Nghiên cứu chế tạo, sản xuất hệ thống lọc nước biển di động dùng cho hải đảo và tàu cá

Do vậy, quá trình xây dựng một hệ thống lọc nước biển đòi hỏi phải có sự khảo sát kỹ lường thực địa về tính chất của nước biển tại vùng định sử dụng hệ thống, qua đó đưa ra một giải pháp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾTKÉT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ ÁN KH&CN

CẤP ĐẠI HỌC QUÓC GIA

Tên đề án: Nghiên cứu chế tạo, sản xuất hệ thống lọc nước biến di động

dùng cho hải đảo và tàu cá

M ã số án: QGĐA.14.03

Chủ nhiệm đề án: ThS Vũ Nguyên Thức

r ĐẠI HỌC Q U Ố C GIA HÀ NỌI TRUNG TAM THÔNG TIN THƯ VIỆ TRUNG TÂM THÕNG TIN THƯ VIỆN

Hà Nội, 2017

PHẦN I THÔ NG TIN CHUNG

1.1 Tên đề án: N ghiên cứu chế tạo, sản xuất hệ thống lọc nước biến di động dùng

cho hải đảo và tàu cá

1.2 M ã số: QGĐA 14.03

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề án

T T C h ứ c d a n h , học vị, họ và

Hồ Anh Tâm

Trung tâm Họp tác và Chuyển giao tri thức, ĐHQGHN

Thành v iên

Lê Thị Đông Vinh

Trung tâm Hợp tác và Chuyển giao tri thức, ĐHQGHN (Nay là Trung tâm Chuyển giao tri thức và Hỗ trợ khởi nghiệp)

Thư ký

1.4 Đ ơn vị chủ trì: Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia H à Nội

1.5 T hòi gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2015 đến tháng 12 năm 2015

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 07 năm 2015 đến tháng 11 năm 2 0 1 7

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và to chức th ự c hiện; Nguyên nhân; Y kiên của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề án: 1.046 triệu đồng.

1.8 Tổng kinh phí thực tế được cấp: 500 triệu đồng.

1.9 Tổng kinh phí đã giải ngân: 250 triệu đồng.

PH Ầ N II TÓNG QUAN KÉT QUẢ NGHIÊN c ử u

1 Đ ặt vấn đề

Trên thế giới hiện có ba phương pháp lọc nước biển thành nước ngọt Đó là phương pháp lọc đa tầng (dùng các hoạt chất than, cát, sỏ i đế lọc), phương pháp chưng cất (giống như nấu rượu) và phương pháp “thấm thấu ngược” Hai phương pháp lọc đa tầng và chưng cất không hiệu quả, bởi khối lượng nước ngọt thu được không nhiều Chỉ có phương pháp “thẩm thấu ngược” (Reverse Osmosis - RO) trong các thiết bị lọc là công nghệ phổ biến, ưu việt nhất trên thị trường về hiệu quả lọc nước và khả năng ứng dụng

Công nghệ “khử muối” ở các nhà máy nước có thể tiêu tốn lên tới hàng trăm triệu đô la Ở Carlsbad, Califomia, một dự án 1 tỉ USD đang hoàn thành 25% việc xây dựng để lọc 50 triệu lít nước ngọt mỗi ngày và cung cấp cho hệ thống nước phục vụ 3,1 triệu dân Tuy nhiên, quá trình xử lí nước biển đòi hỏi một nguồn năng lượng lớn rất tốn kém, do đó nó chỉ thực sự khả thi với những nơi giàu dầu mỏ như Trung Đông

Tuổi thọ của màng lọc RO, kéo theo đó là tuổi thọ của hệ thống lọc nước biển, phụ thuộc rất lớn vào quá trình lọc thô - tức là quá trình loại bỏ mọi tạp chất - trước khi đưa nước muối tới màng lọc RO Do vậy, quá trình xây dựng một hệ thống lọc nước biển đòi hỏi phải có sự khảo sát kỹ lường thực địa về tính chất của nước biển tại vùng định sử dụng hệ thống, qua đó đưa ra một giải pháp lọc thô phù hợp, thì mới đảm bảo được hệ thống lọc nước biển dùng công nghệ RO hoạt động lâu dài

Ở V iệt Nam, nhóm nghiên cứu của Hà Sỹ Uyên và đồng nghiệp tại Khoa

H óa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia H à Nội đã nghiên cứu

sử dụng m ặt trời để đốt nóng nước biển, sau đó ngưng tụ nước bay hơi bằng cách chế tạo cách chế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bằng vật liệu compozit Tuy phương pháp này rẻ tiền nhưng hệ thống thiết bị rất dễ bị hỏng hóc, cồng kềnh và lượng nước tạo ra được quá ít, không thể sử dụng cho các đảo nhiều người cũng như các đảo nối có diện tích nhỏ M ột số thử nghiệm khác sử dụng các hệ lọc của nước ngoài, tuy nhiên không phù họp với điều kiện V iệt Nam nên rất mau hỏng, đồng thời yêu cầu cần phải dùng nguồn điện công suất lớn không phù hợp với các đảo nhỏ, nhất là các đảo chưa có hệ thống điện lưới hoặc không phù hợp với hệ thống tàu cá (dùng điện bằng máy phát diezen) do giá thành sản xuất nước ngọt còn cao

Có thể thấy trong tình hình hiện tại, nhu cầu về thị trường của dòng sản phấm này là rất lớn Việt Nam hiện có lượng lớn tàu cá các loại, trong đó phần lớn

là các tàu cá cỡ nhỏ Việc trang bị 1 hệ lọc nước biển trên tàu cá sẽ đảm bảo nguồn

cung nước ngọt tại chỗ, vừa giảm trọng tải khi thuyền ra khơi, vừa đảm bảo cho ngư dân đánh bắt lâu dài trên biến Bên cạnh đó, phần lớn các hải đảo của nước ta chưa thể tiếp cận được với điện lưới quốc gia, nhu cầu nước ngọt tại các hải đảo có chiến sỹ và nhân dân sinh sống là rất lớn, việc sản phẩm của dự án vừa cung cấp nước ngọt, vừa tích hợp pin năng lượng m ặt trời sẽ nhận được sự quan tâm lớn từ thị trường.

2 M ục tiêu•

Nghiên cứu chế tạo được hệ thống lọc nước biển thành nước tinh khiết cỡ nhỏ dùng cho tàu cá xa bờ và các hải đảo, đồng thời làm chủ các công nghệ lọc nước biển tiên tiến để tiến tới xây dựng các hệ thống công suất lớn T hông số kỹ thuật của sản phẩm:

+ H oạt động được liên tục, thời gian bảo dưỡng thấp;

+ Chi phí khi sản xuất hàng loạt: <120 triệu đồng mỗi hệ thống;

+ Có tích họp tấm pin m ặt trời;

+ Nước lọc được qua hệ thống đáp ứng quy chuẩn về nước sinh hoạt d o Bộ

Y tế ban hành (QCVN 02:2009/BYT):

v' M àu sắc: Tối đa 15 TCU

•S Mùi vị: K hông có mùi vị lạ

✓ Độ đục: Tối đa 5 NTU

S Độ cứng: tối đa 350 mg/1 (tính theo C a C 0 3)

•S Tổng độ hòa tan TSD: tối đa 1000 mg/1

s Hàm lượng Na: tối đa 200 mg/1

✓ C oliíòrm tổng số: tối đa 50 co n /100 ml

3 Phương pháp nghiên cứu

P hương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụ n g:

* Các p hư ơ ng pháp thu thập số liệu sơ cấp

Điêu tra thực địa và đánh giá môi trường

+ Điều tra thực địa tại một số tỉnh duyên hải;

+ Đo nhanh các chỉ tiêu hóa, lý tại chỗ bằng máy đo 12 chỉ tiêu TOA ;

+ Phương pháp thu mẫu và cố định mẫu sinh vật, các chỉ số hóa, lý;

* Phương pháp thu thập số liệu th ứ cấp

+ Thu thập những số liệu, các báo cáo đề tài dự án, chương trình nghiên cứu

được sắp xếp theo chủ đề, địa điếm/vùng nghiên cứu, theo giai đoạn thời

gian phục vụ cho các nghiên cứu tổng quan, hiện trạng, diễn biến

* Các phư ơng pháp phân tích thống kê số liệu

+ Tùy thuộc vào số lượng mẫu, đặc thù số liệu và tính phức tạp của nghiên

cứu mà các phương pháp thông kê được áp dụng, bằng cách sử dụng phần

mềm EXCEL (trong trường hợp phân tích thống kê đơn giản) hoặc SPSS

(trong trường hợp phân tích thống kê phức tạp);

* Các p hư ơ ng pháp thực nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm {thiết kế thực nghiệm mô hình, xây dụng thử nghiệm).

Tính mới, tính độc đáo, tỉnh sáng tạo:

M ột số biển đảo ở nước ta đã được một số các tổ chức, cá nhân tài trợ để xây

dựng các hệ thống lọc nước biển thành nước ngọt, dựa trên công nghệ lọc tiên tiến

của các công ty, tập đoàn nước ngoài Tuy nhiên, việc xây dựng m ột máy lọc nước

biến ở mang tính cơ động, gọn nhẹ, sử dụng năng lượng sạch lại chưa được chú

trọng tới Các vấn đề công nghệ chính mà dự án cần giải quyết được gồm có:

- Xây dựng được hệ thống lọc thô phù hợp với điều kiện thực tế với đặc tính

nước biển Việt Nam Trong dự án này, hệ lọc thô được bổ sung thêm các

màng lọc bằng thép không gỉ với kích thước lỗ trên lưới lọc được chế tạo

bằng công nghệ Laser có đường kính nhỏ hơn 100 micromet, đảm bảo tính

năng kỹ thuật đồng thời nâng cao tuổi thọ cho hệ thống lọc thô

- Lựa chọn lõi RO phù hợp với điều kiện sử dụng cơ động, cũng như thích

hợp với đặc tính lý hóa tại các vùng biển V iệt Nam

- Xây dựng hệ pin năng lượng mặt trời - ắc quy dự trữ gọn nhẹ, hiệu suất cao

- Xây dựng hệ thống đảm bảo vận hành lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt, di

dộng, tiếp xúc thường xuyên với nước biển

4 Tổng kết kết quả nghiên cứu

biển của Việt Nam để tìm ra điều kiện lọc tối ưu.

Thông qua nghiên cứu khảo sát m ẫu nước biến tại một số vùng trên cả nước,

nhóm nghiên cứu thu được các kết quả quan trọng như sau:

Độ m ặn: Độ mặn nước biển vùng ven bờ theo số liệu quan trắc của các trạm

quan trăc môi trường biên như sau:

H ình 4 Độ mặn của nước biến ven bờ

Như vậy, độ mặn nước biển ven bờ nước ta nằm ở mức từ 12%0 đến 35%0 Tại khu vực Sa H uỳnh (Quảng Ngãi), nước biển có độ mặn cao nhất, xấp xỉ 35%0

Ở gần bờ, hàm lượng muối có thể cao tuỳ thuộc vào sự xáo trộn m ạnh do gió, thuỷ triều và độ sâu của nước Khi sự pha trộn với nước ngọt đố ra từ các con sông thì nước biển nhạt hơn m ột cách đáng kể

Tồng chất rắn lơ lửng: Ở hầu hết các điểm đo thuộc vùng biển của các

trạm thuộc hệ thống quan trắc môi trường quốc gia, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng đã vượt quá giới hạn cho phép đối với nước biển ven bờ Đặc biệt ở Cà M au

đã vượt quá giới hạn cho phép đổi với nước biển ven bờ cho nhiều mục đích sử dụng, tổng chất rắn lơ lửng trung bình đạt 354,85 mg/1

H ình 6 Hàm ỉưọĩĩg COD trong nước biên ven bờ

Ở vùng ven biển phía Bắc, COD tăng cao tại khu vực cửa Ba Lạt, giảm thấp tại khu vực Trà c ổ , Cửa Lò Trung bình trong các khu vực dao động từ 2,70 đến 3,06 mg/1, toàn vùng 2,90 mg/1 trong mùa khô và từ 2,14 đến 4,26 mg/1, toàn vùng 2,87 mg/1 trong m ùa mưa Nhìn chung, giá trị COD của nước biển ven bờ xấp xỉ và lớn hơn giới hạn cho phép (GHCP) để làm nguồn nước thô cho các nhà máy cấp nước sinh hoạt tập trung theo TCXD 233:1999 - Các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt, nước ngầm phục vụ hệ thống cấp nước sinh hoạt

H àm lượng kim loại nặng: Hàm lượng kim loại nặng ở nhiều khu vực cũng

vượt quá GHCP Hàm lượng đồng (Cu) ở khu vực Hạ Long, vùng cửa Nam Triệu

và quanh bán đảo Đồ Sơn phổ biến trong khoảng 0,080 - 0,086 mg/1; ở khu vực Huế, Đ à N ằng ở trong khoảng 0,076 - 0,081 mg/1, vượt quá giới hạn cho phép là0,02 mg/1

Hàm lượng dầu trong nước biển ở tất cả các khu vực biến đổi trong khoảng 0,14 - l,10m g/l, vượt quá giới hạn của ASEAN M ột trong các nguyên

nhân gây ô nhiễm dầu trong nước biến vùng ven bờ là các vụ tràn dâu rõ và hoạt động tàu thuyền.

/ọc kích thước micro băng công nghệ vi chê tạo dùng ỉaser công suât cao.

Tiền xử lý nước hay còn gọi đơn giản là lọc thô rất quan trọng đê bảo vệ màng RO Lọc thô nhằm loại bở chất rắn cũng như các chất hữu cơ hòa tan trong nước biến Tuy hệ thống lọc thô có cấu trúc kỹ thuật đơn giản, nhưng đây lại là hệ thống lọc nước vô cùng quan trọng cần phải có

Tầng lọc thô dùng m àng

Trong thực tế, màng lọc được chế tạo ở dạng lõi với các kích thước tiêu chuân

Để phục vụ chế tạo thiết bị, nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát và lựa chọn lõi lọc thô pp và PE

Lõi lọc thô p p được cấu tạo từ Polypropylene (PP) hay còn được biết với tên khác là Polypropene, đây là các sợi hùn cơ dẻo có đặc tính cơ học tốt và chống chịu được ăn mòn từ axít và các hóa chất tồn tại trong nước

Hình 8 Lõi lọc p p và PE Lõi lọc nước PE được cấu tạo từ các sợi hữu cơ PolyEthylene (hay còn gọi là

Polythene) có đặc tính cơ học bền vững và chống chịu được khả năng ăn mòn của các hóa chất trong nước Nếu như các lõi lọc thô p p chủ yếu để ngăn chặn các vật chất có kích thước tương đối lớn trong nước thì lõi lọc tinh PE sẽ lọc các vật chất có kích thước nhỏ hơn mà mắt thường không thể nhìn thấy

Đê đảm bảo công suất lọc nước cho hệ thong, chủng tôi lựa chọn các lõi lọc

p p và PE kích thước dài 20 inches, với khe lọc 5/um ở tầng trước và 0.3/um ở tcmg sau theo mô hình lọc màng liên tục.

Tầng lọc than hoạt tính

Lõi lọc than hoạt tính công nghiệp có 2 dạng chính là lõi than hoạt tính dạng hạt GAC và than hoạt tính dạng bột ép khối CTO.

