nghiên cứu xử lý nước nhiễm mặn bằng công nghệ lọc màng ro kết hợp với từ trường

Trong hải dương học, người ta sử dụng độ muối salinity để đặc trưng cho độ khoáng của nước biển, nó được hiểu như tổng lượng tính bằng gam của tất cả các chất khoáng rắn hoà tan có trong

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH 6

TỪ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 8

1 Đă ̣t vấn đề 8

2 Mu ̣c tiêu nghiên cứu 8

3 Nô ̣i dung nghiên cứu 8

4 Phương pháp nghiên cứu 9

5 Đối tượng nghiên cứu và giới ha ̣n nghiên cứu 9

5 1 Đối tượng nghiên cứu 9

5 2 Giới ha ̣n nghiên cứu 9

6 Đóng góp xã hô ̣i, khoa ho ̣c của nghiên cứu 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 10

1 Nước nhiễm mă ̣n 10

1 1 Đô ̣ mă ̣n 10

2 Các vùng nhiễm mă ̣n 13

3 Ki ̣ch bản nước biển dâng 14

4 Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước 19

4 1 Các nghiên cứu trên thế giới 19

4 1 1 Các công nghê ̣ khử muối 19

a Phương pháp chưng cất 19

b Công nghê ̣ màng 20

c Các công nghê ̣ mới 21

d Ứng du ̣ng khử muối sáng ta ̣o 22

4 1 2 Các nghiên cứu trong nước 23

5 Tổng quan về màng RO 25

5 1 Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng màng RO 25

5 2 Cấu ta ̣o màng RO 25

5 3 Từ trường 27

5 3 1 Cuô ̣n cảm 27

5 3 2 Công nghê ̣ từ trường 27

5 3 3 Mu ̣c đích kết hợp màng RO và từ trường 28

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

1 Sơ đồ các bước nghiên cứu 29

2 Vâ ̣t liê ̣u và phương pháp nghiên cứu 30

2 1 Bơm RO 30

2 2 Bô ̣ ta ̣o từ trường 31

2 3 Màng RO 32

2 4 Van xả thải 33

2 5 Máy đo đô ̣ dẫn điê ̣n 35

2 6 Phương pháp nghiên cứu 38

2 7 Phương pháp phân tích mẫu 39

2 8 Phương pháp xử lý số liê ̣u 41

2 9 Nô ̣i dung thực hiê ̣n 41

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

1 Đô ̣ dẫn điê ̣n 42

2 Lưu lượng 43

3 Nồng đô ̣ muối 45

4 Tương quan nồng đô ̣ và lưu lượng 46

5 So sánh công nghê ̣ màng RO và phương pháp trao đổi ion 49

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN KIẾN NGHI ̣ 51

1 Kết luâ ̣n 51

2 Kiến nghi ̣ 51

PHỤ LỤC 1 NGHIÊN CỨU LỌC NƯỚC NHIỄM MẶN THÀNH NƯỚC ĂN UỐNG BẰNG MÀNG RO KẾT HỢP TỪ TRƯỜNG 52

PHỤ LỤC 2 BẢNG THÔNG SỐ 57

PHỤ LỤC 3 SOP – QUY TRÌNH PHÂN TÍCH 59

PHỤ LỤC 4 HÌNH ẢNH 64

DANH MỤC TÀI LIỆU TRÍCH DẪN 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng thành phần nước nhiễm mă ̣n 12

Bảng 1.2 Thay đổi chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ theo kịch bản A2, B2 ở các cửa sông 19

Bảng 1.3 Chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ theo kịch bản A2, B2 ở các cửa sông 20

Bảng 2.1 Bảng thông tin màng lo ̣c RO Filmtec 32

Bảng 2.2 Bảng thông tin về sản phẩm máy SCM 902A 35

Bảng PL1 Đô ̣ dẫn điê ̣n của dung di ̣ch muối pha 58

Bảng PL2 Biến đô ̣ng của lưu lượng nước ra theo nồng đô ̣ nước vào 58

Bảng PL3 Tương quan giữa lưu lượng dòng và các nồng đô ̣ 58

Bảng PL4 Biến đô ̣ng nồng đô ̣ nước sau loc theo nồng đô ̣ nguồn vào 58

Bảng PL5 Biến đô ̣ng hiê ̣u suất theo nồng đô ̣ vào 59

Bảng PL6 So sánh phương pháp điê ̣n thẩm tách và công nghê ̣ màng RO 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Xâm nhập mặn tại đồng bằng sông Cửu Long 15

Hình 1.2 Xâm nhập mặn ở ĐBSCL (Kịch bản A2-nước biển dâng 30cm) 18

Hình 1.3 Xâm nhập mặn ở ĐBSCL (Kịch bản B2-nước biển dâng 30cm) 18

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lọc nước biển bằng công nghệ RO 25

Hình 1.5 Cấu ta ̣o lõi lo ̣c RO 26

Hình 1.6 Hệ thống từ trường bằng nam châm vĩnh cửu 29

Hình 2.1 Bơm RO 31

Hình 2.2 Bô ̣ ta ̣o từ trường 32

Hình 2.3 Màng RO 34

Hình 2.4 Van xả thải 35

Hình 2.5 Van ha ̣n chế nước thải 35

Hình 2.6 Van xả tay 36

Hình 2.7 Máy đo đô ̣ dẫn điê ̣n 38

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lọc nước mặn 39

Hình 2.9 Mô hình thí nghiê ̣m 40

Hình 2.10 Thí nghiê ̣m chuẩn đô ̣ ba ̣c nitrat 41

Hình 2.11 Dung di ̣ch sau chuẩn đô ̣ có màu vàng hơi hồng 41

TỪ VIẾT TẮT

KHKTTV&BĐKH Khoa Ho ̣c Khí Tượng Thủy Văn và Biến Đổi Khí Hâ ̣u

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiê ̣n nay, thiếu nước ngo ̣t đã trở thành vấn đề nghiêm tro ̣ng không chỉ trong nước mà trên toàn thế giới Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hàng năm có hơn 1,6 triệu người trên thế giới tử vong do không được tiếp cận và sử dụng nguồn nước sạch, 90% trong số đó là trẻ em dưới 5 tuổi và ở các quốc gia đang phát triển WHO cảnh báo đến năm 2025, số người không có nước sạch sinh hoạt sẽ tăng gấp 3 so với mức gần 1 tỷ người hiện nay Một nghiên cứu vừa được công bố trên Tạp chí Science Advanced của

