Công nghệ chưng cất màng khử mặn nước biển để cung cấp nước uống cho người dân trên các đảo nhỏ của Việt Nam

Trong nghiên cứu này, lần đầu tiên một hệ thống khử mặn nước biển sử dụng công nghệ MD ở quy mô hiện trường (công suất 1 m3 /ngày) được thiết kế, lắp đặt và triển khai nghiên cứu thực nghiệm tại Việt Nam. Hệ thống khử mặn sử dụng công nghệ MD với nước cấp là nước biển được vận hành ở các điều kiện nhiệt độ và lưu lượng tuần hoàn khác nhau để khảo sát hiệu quả hoạt động của hệ thống.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT MÀNG KHỬ MẶN NƯỚC BIỂN ĐỂ CUNG CẤP NƯỚC UỐNG CHO NGƯỜI DÂN TRÊN CÁC ĐẢO NHỎ CỦA VIỆT NAM Dương Công Hùng1, Trịnh Văn Giáp2, Trần Thị Thu Lan2* TÓM TẮT Chưng cất màng (tên tiếng Anh Membrane Distillation, viết tắt MD) công nghệ khử mặn hứa hẹn để đáp ứng nhu cầu nước uống cho cộng đồng dân cư khu vực duyên hải ven biển xa xôi đảo, hải đảo MD công nghệ lai ghép chưng cất truyền thống với trình tách màng, cơng nghệ thừa hưởng ưu điểm hai q trình Trên giới, cơng nghệ MD nghiên cứu phát triển cho hệ thống khử mặn nước biển để cung cấp nước uống với quy mô lên đến 100 m3/ngày Trong nghiên cứu này, lần hệ thống khử mặn nước biển sử dụng công nghệ MD quy mô trường (công suất m3/ngày) thiết kế, lắp đặt triển khai nghiên cứu thực nghiệm Việt Nam Hệ thống khử mặn sử dụng công nghệ MD với nước cấp nước biển vận hành điều kiện nhiệt độ lưu lượng tuần hoàn khác để khảo sát hiệu hoạt động hệ thống Kết nghiên cứu cho thấy nhiệt độ dịng nước cấp lưu lượng tuần hồn ảnh hưởng mạnh lên thông lượng cất nước điện tiêu thụ hệ thống MD Khi vận hành nhiệt độ dịng cấp 800C, lưu lượng tuần hồn nước 360 L/h, hệ thống cung cấp 45 L/h nước cất đạt tiêu chuẩn nước uống với điện tiêu thụ riêng 96 kWh/m3 nước cất Với giá bán điện đảo An Bình 2.200 đồng/kWh, chi phí vận hành (bao gồm tiền điện nhân công lao động) để điều chế m3 nước uống từ nước biển công nghệ MD 511.200 đồng Từ khóa: Chưng cất màng, cơng nghệ màng, khử mặn nước biển GIỚI THIỆU3 Công nghệ chưng cất màng (được gọi công nghệ MD, viết tắt từ Membrane Distillation) công nghệ khử mặn tiềm để đáp ứng nhu cầu nước cho nhiều khu vực giới (González et al., 2017; Alsebaeai, Ahmad, 2020; Suwaileh et al., 2020) Công nghệ MD dựa bay ngưng tụ nước để khử mặn giống công nghệ chưng cất truyền thống, sử dụng màng lọc để thúc đẩy trình bay ngưng tụ Màng lọc sử dụng công nghệ MD màng kỵ nước, vi xốp với lỗ xốp có kích thước khoảng 0,2 m (Wang, Chung, 2015; Ghaffour et al., 2019) Nhờ tính chất kỵ nước, màng lọc MD cho nước truyền qua ngăn không cho nước lỏng thấm qua lỗ màng Trong trình MD, gia nhiệt dòng nước biển để tạo áp suất nước chênh lệch hai bề mặt màng, nước bốc Bộ mơn Kỹ thuật Mơi trường, Khoa Hóa - Lý kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam *Email: thulan180679.vn@gmail.com 90 từ bên dịng nước biển mặn nóng, dịch chuyển qua lỗ màng sau ngưng tụ thành nước cất bên dòng nước cất mát Hoạt động dựa ngun lý này, cơng nghệ MD có nhiều ưu điểm đáng kể: hoạt động bị ảnh hưởng độ mặn chất lượng ban đầu nước biển cấp vào; có khả thu nước cất với độ tinh khiết cao; tận dụng nguồn nhiệt dư hay nhiệt mặt trời để cung cấp lượng giúp giảm chi phí Thực tế giới có nhiều nghiên cứu phát triển hệ thống MD khử mặn nước biển sử dụng nguồn nhiệt dư từ q trình cơng nghiệp khác hay lượng mặt trời với công suất lên đến 100 m3 /ngày (Shim et al., 2015; Dow et al., 2016; Andrés - Mañas et al., 2018; Andrés - Mañas et al., 2020) Nghiên cứu tiến hành phân tích ngun lý hoạt động, q trình truyền nhiệt chuyển khối, ưu nhược điểm bốn cấu hình hệ thống MD để cấu hình phù hợp cho ứng dụng khử mặn nước biển để cung cấp nước uống cho hộ dân đảo nhỏ Trên sở phân tích cấu hình, hệ thống MD quy mô trường với công suất m3/ngày thiết kế, lắp đặt triển khai khảo sát thực nghiệm để khử mặn nước bin cung Nông nghiệp phát triển nông thôn - KỲ 1- TH¸NG 11/2020 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ cấp nước uống đảo An Bình, huyện đảo Lý Sơn Hệ thống MD khảo sát chế độ vận hành khác để đánh giá hiệu hoạt động hệ thống, đặc biệt công suất cất nước, điện tiêu thụ, chất lượng nước cất thu Đảo An Bình có diện tích 0,69 km2, nằm cách đảo Lý Sơn km cách đất liền khoảng 34 km có khoảng 120 hộ dân sinh sống Do điều kiện địa chất đặc biệt, đảo An Bình khơng có hệ thống nước ngầm phải phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn nước mưa nước vận chuyển từ đảo Lý Sơn để đáp ứng nhu cầu nước uống người dân đảo Trong năm gần đây, đảo An Bình nói riêng huyện đảo Lý Sơn nói chung trở thành điểm đến hấp dẫn khách du lịch, với nhu cầu nước uống ngày cao Do đó, việc nghiên cứu triển khai hệ thống khử mặn nước biển quy mô nhỏ để đáp ứng nhu cầu nước uống đảo An Bình có ý nghĩa kinh tế, xã hội lớn Ứng dụng triển khai công nghệ MD để khử mặn nước biển giúp đảo An Bình chủ động việc đáp ứng nhu cầu nước uống người dân khách du lịch đảo NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Các cấu hình hệ thống MD Trong thực tế, hệ thống MD thiết kế vận hành dựa bốn cấu hình gồm: chưng cất màng trực tiếp (direct contact membrane distillation, DCMD), chưng cất màng chân không (vacuum membrane distillation, VMD), chưng cất màng khí (sweep gas membrane distillation, SGMD) chưng cất màng đệm khí (air gap membrane distillation, AGMD) (Wang, Chung, 2015) Nguyên lý cấu tạo bốn cấu hình thể hình Trong bốn cấu hình này, cấu trúc khoang cấp khơng thay đổi: dịng nước biển mặn nóng tiếp xúc trực tiếp với màng lọc màng lọc ngăn không cho nước biển thấm qua màng Song cấu trúc khoang thấm bốn cấu hình lại khác tùy thuộc vào cách thức để tạo trì chênh lệch áp suất nước hai bên bề mặt màng Cấu hình DCMD có cấu trúc đơn giản với dịng nước cất mát tiếp xúc trực tiếp với màng lọc bên khoang thấm (hình 1a) Nhiệt độ chênh lệch dịng nước biển nóng dịng nước cất mát tạo chênh lệch áp suất nước, tạo động lực cho chuyển dịch nước (ở dạng hơi) từ dòng nước biển qua lỗ màng sang dòng nước cất Tuy nhiên, cấu trúc đơn giản lại làm giảm hiệu suất nhiệt cấu hình DCMD Do dịng nước mặn nóng dịng nước cất mát ngăn cách lớp màng mỏng, có lượng nhiệt đáng kể truyền dẫn nhiệt từ dịng nóng sang dòng lạnh qua màng lọc Lượng nhiệt truyền qua màng lọc nhiệt tổn thất không liên quan đến dịch chuyển nước qua màng Các nghiên cứu thực nghiệm công bố trước lượng nhiệt tổn thất chiếm > 50% tổng lượng nhiệt tiêu thụ cấu hình DCMD Hình Nguyên lý cấu tạo bốn cấu hình h thng MD c bn Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 11/2020 91 