Hình 9 Lõi lọc than hoạt tính dạng hạt GAC và dạng ép khối CTO

Quá trình thử nghiệm cho thấy sử dụng lõi than hoạt tính dạng hạt GAC là đảm bảo chất lượng lọc nước và tuổi thọ cao hơn dạng bột ép khối CTO Nên nhóm nghiên cứu sử dụng lõi dạng hạt GAC

Nghiên cứu chế tạo m àng lọc thô thép không g ỉ bằng ỉaser

Thông thường, các thông số về tần số xung laser và thời gian tương tác chùm tia laser với vật liệu được chú trọng trong phần thử nghiệm Mục đích chọn ra được chế độ hoạt động tốt nhất của hệ, tính toán cho sự bốc bay vật liệu phù hợp nhất vói vật liệu và công suất đỉnh laser Sự tham gia của khí bổ trợ gia công cũng được xem xét tới ảnh hưởng bốc bay vật liệu

Bảng 1 Các chế độ làm việc của hệ khoan vi lo

Thờigianphátlaser[ms]

Thờigiantrễ[ms]

Tần số lặp

Switch [kHz]

Kích thước vi

lỗ [|im]

a) b)

Hình 10 Kết quả vi lỗ ở chế độ 1=22 (A), p=27.8 (W),f= 1.42kHz, thời gian

phát laser = 700ms, thời gian trễ = 800ms, khí bô trợ N2, a) mặt trước, b) mặt sau

Hình 11 Màng lọc vi lỗ bằng inox 304 thực nghiệm chế tạo được

Trên các hình số 10 và 11 là kết quả tấm lưới lọc bằng thép inox được chế tạo bằng công nghệ khoan laser, với số lượng 60x80 vi lỗ trên một tấm thép inox dày 0.5

mm và kích thước 100x100 mm Tấm lọc sau khi khoan và xử lý bằng rung siêu âm với nước cất trong môi trường nhiệt độ 50 - 60°c, thời gian thực hiện trong 1 - 2 giờ đồng hồ Các mảng bám và phôi thừa còn sót lại sẽ được loại bỏ, làm sạch bê mặt và chất lượng an toàn cho sản phâm khi ứng dụng cho tầng lọc thô nước biên

cônọ; nghệ lọc UF màng gốm siêu bền kích thước mắt lọc cỡ nanomet.

- 1*5 e * c VAN K i í 2 « m TRẼN eưòHC ỐNG HÚT, oư a m : ÚNG B f r V* o ư ở ic ỐMC DÍN SẠCH

- D6M0 c i c von K5J<$J<7 TOÍN ĐUỜMG ỐNG o í x ttước RŨ* VA wước XẰ

CHẾ Độ RỬA

- DÒNG CÁC VHt K1JÍ2X3.K4 THÍN OiMnG (m o h ơ i. ĐUãnC ỐNG OẨr VẢ DUỞNC ánc OẰN NUÚC SẠCH

- u ữ C Ả C V M K S # e j(7 HỂN OOỜNC ỐNG DỈM KOtìC RŨA V * MOOC XẮ

Nước từ bồn chứa 1 được bơm với áp lực 2-3 bar, lưu lượng Q = 500-7001/h tới cột lọc 10 |im , tại đây các hạt cặn, rong tả o có kích thước > 10 jim bị giữ lại nhằm mục đích bảo vệ, tăng tuổi thọ màng ƯF N ước ra sau cột lọc 10 |im đảm bảo đủ áp lực và yêu cầu chất lượng theo ống dẫn đến cột lọc UF, tại cột lọc UF các hạt cặn, vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước > 0.03 I^m bị giữ lại Nước ra sau cột lọc UF được dẫn vào bồn chứa 2

- Bồn chứa nước là loại bồn nhựa 5001, đảm bảo bền chắc, không bị phá hủy bởi ăn mòn hóa học

- Bơm sử dụng là loại bơm chịu được ăn mòn, do phải bơm nước biển Bơm

có Q = 500-700 1/h , H = 2-3 bar

- Ống sử dụng là ống HDPE D 2 1

- Cột lọc 10 có vỏ làm bằng nhựa tổng hợp Lõi lọc 10 - Cột lọc UF: Là loại OUF-4

+ M àng UF có dạng lọc trượt, kích thước lỗ trên màng là 0.2

+ Màng được làm bằng chất liệu PVDF, chịu được ăn mòn do nước biển

+ v ỏ màng làm bằng nhựa tổng hợp, đảm bảo bền chắc, chịu được ăn mịn.+ Kích thước cụ thể của cột ƯF: D = 160 mm, H= 1730 mm.

+ M àng được cung cấp bởi hãng Motimo

- RÙA BhK NƯỚC SẠCH OlỀU aề iH U*J Lượr<c K Í Tnh MỞ MỂI c« CHẠY TRO* 2H.

- Rủ* BÍNG Hủ* CHÍT ÓMG DUNG DỊCH AXỈĨ HCL 0.2 X aO Nh£t BỘ c 38 oộ c, CHẠY THONG I2H SAU 06 CHẠY RCU im BỈNG NOỚC sạch

Nước từ bồn chứa được bơm với áp lực khoảng 4,8 bar theo ống dẫn tới cột lọc NF, tại đây các ion hĩa trị 2 và một phần các ion hĩa trị 1 bị giữ lại thành dịng dịch đặc theo ống dẫn thốt vào hệ thống thốt nước sàn Nước trong thu được theo ống dẫn về bồn chứa 2 Tồn bộ các mối nối, đường ống cần chịu được áp lực và

ăn mịn hĩa học Áp lực vận hành luơn ổn định, khoảng dao động tối đa cho phép

là 0.03 bar, áp lực khởi động tăng đều trong khoảng 30-60 s

- Bôn chửa nước là loại bôn nhựa 5001, đảm báo bên chăc, không bị phá huy bởi ăn mòn hóa học.

- Bơm sử dụng là loại bơm chịu được ăn mòn, do phải bơm nước biển Bơm

có Q = 1500 1/h , H = 9 bar

- Ống sử dụng là ổng HDPE D 2 1

- Cột lọc NF:

+ Màng NF có dạng lọc trượt, ống thu nước đặt ỏ' trung tâm

+ Màng được làm bằng chất liệu PVDF, chịu được ăn mòn do nước biên.+ Vở màng làm bằng nhựa tông hợp, đảm bảo bền chắc, chịu được ăn mòn.+ Màng sử dụng là màng ESPA1- 4040 , Hydranautics

Sau đây là các luận giải và lựa chọn các linh kiện cho tầng lọc khử muối RO của hệ thống lọc nước biên di động:

M àng lọc RO - SeaW ater

H ình 12 Màng lọc RO SW30-2514

Ta chọn loại màng SW 30-2514của hãng FILMTEC là màng dùng cho nước biến hoặc nước lợ có hàm lượng muối và ion hòa tan cao, có tỉ lệ thải muối cao Màng được khảo sát trong điều kiện hàm lượng muối, TDS, Ca2+ và Mg2+, Cl- đêu rât cao do đó ta có thê bỏ qua không thiết kế bồn trao đôi ion đế khử cúng cho nước thô trước khi vào hệ thống RO

Ta sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp cho hệ thông, ước tính thời gian nắng liên tục trong ngày trung bình là 8 tiếng, như vậy nêu dùng lõi lọc này, công suất lọc ước đạt 200 lít/ngày.