Mỹ cho thấy 4 tỷ người trên hành tinh (tương đương 2/3 nhân loại) đang sống trong tình trạng thiếu nước ngọt và ít nhất một tháng trong năm họ không được đáp ứng đầy đủ nhu cầu về nước sạch

Trong khi đó, tình tra ̣ng thiếu nước ngo ̣t ở Viê ̣t Nam cũng vô cùng trầm tro ̣ng

Từ cuối năm 2014, do ảnh hưởng của El Nino mạnh, kéo dài nhất trong lịch sử, nền nhiệt độ tăng cao, lượng mưa và dòng chảy thiếu hụt Hạn hán, xâm nhập mặn đã xảy ra gay gắt, gây thiệt hại nặng nề, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất và đời sống nhân dân, đặc biệt là ở các khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và ĐBSCL Hiê ̣n tượng xâm nhâ ̣p mă ̣n diễn ra hằng năm vào các mùa khô, không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiê ̣p mà còn ảnh hưởng đến sinh hoa ̣t của người dân vùng ven biển; với tác đô ̣ng của biến đổi khí hâ ̣u - nước biển dâng, xâm nhâ ̣p mă ̣n đã trở nên phức ta ̣p và khó giải quyết hơn

Với thực tra ̣ng đó, viê ̣c xử lý, cải thiê ̣n tình tra ̣ng nước nhiễm mă ̣n càng thêm cấp bách hơn Vì vâ ̣y, với thời gian quy đi ̣nh cho luâ ̣n án tốt nghiê ̣p, trên quy mô phòng thí nghiê ̣m ta ̣i Khu Công Nghê ̣ Cao Thành phố Hồ Chí Minh, các nghiên cứu xử lý cải thiê ̣n nước nhiễm mă ̣n đã được thực hiê ̣n “Nghiên cứu xử lý nước nhiễm mă ̣n bằng màng lo ̣c RO” là mô ̣t trong các nghiên cứu cải thiê ̣n nước nhiễm mă ̣n đang được thực hiê ̣n Nghiên cứu này sẽ giúp đưa ra các số liê ̣u chi tiết về kết quả cũng như hiê ̣u quả xử lý nước nhiễm mă ̣n trên cơ sở cho phép

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác đi ̣nh khả năng, hiê ̣u quả lo ̣c nước nhiễm mă ̣n thành nước ngo ̣t bằng màng

lo ̣c RO kết hợp với từ trường

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứ u phương pháp sử du ̣ng màng RO trong lo ̣c nước

- Lắp đă ̣t mô hình quy mô phòng thí nghiê ̣m

- Vận hành và đưa ra số liê ̣u

- Thu thập mẫu, phân tích số liê ̣u

- Đánh giá số liê ̣u thu thâ ̣p được và đưa ra kết luâ ̣n sau nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: đo ̣c tài liê ̣u

- Phương pháp thực nghiê ̣m: lắp ráp, vâ ̣n hành mô hình, thu thâ ̣p, phân tích, đánh giá số liê ̣u, viết báo cáo

- Nồng đô ̣ muối sử du ̣ng: được pha trực tiếp từ muối ăn với các nồng đô ̣ 800 –

1000 – 2000 – 3000 – 4000 – 6000 – 8000 – 10000 Vớ i muối được sấy ở nhiê ̣t

đô ̣ 140oC, với thời gian trong khoảng 3 giờ

- Thờ i gian lấy mẫu: từ 10 giờ đến 15 giờ, tần suất lấy mẫu từ 1 – 2 lần/ngày Sau đó tiến hành thí nghiê ̣m chuẩn đô ̣ ngay sau khi lấy mẫu

5 Đối tượng nghiên cứu và giới ha ̣n nghiên cứu

5 1 Đối tượng nghiên cứu

Nước nhiễm mă ̣n ta ̣i các vùng bi ̣ xâm nhâ ̣p mă ̣n, gần, ven biển Nước muối được giả lâ ̣p theo nồng đô ̣ nước bi ̣ nhiễm mă ̣n từ thấp đến cao

5 2 Giớ i ha ̣n nghiên cứu

Mô hình nghiên cứu được thực hiê ̣n trong phòng thí nghiê ̣m với nước mă ̣n được pha từ muối ăn

6 Đóng góp xã hô ̣i, khoa ho ̣c của nghiên cứu

Nghiên cứu này sẽ cung cấp số liê ̣u chính xác về hiê ̣u quả lo ̣c nước nhiễm mă ̣n của màng RO kết hợp với từ trường Từ đó, mang la ̣i khả năng áp du ̣ng vào thực tế của màng

lo ̣c RO, xử lý nước nhiễm mă ̣n, hỗ trợ nguồn nước sa ̣ch cho người dân ven biển cũng như toàn xã hô ̣i Áp du ̣ng lo ̣c nước cho hô ̣ gia đình, công nghiê ̣p hoă ̣c sử du ̣ng cung cấp nướ c cấp cho cô ̣ng đồng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 Nướ c nhiễm mă ̣n

