Nghiên cứu quá trình khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược ro phục vụ cấp nước vùng duyên hải hải đảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *********♦********* TRẦN THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH KHỬ MẶN BẰNG CƠNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO PHỤC VỤ CẤP NƯỚC VÙNG DUYÊN HẢI VÀ HẢI ĐẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUT MễI TRNG NGI HNG DN KHOA HC PGS.TS Đặng Xuân Hiển H NI 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đề tài Nghiên cứu trình khử mặn công nghệ thẩm thấu ngược RO phục vụ cấp nước vùng duyên hải hải đảo thực nỗ lực thân hướng dẫn PGS.TS Đặng Xuân Hiển với tài liệu tham khảo đà trích dẫn cuối luận văn Hà Nội, tháng 11 năm 2009 Học viên Trần Thị Vân Anh Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Lời cảm ơn Trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn kính trọng tới PGS.TS Đặng Xuân Hiển, người đà hướng dẫn định hướng cho suốt trình thực luận văn này! Tôi chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Viện khoa học Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đà giúp đỡ ủng hộ suốt trình học tập! Tôi gởi lời cảm ơn đến Ban lÃnh đạo đồng nghiệp Công ty Công nghệ Thương mại Sông Hồng đà tạo điều kiện cho có hội tham gia khoá học này! Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Cuối cùng, xin tỏ lòng biết ơn đến gia đình bạn bè đà tạo điều kiện ủng hộ tôi! Xin chân thành cảm ơn! Học viên Trần Thị Vân Anh MC LC M U CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỬ MẶN VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHỬ MẶN 1.1 Sự phân bố nước hành tinh Sự cần thiết phải khử mặn nước biển 1.1.1 Sự phân bố nước hành tinh 1.1.2 Sự cần thiết phải khử mặn nước biển 1.2 Đặc tính nước lợ, nước nhiễm mặn, nước biển 1.2.1 Nước lợ 1.2.2 Nước biển Cách biểu thị độ mặn nước, phân loại nước theo độ mặn 1.3.1 Cách biểu thị độ mặn nước 1.3.2 Phân loại nước theo độ mặn 1.4 Tổng quan công suất khử mặn Phân loại trình khử mặn 1.4.1 Tổng quan công suất khử mặn 1.4.2 Phân loại trình khử mặn 12 1.5 Các phương pháp nhiệt 14 1.5.1 Bay nhanh nhiều bậc (Multistage Flash Distillation- MSF) 15 1.5.2 Chưng đa bậc (Multiple Effect Distillation- MED) 17 1.5.3 Bay đơn bậc (Single Effect Evaporlation - SEE) 19 1.5.4 Một số qúa trình khử muối sử dụng lượng nhiệt khác 21 1.6 Công nghệ màng 21 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi tr­êng 1.6.1 Màng điện thẩm tích (Electro Dialysis - ED) 21 1.6.2 Màng thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO) 23 1.7 Phân tích lựa chọn cơng nghệ khử muối [4] 26 1.8 Vấn đề môi trường nảy sinh từ nhà máy khử muối 29 1.8.1 Những tác động nhà máy khử mặn 30 1.8.2 Các biện pháp giảm thiểu tác động môi trường 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH THẨM THẤU NGƯỢC RO VÀ ỨNG DỤNG RO TRONG KHỬ MẶN 35 2.1 Các khái niệm liên quan 35 2.1.1 Giới thiệu trình lọc màng 35 2.1.2 Hiện tượng thẩm thấu, cân thẩm thấu, thẩm thấu ngược 38 2.1.3 Tính tốn áp suất thẩm thấu 40 2.2 Cấu trúc