- Chuấn đầu nối: lÁ inch

Như vậy, vỏ màng này sử dụng phù hợp với màng DOW SV/30-25 14 ta đã lựa chọn ở trên Riêng chuấn đầu nối V ” (6mm), ta sử dụng cút chuyên 10-6 đê đông bộ với hệ thông

Bơm cao áp

Ta chọn bơm CAT 2SF05SE E L , là bơm có thông số:

• Lưu lượng tối đa: 1,9 lít/phút

• Áp suất tối đa: 1200 PSI

• Công suất tiêu thụ: 300W

H ình 13 Bơm CA T 2SF 05SE EL

Ở áp suất hoạt động của màng là 800 PSI, bơm ước đạt lưu lượng hơn0,51ít/phút, tức là đạt hơn 30 lít/h, hoạt động 8 tiếng mỗi ngày ước đạt gần 250 lít Hoàn toàn phù hợp với màng RO ở trên và yêu cầu công suất lọc của máy

4.5 Thiêt kê hệ thống lọc nước biên

Bơm sau van V I hút nước biển vào trong thùng chứa nước biển, hoạt động

tự động dựa vào sự kiểm soát của hai công tắc báo mức MT1 và MD1 Nước biển

từ thùng chứa này trước khi đi vào phần lọc thô sẽ đi qua một bình lọc loại bỏ tạp chất có kích thước tương đối lớn như rong rêu, cá, tôm n h ỏ

Trong hệ thống này, nhờ sự hoạt động của 2 van điện từ, VĐT1-2, hệ thống được chia làm 2 chu trình:

• Chu trình lọc nước biển thành nước ngọt: Khi van VĐT1 mở, còn van VĐT2 khóa

• Chu trình sục rửa toàn hệ thống bằng nước ngọt đã lọc: Khi van

V Đ T 1 khóa, còn van VĐT2 mở Chu trình này được thực hiện khoảng 5-10 phút sau mỗi lần kết thúc chu trình lọc nước biển thành nước ngọt, mục đích là loại bỏ lượng nước muối còn sót lại trong các cấu kiện của hệ thống, giúp hệ thống hoạt động bền bỉ hơn

Ta xem xét hoạt động của từng chu trình:

Chu trình lọc nước biến thành nước ngọt

Nước biển từ bình chứa được hút qua bình lọc loại tạp chất, qua van VĐT1

để đi vào các cấp lọc thô nhờ bơm cấp Có 3 cấp lọc thô với nhiều các tố hợp các

loại lõi lọc khác nhau, tùy vào tình hình thực tế trên các tàu cá và tính chất nước biển tại khu vực mà tàu thường hoạt động Bơm cấp chỉ hoạt động khi các công tắc báo mức cho biết nước trong bình chứa nước biển vẫn còn và trong bình nước lọc

đã cần bơm thêm (MD1 và MT2 chưa báo)

Đồng hồ đo áp thấp thể hiện tình trạng của các cấp lọc thô nhằm cảnh báo

người dùng thời điểm cần vệ sinh hoặc thay thế các lõi lọc

Van áp thấp hoạt động với bản chất là m ột công tắc báo nước, cho biết có

lượng nước đã đi qua các cấp lọc thô, khi đó, bơm cao áp mới được bật, tránh hiện

tượng chạy khan, dễ cháy hoặc làm giảm tuổi thọ của bơm

Bơm áp cao với áp suất bơm cỡ 1000PSI nhằm bơm nước biển vào lõi lọc

RO với áp suất lớn, loại bỏ muối và các thành phần hòa tan trong nước, giúp thu được nước ngọt tại lối ra của màng RO

Màng RO-SW (Reverse Omosis for Sea W ater) là m àng thẩm thấu ngược

dùng chuyên cho nước muối Với áp suất hoạt động cỡ 800PSI, loại bỏ muối tới cỡ 99% M àng RO-SW được đặt trong một vỏ chịu muối chuyên dụng N ước muối sau khi qua màng RO-SW gồm 2 loại: nước ngọt với tiêu chuẩn sinh hoạt và nước muối với nồng độ cao hơn được thải ra ngoài

Trên lối ra của đường thải nước muối có m ột van chỉnh áp, van này có tác

dụng điều chỉnh và duy trì áp suất phù hợp để thu được nước ngọt qua màng Đồng

hồ đo áp cao giúp theo dõi áp suất và cảnh báo trạng thái của màng khi áp suất ra

đột ngột giảm Các bộ đo lưu lượng 1-2 giúp so sánh lượng nước trên 2 đường

nước ngọt và nước muối thải ra, qua đó đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống lọc Việc điều chỉnh van chỉnh áp sẽ thay đổi lưu lượng trên hai đường này

Tỉ lệ lưu lượng trên hai đường này thông thường là 1:1 Tuy nhiên để thu được nước ngọt đạt tiêu chuẩn tùy thuộc vào tình hình thực tế tại từng vùng nước biển, tỉ

lệ này cần được điều chỉnh phù họp

Bộ đo tổng độ dẫn TDS cho ta biết được trạng thái nước lọc ra như thế nào,

có dùng được cho mục đích sinh hoạt hay không để có phương án điều chỉnh

Chu trình sục rửa toàn hệ thống bằng nuớc ngọt

Chu trình này tương tự như chu trình lọc nước biển ở trên, chỉ khác ở chỗ nguồn nước cấp đầu vào là nước ngọt thay vì nước muối

Nước ngọt được trích một phần từ bình nước đã lọc được, từ 2-5% tổng lượng nước, tùy vào đặc tính của nước biến đã lọc trước đó và nhu cầu sử dụng thực tê trên tàu cá Nước ngọt được cấp vào bằng cách khóa van V ĐT1, không cho nước biến vào hệ thống lọc, mở van VĐT2 đế lấy nước ngọt thông qua bơm cấp

Lượng nước ngọt được bơm để sục rửa hệ thống không thể loại bỏ hoàn toàn lượng nước muối đã có trước đó, tuy nhiên làm giảm đáng kể nồng độ muối hòa tan có trong hệ thống lúc hệ thống không hoạt động, qua đó tăng tuổi thọ cho các câu kiện, giảm chi phí cho việc bảo trì, vệ sinh, thay th ế Khi tàu về bờ neo đậu nghỉ ngơi dài ngày, ta tiến hành sục rửa triệt để hệ thống bằng lượng nước ngọt nhiều hơn, đảm bảo thiết bị không bị ăn mòn qua thời gian dài không hoạt động

Điều đáng nói là với cách sục rửa hệ thống như vậy, lượng nước ngọt dùng sục rửa không m ất đi toàn bộ, thông thường vẫn thu lại được cỡ 50% hồi lại vào bình chứa nước lọc

4.6 Kêt quả thử nghiêm lọc nước của thỉêt bị trên thực tế

Nước biển đầu vào được lấy từ vùng biển Quảng Ninh với các thông số chính như sau:

7 Ammoniac mg/1 1,5

TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984)

5 Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận

Dựa vào những kết quả đạt được trong thời gian thực hiện đề án, chúng tôi

đã thực hiện đầy đủ những nội dung nêu trong thuyết minh, cụ thể như sau:

- Thứ nhất, đã nghiên cứu điều kiện môi trường của các hải đảo, phân tíchmẫu nước biển của V iệt N am để tìm ra điều kiện lọc tối ưu

- Thứ hai, đã nghiên cứu các thành phần lọc thô, từ đó lựa chọn được phương án lọc thô phù hợp Thiết kế chế tạo các màng lọc, lưới lọc kích thước micro bằng công nghệ vi chế tạo dùng laser công suất cao

- Thứ ba, đã tìm hiểu nghiên cứu thành phần lọc nano loại bỏ vi khuẩn

N ghiên cứu áp dụng công nghệ lọc UF m àng gốm siêu bền kích thước m ắt lọc cỡ nanomet Tuy nhiên, thực tế sử dụng cho thấy với lọc nước biển bằng RO, không cần phải sử dụng tới các thành phần này

- Cuối cùng, chúng tôi đã nghiên cứu lựa chọn các thành phần cho tầng lọc muối RO Áp dụng, tối ưu hóa thành phần lọc muối chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt và tiêu thụ ít điện năng