1 1 Độ mă ̣n

Độ mặn hay độ muối được ký hiệu S‰ (S viết tắt từ chữ salinity - độ mặn) là tổng lượng (tính theo gram) các chất hòa tan chứa trong 1 kg nước Trong hải dương học, người ta sử dụng độ muối (salinity) để đặc trưng cho độ khoáng của nước biển, nó được hiểu như tổng lượng tính bằng gam của tất cả các chất khoáng rắn hoà tan có trong 1 kg nước biển Vì tổng nồng độ các ion chính (11 ion,bao gồm: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, NH4+,

Cl-,SO42-, HCO3-, CO32-, NO2-, NO3-) chiếm tới 99,99% tổng lượng các chất khoáng hoà tan nên có thể coi độ muối nước biển chính bằng giá trị này Điều đó cũng có nghĩa là đối với nước biển khơi, độ muối có thể được tính toán thông qua nồng độ của một ion chính bất kỳ Độ muối được ký hiệu là S‰, độ Clo - Cl‰ và mối liên hệ giữa hai đại lượng này là:

S‰ = 0,030 + 1,8050 Cl‰

Ở đây, ‰ hay ppt (phần nghìn) không phải là đơn vị đo của độ muối, đó chỉ là

ký hiệu để biểu diễn đơn vị đo nồng độ (g/kg) của các muối hoà tan trong nước biển Cũng không nên đồng nhất độ muối với "độ mặn" như cách hiểu ở một số địa phương

về vị mặn của muối NaCl trong nước biển Định nghĩa độ muối như trên được xây dựng

từ thực tế công việc xác định nó thông qua xác định độ clo bằng phương pháp phân tích hoá học - phương pháp Knudsen (còn gọi là phương pháp chuẩn độ bạc nitrat) Theo phương pháp này, khi chuẩn độ nước biển bằng dung dịch bạc nitrat (AgNO3) thì không chỉ có riêng ion clo mà các ion flo, brôm, iốt cũng bị kết tủa:

AgNO3 + X- = AgX kết tủa +NO3

-ở đây X = [Cl-]+[F-]+ [Br-]+[I-], trong đó nồng độ F-, Br- và I- đã được quy chuyển tương đương theo nồng độ của Cl-

Căn cứ vào độ muối, năm 1934, Zernop đã phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên như sau:

Sau này được A.F.Karpevits bổ sung và chi tiết hóa như sau:

Nước ngọt: 0.01 - 0.5 ppt (các sông hồ, hồ chứa)

mô tả các muối hòa tan trong nước

Bảng 1.1 Bảng thành phần nước nhiễm mă ̣n Thành phần Giá tri ̣ ước tính (mg/L) Khoảng giá tri ̣ (mg/L)

NK = không rõ: tổng của các ion này được ước tính là từ 30 đến 40 mg / lít

Độ mặn có thể được thể hiện như lượng muối hòa tan trong đất hoặc trong nước (Tổng chất rắn hoà tan hoặc TDS đo bằng mg/L) hoặc như độ dẫn điện (đo bằng ms/ cm) Cả hai phương pháp đo trên thường được sử dụng để mô tả độ mặn nhưng không thể được sử dụng thay thế cho nhau khi họ đo các thông số khác nhau

TDS là mô tả chính xác nhất của độ mặn, vì nó là một phép đo nồng độ các muối trong nước Tuy nhiên, một phép đo TDS đòi hỏi phải phân tích trong phòng thí nghiệm

để xác định mỗi cation và anion có mặt trong nước Ngoài ra, một mẫu nước có thể bi ̣ bốc hơi và các chất rắn khô còn lại nặng

Độ dẫn điện, mặt khác là một phép đo đơn giản, chỉ đòi hỏi công cụ phân tích cơ bản là có thể được sử dụng để cung cấp ngay lâ ̣p tức kết quả Vì lý do này, nó thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và nông nghiệp

Không có mối quan hệ chính xác giữa độ dẫn điện như ms/cm và TDS mg /L, như các muối khác nhau trong nước có một khả năng khác nhau để tạo ra điện

2 Các vùng nhiễm mă ̣n

Do mùa mưa năm 2015 đến muộn và kết thúc sớm dòng chảy thượng nguồn sông

Mê Kông bị thiếu hụt Mực nước thấp nhất trong vòng 90 năm qua nên xâm nhập mặn

đã xuất hiện sớm hơn so với cùng kỳ hàng năm gần 2 tháng, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp Cụ thể, tình trạng xâm nhập mặn hiện nay như sau:

- Khu vực sông Vàm Cỏ: Độ mặn lớn nhất đạt 8,1 – 20,3 g/l ; cao hơn TBNN từ 5,9 – 6,2 g/l: phạm vi xàm nhập vào đất liền củ a độ mặn 4g/l (mức bắt đầu ảnh hưởng đến cày lúa) lớn nhất 90 - 93 km, sâu hơn TBNN 10 - 15 km

- Khu vực các cửa sông thuộc sông Tiền: Độ mặn lớn nhất đạt 14,6 – 31,2 g/l, cao hơn TBNN từ 3,2 - 12,4 g/l: phạm vi xăm nhập vào đất liền của độ mặn 4g/l lớn nhất 45 - 65 km sâu hơn TBNN 20 - 25 km

- Khu vực các cửa sông thuộc sông Hậu: Độ mặn lớn nhất đạt 16,5 – 20,5 g/l, cao hơn TBNN từ 5,9 – 9,3 g/l, phạm vi xăm nhập vào đất liền của độ mặn 4 g/l lớn nhất 55 - 60 km, sâu hơn TBNN 15-20 km

- Khu vực ven biển Tây (trên sông Cái Lớn): Độ mặn lớn nhất đạt 11.0-23,8 g/l, cao hơn TBNN từ 5.1 – 8,4 g/l: phạm vi xàm nhập vào đất liền của độ mặn 4g/l lớn nhất 60 - 65 km sâu hơn TBNN 5-10 km

Trong thời gian tới mặn tiếp tục xâm nhập, ảnh hường đến sàn xuất nông nghiệp, khả năng kéo dài đến đầu mùa mưa (khoảng cuối tháng 5/2016) Cụ thể như sau:

- Các vùng cách biển đến 45 km: Nguồn nước ngọt xuất hiện rất ít và gần như không có khả năng lấy nước ngot từ cửa sông, gây ra tình trạng thiếu nước cho sản xuất và nước sinh hoạt

- Các vùng cách biển từ 45 - 65 km: Có khả năng bị mặn cao (>4g/l) xâm nhập Nếu mưa đến chậm, xâm nhập mặn có thể kéo dài đến tháng 6/2016 Trong thời

kỳ này, vào những đợt triều cường mặn sẽ xâm nhập sâu Tuy nhiên, vào thời kỳ triều kém và chân triều có khả năng xuất hiện nước ngot

- Các vùng cách biển xa hơn 70 - 75 km: Tuy ít gặp xâm nhập mặn 4g/l nhưng cũng cần lưu ý trong các đợt triều cường, và vẫn là vùng xâm nhập của nước mặn nồng độ dưới 4g/l, ảnh hưở ng đến sản xuất và sinh hoạt

Do ảnh hưởng của xâm nhập mặn, từ cuối năm 2015 đến nay, nhiều diện tích cày trồng đã bị ảnh huởng, ở vụ Mùa và Thu Đông năm 2015, có khoảng 90000 ha lúa bị ảnh hưởng đến năng suất, trong đó thiệt hại nặng khoảng 50000 ha (Kiên Giang 34000

ha, Sóc Trăng 6300 ha, Bạc Liêu 5800 ha ) Vụ Đông Xuân 2015 – 2016, có 104000

ha lúa bị ảnh hưở ng nặng đến năng suất (chiếm 11% diện tích gieo trồng 8 tỉnh ven biển

đang bị ảnh hưởng nặng của xâm nhập mặn) Dự kiến, trong thời gian tới, diện tích bị ảnh huởng khoảng 340000 ha (chiếm 35,5% diện tích 8 tỉnh ven biển)

Hình 1.1 Xâm nhập mặn tại đồng bằng sông Cửu Long (Nguồn: Viê ̣n khoa ho ̣c thủy lợi miền Nam)

3 Kịch bản nước biển dâng

Kịch bản BĐKH và NBD xây dựng năm 2009 đã được Bộ TN&MT công bố cho các ngành sử dụng Tuy nhiên, mức độ chi tiết của các kịch bản mới chỉ giới hạn cho 7 vùng khí hậu và dải ven biển Thực hiện chỉ đạo của Chính phủ về cập nhật và chi tiết hóa các kịch bản BĐKH và NBD cho Việt Nam, Bộ TN&MT đã giao cho Viện KHKTTV&BĐKH chủ trì, phối hợp với các cơ quan nghiên cứu và các cơ quan quản

lý nhà nước xây dựng kịch bản BĐKH và NBD cấp tỉnh và các khu vực ven biển Kịch bản BĐKH và NBD này đã được Bộ TN&MT công bố năm 2012 Bài viết trình bày kết quả của Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định nguyên nhân, đề xuất giải pháp

ứng phó với xâm nhập mặn trong điều kiện BĐKH ở vùng ĐBSCL” do Cục Quản lý Tài nguyên nước chủ trì (2012 - 2013)

Do BĐKH và mực NBD, nước mặn xâm nhập sâu hơn vào trong sông, cụ thể:

 Độ mặn 1‰:

Trong thời kỳ nền, chiều dài xâm nhập mặn ở các cửa sông Cửu Long khoảng 62 –

63 km và trên sông Vàm Cỏ Tây là 120 km

- Theo kịch bản A2:

 Giai đoạn 2020 - 2039:

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn từ 67 - 70 km So với giai đoạn nền, mức tăng từ 4,8 - 7,1 km, trong đó tăng ít nhất trên sông Hậu (4,8 km)

và cao nhất trên sông Mỹ Tho (7,1 km)

Trên sông Vàm Cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn tới 124,5 km, tức là tăng 4,6

km so với thời kỳ nền nhưng nhỏ hơn so với các cửa sông Cửu Long

 Giai đoạn 2040 - 2059:

Cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn từ 71 - 73 km, tăng

từ 8,8 - 9,9 km Tương tự như giai đoạn 2020-2039, mức tăng trên sông Hậu nhỏ nhất (8,3 km) và cao nhất trên sông Mỹ Tho (9,9 km)

Trên sông Vàm Cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn tới 129,3 km, tức là tăng 9,3 km, xấp

xỉ so với mức tăng ở các cửa sông Cửu Long

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn khoảng 54 – 58

km, gia tăng từ 8,4 - 9,5 km, trong đó tăng ít nhất trên sông Hậu (8,4 km) và cao nhất trên sông Mỹ Tho (9,5 km)

Trên sông Vàm Cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn đạt 99,2 km, tức là tăng 4,2

km, thấp hơn so với các cửa sông Cửu Long

 Giai đoạn 2040 - 2059:

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn tăng từ 8,4 - 9,5

km, thấp nhất ở cửa sông Hậu nhỏ nhất (8,4 km) và cao nhất ở cửa sông Mỹ Tho (9,5 km)

Trên sông Vàm Cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn tới 104 km, tức là tăng 9 km, xấp xỉ với mức tăng tại các cửa sông Cửu Long

- Mức tăng trong thời kỳ 2040 - 2059 cao hơn so với thời kỳ 2020 - 2039 do mức giảm của lưu lượng thượng nguồn trong thời kỳ 2020 - 2039 thấp hơn thời kỳ

2040 - 2059

Hình 1.2 Xâm nhập mặn ở ĐBSCL (Kịch bản A2-nước biển dâng 30cm)

(Nguồn Ta ̣p chí môi trường Cơ quan tổng cu ̣c môi trường)

Hình 1.3 Xâm nhập mặn ở ĐBSCL (Kịch bản B2-nước biển dâng 30cm)