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Để hạn chế tổn thất nhiệt dẫn nhiệt, cấu hình VMD SGMD dịng nước cất mát tách không cho tiếp xúc với màng lọc Để tạo áp suất chênh lệch bên bề mặt màng, người ta áp dụng áp suất chân khơng khoang cấp cấu hình VMD, hay thổi dịng khí qua khoang cấp cấu hình SGMD (Hình 1b c) Nhờ cấu trúc này, nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua màng hạn chế, động lực cho dịch chuyển nước qua lỗ màng đảm bảo Do đó, cấu hình VMD SGMD có hiệu suất nhiệt đạt thông lượng cất nước cao đáng kể so với cấu hình DCMD (Wang, Chung, 2015) Tuy nhiên, nhược điểm cấu hình VMD SGMD phải sử dụng nhiều thiết bị phụ trợ bơm chân khơng, quạt khí hệ thống ngưng tụ nước tách rời bên ngồi mơ đun màng lọc Điều làm cho hệ thống MD sử dụng cấu hình VMD SGMD có cấu tạo phức tạp, chi phí lắp đặt vận hành cao so với cấu hình DCMD Do đó, cấu hình VMD SGMD chủ yếu sử dụng cho ứng dụng khác khơng phải khử mặn nước biển Cấu hình AGMD (Hình 1d) vừa đảm bảo cấu trúc đơn giản cấu hình DCMD, vừa có khả hạn chế tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua màng lọc cấu hình VMD SGMD Trong khoang cấp cấu hình AGMD, ngưng chèn vào tạo lên lớp đệm khơng khí dịng nước làm mát màng lọc, làm giảm dẫn nhiệt qua màng nhờ tác dụng cách nhiệt lớp không khí Hơi nước bốc lên từ bên dịng nước biển nóng, dịch chuyển qua lỗ màng lớp khơng khí đến bề mặt ngưng ngưng tụ thành nước cất bề mặt ngưng Với cấu trúc này, cấu hình AGMD cho phép nước ngưng tụ thành nước cất bên mô đun màng lọc mà không cần đến thiết bị bổ trợ bơm chân khơng, quạt gió thiết bị ngưng tụ nước bên ngồi cấu hình VMD SGMD Đặc biệt, việc ngăn cách dòng làm mát dịng nước cất cấu hình AGMD cho phép sử dụng dòng nước biển dòng làm mát để tận dụng nhiệt tỏa từ trình ngưng tụ nước gia nhiệt sơ dòng nước biển trước vào khoang cấp Cơ chế giúp giảm đáng kể nhiệt cần để gia nhiệt dòng nước cấp Với cấu trúc đơn giản hiệu suất nhiệt cao, AGMD cấu hình sử dụng phổ biến hệ thống MD khử mặn nước biển quy mô trường lớn 92 Trong nghiên cứu công bố gần đây, Hung Cong Duong đồng tác giả (2016) tiến hành khảo sát hoạt động tối ưu hóa lượng tiêu thụ trình MD khử mặn nước biển sử dụng cấu hình AGMD Kết nghiên cứu thực nghiệm chứng tỏ việc tuần hồn dịng nước biển cấp vào khoang làm mát để tận dụng nhiệt ngưng tụ nước giúp nâng nhiệt độ dòng cấp lên đáng kể Ví dụ như, vận hành lưu lượng tuần hoàn 150 L/h, nước biển cấp vào khoang làm mát có nhiệt độ ban đầu 250 C đun nóng đến nhiệt độ 670C sau khỏi khoang làm mát Sau đó, cần gia nhiệt bổ sung để nâng nhiệt độ dòng cấp từ 670C đến 700C để tạo nhiệt độ chênh lệch T = 30C, hệ thống AGMD đạt thơng lượng cất nước 1,3 L/m2h Sử dụng mơ đun màng lọc AGMD hình trụ với kích thước (đường kính  chiều cao) 0,4  0,5 cm, hệ thống điều chế 9,5 L/h nước cất với độ tinh khiết cao từ nước biển Các kết nghiên cứu Hung Cong Duong đồng tác giả (2016) với nhiều nghiên cứu khác chứng tỏ phù hợp cấu hình AGMD cho ứng dụng khử mặn nước biển cung cấp nước uống 2.2 Thiết kế hệ thống MD quy mơ trường Trên sở phân tích ưu nhược điểm cấu hình tham khảo nghiên cứu công bố trước đây, lựa chọn cấu hình AGMD cho hệ thống MD quy trường công suất m3/ngày Hệ thống MD triển khai đảo An Bình bao gồm mơ đun màng lọc AGMD (cung cấp