợ) đến vài chục bar (đối với nước biển)
Chính vậy, nguồn cấp lượng cấp cho hệ thống qui mô lớn thường lấy từ điện lưới quốc gia không cấp từ hệ thống nguồn điện sức gió, nguồn điện mặt trời qui mơ nhỏ có tính chất phân tán
Trong trường hợp nhà máy sản xuất nước Fukuoka nói trên, nguồn nước tạo đưa lên bể chứa cao vị cấp cho toàn thành phố Cách làm phù hợp với điều kiện quy mơ dân số lớn có xu hướng cư trú tập trung
Còn với phương án thiết kế ứng phó với biến đổi khí hậu kịch xâm thực mặn nước biển dâng, thiết kế dạng khơng hợp lý tính phân tán cư trú dân cư ven biển Chúng ta phải cần đến thiết bị có quy mơ suất nhỏ hơn, nguồn lượng cấp cho hệ thống lượng tái tạo
Nhìn chung, phương pháp lọc màng thẩm thấu ngược RO không sử dụng nhiều nước phát triển nước khơng có khả làm chủ cơng nghệ chế tạo màng lọc, vốn xếp vào công nghệ cao nên giá nhập mặt hàng cao
Sự kết nối thiết yếu hệ thống tách muối hệ thống lượng tái tạo
Năng lượng cấp cho hệ thống tách muối vấn đề lớn vùng ven biển hải đảo có dân cư khơng tập trung nên khó tiếp cận lưới điện quốc gia Hiện nay, giới phát triển mạnh mẽ hệ thống tách muối hoạt động theo chế “tự hành” (autonomous) với nguồn lượng tái tạo dựa việc tận dụng điều kiện thuận lợi có sẵn sức gió lượng mặt trời (ở dạng trực tiếp gián tiếp qua biến đổi thành điện năng)
Khơng chiếm ưu nói chung ứng dụng tách muối mà với hệ thống tách muối cỡ nhỏ, hoàn toàn sử dụng lượng tái tạo (năng lượng sức gió lượng mặt trời), phương pháp RO tỏ phương pháp có ưu lựa chọn đa phần ứng dụng Ngày nay, 51% ứng dụng tách muối có nguồn cấp từ pin mặt trời lượng gió sử dụng phương pháp lọc màng
Ngày nay, phương pháp sử dụng nhiệt trực tiếp từ lượng xạ nhiệt mặt trời thường dùng nước có cơng nghệ tiên tiến Phương pháp lai ghép lượng sức gió lượng mặt trời xu hướng tiềm phát triển chiếm 4% ứng dụng
(4)Hiện nay, dù với công nghệ nào, hay qui mơ vật liệu chế tạo nên thiết bị cấu phần tạo hệ thống tách muối có yêu cầu đặc biệt khả chống chịu ăn mòn, ô xy hóa
Vật liệu chế tạo dùng thường dạng Inox – SU316, thiết bị lĩnh vực chế biến thực phẩm với yêu cầu mức độ vệ sinh cao thường chế tạo với vật liệu Inox – SU304 (yêu cầu thấp hàm lượng Niken)
Các nhà khoa học cố gắng “phi kim hóa” vật liệu chế tạo thiết bị tách muối đổi mặt công nghệ nhằn hạn chế tối thiếu tham gia trực tiếp cấu phần – nhiệt
Một số thử nghiệm thực cho kết khả quan, nhiên suất thiết bị có cấu tạo từ vật liệu chủ yếu phi kim yêu cầu diện tích lắp đặt lớn thiết bị thơng thường có suất
Đối với nước ta – quốc gia có bờ biển dài tiềm lớn lượng tái tạo từ sức gió mặt trời, nên cố gắng cải tiến hệ thống tách muối theo nguyên lý nhiệt trực tiếp phát triển theo hướng phi kim hóa thiết bị chưa có khả làm chủ công nghệ màng, công nghệ chế tạo Inox – Su316 công nghệ chế tạo pin mặt trời