(Nguồn Ta ̣p chí môi trường Cơ quan tổng cu ̣c môi trường) Trên sông Vàm Cỏ Tây, mức tăng của chiều dài xâm nhập mặn trong thời kỳ năm

2020 - 2039 nhỏ hơn so với các cửa sông Cửu Long, nhưng trong thời kỳ 2040 - 2059 thì xấp xỉ Mức tăng chiều dài xâm nhập mặn của độ mặn 4‰ nhỏ hơn so với mức tăng chiều dài xâm nhập mặn của độ mặn 1‰

Việc đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sử dụng đất ở ĐBSCL được thực hiện thông qua chồng lớp bản đồ đường ranh giới độ mặn 1‰, 4‰ với bản đồ sử dụng đất hiện tại và tương lai Trong 30 năm tới, diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 1.605.200 ha, chiếm 41% diện tích toàn ĐBSCL, tăng 255.100 ha so với thời kỳ nền năm 1991 - 2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2.323.100 ha, chiếm 59% diện tích tự nhiên, tăng 193.200 ha

Trong 50 năm tới, diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 1.851.200 ha, chiếm 47% diện tích toàn ĐBSCL, tăng 439.200 ha so với thời kỳ nền năm 1991-2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2.524.100 ha, chiếm 64% diện tích tự nhiên, tăng 456.100 ha Gần 4/5 diện tích vùng Bán đảo Cà Mau bị ảnh hưởng mặn (ngoại trừ phần diện tích Tây sông Hậu) Toàn bộ diện tích các dự án Gò Công, Bảo Định, Bắc Bến Tre, Mỏ Cày, Nam Măng Thít, Tiếp Nhật, bị nhiễm mặn Ngoài các thành phố/thị xã Bên Lức, Tân An, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Rạch Giá, Hà Tiên vốn đã bị ảnh hưởng mặn sẽ thêm Mỹ Tho, Vĩnh Long và Cần Thơ bị ảnh hưởng do nước mặn xâm nhập sâu hơn

Bảng 1.2 Thay đổi chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ theo kịch bản A2, B2 ở

Bảng 1.3 Chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ theo kịch bản A2, B2 ở các cửa

Cổ

Chiên 62.8 67.9 72.3 50.3 55.3 59.5 62.8 67.6 72 50.3 55 59.2

Mỹ

Tho 63.1 70.2 73 51 57.8 60.5 63.1 69.8 72.7 51 57.5 60.2 Vàm

Cỏ Tây 120 124.6 129.3 95 99.2 104 120 124 129 95 98.8 103.7

4 Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước

4 1 Các nghiên cứu trên thế giới

4 1 1 Các công nghê ̣ khử muối

a Phương pháp chưng cất

- Flash đa tầng:

Phương pháp khử muối Flash đa tầng cho nước cấp làm nóng thông qua một loạt các buồng đun nóng ở cấp độ áp lực khác nhau, từ áp suất chân không thấp đến áp suất chân không cao, nơi nước bốc hơi và ngưng tu ̣ thành nước ngọt Nước được sử du ̣ng thường

là nước biển, đầu tiên đi qua các buồng làm ấm giúp cô đọng nước thành hơi để thu thập thông qua một cơ chế trao đổi nhiệt Tiếp theo, đầu vào là nước muối được gia nhiê ̣t bằng nguồn nhiệt Phần unflashed nước cấp chứa nhiều muối, đi qua các buồng áp lực khác nhau Ở đó, nước bốc hơi và ngưng tu ̣ thành nước ngọt với sự trợ giúp của đợt đầu

nước cấp qua buồng ống Tại mỗi buồng nước muối đi qua vào buồng tiếp theo tập trung nhiều hơn và cuối cùng thải muối ra

- Chưng cất đa phản ứng

Phương pháp chưng cất đa phản ứng, hơi nước được ta ̣o ra từ một buồng sưởi ấm được chuyển giao cho buồng tiếp theo để đun sôi nước cấp bổ sung, trong đó sản xuất hơi nước trong một chuỗi các công đoa ̣n Các năng lượng tái sinh cung cấp tiết kiệm năng lượng cho quá trình bốc hơi nhiều công đoạn Quá trình này đòi hỏi một loạt các buồng cho nướ c cấp chảy qua hoặc phun (thường là nước biển) Chảy qua một loạt các ống mang hơi tạo ra từ buồng trước Nhiệt trao đổi từ hơi nước nước cấp làm hơi nước ngưng tu ̣, và thu thập như nước ngọt từ mỗi buồng Các buồng được duy trì ở mức độ giảm áp lực và tăng mức độ bằng nhiệt độ Khi nước bay hơi trong mỗi buồng (có hiệu lực), muối từ nước biển là thu thập như nước muối ở dưới cùng của hiệu ứng và cuối cùng thải ra

- Nén hơi

Chưng cất nén hơi là một quá trình khép kín ở đó nhiệt cần thiết cho lò hơi và bình ngưng được tái chế Nước đầu tiên thông qua một hệ thống các tấm làm nóng để đưa nó đến nhiê ̣t đô ̣ sôi Điều này tạo ra hơi nước, sau đó được nén để tăng nhiệt độ của nó Hơi làm nóng được sử dụng để làm nóng nước hơn, nhiệt tiêu tán, ta ̣o hơi nước Ngưng tu ̣ và được thu thập như nước ngọt Thông thường, quá trình này được bổ sung bởi một gia nhiệt thứ cấp để bù đắp cho bất kỳ sự khác biệt trong năng lượng nhiệt cần thiết từ năng lượng nhiệt thực tế của hơi nén Quá trình tiếp tục trong một vòng khép

kín các hồ chứa nước trở nên ngày càng tập trung và cuối cùng thải ra khi nó đạt đến một mức độ tập trung cụ thể

b Công nghệ màng

- Điện phân đảo ngược (EDR): sử dụng các nguyên tắc của phương pháp điện tích ion riêng biệt, sử dụng các điện tính phí Điện phân DC hiện tại được áp dụng cho hai điện cực, với các ion natri mang điện tích dương chảy về phía cực âm và tiêu cực clorua tính ion về phía anode Bằng cách áp dụng lớp màng chọn lọc ion giữa cathode và anode dòng nước có thể được tách thành khử muối và muối tập trung suối EDR hoạt động trong cùng một cách, nhưng dòng điện DC liên tục đảo ngược để xóa bề mặt màng Điều này có thể làm giảm các tác động của ô nhiễm và mở rộng quy mô để tăng tuổi thọ màng Trong một số trường hợp EDR

có thể được so sánh với RO xử lý nước lợ

 EDR có khả năng xử lý nước silica cao thu hồi nước không bị giới hạn bởi silica, như trình tự nó không loại bỏ silica