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

T iếng V iêt

Lọc nước biển thành nước ngọt sử dụng công nghệ thấm thấu ngược RO từ lâu đã chứng m inh được tính hiệu quả của nó và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới N hóm nghiên cứu đã chế tạo được hệ thống lọc nước biển thành nước tinh khiết cỡ nhỏ dùng cho tàu cá xa bờ và các hải đảo, đồng thời làm chủ các công nghệ lọc nước biển tiên tiến đế tiến tới xây dựng các hệ thống công suất lớn Thiết

bị không chỉ lọc nước đầu ra đạt tiêu chuẩn nước uống, mà còn đảm bảo các tiêu chí về độ gọn nhẹ, tiết kiệm điện năng, ốn định và vận hành lâu dài Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng thiết kế chế tạo và tích hợp thành công bộ nguồn cấp dùng năng lượng m ặt trời, đảm bảo công suất đế cung cấp cho thiết bị lọc nước biến hoạt động trên tàu cá, hải đảo mà không cần phải sử dụng tới các nguồn điện khác

Tiếng Anh

Filtered sea water into ữesh w ater using a reverse osmosis technology has long proved its effectiveness, and has been widely used all over the world Our team has built a small system íĩlter sea water into fresh water for íishing boat and islands Besides, we also have mastered the technology o f advanced desalination o f sea vvater that can build large-capacity systems N ot only water puriíication equipm ent output reached drinking w ater standards, but also to ensure the criteria

o f the compact, energy-saving, stable and long-term operation At the same time, the team also designed and manufactured a set o f solar energy sources, ensure the capacity to supply sea water íilters without having to use other pow er sources

PH Ầ N III SẢ N PHẨM , CỔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ ÁN 3.1 Kết quả nghiên cứu

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ

thuât•

Thiết bị lọc nưóc biển

+ Công suất lọc nước lớn hơn 100 lít/ngày

+ H oạt động được liên tục, thời gian bảo dưỡng thấp;

+ Chi phí khi sản xuất hàng loạt: <120 triệu đồng mỗi hệ thống;

+ Có tích hợp tấm pin

m ặt trời;

+ Nước lọc được qua

hệ thống đáp ứng quy chuẩn về nước sinh hoạt do Bộ Y tế ban

02:2009/BYT):

Đạt được đầy đủ tất cả các tiêu chí đã đê ra, trừ trọng lượng + thể tích (nặng hơn 50 kg và thể tích lớn hơn 0,5 m3

do ban đầu nhóm nghiên cứu không tính toán kỹ đến trọng lượng

và kích thước của bơm cao áp chịu mặn)

3.2 H ình thức, cấp độ công bố kết quả

Tình trạng

(Đã ỉn/ chấp nhận in/ đã nộp đơn/ đã được chấp nhận đơn hợp lệ/ đã được cấp giấy xác nhận

SH TT/xác nhận sử dụng

sản pham)

Ghi địa chỉ và cảm

ơn sự tài trợ của

ĐH Q G H N đúng quy đinh

Đánh giá chung

(Đạt, không đạt)

3 Đ ăng ký sở hữu trí tuệ

3.1 Tên sáng chê: Tâm vật liệu

lọc thô băng thép không ghỉ

và thiết bị chế tạo tấm vật

liệu lọc này

Đã được châp nhận đơn hợp lệ

5 Bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, tạp chí khoa học

chuyên ngành quôc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu

hội nghị quốc tế

5.1 Bài báo:

System Usỉng Solar Energy ”

(Hệ thong lọc nước biến RO

sử dụng năng lượng mặt

trời)

Đã được chấp nhận đăng

7 Kêt quả dự kiên được ứng dụng tại các cơ quan hoạch định chính

sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN

27/12/2017

3.4 Ả nh sản phấm :

PHẦN IV TỎNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH& CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐÊ ÁN

T

Số lương đăng

s ố lư ọ n g

đã hoàn thành

1

Sô lượng bài báo trên các tạp chí khoa học của

ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia

hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội nghị

quốc tế

2 Ket quả dự kiến được ứng dụng tại các cơ quan hoạch

PHẦN V TÌNH H ÌNH s ử DỤNG KINH PHÍ

T

Kinh phí được duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

A Chi p h í trực tiếp

6 Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ,

+ Tông kinh phí được giao thực hiện đề án: 500.000.000đ (Năm trăm triệu đồng chăn).

+ Kinh phí sử dụng và đề nghị quyết toán: 500.000.000đ

+ Kinh phí còn lại chưa được thanh toán: 250.000.000đ

PHẦN V KIẾN NGHỊ

Đe nghị Đại học Quốc gia Hà Nội tổ chức nghiệm thu đề án

Ngay sau khi đề án được nghiệm thu, nhóm nghiên cứu sẽ đi đăng ký “Công

bố họp quy” cho sản phẩm để sản phẩm có thể được phép bán trên thị trường Nhóm nghiên cứu mong m uốn nhận được sự hỗ trợ và đầu tư hơn nữa hậu dự án,

để nhóm có thể tiến hành sản xuất hàng loạt thiết bị lọc nước biển di động, hỗ trợ ngư dân và các hộ dân sinh sống trên các hải đảo có thể yên tâm sản xuất và bảo vệ biển đảo quê hương

PHẦN VI PHỤ LỤC (minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

Căn cứ Đ iều lệ Tổ chức và H o ạ t động của Cục s ở hữu trí tuệ ban hành theo Q uyết định số

69/Q Đ -B K H C N ngày 15/01/2014 của Bộ trưởng Bộ K hoa học và C ông nghệ;

Căn cứ điểm 13.2 và điểm 13.6.b của T hông tư số 01/2007/T T -B K H C N ng ày 14.02.2007 của Bộ

K h o a học và Công nghệ hướng dẫn thi hành N ghị định số 103/2006/N Đ -C P;

Căn cứ kết quả thẩm đ ịn h h ìn h thức đơn đăng ký sáng chế:

Số đơn: 1-2017-03440

Đ iều 1 Chấp nhận đơn hợp lệ với nhữ ng ghi nhận sau đây:

Ngày nộp đơn: 0 6 /0 9 /2 0 1 7

Chủ đơn(*): Vũ N g uyên Thức (V N )

Đ ịa chỉ: Phòng T hí n g h iệ m T rọng điểm M icro và N ano - Trường Đ ại h ọ c C ống nghệ, Đ ại học

Q uốc G ia H à N ội - 144 X uân T hủy, quận Cầu G iấy, thành p h ố H à N ội

Tên sáng chế: Tấm vật liệu lọc thô bằng thép k hông gỉ và th iết bị c h ế tạo tấm vật liệu lọc này Điều 2 Công bố đơn trên Công báo sở hữu công nghiệp và thẩm định nội dung trong trường hợp

có yêu cầu theo quy đ ịn h tại điểm 25.1 của T hông tư số 01/2007/T T -B K H C N

Đ iều 3 Chánh V ăn phòng, T rưởng phòng Đ ăng ký, Trưởng phòng T hông tin chịu trách nhiệm thi hành Q uyết định này./.

□ Đ a n n ả y được nộp trên CO' sỏ đơn P C T số: N g à y n ộp đơn quốc tế:

C ô n g bố q u ố c tế số: ngày: N g à y c họn V iệ t N a m (nếu có):

I I có sử a đối, bổ sung tại th ờ i điểm vào p h a q u ố c gia (nội dung sử a đổi k h ai tại trang bố sung)

B 2 3 B 3 5 / 0 0 B 2 3 K 2 6 / 0 0

(Tổ chức, cá nhân yêu cầu cấp Bằng độc quyền sáng chế/giải pháp hữu ích)

Tên đầy đủ: Vũ N g u y ê n T h ứ c

Đ ịa chi: P h ò n g Thí n g h iệ m T r ọ n g đ iểm M ic r o và N a n ô , T r ư ò n g Đ ại học C ô n g n g h ệ, Đ ại học Q u ố c gia H à

Nội - 144 X u â n T h ủ y , c ầ u G iấ y , H à N ội

Điện thoại: 0912345.363 Fax: E-mai 1: th u c v n @ v n u ,e d u ■ vn

13 C h ủ đ o n đồng thòi là tá c g ià sán g chế

□ N ^oài ch ù đon khai tại m ụ c này còn có n h ữ n g chủ đơn khác khai tại tra n g bô sung