hóa học màng, dạng thiết bị RO dùng công nghiệp 42 2.2.1 Cấu trúc hoá học màng 42 2.2.2 Các loại màng 42 2.2.3 Cấu hình module màng RO 45 2.2.4 Các loại thiết bị màng dùng công nghiệp 46 2.3 Cơ chế lọc nước qua màng chế khử mặn 49 2.3.1 Cơ chế hòa tan- khuếch tán 50 2.3.2 Cơ chế hoà tan- khuyếch tán cho thẩm thấu ngược trình khử mặn 52 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thẩm thấu ngược 53 2.4.1 Ảnh hưởng cấu trúc dung dịch 53 2.4.2 Bản chất chất điện ly 54 2.4.3 Ảnh hưởng áp suất làm việc 55 2.4.4 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch 56 2.4.5 Ảnh hưởng cấu trúc màng 57 2.4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ 57 2.4.7 Hiện tượng phân cực nồng độ 58 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ m«i tr­êng 2.4.8 Ảnh hưởng tượng đóng cặn kéo màng bề mặt màng 58 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHỬ MUỐI TRONG NƯỚC CỦA CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO 60 3.1 Mục đích nghiên cứu 60 3.2 Đối tượng nghiên cứu 60 3.3 Các phương pháp nghiên cứu 60 3.4 Mô tả thí nghiệm 61 3.4.1 Thiết bị thẩm thấu ngược OIA/EV hãng ElettronicaVenneta 61 3.4.2 Máy đo độ mặn, máy đo pH máy đo nhiệt độ 62 3.4.3 Mơ tả thí nghiệm 62 3.5 Xác định thông số tối ưu cho thiết bị màng sở phương pháp mơ hình hóa thực nghiệm [2] 62 3.6 Kết thí nghiệm giải thích kết 66 3.6.1 Kết thí nghiệm 66 3.6.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng nước khử mặn 67 3.6.3 Phân tích ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất khử mặn 72 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHỬ MẶN BẰNG PHẦN MỀM ROSA 78 4.1 Giới thiệu phần mềm ROSA 78 4.1.1 Giới thiệu chung 78 4.1.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm 79 4.2 Các sở ban đầu để tính tốn thiết kế hệ thống khử mặn nước biển công nghệ màng thẩm thấu ngược RO 80 4.2.1 Loại nguồn nước thơng số cần phân tích 80 4.2.2 Kiểm sốt đóng cặn 82 4.3 Thiết kế hệ thống RO 82 4.3.1 Thiết kế hệ thống RO 82 4.3.2 Thiết kế hệ thống màng 84 4.3.3 Các bước thiết kế hệ thống RO/ NF 85 4.4 Một số cấu hình thường sử dụng cho hệ thống khử mặn RO 88 4.4.1 Xử lý theo mẻ 88 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường 4.4.2 Hệ thống module 90 4.4.3 Hệ thống bậc (Single – Stage System) 91 4.4.4 Hệ thống nhiều bậc (Multi – Stage System) 91 4.5 Tính tốn thiết kế cho hệ thống cụ thể 92 4.5.1 Lựa chọn thông số đầu vào 93 4.5.2 Lựa chọn cấu hình dòng 93 4.5.3 Chọn lựa màng RO 94 4.5.4 Tính tốn sơ số lõi số vỏ chịu áp cần sử dụng 95 4.5.5 Kết chạy phần mềm ROSA 95 4.6 Kết đánh giá 96 4.6.1 Kết 96 4.6.2 Đánh giá hệ thống hai bậc RO/RO 99 4.6.3 Đánh giá hệ thống bậc RO có tuần hồn dịng đậm đặc 101 4.6.4 So sánh hiệu suất khử TDS, điện tiêu thụ áp suất hệ thống bậc RO/RO bậc RO có tuần hồn dịng đậm đặc 103 4.6.4 Đánh giá kết nghiên cứu khả ứng dụng thực tế 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 PHỤ LỤC Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ED : Electro Dialysis - Điện thẩm tích MEE : Multiple Effect Evaporation – Bay đa bậc MSF : Multiple Stage Flash – Bay nhanh nhiều bậc SEE : Single Effect Evaporation – Bay đơn bậc TVC : Thermal Vapor Compression - Nhiệt nén MVC : Mechanical Vapor Compression – Cơ nén ADVC : Adsorption Vapor Compression - Hấp phụ nén ABVC : Absorption Vapor Compression - Hấp thụ nén MF : Microfiltration – Vi lọc UF : Utrafiltration – Siêu lọc NF : Nanofiltration - Lọc nano RO : Reverse Osmosis – Thẩm thấu ngược TOC : Total organic Cacbon - Tổng Cacbon hữu AOC : Assimilable Organic Carbon- Cacbon hữu dễ phân huỷ TDS : Total Dissolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan SDI : Silt Density Index - Chỉ số mt cn Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ m«i tr­êng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần ion nước lợ (mg/l) (Al-Mutaz, 2000) Bảng 1.2 Thành phần ion nước biển (mg/l) (Al-Mutaz, 2000) Bảng 1.3 công suất sản xuất tỷ lệ công nghệ khử mặn Mỹ quốc gia vùng Vịnh năm 1996- 2000 11 Bảng 1.4 : Phân loại trình khử mặn nhiệt màng 13 Bảng 1.5 So sánh biện pháp khử muối phương pháp nhiệt màng 27 Bảng 2.1 Kích thước mao quản áp suất làm việc cho số trình màng 36 Bảng 2.2 Các điều kiện phá hủy với loại màng 45 Bảng 3.1 Các thông số màng FT-30 61 Bảng 3.2 Bảng mức thí nghiệm yếu tố 64 Bảng 3.3 Các giá trị N d ma trận tâm xoay bậc hai 66 Bảng 3.4 Đánh giá sai số độ xác phương trình hồi quy 71 Bảng 3.5 Đánh giá sai số độ xác phương trình hồi quy 76 Bảng 4.1 Các thông số thiết kế hệ thống RO khử mặn nước biển giá trị tiêu chuẩn 83 Bảng 4.2 Hàm lượng ion nước biển đo trạm Hải văn Hải Hậu 93 Bảng 4.3: Đặc tính thơng số hoạt động màng SW30HRLE-370/34i 94 Bảng 4.4: Đặc tính thơng số hoạt động màng SW30HR-37/34i 94 Bảng 4.5: Mối tương quan số lõi màng số bậc với tỷ lệ thu hồi 95 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết thiết kế 97 Bảng 4.7 Một số thông số nhà máy Mỹ 106 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường DANH MC CC HèNH Hỡnh 1.1 Thành phần nguyên tố nước biển Hình 1.2 Sự phân bố công suất khử mặn giới nước đứng đầu lĩnh vực năm 2000 10 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên tắc khử muối 13 Hình 1.4 Hệ thống khử muối bay nhanh nhiều bậc - tuần hoàn dung dịch muối (MSF - BR) 17 Hình 1.5 Hệ thống chưng đa bậc với dòng vào song song (MED - PF) 18 Hình 1.6 Quá trình bay đơn bậc nén học (SEE - MVC) 20 Hình 1.7 Sự loại bỏ ion trình điện thẩm tách 22 Hình 1.8 Sự di chuyển ion trình điện thẩm tách 23 Hình 1.9: Cấu tạo lõi màng thẩm thấu ngược RO 24 Hình 1.10 Đồ thị biểu diễn lượng nước khử mặn công nghệ thẩm thấu ngược số nước 28 Hình 2.1 Mơ tả q trình màng 35 Hình 2.2 Hai cách đặt áp suất vận hành trình màng 37 Hình 2.6 Các loại màng 44 Hình 2.7 Mặt cắt ngang vỏ chịu áp với màng lõi 45 Hình 2.8 Module màng dạng 46 Hình 2.9 Module màng dạng ống 47 Hình 2.10 Module ống sợi rỗng 48 Hình 2.11 Mặt cắt ngang module dạng ống sợi rỗng 48 Hình 2.12 Sự vận chuyển phân tử qua màng mơ tả dòng thấm qua lỗ xốp chế hòa tan- khuếch tán 49 Hình 3.1 Đồ thị Pareto cho lưu lượng 67 Hình 3.2 Biểu đồ biểu thị yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng nước khử 68 Hình 3.3 Biểu đồ biểu thị ảnh hưởng cặp hai yếu tố đến lưu lượng nước khử 69 Hình 3.4 Mặt mục tiêu cho lưu lượng 70 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Amoni (tớnh theo mg/l NH4+) Nitrat NO2) Nitrit NO2) (tính theo (tính theo mg/l 50 mg/l Clorua mg/l 300 10 Asen mg/l 0.05 11 Sắt mg/l 0.5 12 Độ ơ-xy hóa theo mg/l KMnO4 13 Tổng số chất rắn mg/l hòa tan (TDS) 1200 14 Đồng mg/l 15 Xianua mg/l 0.07 16 Florua mg/l 1.5 17 Chì mg/l 0.01 18 Mangan mg/l 0.5 19 Thủy ngân mg/l 0.001 20 Kẽm mg/l TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984) TCVN 6180-1996 (ISO 7890-1988) TCVN 6178-1996 (ISO 6777-1984) TCVN 6194-1996 (ISO 9297-1989) TCVN 6182-1996 (ISO 6595-1982) TCVN 6177-1996 (ISO 6332-1988) Thường quy kỹ thuật Viện Y học lao động Vệ sinh môi trường TCVN 6053-1995 (ISO 9696-1992) TCVN 6193-1996 (ISO 8288-1986) TCVN 6181-1996 (ISO 6703-1984) TCVN 6195-1996 (ISO 10359-1992) TCVN 6193-1996 (ISO 8286-1986) TCVN 6002-1995 (ISO 6333-1986) TCVN 5991-1995 (ISO 5666/1-1983 ISO 5666/3-1989) TCVN 6193-1996 (ISO 8288-1989) I I I I I I I II II II II II II II II II Vi sinh vật 21 22 vi khuẩn /100ml E.coli vi khuẩn Coliform chịu nhiệt /100ml Coliform tổng số 50 TCVN 6187-1996 (ISO 9308-1990) TCVN 6187-1996 (ISO 9308-1990) (*) Mc kim tra: Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 I I Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Mc I: Bao gồm tiêu phải kiểm tra trước đưa vào sử dụng kiểm tra sáu tháng lần Đây tiêu chịu biến động thời tiết quan cấp nước đơn vị y tế chức tuyến thực Việc kiểm tra chất lượng nước theo tiêu giúp cho việc theo dõi trình xử lý nước trạm cấp nước thay đổi chất lượng hình thức cấp nước hộ gia đình để có biện pháp khắc phục kịp thời Mức độ II: Bao gồm tiêu cần trang thiết bị kiểm tra biến động theo thời tiết Những tiêu kiểm tra khi: - Trước đưa nguồn nước vào sử dụng - Nguồn nước khai thác vùng có nguy nhiễm thành phần tương ứng có sẵn thiên nhiên - Khi kết tra vệ sinh nước điều tra dịch tễ cho thấy nguồn nước có nguy bị ô nhiễm - Khi xảy cố mơi trường ảnh hưởng đến chất lượng vệ sinh nguồn nước - Khi có nghi ngờ nguồn nước bị ô nhiễm thành phần nêu bảng tiêu chuẩn gây - Các yêu cầu đặc biệt khác (**) Riêng tiêu pH: giới hạn cho phép quy định khoảng t 6,0 n 8,5 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghƯ m«i tr­êng PHỤ LỤC CÁCH XÁC ĐỊNH SDI SDI (Silt Density Index) - Chỉ số mật độ cặn hay cịn gọi số đóng cặn SDI số thực nghiệm dùng để đánh giá khả đóng cặn bề mặt màng NF hay RO hệ thống sử dụng công nghệ màng, đặc biệt hệ thống RO ứng dụng khử mặn nước biển - Sơ đồ xác định SDI hình bao gồm số thành phần chính: + Các đường ống, van phận khung đỡ làm thép không gỉ nhựa để phòng ngừa nhiễm bẩn đồng thời phải chịu áp suất lên đến 50 psi + Các thành phần khác thể hình - Quy trình xác định SDI: Lắp đặt thiết bị hình Kết nối đầu vào hệ thống thí nghiệm với đường ống nước cấp Điều chỉnh thiết bị điều áp 30 psi Đo nhiệt độ dòng vào (Chênh lệch nhiệt độ dịng vào dịng khơng q 1oC) Mở van xả khí