 EDR màng là không nhạy như màng RO để loại đục, clo và silica

 EDR là không có hiệu quả trong việc loại bỏ các mầm bệnh (~ 5% loại bỏ), là khác nhau hiệu quả trong việc loại bỏ các chất phóng xạ (50% -90%) và không có hiệu quả trong loại bỏ thuốc trừ sâu và cacbon hữu cơ

dễ bay hơi (~ 5%)

 EDR thường có một đơn vị chi phí thấp hơn cho nước hơn quá trình màng

RO vì chi phí xây dựng và vận hành thấp hơn với các nguồn nước thô

 Phục hồi từ 80% đến 94% là có thể đạt được với EDR, sản xuất ít nước muối

 Thông thường, EDR là không cạnh tranh cho các nguồn nước có TDS lớn hơn 2000 mg / L

 Mở rộng quy mô trên đơn vị EDR permanen

c Các công nghê ̣ mới

- Màng chưng cất

Chưng cất màng sử dụng sự khác biệt về nhiệt độ để loại bỏ nước ngọt từ nước muối

ăn qua màng kỵ nước Vì đây là một công nghệ mới nổi, vẫn còn có những chỉ một vài cài đặt thương mại

Một lợi ích của công nghệ chưng cất màng là nó hoạt động ở áp suất khí quyển, sử dụng nhiệt là nguồn năng lượng Vì lý do này, nó là thích hợp nhất, nơi một nguồn nhiệt thải có sẵn Quá trình này được giới hạn bởi một tỷ lệ thông lượng thấp, đòi hỏi lớn hơn

và nhiều hơn nữa cài đặt tốn kém hơn so với các công nghệ cạnh tranh Nghiên cứu công nghệ này là tiếp tục, trong đó ưu tiên để tăng tỷ lệ thông lượng để nâng cao hiệu quả năng lượng mă ̣t trời cũng đang được nghiên cứu để sử dụng như một nguồn nhiệt, mà

sẽ làm cho công nghệ phù hợp hơn cho các ứng dụng xử lý nước lợ ở các vùng nông thôn

- Tạo hơi nước bằng năng lượng mă ̣t trời

Phương pháp này sử dụng các khái niệm đơn giản của truyền nhiệt từ trực tiếp từ ánh sáng mặt trời, sử dụng nguyên liệu năng lượng mặt trời hấp thụ để làm cho ẩm nước thô và nước ngưng tu ̣ thành nước uống Thách thức là hệ thống thiết kế tối đa hóa nhiệt

và khối lượng trao đổi sử dụng hình học bề mặt tối ưu Nó cũng có lợi để giảm nhiệt độ khoảng cách để khai thác năng lượng nhất từ các nguồn nhiệt Nói chung, buồng ẩm và

khử ẩm được tách ra Tuy nhiên, một số hệ thống di động thương mại sẵn có sử dụng một buồng duy nhất cho cả hai bốc hơi nước và ngưng tụ Như khử muối nhiệt là một quá trình tốn nhiều năng lượng, sản xuất khối lượng của các hệ thống dựa trên quyền lực năng lượng mặt trời là hạn chế và thường thích hợp cho di động quy mô nhỏ ứng dụng, trừ khi có quy mô lớn tập trung mảng phản xạ năng lượng mặt trời được sử dụng

d Ứng dụng khử muối sáng ta ̣o

- Màng RO kết hợp năng lượng mă ̣t trời

Thẩm thấu ngược lắp đặt pin mặt trời (Rosi) kết hợp các công nghệ màng vật lý lọc

và RO khử muối bằng quang điện (PV) máy phát điện năng lượng mặt trời là năng lượng của nó nguồn Hệ thống này được thiết kế để sử dụng trong khu vực từ xa mà không có nguồn cung cấp điện lâu dài Phương pháp này là thích hợp cho việc triển khai nhanh chóng và cài đặt tạm thời Các hê ̣ thống có khả năng sản xuất nước uống trong khoảng

100 lít/ngày đến 500 L/d từ lợ nguồn nước ngầm

RO khử muối đòi hỏi một lượng lớn năng lượng để hoạt động vì bơm cao áp lực cần thiết Khi các hệ thống pin mặt trời nói chung là không thể cung cấp năng lượng cần thiết cho vận hành máy bơm áp lực cao, một hệ thống pin riêng biệt là cần thiết để lưu trữ năng lượng và phát hành nó ở theo yêu cầu Điều này cho biết thêm số lượng lớn và chi phí cho hệ thống Rosi vượt qua này thách thức bằng cách điều hành quá trình khử muối ở áp suất thấp với sự phục hồi thấp hơn nhiều hơn một cài đặt bình thường Phục hồi trong hệ thống là khoảng 10%, phần còn lại 90% bị thải bỏ

- Khử muối ta ̣i chỗ

Khử muối tại chỗ (In situ desalination - ISD) là một khái niệm độc quyền kết hợp một màng RO và một máy bơm giếng khoan Đây là chèn trực tiếp vào một lỗ khoan vào một tầng nước lợ ngầm Nước được bơm từ các tầng chứa nước qua màng, có thấm nhập được chuyển giao lên các lỗ khoan với bề mặt và chất thải nước muối còn lại ở la ̣i trong tầng nước ngầm Các quá trình được cho là bắt chước các chu kỳ thủy văn tự nhiên của cây Công nghệ này có một số lợi ích Sự khác biệt lớn từ nước thông thường xử lý

là tối thiểu cơ sở hạ tầng trên mặt đất Một bơm duy nhất được sử dụng để xử lý và cung cấp nước, giảm được thiết bị và năng lượng yêu cầu Vì chỉ có những sản phẩm nước là đưa lên mặt đất, không có dòng nước muối thải bỏ, chi phí hoa ̣t đô ̣ng sẽ thấp hơn Hạn chế lớn nhất là việc kiểm soát về chất lượng của sản phẩm nước ISD bao gồm một màng RO đơn và một máy bơm tốc độ cố định, trong đó cung cấp cho các nhà điều hành ít kiểm soát sự phục hồi của quá trình khử muối Khi chất lượng thấm nước là xác

định bởi chất lượng nước ngầm ở tầng nước ngầm, nó sẽ thay đổi nếu độ mặn của thay đổi nước ngầm

- Màng RO hiê ̣u suất cao

Cao hiệu quả thẩm thấu ngược (HERO ™) là một công nghệ cấp bằng sáng chế trong

đó đặc biệt có tiền xử lý loại bỏ các chất gây ô nhiễm và các chất rắn nhất định và làm tăng độ pH của nước trước khi thực hiện RO Công nghệ này được phát triển bởi Deb Mukhopadhyay, có được bằng sáng chế cấp phép của một số nhà phân phối, bao gồm

GE và Aquatech

Các quá trình liên quan đến việc trao đổi cation để loại bỏ độ cứng, khử khí đô ̣c carbon dioxide (CO2) và loại bỏ kiềm do tăng pH trên 8,5 Việc tăng cường quá trình tiền xử lý làm cho HERO ™ thích hợp cho các ứng dụng thông thường RO không thể thực hiê ̣n, ví du ̣ như nước ngầm có hàm lượng silica cao

Các môi trường pH cao làm giảm sự cần thiết phải làm sạch các module RO bằng cách giảm silica rộng, dầu, mỡ bẩn và các hạt ô nhiễm hữu cơ sinh học HERO ™ cũng có một tỷ lệ thu hồi nước trên 90% và đặc biệt phù hợp cho các hệ thống nước cấp công nghiệp Sự phục hồi cao cũng làm giảm đáng kể khối lượng muối cần điều trị thêm Các quá trình rất phức tạp hơn để hoạt động và phụ thuộc nhiều vào liều hóa chất

Họ thường được coi là chỉ khi thông thường RO là không khả thi vì các yêu cầu phục hồi cao, chất lượng nước cấp nghèo

4 1 2 Các nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam công nghệ lọc nước biển thành nước ngọt bằng RO đã được lắp đặt thử nhiệm tại một số địa phương như: trên tàu đánh bắt xa bờ của ngư dân Đà Nẵng, xử

lý nước biển thành nước ngọt cho giàn khoan dầu khí tại tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, xử lý nước mặn phục vụ cho ăn uống và sinh hoạt tại Sư đoàn 4, tỉnh Kiên Giang (công suất

140 m3/ngđ),…

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lọc nước biển bằng công nghệ RO

(Nguồn VOV Đài Tiếng Nói Viê ̣t nam) Giai đoạn 1: Tiền xử lý: Là giai đoạn lắng và lọc sơ bộ để loai bỏ rác, cặn lắng, các chất rắn lơ lửng, điều chỉnh pH

Giai đoạn 2: Điều áp: Sử dụng bơm tăng áp lực điều chỉnh áp lực nước phù hợp với các màng lọc và độ mặn của nước cấp

Giai đoạn 3: Tách màng: Đây là giai đoạn quan trọng nhất, tách muối ra khỏi nước Trên nguyên tắc dùng áp lực cao hơn áp lực thẩm thấu, nước được bơm qua hệ thống lọc RO dưới áp lực cao tạo thành dòng nước tinh khiết và dòng muối đạm đặc Qua kiểm nghiệm, nước ngọt thu được bảo đảm như nước tinh khiết, các chất bẩn nguy hại như nitrat, ion kim loại, sun phát, chất bẩn hữu cơ

và vi khuẩn… hầu như bị loại bỏ

Giai đoạn 4: Ổn định: Nước sau khi được tách muối được ổn định pH, sau đó mang đi khử trùng và đưa vào sử dụng Vì qua màng lọc có thể mất khoáng nên trước khi cấp nước người ta có thể bổ sung thêm một số khoáng chất cần thiết cho cơ thể

 Ngoài ra, công nghê ̣ lo ̣c bằng màng RO đã được áp du ̣ng rất nhiều ta ̣i Viê ̣t Nam như: lo ̣c nước uống, áp du ̣ng trong công nghiê ̣p…

5 Tổng quan về màng RO

5 1 Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng màng RO

Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của màng lo ̣c RO theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường (nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc) Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người) Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,0001 micromet (nhỏ hơn 500,000 lần so với đường kính một sợi tóc của con người) nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua

Dòng nước đi vào màng lọc được bơm tư máy bơm nên có áp lực rất lớn chảy theo hướng xoắn ốc đi qua bề mặt màng lọc, nước sẽ bị văng xuống các tầng dưới tập trung

ở ống lọc nước thành phẩm hay còn gọi là nước thẩm thấu Nhờ có lớp thẩm thấu được gắn ở giữa tấm lọc giúp nước chảy đều trên màng lọc Sau quá trình tạo ra nước sạch các chất thải được giữ lại sẽ được hòa vào nước và đẩy ra ngoài