Đ Ạ I D I Ệ N C Ủ A C H Ủ Đ Ơ N

[X] là ngư ời đại diện theo pháp lu ật c ủ a chù đon

□ là tô c h ứ c dịch vụ đại diện s ở hữu c ô n g nghiệp đ ư ợ c uỷ quyên c ủ a chủ đơn

Tên đầy đủ : Vũ N g u y ê n T h ứ c Q uốc tịch: V iệt N a m

Địa chì: P h ò n g T h í n g h iệ m T r ọ n g điểm M icro và N a n ô , Trucrag B ạ i học C ô n g n g h ệ , Đại học Q u ố c gia H à

Nội - 144 X uân T hiiy, c ầ u G i ấ y , H à Nội

Đ iện th o ạ i: 0912345.363 Fax: Email: thiiev n @ v n u ed u v n

13 N goài tác giả khai tại m ục n à y c òn có nhữ ng tác g iả khác khai tại tra n g bổ su n g

? C H Ú Đ Ơ N / Đ Ạ I D I Ệ N C Ủ A C H Ủ Đ Ơ N K Ý T Ê N

r i Phị yêu cầu h ư ờ n g q u y ề n ưu tiên

□ Phí th âm định y ê u cầu sửa đ ổi đon

KI Phí c ô n g bố đơn 7 _ _ _ _

n Đ o n có t r ê n 1 h ình (từ h ì n h t hử 2 trỏ' di)

□ Bản mô tà c ó trên 6 tran g ( t ì r t r a n ậ th ứ 7 trờ đi)

[XI Phí tra cứu th ô n g tin phục_yụ việc th ẩ m đ ịnh nội d u n g

□ bàn ơốc đ ã nộp theo đơn số:

□ Tài liệu c h ứ n g m i n h q u y ề n ư u tiên

Tôi cam đoun mọi thông tin trong tờ khai trên đây là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

C h ữ ký, họ tên chù đo n /đ ại diện c ù a chủ đon

(%hi rõ chức vụ vù đóng dấu, nếu có)

V ũ N g u y ê n T h ú c

ũ Chủ đon này đ ồ n g thời là tác giả sáng chế/giải pháp hữ u ích

□ Có ycu cầu cấp Phó bản b ằng độc quyền sáng chế/giải pháp hữu ích

( N g o à i tác gi ả t hứ nhất đ ã khai tại trang đầu ti ên)

Địa chỉ: Ph ò n g T h í n g h iệm T r ọ n g điểm M ic r o và N a n ô , T r ư ò n g Đ ạ i học C ô n g nghệ, Đ ạ i học Q u ố c gia H à Nội - 144 X uân T h ủ y , c ầ u G iấy , H à Nội

Điện thoại: 09061 18581 Fax: Email: h o a n h ta m @ g m a il.c o m

Địa chi: Khoa Đ iệ n tử - V iễn thông, T r ư ờ n g Đại học C ô n g nghệ, Đ ạ i học Q u ố c g ia H à N ộ i - 144 X u â n T h ủ y ,

C ầu Giấy, H à Nội

Điện thoại: 0 9 1 2 2 6 5 5 7 4 Fax: _Emaiỉ: lo n g n t@ v n u e d u v n

Địa chì: Bộ m ôn C o’ sỏ- ngà n h , T r ư ò n g Đ ại học P h ò n g cháy C hữ a ch áy , B ộ C ô n g an - 2 4 3 K h u ấ t D u y Tiến,

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM• • •

Độc lập — Tự do - Hạnh phúc

"k & ic -k "k i: "k -k 'k -k

Đ Ơ N Đ È N G H Ị

Kính gửi: - Cục Sở hữu Trí tuệ

C húng tôi là 4 người có tên là đồng tác giả trong tờ khai đăng ký sáng chế “TẤM

VẬT LIỆU LỌC THÔ BẰNG THÉP KHÔNG GỈ VÀ THIẾT BỊ CHÉ TẠO TẤM VẬT LIỆU LỌC NÀY” Chúng tôi xin xác nhận đã thỏa thuận tự nguyện và thống

nhất đê người đứng tên chủ đơn trong hồ sơ đăng ký là:

Đ ịa chỉ: Phòng Thí nghiệm Trọng điểm M icrô và Nanô, Trường Đại học Côngnghệ, Đại học Quốc gia H à Nội

Chúng tôi xác nhận thông tin trên là đúng sự thật và cam kết không có thêm bất

kỳ yêu cầu hay giải trình bổ sung thêm thông tin nào về tờ khai thông tin sáng chế nêu trên

X in chân thành cảm ơn Quý Cục!

H à Nội, ngày 06 tháng 9 năm 2017 Chữ ký của 4 người đề nghị

Nguyễn Thị Thu Thủy

OẠI i ÍỢC Q Ư Ó C GIA ỉ IÀ N Ộ I C Ọ N G H Ò A XẢ H Ộ I C H Ủ N G H ĨA V IỆ T NA M

G iám đốc Đại học Q uốc gia H à N ội;

Căn cứ Q uy định về T ổ chứ c và hoạt động cùa T rư ờ ng Đ H C ông nghệ ban hành kèm theo

Q uyết định số 52 0 /Q Đ -Đ H C N ngày 19/7/2016 của H iệu trư ởng T rư ờ n g Đ H C ông nghệ;

Căn cứ Q uy chế Đ ào tạo sau đại học ờ Đại học Q uốc gia Hà N ội, ban hành theo Q uyết định số 1555/Q Đ -Đ H Q G H N n g ày 25/5/2011 và Q uyết đ ịah sử a đổi, bổ sung số 3 0 5 0 /Q Đ '

Đ H Q G H N ngày 17/9/2012 của G iám đốc Đ ại học Q uốc gia H à N ội;

C ăn cứ Q uy chế Đ ào tạo thạc sĩ tại Đ ại học Q uốc gia H à N ội, ban hành theo Q uyết định

số 4 6 6 8 /Q Đ -Đ H Q G H N ngày 10/12/2014 của G iám đốc Đại học Q uốc gia H à N ội ;

Căn cứ Q uyết định công nhận học viên cao học số 1010/Q Đ -C T S V ngày 12/12/2014 của Hiệu trư ờng T rư ờ ng Đ ại học C ông nghệ;

C ăn cứ C ông văn số 7 1 /Đ T V T ngày 09/11/2017 cùa C hủ nhiệm K hoa Đ iện từ - V iễn thông

vê việc đề xuât hội đông châm luận văn;

X ét đề nghị cùa T rư ớ n g phòng Đ ào tạo,

QUYẾT ĐỊNH:

Đ iều 1 T hành lập H ội đồng chấm luận văn thạc sĩ của học viên Đ ặng V ăn M ười, sinh ngày 24/09/1991 tại N inh B ình là học viên cao học khóa 21,

N gành: C ông nghệ kỹ th u ật điện tử, truyền thông

Ten đề tài luận văn: T h iết kế, chế tạo robot 04 bậc tự do m ô phỏng chuyển động trên tàu thủy.

C án bộ hướng dẫn: TS N g u y ễn T h ăng L ong

D anh sách các thành viên H ội đồng kèm theo quyết định này.

Đ iều 2 C hù nhiệm K hoa Đ iện tử - V iễn thông có nhiệm vụ tổ chức để học viên bảo vệ luận văn thạc sĩ trước Hội đồng theo đúng Q uy chế Đ ào tạo thạc sĩ ờ Đại học Q uốc gia H à N ội và các quy dịnh hiện hành khác Hội đồng tự giải thể sau khi hoàn thành nhiệm vụ.