nới lỏng ống lọc (Tuỳ theo cấu hình thí nghiệm) Đặt ống đong 500 ml đầu hệ hệ thống Mở hoàn toàn van cầu Và đo thời gian cần thiết để thu 100 500 ml từ lúc van cầu mở Van mở dòng cho chảy liên tục qua hệ thống Sau phút lặp lại phép đo thời gian cần thiết để thu 100 ml thời gian cần thiết để thu 500 ml mẫu sau lọc Phép đo thực lại sau 10 phút 15 phỳt Ghi li cỏc thi gian trờn Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Van cau Boọ điều áp p kế Van xả khí Màng lọc có đường kính 47mm, kích thước lỗ 0.45 ± µm Ống đong, thể tích 500 ml Hình Sơ đồ thí nghiệm xác định SDI - Cách tính SDI: SDI T = (1 − t i 100 ) tf T Trong đó: T: Tổng thời gian lọc (Thường 15 phút*); ti: Thời gian ban đầu cần thiết để lọc 500 ml mẫu, s; tf: Thời gian cuối cần thiết để thu lọc 500ml mẫu sau thời gian T, s (*) T thường lấy 15 phút mà – ti/tf < 0.75, chọn T = 15 phút mà – ti/tf > 0.75 phải chọn T nhỏ (Có thể 10 15 phút) TrÇn Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường PH LC TÍNH TỐN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐĨNG CẶN Việc tính tốn đóng cặn phải đưa nồng độ muối khó hồ tan đánh giá khả đóng cặn hệ thống RO Thủ tục tính tốn đóng cặn mơ tả tiêu chuẩn ASTM Để dự đốn khả đóng cặn, ta phải so sánh ion sản phẩm – IPc muối xem xét với tích số tan sản phẩm - Ksp muối điều kiện dịng nồng độ cao Việc điều khiển đóng cặn không cần IPc < Ksp Sản phẩm Ion – IPc muối AmBn định nghĩa: IP = [A]m[B]n Trong đó: [A][B]: Nồng độ mol ion tương ứng Đối với dải nồng độ áp dụng hệ thống RO đơn vị chúng mol/kg mol/L Nồng độ ion dịng nồng độ cao thường khơng biết dễ dàng tính thơng qua hệ số nồng độ CF, hệ số suy từ hệ số thu hồi Y: CF = 1−Y Tích số ion sản phẩm – Ksp biểu thị qua nồng độ mol, phụ thuộc vào độ linh động ion nhiệt độ (Điều xác định thông qua đồ thị thực nghiệm) Độ cường độ ion nước đầu vào: If = mi z i2 ∑ Ở đây: mi : Nồng độ mol ion, mol/kg zi : Điện tích ion i Khi tính cường độ ion nước đầu vào ta tính cường độ ion dịng nồng độ cao tính: Ic = If( ) 1Y Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ m«i tr­êng Tiếp theo ta đưa cách điều chỉnh đóng cặn số muối có độ hồ tan thấp sau: • Phịng ngừa đóng cặn CaCO3: - Đối với nước lợ: Đối với nước lợ TDS dòng nồng độ cao thường thấp 10.000 mg/L, Chỉ số bão hoà Langelier LSI-Langelier Saturation Index sử dụng để biểu diễn khả đóng cặn CaCO3 LSIc = pHc - pHs Trong đó: pHc: Là hàm tỷ số Alkc/CO2c tự (được xác định dựa vào đồ thị) pHs = pCa + pAlk + “C” Với pCa hàm Cac, pAlk hàm Alkc, “C” hàm TDSc nhiệt độ, Các giá trị xác định đồ thị Điều kiện để kiểm sốt đóng cặn CaCO3: + Nếu LSIc < 0: Không cần bổ sung chất chống gỉ + Nếu LSIc 1: Khả dĩ với chặn polyme hữu - Đối với nước biển: Đối với nước lợ có độ muối cao TDS > 10000 mg/L dòng nồng độ cao với nước biển số S&DSI - Stiff & Davis Stability Index dùng để đánh gía khả đóng cặn S&DSIc = pHc - pHs Trong đó: pHc: Là hàm tỷ số Alkc/CO2c tự do, pHc xác định dựa đồ thị thực nghiệm pHs = pCa +pAlk + “K” Ở đây: pCa: Là hàm Cac, pAlk hàm Alkc “K” hàm cường độ ion v nhit dũng