Aquastill, Hà Lan) bố trí song song, bể chứa nước cấp, bể nước nóng bình thu nước cất (Hình 2) Mỗi mơ đun màng lọc có kích thước (đường kính  chiều cao) 0,6  0,5 m, với diện tích bề mặt màng 25,9 m2 Hệ thống MD tích hợp trở máy lạnh (mỗi thiết bị có cơng suất kW) để cung cấp nhiệt cho bể nóng lạnh cho bể chứa nước cấp Nhiệt độ nước bể nước nóng bể nước cấp mát đo nhiệt kế PT100 gắn với điều khiển hiển thị Điện tiêu thụ hệ thống MD ghi nhờ sử dụng đồng hồ đo điện tích hợp hệ thống điều khiển hiển thị Trong nghiên cứu này, hệ thống MD vận hành hoàn toàn điện: điện cấp cho bơm tuần hoàn nước, điện vận hành trở máy lạnh điện cho hệ thống điều khiển hiển thị Nước biển trước cấp vào hệ thống MD bơm từ giếng đào bãi biển An Bình qua lừi lc thụ (s dng cỏc si Nông nghiệp phát triển nông thôn - K 1- THáNG 11/2020 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ màng lọc có đường kính lỗ m) để giảm chất cặn bẩn lơ lửng nước biển Hình Hệ thống MD quy mơ trường lắp đặt khảo sát đảo An Bình, huyện đảo Lý Sơn, Quảng Ngãi giữ nguyên nhiệt độ đầu vào dòng làm mát, nhiệt độ chênh lệch bên bề mặt màng tăng lên, áp suất nước bão hòa chênh lệch bề mặt màng lớn Hơi nước dịch chuyển qua lỗ màng với tốc độ nhanh hơn, thơng lượng cất nước lớn Nâng nhiệt độ dịng cấp làm tăng điện tiêu thụ hệ thống (điện dùng cho gia nhiệt làm lạnh), tốc độ tăng điện tiêu thụ thấp so với tốc độ tăng thông lượng cất nước Nhờ vậy, điện tiêu thụ riêng hệ thống (điện tiêu thụ/thể tích nước cất thu được) lại giảm xuống tăng nhiệt độ dòng cấp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hoạt động hệ thống MD điều kiện vận hành khác Trong q trình MD khử mặn nói chung, thơng số vận hành có nhiều ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống MD bao gồm: nhiệt độ dòng cấp, lưu lượng tuần hoàn nước độ mặn nước cấp Độ mặn nước biển lấy đảo An Bình thời gian khảo sát ổn định khoảng 32.000  2.000 mg/L Do đó, hoạt động hệ thống MD đảo An Bình khảo sát vận hành điều kiện nhiệt độ dòng cấp lưu lượng tuần hoàn nước khác Hiệu hoạt động hệ thống đánh giá dựa tiêu chí: thơng lượng cất nước (thể tích nước cất thu đơn vị diện tích bề mặt màng đơn vị thời gian, L/m2h), điện tiêu thụ riêng (điện tiêu thụ để thu m3 nước cất, kWh/m3 ) độ tinh khiết nước cất thu (đánh giá độ dẫn điện nước cất, S/cm) Kết vận hành thực nghiệm cho thấy nhiệt độ dòng cấp ảnh hưởng mạnh đến thông lượng cất nước điện tiêu thụ hệ thống MD khử mặn nước biển (Hình 3) Tăng nhiệt độ dòng cấp từ 600C lên 800C giúp tăng thông lượng cất nước gần gấp đôi, từ 0,3 L/m2h lên 0,6 L/m2h Tương ứng với tăng lên thông lượng cất nước, điện tiêu thụ riêng hệ thống MD giảm từ 140 kWh/m3 nhiệt độ dòng cấp 600C xuống khoảng 87 kWh/m3 nhiệt độ dòng cấp 800C Kết thực nghiệm thu phù hợp với kết nghiên cứu cơng bố trước q trình MD lượng tiêu thụ chủ yếu lượng dành cho việc gia nhiệt dòng cấp Khi tăng nhiệt độ dịng cấp mà Hình Thơng lượng cất nước lượng tiêu thụ hệ thống MD thay đổi nhiệt độ đầu vào dòng nước cấp nóng Cùng với nhiệt độ đầu vào dịng cấp, lưu lượng tuần hồn nước thông số ảnh hưởng mạnh đến hiệu hoạt động hệ thống MD quy mô trường Tăng lưu lượng tuần hồn nước làm tăng thơng lượng cất nước giảm điện tiêu thụ hệ thống MD (Hình 4) Có chế giải thích cho ảnh hưởng tích