Hoạt động của hệ thống chưng cất màng AGMD được khảo sát ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot tại thực địa. Nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm là cơ sở cho khảo sát, nghiên cứu ở quy mô pilot tại thực địa. Hệ thống chưng cất màng sử dụng cấu hình AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm (Hình 11 và Hình 12) được sử dụng để khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của các yếu tố vận hành và đặc trưng của nước biển cấp vào hệ thống lên hiệu quả hoạt động (thông lượng cất, hiệu suất khử mặn và chất lượng nước cất thu được), và nguy cơ hình thành cặn, bẩn màng cũng như hiệu quả rửa màng khi sử dụng giấm ăn.
Hình 11. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm.
Hình 12. Hình ảnh thực tế của hệ thống AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thu được từ phòng thí nghiệm, các thông số vận hành của hệ thống AGMD ở quy mô pilot sẽ được lựa chọn để khảo sát đảm bảo tránh không xảy ra hiện tượng ướt màng.
Trong nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm, ảnh hưởng của các thông số vận hành lên hoạt động của hệ AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm sẽ được khảo sát khi nguồn nước cấp vào hệ thống là nước biển nhân tạo pha từ muối ăn và nước sạch có độ mặn 35.000 mg/L. Các thông số vận hành hệ thống AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm bao gồm: nhiệt độ dòng cấp nóng, nhiệt độ dòng làm mát, lưu lượng tuần hoàn của dòng cấp nóng, và lưu lượng tuần hoàn của dòng làm mát. Hoạt động của hệ thống AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm được đánh giá dựa trên 2 thông số quan trọng là thông lượng cất nước và hiệu quả khử mặn.
Nước biển tự nhiên cũng được sử dụng để đánh giá hoạt động của hệ thống AGMD ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong quá trình vận hành hệ thống AGMD với nước cấp là nước biển, các thông số vận hành của hệ thống gồm: nhiệt độ dòng cấp nóng, nhiệt độ dòng làm mát, lưu lượng tuần hoàn dòng cấp nóng và dòng làm mát được cố định không đổi. Dòng nước cấp sau khi đi qua mô đun màng lọc AGMD được hồi lưu quay trở lại bình cấp để tiếp tục quá trình khử mặn. Với sự hồi lưu của dòng nước mặn sau mô đun AGMD về bình cấp, độ mặn của dòng cấp tăng dần theo thời gian vận hành, đồng nghĩa với hiệu suất thu hồi nước của quá trình AGMD cũng tăng. Mục đích của nghiên cứu này là để đánh giá hoạt động của hệ thống AGMD khi tăng hiệu suất thu hồi nước với dòng cấp là nước biển tự nhiên đã qua sơ lọc và không qua sơ lọc.
Với nước biển tự nhiên đã qua sơ lọc MF, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước cấp là không đáng kể. Do đó, hiện tượng cặn bẩn màng có thể không quan ngại ở hiệu suất thu hồi nước thấp. Tuy nhiên, khi vận hành quá trình AGMD ở hiệu suất thu hồi nước cao, các muối ít tan trong nước biển có thể vượt quá nồng độ bão hòa, dẫn đến hình thành kết tủa và lắng cặn trên bề mặt màng.
Trong trường hợp hình thành cặn, bẩn trên bề mặt màng, để phục hồi thông lượng lọc, luận văn cũng tiến hành nghiên cứu hiệu quả rửa màng bằng dung dịch giấm ăn. Trong quá trình rửa màng, giấm ăn được cấp vào bình chứa nước cấp và tuần hoàn qua khoang cấp của mô đun màng. Quá trình rửa màng được tiến hành ở nhiệt độ thường (không bật hệ gia nhiệt và làm mát). Lưu lượng
tuần hoàn giấm ăn qua khoang cấp của màng được thiết lập bằng van điều chỉnh lưu lượng. Thời gian rửa màng là 5 phút. Sau khi rửa màng bằng giấm ăn, nước sạch được cấp vào bình cấp và tuần hoàn qua khoang cấp của mô đun màng để rửa sạch giấm ăn. Thiết bị đo pH được sử dụng để đo nước rửa. Quá trình rửa màng kết thúc khi nước rửa có pH trung tính. Màng lọc sau khi rửa được khảo sát bề mặt bằng chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM và đo góc tiếp xúc của chất lỏng để đánh giá độ phục hồi màng.
Đối với hệ thống chưng cất màng AGMD ở quy mô pilot tại thực địa, nước cấp vào hệ thống là nước biển lấy tại đảo An Bình sau khi qua sơ lọc MF. Trong quá trình khảo sát hệ thống AGMD ở quy mô pilot, hiệu quả hoạt động của hệ thống chưng cất màng được đánh giá bằng công suất cất nước (L/h), độ mặn của nước cất thu được, và năng lượng tiêu thụ riêng của hệ thống. Công suất cất nước được xác định bằng cách đo thể tích nước cất thu được từ hệ thống trong một đơn vị thời gian (là tích của thông lượng cất nước và diện tích bề mặt màng). Để tiến hành, ống đong có vạch chia và đồng hồ bấm giây được sử dụng. Độ mặn của nước cất thu được từ hệ thống được xác bằng độ dẫn điện. Năng lượng tiêu thụ riêng được đo bằng đồng hồ đo điện tích hợp trên hệ thống chưng cất màng MD ở quy mô pilot.
Khi khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố vận hành lên hiệu quả hoạt động của hệ thống chưng cất màng AGMD ở quy mô pilot, một yếu tố vận hành được thay đổi trong các dải tham khảo từ các nghiên cứu công bố trước đó trong khi các yếu tố vận hành khác được cố định không thay đổi. Điều này giúp việc khảo sát được dễ dàng hơn. Sau khi đã tìm được các thông số vận hành trong dải tối ưu hay hợp lý, quá trình khử mặn nước biển tự nhiên thực tế trên Đảo An Bình sẽ được khảo sát trong thời gian vận hành kéo dài. Trong quá trình khảo sát kéo dài, hệ thống AGMD được vận hành vào ban ngày để tận dụng năng lượng mặt trời, và được dừng vào ban đêm. Khi dừng hệ thống AGMD, bơm tuần hoàn và thiết bị gia nhiệt, thiết bị làm mát ngừng hoạt động và nước biển được giữ trong mô đun màng để tránh hiện tượng khô màng.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN