KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC BIỂN

KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC BIỂN

GVHD: TS Đ NG VI T HÙNG Ặ Ế

KỸ THU T X LÝ N Ậ Ử ƯỚ C NÂNG CAO

X LÝ N Ử ƯỚ C BI N (N Ể ƯỚ C M N) THÀNH N Ặ ƯỚ C C P (N Ấ ƯỚ C

NG T) Ọ

SO SÁNH: CH NG C T VÀ RO Ư Ấ

M t s ví d đi n hình v h th ng kh m n ộ ố ụ ể ề ệ ố ử ặ

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 1.1: T ng l ổ ượ ng n ướ c trên Trái đ t ấ

 Dân s hi n nay 7,34 t ng ố ệ ỉ ườ i (25/8/2016)  D đoán sẽ v ự ượ t 9 t ng ỉ ườ i vào năm 2050.

 T o ra m t thách th c l n đ i v i ngu n n ạ ộ ứ ớ ố ớ ồ ướ c ngày càng c n ki t trên trái đ t ạ ệ ấ

 Các khu v c đ ự ượ c d ki n sẽ ph i gánh ch u h n hán đáng k bao g m h u h t châu ự ế ả ị ạ ể ồ ầ ế

Mỹ Latinh, Vùng Đ a Trung H i, Đông Nam Á và Tây Nam Á, Châu Phi, Tây Nam Hoa Kỳ và ị ả Úc.

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 1.2 Water availability estimates for 2011

Courtesy of the Water Stress Index 2011 by Maplecroft.

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

 Theo s li u th ng kê c a Water day 2015: 748 tri u ng ố ệ ố ủ ệ ườ i không đ ượ c đáp ng đ ứ ủ

n ướ c u ng và g n 2,5 t ng ố ầ ỉ ườ i không đ ượ c cung c p m t h th ng n ấ ộ ệ ố ướ c h p v sinh ợ ệ

C m i 8s có 1 em ch t vì b nh liên quan đ n n ứ ỗ ế ệ ế ướ c và gây ra 80% b nh t t các n ệ ậ ở ướ c nghèo và đang phát tri n Đây là m t bi k ch mà th gi i đang m c ph i ể ộ ị ế ớ ắ ả

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

Vi t Nam chúng ta hi n t i v n ch a đ ệ ệ ạ ẫ ư ượ c xem là b áp l c v ngu n n ị ự ề ồ ướ c.

 Do bi n đ i khí h u ế ổ ậ

 Do ho t đ ng c a con ng ạ ộ ủ ườ i

 Ch t l ấ ượ ng ngu n n ồ ướ c b t đ u b gi m ch t l ắ ầ ị ả ấ ượ ng.

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

 Dân s các vùng ven bi n và h i đ o chi m 60% dân s c n ố ể ả ả ế ố ả ướ c.

 L ượ ng n ướ c sinh ho t ch y u là t các gi ng ạ ủ ế ừ ế

 Hi n t ệ ượ ng n ướ c bi n dâng cao, làm gi m di n tích đ t li n, s xâm ng p m n ể ả ệ ấ ề ự ậ ặ

 Thi u h t n ế ụ ướ c đáp ng cho nhu c u sinh ho t Đ c bi t là các đ o, ph i v n chuy n ứ ầ ạ ặ ệ ả ả ậ ể

n ướ ừ ấ ề c t đ t li n G n 200.000d/m ầ 3

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

 M t câu h i đ ộ ỏ ượ c đ t ra, t i sao ta không t n d ng n ặ ạ ậ ụ ướ c bi n?????? ể

 Tuy nhiên, mu n s d ng đ ố ử ụ ượ c n ướ c bi n ph i ti n hành kh mu i Tr i qua h n 50 ể ả ế ử ố ả ơ năm nghiên c u và phát tri n v n đ kh mu i giúp t o ra các kỹ thu t làm cho vi c ứ ể ấ ề ử ố ạ ậ ệ

kh mu i ngày càng hi u qu h n, ti t ki m h n ( t 0,5- 0,8$/m ử ố ệ ả ơ ế ệ ơ ừ 3 đ i v i n c bi n ố ớ ướ ể

và 0,2 – 0,35$/m3 đ i v i n ố ớ ướ ợ c l ).

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 1.3 Bi u đ th hi n nhu c u kh m n trên th gi i. ể ồ ể ệ ầ ử ặ ế ớ

N ƯỚ C BI N VÀ NHU C U X LÝ N Ể Ầ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 1.4 B n đ 10 n ả ồ ướ c có kh năng kh m n l n nh t th gi i ả ử ặ ớ ấ ế ớ

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 2.1 Available worldwide desalination capacity based on feed water

sources (Pankratz 2014)

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 2.2: Quá trình kh mu i ử ố

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

B ng 2.1 Các ph ả ươ ng pháp kh mu i (Valero et al 2001) ử ố

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 2.3 T ng công su t l p đ t trên toàn th gi i theo công ngh ổ ấ ắ ặ ế ớ ệ

(Pankratz 2014)

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

 Ra đ i t năm 1950 ờ ừ

 Nhà máy đ u tiên đ ầ ượ c xây d ng năm 1957 Kuwait ự ở

 Là quá trình s d ng năng l ử ụ ượ ng nhi t ệ

Là quá trình đ ượ ử ụ c s d ng nhi u vùng Trung Đông ề ở

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

 Đ ượ c phát hi n năm 1900 ệ

 Nhà máy đ u tiên đ ầ ượ c xây d ng năm 1930 - R p Saudi ự ở Ả ậ

 Cũng là m t ph ộ ươ ng pháp s d ng năng l ử ụ ươ ng nhi t nh MSF ệ ư

Nhi t cung c p là là ngu n nhi t t bên ngoài truy n nhi t năng c a nó vào quá trình ệ ấ ồ ệ ừ ề ệ ủ

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

Hình 2.7 Multi-effect distillation process

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

 S th m th u là m t hình th c đ c bi t c a s khu ch tán ự ẩ ấ ộ ứ ặ ệ ủ ự ế

 H th ng cho phép khu ch tán m t ph n c a ch t tan qua màng, t bên có n ng đ ệ ố ế ộ ầ ủ ấ ừ ồ ộ

th p sang bên có n ng đ cao h n, cho đ n khi đ t đ n cái g i là Cân b ng th m th u ấ ồ ộ ơ ế ạ ế ọ ằ ẩ ấ

 RO là quá trình mà ta tác đ ng lên ch t có n ng đ cao h n, là cho quá trình th m th u ộ ấ ồ ộ ơ ẩ ấ

ng ượ ạ c l i.

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

2.11 Explanation of the reverse osmosis process

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

2.11 Reverse osmosis plant

Hình 2.4 Hollow-fiber module

CÔNG NGH X LÝ N Ệ Ử ƯỚ C BI N Ể

SO SÁNH 2 CÔNG NGH : CH NG C T VÀ RO Ệ Ư Ấ

Màng RO

B n ch a ồ ứ

B n ch a ồ ứ Tia UV

Màng l c Multimedia 20 µm ọ Màng l c Multimedia 20 µm ọ

Màng l c 50 µm ọ Màng l c 50 µm ọ

M T S VÍ D ĐI N HÌNH V H TH NG KH M N Ộ Ố Ụ Ể Ề Ệ Ố Ử Ặ

 Nhà máy kh mu i đa hi u ng (MED) l n Thiên Tân v i công su t 200,000 m ử ố ệ ứ ớ ở ớ ấ 3/ngày.

 ¾ dùng cho c ng đ ng dân c , còn l i dùng cho công nghi p ộ ồ ư ạ ệ

 Ch t l ấ ượ ng n ướ c đ u ra: TDS ~5 ppm ầ

Hình 4.3 Nhà máy MED công su t 200,000 m ấ 3/ngày Thiên Tân ở Hình 4.3 Nhà máy MED công su t 200,000 m ấ 3/ngày Thiên Tân ở

Hình 4.4 Quy trình x lý n ử ướ c bi n công su t 200,000 m ể ấ 3/ngày c a nhà máy MED Thiên Tân ủ ở

M T S VÍ D ĐI N HÌNH V H TH NG KH M N Ộ Ố Ụ Ể Ề Ệ Ố Ử Ặ

Hình 4.5 Phác th o thi t b MED và ả ế ị

nguyên lý làm vi c ệ

Hình 4.6 Mô t nguyên lý ho t đ ng ả ạ ộ trong ng trong MED ố

M T S VÍ D ĐI N HÌNH V H TH NG KH M N Ộ Ố Ụ Ể Ề Ệ Ố Ử Ặ

Hình 4.7 Nhà máy x lý n ử ướ c bi n b ng RO v nh Tampa ể ằ ở ị

M T S VÍ D ĐI N HÌNH V H TH NG KH M N Ộ Ố Ụ Ể Ề Ệ Ố Ử Ặ

Hình 4.7 S đ h th ng x lý n ơ ồ ệ ố ử ướ c bi n b ng RO công su t 25,000,000 gal/ngày ể ằ ấ ở

v nh Tampa ị

STT Tác giả Tên bài báo Đ i t ố ượ ng

h th ng RO) và ph n ệ ố ầ

m m MATLABề

- Nhi t đ : th p ệ ộ ấ(năng lượng m t ặ

tr i, nhi t th a.)ờ ệ ừ

- N ng đ mu i: ồ ộ ố30.000 ppm -45.000 ppm

- H n 95%, tơ ương quan gi a mô hình ữ

RO và ph n m m ROSA.ầ ề

- S thu h i nự ồ ướ ủc c a RO-AD tăng kho ng 25% so v i m t h th ng RO ả ớ ộ ệ ốriêng bi t.ệ

- T o ra nạ ước ch t lấ ượng cao và mát

h n.ơ

- Dung d ch mu i cô đ m đ c đị ố ậ ặ ượ ậc t p trung và qua thi t b chi t tách đ khai ế ị ế ểthác mu i n u c n thi t.ố ế ầ ế

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

Hình 5.1 S đ h th ng RO-AD đã đ ơ ồ ệ ố ượ c nghiên c u ứ

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

STT Tác giả Tên bài báo Đ i t ố ượ ng

nghiên c u ứ

Mô hình nghiên c u ứ

Đi u ki n v n hành ề ệ ậ K t qu thu đ ế ả ượ c

cell

Nước mu i ố

đ m đ c t ậ ặ ừcác nhà máy

x lý nử ước

bi n b ng ể ằRO

Mô hình g m ồ4bu ng: ồ

- Các anode làm b ng graphite (D=25 mm, ằH=30 mm) và cathode làm b ng cách lăn ằthan ho t tính và PTFE nh l p ch t xúc ạ ư ớ ấtác trên lưới thép không g (90 mesh)ỉ

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

Hình 5.2 S đ h th ng RO-AD đã đ ơ ồ ệ ố ượ c nghiên c u ứ

Nước bi nể B thu năng lộ ượng MT b ng ằ

ph ng v i ch t h p th ẳ ớ ấ ấ ụkhông ăn mòn, m t mô-đun ộ

ch ng c t màng xo n c có ư ấ ắ ốthu h i nhi t, máy b m ồ ệ ơ

nước ngu n, mô đun PV và ồ

- R t ít t n kém đ duy trì khi ấ ố ể

ho t đ ng và năng lạ ộ ượng có chi phí t i thi u ho c th m chí ố ể ặ ậkhông có, nh ng chi phí đ u t ư ầ ưban đ u cao.ầ

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

Hình 5.4 S đ h th ng ch ng c t màng s d ng năng l ơ ồ ệ ố ư ấ ử ụ ượ ng m t tr i ặ ờ

of cleaning onthe permeate conductivity

Dung d ch ịcác mu i hòa ốtan đ mô ể

- Áp su t ấchân không

là 20 mbar

- T c đ ố ộdòng vào 36 L/h

- Sau khi làm s ch toàn b ạ ộ tính th m có ấ

đ d n th p (kho ng 1 S cm-1), v i giá ộ ẫ ấ ả μ ớ

tr lo i b r t cao(>99.99%) ị ạ ỏ ấ

- Không làm s ch gi a các phép th VMD, ạ ữ ử

đ d n th m th u không đ i, nh ng đ u ộ ẫ ẩ ấ ổ ư ề

có th l y nể ấ ước tinh khi t ế

- Các thông lượng th m qua là không đ i, ấ ổ

và không b nh hị ả ưởng b i quá trình làm ở

s ch ạ

- Quy trình làm s ch t o ra nạ ạ ước đ tinh ộkhi t cao ế

CÁC NGHIÊN C U KHOA H C Ứ Ọ

Hình 5.5 Mô hình ch ng c t màng chân không ư ấ

Tài li u tham kh o ệ ả

1. TS Tr nh Xuân Lai, ị X lý n ử ướ ấ c c p cho sinh ho t và công nghi p ạ ệ , 2009.

2. Hongfei Zheng, Chapter 1 – General Problems in Seawater Desalination, 2017.

3. Haiping Luo et al., Treatment of reverse osmosis concentrate using microbial electrolysis desalination and chemical production cell, 2017.

4. Ehab S.Ali et al., Recycling brine water of reverse osmosis desalination employing adsorption desalination: A theoretical simulation, 2017.

5. Mark Will and Kenneth Klinko, Optimization of seawater RO systems design, 2001.

6. Mohammed Rasool Qtaishat and Fawzi Banat, Fawzi Banat, Desalination by solar powered membrane distillation systems, 2013.

7.  

8. http://www.tampabaywater.org/tampa-bay-seawater-desalination-plant.aspx

9. china/seawater-desalination-a-promise-for-china-s.html

http://www.waterworld.com/articles/wwi/print/volume-28/issue-4/international-show-previews/ida-world-congress-2013-tianjin-THANKS FOR YOUR ATTENTION!!!