cực lưu lượng tuần hồn nước lên thông lượng cất nước điện tiêu thụ riêng hệ thống Thứ nhất, tăng lưu lượng cất nước điều kiện nhiệt độ đầu vào dòng cấp dòng làm mát giữ nguyên 800C 250C, nhiệt độ chênh lệch bên bề mặt màng (giữa khoang cấp khoang làm mát) tăng lên thời gian lưu bên khoang làm mát dòng làm mát ngắn Nhiệt độ chênh lệch hai bên bề mặt màng tạo chênh lệch áp suất nước hai phía lỗ màng, động lực cho dịch chuyển nước từ dòng cấp sang bề mặt ngưng để ngưng tụ thành nước cất Thứ hai, trình MD khử mặn nước biển, xảy tượng phân cực nhiệt độ phân cực nồng độ Phân cực nhiệt độ làm cho nhit ca Nông nghiệp phát triển nông thôn - KỲ - TH¸NG 11/2020 93 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ dòng cấp bề mặt màng thấp so với bên dung dịch, phân cực nồng độ làm làm tăng nồng độ muối bề mặt màng Cả hai hiệu ứng làm giảm thơng lượng cất nước q trình MD Tăng lưu lượng tuần hoàn giúp tăng mức độ chảy rối dòng chất lỏng gần bề mặt màng, làm giảm tượng phân cực nhiệt độ phân cực nồng độ, làm tăng thơng lượng cất nước q trình MD Hình Thơng lượng cất nước lượng tiêu thụ hệ thống MD thay đổi lưu lượng tuần hoàn nước 3.2 Hoạt động hệ thống MD với nước biển thời gian thực nghiệm kéo dài Sau đánh giá ảnh hưởng thơng số vận hành lên hiệu hoạt động, hệ thống MD vận hành với nước cấp nước biển (đã sơ lọc lõi lọc kích thước lỗ m) thời gian kéo dài 30 ngày Trong ngày, hệ thống MD khởi động vào buổi sáng vận hành điều kiện khơng đổi nhiệt độ dịng cấp 800C, nhiệt độ đầu vào dòng làm mát 250C, lưu lượng tuần hoàn nước 360 L/h Lưu lượng tuần hoàn 360 L/h lựa chọn để đảm bảo tránh nguy ướt màng lọc trình MD vận hành thời gian dài, dù lưu lượng tuần hồn lớn giúp tăng thơng lượng cất nước giảm điện tiêu thụ khảo sát Tại cuối ngày vận hành, hệ thống MD chuyển sang trạng thái ngừng tạm thời (Standby), nguồn điện nước cấp hệ thống MD ngắt, nước giữ mô đun màng để tránh tượng màng bị khô bị kết tủa Các nghiên cứu công bố trước cho thấy thời gian sử dụng màng lọc MD kéo dài đến năm mà không ảnh hưởng nhiều lên hiệu lọc màng lọc không bị khô lắng cặn kết tủa trình vận hành 94 Các kết đo công suất cất nước, điện tiêu thụ độ dẫn điện nước cất thu chứng tỏ hệ thống MD quy mơ trường hoạt động ổn định thời gian kéo dài 30 ngày (Hình 5) Cơng suất cất nước hệ thống MD quy mô trường dao động quanh giá trị 45 L/h, tương ứng với công suất m3/ngày hệ thống vận hành liên tục 24 ngày Điện tiêu thụ riêng hệ thống trì ổn định mức 96 kWh/m3, độ dẫn điện nước cất thu từ hệ thống MD thấp 80 S/cm Độ dẫn điện tương đương với hàm lượng muối tan nước cất không 35 mg/L, chứng tỏ nước cất thu có độ tinh khiết cao Bên cạnh độ dẫn điện hàm lượng muối thấp, kết phân tích mẫu nước tiến hành Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam chứng tỏ nước cất thu từ hệ thống MD đảo An Bình hồn tồn đáp ứng tiêu theo tiêu chuẩn nước uống (QCVN 01: 2009/BYT) Tuy nhiên, để đảm bảo vị ngon nước uống, nước cất thu từ hệ thống MD cho qua lõi tạo khoáng đá (lõi lọc số hệ thống lõi lọc thiết bị lọc nước Karofi Việt Nam) Hình Cơng suất cất nước, điện tiêu thụ riêng độ dẫn điện nước cất thu từ hệ thống MD vận hành thời gian kéo dài với nước cấp nước biển Kết thu từ trình khảo sát thực nghiệm hệ thống MD thời gian kéo dài chứng tỏ tính khả thi công nghệ MD cho khử mặn nước biển phương diện kỹ thuật kinh tế Với mức điện tiêu thụ riêng 96 kWh/m3 giá điện sinh hoạt đảo An Bình 2.200 đồng/kWh, chi phí vận hành để thu m3 nước uống trực tiếp từ nước biển hệ thng MD l 511.200 ng/m3 Nông nghiệp phát triển nông thôn - K 1- THáNG 11/2020 KHOA HC CễNG NGHỆ (bao gồm tiền điện tiền công vận hành 300.000 đồng/ngày) Hiện tại, chi phí để mua m3 nước uống vận chuyển từ đảo Lý Sơn đảo An Bình 1.250.000 đồng Từ so sánh này, thấy tính khả thi hiệu kinh tế công nghệ MD cho khử mặn nước biển đảo nhỏ đảo An Bình Cũng cần lưu ý chi phí tính tốn bao gồm chi phí lượng nhân cơng vận hành, chưa tính đến chi phí đầu tư hệ thống nghiên cứu bước đầu quy mô trường KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết nghiên cứu khảo sát hệ thống MD quy mô trường công suất m3/ngày Việt Nam Hệ thống MD thiết kế, lắp đặt sau khảo sát thực nghiệm thời gian kéo dài tháng đảo An Bình, huyện đảo Lý Sơn với mục đích cung cấp nước uống cho người dân đảo Kết khảo sát thực nghiệm cho thấy nhiệt độ dịng cấp lưu lượng tuần hồn nước hai thông số vận hành ảnh hưởng lớn đến hiệu hoạt động hệ thống MD; tăng nhiệt độ dịng cấp lưu lượng tuần hồn nước giúp tăng thông lượng cất nước giảm điện tiêu thụ riêng hệ thống Trong thời gian khảo sát kéo dài tháng, hệ thống MD vận hành nhiệt độ dòng cấp lưu lượng tuần hồn nước 800C 360 L/h đạt cơng suất cất nước ổn định 45 L/h với điện tiêu thụ riêng 96 kWh/m3 nước cất Nước cất thu có độ tinh khiết cao, có độ mặn 35 mg/L, đạt tiêu chuẩn nước uống theo quy định Bộ Y tế Với mức điện tiêu thụ trên, chi phí vận hành (gồm tiền điện tiền công lao động) để thu m3 nước cất từ hệ thống MD khử mặn nước biển đảo An Bình 511.200 đồng LỜI CẢM ƠN Cơng trình hồn thành với hỗ trợ kinh phí đề tài cấp Bộ Khoa học Công nghệ, mã số KC.09.39/16-20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Alsebaeai, M K and Ahmad, A L., 2020 Membrane distillation: Progress in the improvement of dedicated membranes for enhanced hydrophobicity and desalination performance J Ind Eng Chem 86, 13 - 34 Andrés-Mañas, J A., Roca, L., Ruiz-Aguirre, A., Acién, F G., Gil, J D and Zaragoza, G., 2020 Application of solar energy to seawater desalination in a pilot system based on vacuum multi-effect membrane distillation Appl Energy 258, 114068 Andrés-Mañas, J A., Ruiz-Aguirre, A., Acién, F G and Zaragoza, G., 2018 Assessment of a pilot system for seawater desalination based on vacuum multi-effect membrane distillation with enhanced heat recovery Desalination 443, 110 -121 Dow, N., Gray, S., Li, J.-d., Zhang, J., Ostarcevic, E., Liubinas, A., Atherton, P., Roeszler, G., Gibbs, A and Duke, M., 2016 Pilot trial of membrane distillation driven by low grade waste heat: Membrane fouling and energy assessment Desalination 319, 30 - 42 Duong, H C., Cooper, P., Nelemans, B., Cath, T Y and Nghiem, L D., 2016 Evaluating energy consumption of air gap membrane distillation for seawater desalination at pilot scale level Sep Purif Technol 166, 55 - 62 Ghaffour, N., Soukane, S., Lee, J G., Kim, Y and Alpatova, A., 2019 Membrane distillation hybrids for water production and energy efficiency enhancement: A critical review Appl Energy 254, 113698 González, D., Amigo, J and