vo Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Cng tng t nh vic điều chỉnh đóng cặn nước lợ, nước biển cần bổ sung 10 mg/L điều chỉnh pHf đưa S&DSIc dịng nồng độ cao âm Ngồi q trình khử mặn cịn phải tính tốn phịng ngừa đóng cặn đối với: CaSO4;BaSO4; SrSO4; CaF2; Silica; CaPO4 Với thủ tục tính tốn tương tự CaCO3 TrÇn Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường PH LC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Áp suất Hiệu Độ dẫn suất khử Áp dòng suất thải Qr điện (bar) (bar) (l/h) (µS/cm) (%o) Nước chuẩn 352 Thay đổi nước đầu vào Mẫu Độ mặn TDS Nhiệt độ mặn (mg/l) (0C) (%) 0.2 188.7 32.1 6880 4.2 4080 32.4 Ngày 14/9 3.14 20 787 0.4 428 32.4 90.76 10 8.1 30 190.8 0.1 101.5 32 97.62 5.49 18 380 0.2 204 33.1 95.23 15 9.97 26 172.9 0.1 91.9 32.6 97.62 7240 4.4 4310 30 9970 6.3 6070 39.4 Ngày 17/9 Đầu vào 11 8.07 18 382 205 28.5 68.25 12.5 8.3 19 461 0.2 248 29.2 96.83 482 0.3 260 29.3 95.24 Đầu vào 11500 7.3 7070 29 744 0.4 404 28.9 94.52 686 0.4 372 29.3 94.52 12840 8.2 7960 28.4 10 7.8 18 Ngày 18/9 Đầu vào 10 8.05 17 1087 0.6 596 28.6 92.68 7.8 16 1092 0.6 599 28.7 92.68 1171 0.6 643 28.7 92.68 15 14.12 24 336 0.2 186.1 29 97.56 15 14.17 26 331 0.2 177.4 29.4 97.56 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sÜ khoa häc 15 20 18.37 20 18.26 20 10 25 23.32 11 25 12 30 Viện khoa học Công nghệ môi trường 334 0.2 178.9 29.4 97.56 32 282 0.1 150.6 29.7 98.78 29 291 0.2 155.3 30.3 97.56 301 0.2 161.1 30 97.56 59 276 0.1 147.7 30.8 98.78 23.35 51 307 0.2 169.4 31.3 97.56 29.03 78 328 0.2 175.8 30.4 97.56 344 0.2 184 31.5 97.56 372 0.2 199.2 31.6 97.56 15570 10.1 9790 29.3 Ngày 19/9 Đầu vào 10 7.3 16 448 0.2 241 29.3 98.02 15 12.53 20 648 0.3 351 29.3 97.03 15 12.53 20 632 0.3 342 29.4 97.03 20 18.5 28 385 0.2 206 29.9 98.02 20 388 0.2 208 30.1 98.02 397 0.2 263 30.3 98.02 322 0.2 172.5 30.6 98.02 330 0.2 176.8 30.7 98.02 330 0.2 176.8 30.7 98.02 26 25.63 60 32 30 94 314 0.2 168.2 30.9 98.02 32 30 85 340 0.2 182.2 31.4 98.02 40 39.4 120 368 0.2 197.1 31.8 98.02 386 0.2 202 32.1 98.02 441 0.2 238.2 32.4 98.02 450 0.2 242 32.5 98.02 21700 14.5 13990 29.4 40 36 34.9 102 36 Ngày 20/9 Đầu vào gn nh 10 7.56 16 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 khụng Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường nc 15 14.05 728 0.7 319 29.3 95.17 15 1379 0.8 761 29.2 94.48 15 1453 0.8 804 29.4 94.48 22 617 0.3 334 29.9 97.93 22 622 0.3 336 30.1 97.93 22 614 0.3 332 30.2 97.93 25 552 0.3 298 30.4 97.93 25 557 0.3 300 30.3 97.93 10 32 491 0.3 266 30.3 97.93 11 32 505 0.3 272 30.8 97.93 12 32 528 0.3 285 30 97.93 13 40 550 0.3 297 31.6 97.93 14 40 567 0.3 306 31 97.93 15 40 578 0.3 312 31.7 97.93 16 35 659 0.4 359 31.8 97.24 17 35 757 0.4 411 32 97.24 798 0.4 434 32.1 97.24 Nước cấp trường 358 0.2 191.7 28.8 đầu vào 32100 22.4 21600 29.3 2180 1.2 1225 30.1 94.64 2210 1.3 1244 30.1 94.2 1052 0.6 576 30.4 97.32 30 1072 0.6 588 30.5 97.32 30 1099 0.6 603 30.8 97.32 30 1093 0.6 600 30.8 97.32 1093 0.6 600 30.8 97.32 35 854 0.5 465 31.2 97.77 35 882 0.5 481 31.2 97.77 20.04 24 30.1 39.45 34.47 19 30 36 62 100 62 18 Ngày 21/9 15 12 15 20 19 19 20 30 35 28.15 33 33 60 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học 40 38 Viện khoa học Công nghệ m«i tr­êng 55 1043 0.6 571 31 97.32 40 1062 0.6 579 31 97.32 40 1114 0.6 610 31.2 97.32 52 50 66 1256 0.7 692 32 96.88 52 50 66 1298 0.7 715 32.4 96.88 55 53.43 60 1416 0.8 783 32.7 96.43 1492 0.8 827 33 96.43 1578 0.9 876 33.2 95.98 25500 17.4 16720 30 1444 0.8 799 29.7 95.4 1519 0.8 842 29.6 95.4 750 0.4 407 30.3 97.7 796 0.4 433 30.8 97.7 831 0.5 452 30.9 97.13 583 0.3 315 31 98.28 583 0.3 319 31.5 98.28 600 0.3 324 31.5 98.28 658 0.4 356 31.6 97.7 695 0.4 377 32.4 97.7 729 0.4 396 32.5 97.7 758 0.4 411 32.6 97.7 28600 19.7 18950 30.4 740 0.4 420 30.8 97.97 634 0.4 343 31.2 97.97 36600 25.9 24900 30.9 923 0.5 504 31.5 Ngày 24/9 Đầu vào 20 25 50 57 18.4 23.7 49.2 56.72 17 40 137 152 Ngày 25/9 Đầu vào 50 48.82 110 u vo 50 48.82 82 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 98 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường u vo 50 48.82 53 đầu vào 52 49.52 110 49 921 0.5 502 31.5 98 43100 31.2 29900 31 1382 0.8 762 31.7 97.44 1333 0.7 735 31.9 97.76 1387 0.8 766 32 97.44 24500 16.6 16030 27.9 616 0.3 334 28.5 98.19 565 0.3 305 28.8 98.19 48 46.17 62 594 0.3 321 29 99.19 55 53.47 99 661 0.4 358 29.2 96.38 692 0.4 375 29.7 96.38 735 0.4 398 29.7 96.38 36000 25.4 24400 27.7 2610 1.5 1482 28.7 94 2140 1.2 1203 28.4 95.27 2330 1.3 1313 29.1 94.88 2290 1.3 1292 29.4 94.88 đầu vào 55 46 53.28 36 28 Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghƯ m«i tr­êng TĨM TẮT LUẬN VĂN: Đề tài “ Nghiên cứu q trình khử mặn cơng nghệ thẩm thấu ngược RO phục vụ cấp nước vùng duyên hải hải đảo” Chương 1: Tổng quan công nghệ khử mặn áp dụng giới Đánh giá so sánh công nghệ lựa chọn công nghệ RO để tiến hành nghiên cứu khử mặn Các vấn đề môi trường phát sinh xây dựng nhà máy khử mặn cách khắc phục Chương 2: Cơ sở lý thuyết trình thẩm thấu ngược Cơ chế hoà tan khuếch tán ứng dụng thẩm thấu ngược khử mặn Các yếu tố ảnh hưởng đến thẩm thấu ngược Chương 3: Sử dụng phần mềm Statgraphic đánh giá ảnh hưởng yếu tố áp suất, độ mặn dòng cấp nhiệt độ dòng vào đến hiệu suất khử mặn lưu lượng dịng thấm q trình khử mặn RO, từ xây dựng phương trình hồi quy thể ảnh hưởng yếu tố đến hai hàm mục tiêu hiệu suất khử mặn lưu lượng dòng thấm Chương Sử dụng phần mềm ROSA bước đầu tính tốn, thiết kế hệ thống khử mặn công suất 70 m3/ ngày với chất lượng nước biển Hải hậu theo hai phương án : - Hệ thống gồm bậc RO/RO sử dụng màng SW30HRLE-370/34i cho bậc màng SW30HR-37/34i cho bậc hai với hệ số thu hồi từ 35 ÷ 75%, từ xây dựng mối quan hệ hiệu suất khử TDS, áp suất áp dụng lưu lượng dòng thấm với tỷ lệ thu hồi - Hệ thống bậc RO có tuần hồn dịng đậm đặc để tận dụng lượng dòng thải với hệ số thu hồi từ 35 ÷ 75%, tỷ lệ tuần hoàn từ 7,14% ÷ 50%, từ xây dựng mối quan hệ hiệu suất khử TDS, áp suất áp dụng lưu lượng dòng thấm với tỷ lệ thu hồi Kết thu với hai hệ thống đạt tỷ lệ thu hồi tới 60% với điện tiêu thụ tương ứng 