Đ iều 3 T rư ở ng p h òng H ành chính - Q uản trị, T rưở ng p h òng Đ ào tạo, C hủ ahiệm K hoa

Đ iện từ - V iễn thông, các T hủ trư ở ng đơn vị có liên quan, các thành viên H ội đồng v à học viên

ĐẠ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I C Ộ N G HÒA X Ã H ỘI CĨIỦ N G H ĨA VIỆT N A M

DANH SÁCH HỘI ĐÔNG CHÁM LUẬN VĂN THẠC s ĩ

(theo Q uyết định S ắ s fĩ£ 9 /Q Đ -Đ T ngày 'h á n g lí/n ă m 2 0 17

của H iệu trư ờ n g T rư ờ ng Đại học C ông nghệ)

STT Họ và tên Cơ quan công tác Trách nhiệm

trong Hội đồng

1 PG S TS T rần Đ ức T ân T rư ờ ng ĐH C ône nghệ, Đ H Q G H N Chù tịch

3 PGS TS Đ ặng T hế B a T rư ờ ng Đ H Công nghệ, Đ H Q G H N Phản biện 1

H ội đồng g ồ m có 05 thành viên./.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Kính gửi: Nhóm tác giả (Nguyễn Thang Long, Vũ Nguyên Thức, Hồ Anh Tâm

Tạp chí Khoa học Quản lý và Công nghệ, Trường Đại học Công nghệ và Quản lý Hữu Nghị (Mã số: ISSN: 2525-2348), xác nhận đã tiếp nhận và duyệt bài báo khoa học của nhóm tác giả, với tên bài báo:

Tên tiếng Việt: Hệ thống lọc nước biển RO sử dụng năng lượng mặt trời

Tên tiếng Anh: RO Seawater Filtration System Using Solar Energy

Bài báo đã được phản biện, biên tập và duyệt đăng trên Tạp chí Khoa học Quản lý

và Công nghệ của Trường vào số 04 (tháng 01/2018)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ 1

Chuyên đê 1: Nghiên cứu môi trường các hải đảo, phân tích mẫu nước biển của Việt Nam đế tìm ra điều kiện lọc tối ưu

ĐÈ Ả N: “ N gh iên cứu chế tạo, sản xu ất hệ th ố n g lọc nước biển

di đ ộ n g dù n g cho hải đảo và tàu cá ”

C o’ qu an chủ trì đề án: T rư ò n g Đ ại học C ôn g nghệ,

Đ ại học Q uốc gia H à N ội

C hù nhiệm đề án: T h S V ũ N guyên T hức

N gười thực hiện chuyên đê: Đ ặng Văn M ưò’i

Hà N ộ i-2016

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết t ắ t 1

1 Mở đ ầ u 2

2 Nội dung khoa học công nghệ của chuyên đề cân giải quyêt 3

3 Những công việc, và quá trình thực hiện các nội dung 3

4 Các kết quả đạt đ ư ợ c 34.1 Các phương pháp phân tích nước b iê n 34.2 Tính chất nước biển một sổ vùng cua Việt n a m 1 1

5 Kết lu ậ n 21

6 Kiến nghị: 22Danh mục tài liệu tham khảo 23

Danh mục các ký hiệu, các c h ữ v i ê t tăt

KVBTTTDL: Khu vực bãi tắm thê thao và du lịch

NỘI DUNG C HÍN H CỦA BÁO C Ả O

1 Mỏ đầu

Việt Nam có 3260 km bờ biên, hàng trăm đảo và cưa sông Vùng ven biên và hai đảo nước ta có 115 huyện thị với gân 1 8 triệu người sinh sông, chu ycu là nghê

cá, kêt họp với các nghề truyên thông khác như làm muôi, vận tải ven bờ, dịch

vụ du lịch, nông nghiệp Trong nhũng năm gân đây, với chiên lược phát triên đât nước theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quôc tế, hoạt động san xuất và khai thác tài nguyên ven biên rất sôi động Trong Chiến lược Biên Việt Nam đến năm 2020, nước ta phải phấn đấu đê trở thành một quôc gia mạnh và giàu

từ biên, bao vệ vững chăc chủ quyên quôc gia trên biên, góp phân giũ' vững ôn định

và phát triển đất nước, kết hợp chặt chẽ giữa phát triển kinh tế - xã hội với đảm bảo quốc phòng, an ninh và bảo vệ môi trường Các trung tâm kinh tế lớn vùng duyên hải sẽ gắn với các hoạt động kinh tế biển làm động lực quan trọng đối với sự phát triên cua cả nước

Nhu cầu dùng nước ngọt, nước sạch cho dân vùng biên trong tông nhu cầu c ủ a đất nước chỉ mới được đáp ứng khoảng trên 60% Trên một số đảo ngoài khơi vùng thềm lục địa và vùng đặc khu kinh tế cua ta tình trạng thiếu nước ngọt càng trâm trọng hơn Hạn hán xảy ra ở nhiều nơi cùng với hiện tượng xâm nhập mặn cao khiến nhiều bà con nông dân vùng nông thôn thiếu nước sinh hoạt Thị trường nước sạch nông thôn bị lợi dụng đây giá nước lên cao gấp 1 0 đến 15 lân

Đe giải quyết vấn đề cấp nước cho sinh hoạt cho gần 18 triệu dân CU' vùng ven biến trong nguy cơ mực nước biến dâng do biến đối khí hậu, cần thiết phải đề cập đến việc khai thác và xử lý nguồn nước mặn và nước lợ vùng ven biên Chiên lược Quốc gia cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020 đâ được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nêu rõ cần thử nghiệm và phát triên công nghệ xử lý nước biển và nước lợ thành nước ngọt đe cấp nước cho vùng bị nhiễm mặn trong tương lai Như vậy, tìm kiếm công nghệ và triển khai lắp đặt các công trình, thiết bị xử lý nước biển và nước lợ đe cung cấp nước cho các cụm dân cư, đô th ị ven biên và hải đảo là một nhiệm vụ cấp bách và cần thiết, đặc biệt là trong tình hình biên đôi khí hậu như hiện nay

Thực trạng đó đặt ra yêu cầu cấp thiết cho các nghiên cứu về xử lý nước biên, nước lợ thành nước ngọt cần nhanh chónR triền khai và tìm ra phương án toi ưu trong điều kiện vùng biển Việt Nam Phương pháp lọc nước biến thành nước ngọt bàng thẩm thấu ngược RO đòi hỏi quá trình xử lý nước đầu vào rất chặt chê đế đảm bảo chất lượng nước đâu ra và hiệu suât sử dụng Do đó, việc nghiên cứu môi trường các hải đảo, phân tích mâu nước biên cua Việt Nam đô tìm ra điêu kiện lọc tối ưu là nhiệm vụ tiên quyết trong nghiên cứu về lọc nước biên thành nước ngọt

2 Nội dung khoa học công nghệ của chuyên đề cần giải quyết

Thu thập sô liệu thống kê vê tính chât nước biên các vùng biên Nam Trung Bộ, Nam Bộ cua Việt Nam về các chi tiêu: Độ mặn (mg Na/1), Dộ đục (NTU), Độ cứng (mu CaCTVl), Tổng độ hòa tan TSD (mg/1)

Thu thập và phân tích một số mẫu nước biến tại vùng Nam Trung Bộ, Nam Bộ Việt Nam vê các chi tiêu tạp chât hữu CO', tạp chât vô cơ

Đe xuất giai pháp lọc thô tối ưu cho lọc nước biên từng vùng; từ đó dê ra giải pháp lọc thô tôi ưu nhât cho hệ thông

3 Nhũng công việc, và quá trình thực hiện các nội dung

Thu thập sô liệu và nghiên cứu các tài liệu liên quan đên nghiên cứu

Tìm hiêu và lựa chọn các phương pháp khảo sát các tính chât của nước biên thường được sử dụng

Đo đạc thực địa và tông hợp số liệu một số chỉ tiêu cơ bản cua các mầu nước biên trên một sô vùng biên Việt Nam

Thiết kế thử nghiệm và đề xuất giải pháp lọc thô tối ưu cho từng vùng và cho toàn hệ thống

4 Các kết quả đạt đưọc

4.1 Các phưong pháp phân tích nước biến.

Ngày nay, các nghiên cứu hoá học biên không chỉ dừng lại ở việc xem xét hiện trạng phân bố các yếu tố hoá học tại vùng biến nghiên cứu mà dã di sâu vào cơ chế

và bản chất cua các quá trình và hiện tưọng, đó là nguồn gốc hình thành các họp phần hoá học nước biến, quy luật phân bố và biến động của chúng, mối quan hệ

g iữ a các yếu tố với nhau và với môi trường, với sinh vật, với quá trình tương tác biên-khí quyến-thạch quyển-sinh quyển, với chu trình vật chất và chu trình sinh- địa-hoá Các nghiên cứu hoá học biến với quy mô và nội dung như vậy đã giúp ích rât nhiêu cho các nghiên cứu vật lý, động lực, sinh học, sinh thái, tài nguyên và nguồn lợi sinh vật và phi sinh vật của vùng biến, đặc biệt trong việc nghiên cứu

và kiểm soát môi trường biển

Thực tê, Hải dương học ngày nay đã và đang sử dụng một so máy móc, thiết bị

có thê đo trực tiếp từ nước biến một vài tính chất và hợp phần hoá học như độ muôi, độ dần điện, độ đục, Ôxy hoà tan, pH với độ chính xác cao Có thiết bị như CTD-Rosette, RCM-9, RCM-12 hoặc Aquashuttle, Nvshuttle còn đo được đồng

bộ một số yếu tố theo cấu trúc thẳng đứng và có thế ghi số liệu vào băng từ, rất tiện lợi cho việc xử lý kết quả trên máy tính Tuy nhiên đế xác định nồng độ của phần lớn các yếu tố hoá học nước biến, hiện tại vẫn phải sử dụng các phương pháp phân tích hoá học truyên thông như chuân độ mẫu nước, so màu cua mầu với dung dịch

chuấn Chỉ khác là nếu trước đây việc phân tích hoá học nước biên đu'Ọ'c thực hiện hoàn toàn bằng các thao tác thủ công thì ngày nay Hải dương học đã có các thiêt bị phụ trợ (máy so màu quang điện, phô quang kế, sẳc ký khí, quang phô hấp thụ nguyên tư ) giúp cho việc phân tích được nhanh chóng, chính xác và loại bo dược các sai số chủ quan của người phân tích Song với phông chung nền kinh tế cua đât nước hiện nay, các máy móc, thiết bị đo và phân tích hiện đại như vậy thường không phù họp với nguồn tài chính của các đề tài, dự án và các cơ sở đào tạo và nghiên cứu khoa học biên Trong đại đa sô các trường hợp, phương pháp phân tích hoá học truyền thống vẫn là hữu hiệu đối với các nghiên cứu hoá học biên ớ nước

ta và nhiêu nước trên thê giới, ngay cả khi có các thiêt bị do hiện đại đi kèm

ơ đây chi trình bày một số phương pháp hoá học chuân và thông dụng xác định các hợp phần hoá học hoà tan trong nước biên, đó là các phương pháp phân tích truyền thong, có độ chính xác cao, đã và đang được úng dụng rộng rãi, phù họp với quy mô và điều kiện nghiên cứu biển Việt Nam Ớ đây tập trung vào các phương pháp và quy trình, từ bước thu mẫu nước đến phân tích hoá học mầu nước đê xác định một số yếu tố hoá học thường được quan tâm nhất và thậm chí không thô thiêu được trong các chuyến điều tra khảo sát biên: đó là các yếu tô hoá học biên như độ muối, Ồxy hoà tan, độ kiềm, các hợp chất dinh dưỡng vô cơ Phốtphát, Nitrít, Nitrat, Silicat và một vài yếu tố môi trường biến như pH, khí độc Sunfuhydro, nhu cầu ôxy hoá học

Mặc dù Hải dương học hiện nay đã sử dụng các thiêt bị có độ chính xác cao đê

đo độ muối nước biên, song phương pháp Knudsen vẫn được sử dụng rộng rãi trong Hải dương học Việt Nam và thế giới bởi quy trình phân tích đon giản, độ chính xác cao và chi phí ít hơn nhiều so với các phương pháp vật lý Đặc biệt, khi chúng ta cần tố chức cùng một lúc nhiều đội khao sát mà lại không đu kha năng trang bị máy đo cho tất cả các đội thì việc lấy mẫu nước đê phân tích độ muối theo phương pháp Knudsen là băt buộc

Như đã biết, trong nước biên tông hàm lượng cua 1 1 thành phân chính (gồm các ion và phân tư là c r SO4'2, (HCO3 +CO32), Br", F , H3BO3, Na , Mg ", Ca+2, K", Sr 2) chiếm tới 99,99% tổng lượng các chất khoáng hoà tan Điều đó có

niĩhĩa là trị sô độ muôi nước biên được quyêt định bởi tông hàm lưcyng cua chi 1 ] thanh phần này, trong dó dáng kê nhất là Cl (55,04%) và Na (30,61%), tiếp đó là

SO, ' (7.68%) và Mg (3,69%)

Mặc dù độ muôi nước biên có thê biên đôi trong những giới hạn khá rộng, nhưng tỉ lệ khôi lượng giữa các thành phân chính của nó hâu như không đôi ở mọi vùng biên trên thê giới, trừ các vùng cửa sông, đâm phá, vũng vịnh kín và các biên kém trao đôi nước với đại dương Điêu này đà được Marxet phát hiện từ năm

1819 Hơn 50 năm sau, vào năm 1876, Ditmar cùng đã khăng định Marxet trên cơ

sơ nghiên cứu thành phân muôi nước biên ở nhiêu vùng trên thê giới và đã tông kêt thành quy luật cơ ban của Hoá học hái dương: "Trong nước đại dương xa bờ, tỷ sổ giữa nông độ của các ion chính luôn không đôi, không phụ thuộc vào trị sô tuyệt đối của độ muối"

Từ quy luật này có thê dề dàng suy ra rằng đê xác định độ muối nước biên (được coi tương đương với tông nồng độ 11 thành phần chính), chỉ cần xác định chính xác hàm lượng một thành phần chính nào đó, rồi bằng các tính toán đơn giản theo mối quan hệ đã biết sẽ xác định được giá trị độ muối Ion Clo đã được chọn cho mục đích này vì sự có mặt của nó trong nước biến với nồng độ lớn nhất chính

là một đám bảo cho việc xác định nó một cách nhanh chóng và chính xác bằng các phương pháp hoá học đơn giản (nồng độ trung bình của c r trong nước bề mặt đại dương là 19,3534 g/kg)

Đe xác định hàm lượng ion Clo trong nước biển, người ta cho dung dịch Bạc Nitrat (A gN 03) có nồng độ biết trước tác dụng với một thể tích mẫu nước, khi đó ion Clo của mẫu bị kết tủa ở dạng AgCl màu trắng sữa Tuy nhiên, do trong nước biên cỏn có mặt đông thời các halogen khác (F\ Br", I') nên kết tủa trắng sữa kể trên ngoài AgCI còn có cả AgF, AgBr và Agl Bởi vậy, cái gọi là "hàm lượng ion Clo" xác định theo cách này thực chất là tống hàm lượng các halogen có trong mầu nước biên - gọi là độ Clo

4.1.2 Xác định p H

Nông độ ion Hydro phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ ion Bicacbonat (HCO3 ) theo quan hệ tỷ lệ nghịch Nhưng trong nước biển, nguồn chính tạo ra ion HCO3’ không phai do phân li axit Cacbonic mà do phân li nhũng muối bicacbonát như Ca(HCOi)2, Mg(HC0 3)2 vốn có nhiều trong nước Bởi vậy, sự hoà tan các muối này sẽ làm tăng nồng độ HCO3', do đó giảm [H+] tức là tăng pH, ngược lại, sự hoà tan khí CO2 vào nước biến sẽ làm tăng nồng độ axít H2CO3 và do đó tăng [H+] tức

là giảm pl ỉ