Suárez, F., 2017 Membrane distillation: Perspectives for sustainable and improved desalination Renew Sust Energ Rev 80, 238-259 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01: 2009/BYT chất lượng nước ăn uống Bộ Y tế ban hành Shim, W G., He, K., Gray, S and Moon, I S., 2015 Solar energy assisted direct contact membrane distillation (DCMD) process for seawater desalination Sep Purif Technol 143, 94-104 10 Suwaileh, W., Johnson, D and Hilal, N., 2020 Membrane desalination and water re-use for agriculture: State of the art and future outlook Desalination 491, 114559 10 Wang, P and Chung, T.-S., 2015 Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring, J Membr Sci 474, 39 - 56 Nông nghiệp phát triển nông thôn - K - THáNG 11/2020 95 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MEMBRANE DISTILLATION SEAWATER DESALINATION FOR DRINKING WATER PROVISION ON ISLANDS IN VIETNAM Duong Cong Hung1 , Trinh Van Giap2, Tran Thi Thu Lan2* School of Environmental Engineerging, Le Quy Don Technical University Institute of Envrionmental Engineering, Vietnam Academy of Science and Technology Email: thulan180679.vn@gmail.com Summary Membrane distillation (MD) has been considered a promising desalination technology to provide drinking water to people living in remote coastal areas and on islands MD is hybrid process that combines traditional thermal distillation and membrane filtration; thus, it inherits the advantages of these both separation technologies In the world, MD has been developed and deployed for drinking water provision with capacity up to 100 m3/day In this study, for the first time, a pilot seawater MD desalination system was designed, built, and trialed on an island in Vietnam The pilot MD system was operated with real seawater at different water temperatures and water circulation rates to examine the performance of the system The experimental results demonstrate strong influences of the feed inlet temperature and water circulation rates on the water flux and specific energy consumption of the system When operated under the feed inlet temperature of 800C, water circulation rate of 360 L/h, the system could produce 45 L/h of high quality distillate with the specific energy consumption of 96 kWh/m3 The estimated production cost (i.e for electricity and labor) of the pilot MD system for m3 of drinking water was 511,200 VND Keywords: Membrane distillation, membrane process, desalination, seawater desalination Người phản biện: GS.TS Nguyễn Xuân Cự Ngày nhận bài: 17/8/2020 Ngày thông qua phản biện: 18/9/2020 Ngy duyt ng: 25/9/2020 96 Nông nghiệp phát triển nông thôn - K 1- THáNG 11/2020 ... cầu nước uống ngày cao Do đó, việc nghiên cứu triển khai hệ thống khử mặn nước biển quy mô nhỏ để đáp ứng nhu cầu nước uống đảo An Bình có ý nghĩa kinh tế, xã hội lớn Ứng dụng triển khai công nghệ. .. bên bề mặt màng tạo chênh lệch áp suất nước hai phía lỗ màng, động lực cho dịch chuyển nước từ dòng cấp sang bề mặt ngưng để ngưng tụ thành nước cất Thứ hai, trình MD khử mặn nước biển, ln xảy... trường công suất m3/ngày Việt Nam Hệ thống MD thiết kế, lắp đặt sau khảo sát thực nghiệm thời gian kéo dài tháng đảo An Bình, huyện đảo Lý Sơn với mục đích cung cấp nước uống cho người dân đảo Kết