2,74 4,06 kWh/m3 Kết khả quan tương ứng với số nhà máy kh mn in hỡnh ca M v c Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường ABSTRACT Thesis Studying the desalinization process by using reserve osmosis technique to supply fresh water for littoral and island area” Chapter 1: Overview of current desalinization techniques has been applied in the world Evaluate and compare technologies and select reverse osmosis membrane's (RO) to conducting research on desalinization The environmental problems arise when building the desalination factory and how to overcome these problems Chapter Literature review of RO process Dilution -diffusion mechanism of RO applied in desalinization process and some main factors that affect the efficiency of RO process Chapter Using Statgraphic software to evaluate the influence of pressure salinity concentration and temperature factors in the inflow to the overall efficiency of desalinization process therefore establish a regression equation which shown the influence of these factors to the objective function (the efficiency of desalinization and permeate flow rate) Chapter Using ROSA software for initial calculation and design a desalinization system with capacity of 70 m3/day for Hai hau seawater in alternatives: 1) The systems consist of steps RO/RO using SW30HRLE-370/34i membrane for 1st step and SW30HR-37/34i for 2nd step with recovery coefficient from 35 ÷ 75% therefore establish a relationship between TDS reduction, applied pressure and permeate flow rate with recovery percentage 2) One step system with circulation of concentrated stream to take advantage of energy recovery from waste stream with recovery coefficient from 35 ÷ 75% and circulation rate from 7.14% ÷ 50%, in order to establish a relationship between TDS reduction, applied pressure and permeate flow rate with recovery percentage Results obtained from both systems can achieve the recovery rate up to 60% with corresponding power consumption is 2,74 kWh/m3 v 4,06 kWh/m3 This Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 Luận văn Thạc sĩ khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường result is very positive and corresponds to some typical desalinization systems widely used in US and Australia Keywords: Desalination, Reverse Osmosic , Hybrid desalination system, nano filtration, RO system design Trần Thị Vân Anh - Lớp Kỹ thuật môi trường - Khoá 2007 - 2009 ... khoa học Viện khoa học Công nghệ môi trường Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đề tài Nghiên cứu trình khử mặn công nghệ thẩm thấu ngược RO phục vụ cấp nước vùng duyên hải hải đảo thực nỗ lực thân hướng... cơng trình quan trọng làm giảm lượng nước Nhiều khu vực đồng bằng, duyên hải người dân bị thiếu nước trầm trọng Đề tài “ Nghiên cứu trình khử mặn cơng nghệ thẩm thấu ngược RO phục vụ cấp nước vùng. .. đáng kể ảnh hưởng nước thải nhà máy khử mặn hoà với nước thải làm mát (hoặc dùng nước thải nhà máy xử lý nước thải) độ mặn thấp độ mặn nước biển Nước mặn thải từ nhà máy khử mặn chứa lượng nhỏ