5 2 Cấu ta ̣o màng RO

Hình 1.5 Cấu ta ̣o lõi lo ̣c RO

Màng RO được cấu tạo từ nhiều tấm lọc RO được cuộn tròn xung quanh ống lọc lại trung tâm Tấm lọc RO được cấu tạo từ 1 tấm màng phẳng bao gồm 3 lớp: lớp vải polyester, xốp polysulfone và lớp lọc polyamide dày chỉ 0,2 micromet Lớp xốp polysulfone có chức năng gia cố cho lớp lọc mỏng, chính lớp lọc này sẽ thực hiện chức năng chính loại bỏ các tạp chất: hóa chất, vi khuẩn và vi rút ra khỏi nước giữa các tấm lọc đều có tấm đệm tạo khoảng trống cho nước chảy qua

Lõi lọc RO hiện tại được biết đến là lõi lọc được cấu thành bởi các cụm (module) màng lọc được cuộn tròn lại, mỗi một cụm (module) màng lọc bao gồm một màng dẫn nước sạch, một màng lọc thẩm thấu ngược và một màng dẫn nước cấp Những màng trên được xếp chồng lên nhau và quấn quanh ống thu hồi nước sạch trung tâm Màng thẩm thấu ngược được quấn tròn để hình thành kênh nước cấp ở giữa hai bề mặt ngoài liền kề của màng Kênh nước sạch được hình thành từ mặt trong liền kề của màng lọc thẩm thấu ngược Màng dẫn nước sạch nằm giữa kênh nước sạch này

Lõi lọc thẩm thấu ngược RO loại này các mép được dán kín ở 2 mép bên của kênh nước sạch và 1 mép một ở cách xa ống thu hồi nước sạch trung tâm Do đó, nước sau khi thẩm thấu sẽ chảy tập trung về một bên mép còn lại và nối với ống dẫn nước sạch trung tâm

Sau khi cụm (module) màng lọc được quấn quanh ống nước sạch trung tâm, toàn

bộ mặt ngoài của lõi lọc sẽ được bọc bởi một màng nhựa mỏng bên ngoài được dán kín trừ 2 đầu của lõi lọc

Các loại màng lọc này thường ở dạng lưới lọc với mao quản kích cỡ nhỏ, để ngăn chặn các chất bẩn một cách hiệu quả Tuy nhiên hạn chế của nó là không thể loại bỏ được các thành phần độc hại, các chất ô nhiễm vì cấu trúc phân tử của chúng quá bé và không thể bị ngăn chặn được hoàn toàn nếu chỉ dùng nguyên lý lọc thông thường này

Do đó, không tạo ra được một nguồn nước sạch tuyệt đối Ngoài ra do kênh nước cấp rộng và đường đi của nước ngắn thì tốc độ dòng chảy của nước cấp dọc theo kênh nước cấp là tương đối thấp và dẫn đến hiện tượng phân cực nồng độ rất dễ xảy ra trên bề mặt của màng lọc Điều này dẫn đến làm tăng tốc độ bám bẩn màng lọc, giảm tỉ lệ loại bỏ tạp chất, năng suất lọc thấp và tuổi thọ lõi lọc ngắn Để giảm thiểu điều này, trong mô hình thí nghiê ̣m còn lắp thêm bô ̣ phâ ̣n phát điê ̣n từ

5 3 Từ trường

5 3 1 Cuộn cảm

Cuộn cảm (hay cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua Cuộn cảm có một độ tự cảm (hay từ dung) L đo bằng đơn vị Henry (H)

Đối với dòng điện một chiều (DC), dòng điện có cường độ và chiều không đổi (tần

số bằng 0), cuộn dây hoạt động như một điện trở có điện kháng gần bằng không hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản mạch Dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường, B,

có cường độ và chiều không đổi

Khi mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dòng điện trên cuộn dây sinh ra một

từ trường, B, biến thiên và một điện trường, E, biến thiên nhưng luôn vuông góc với từ trường Độ tự cảm của cuộn từ lệ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều

Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn cảm, giúp ổn định dòng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số

Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường và trở thành nam châm điện Khi không có dòng điện chạy qua, cuộn day không có từ Từ trường sản sinh tỉ lệ với dòng điện

B.A=IL

Hệ số tỷ lệ L là từ dung hay độ tự cảm, là tính chất vật lý của cuộn dây, đo bằng đơn vị Henry - H, thể hiện khả năng sản sinh từ của cuộn dây bởi một dòng điện, A là diện tích bề mặt cuộn dây B.A ứng với từ thông Từ dung càng lớn thì từ thông sinh ra càng lớn (ứng với cùng một dòng điện), và cũng ứng với dự trữ năng lượng từ trường (từ năng) trong cuộn dây càng lớn

5 3 2 Công nghệ từ trường

Từ trường giúp sắp xếp và làm nhiễm điê ̣n các ion trong nước, từ đó các ion nước có tính phân cực yếu dễ dàng qua màng, trong khi các ion nhiễm điê ̣n khác bám dính hoă ̣c đẩy nhau, giúp dễ dàng hòa cùng nước không bi ̣ thẩm thấu đi ra nguồn thải

Phương pháp từ trường gồm: một cuộn dây cuộn cảm ta ̣o điê ̣n trường trong nước; các tín hiê ̣u điều khiển được phát ra ta ̣o nên các tần số sao cho tần số đến cuô ̣n cảm luôn khác nhau Các tần số của tín hiệu điều khiển cho cuộn cảm có thể được thay đổi, vì vậy

ta ̣o nên hiê ̣n tượng cảm ứng điê ̣n từ với hai hay nhiều dòng điê ̣n trong nước

Trường điện từ có thể có sự phân cực khác nhau Hai hoặc nhiều hiệu quả xử lý có thể liên quan đến một hoặc một phần: hình thành quy mô kiểm soát, kiểm soát vi khuẩn phát triển và hình thành magnetit để ngăn chặn sự ăn mòn

Phương pháp này có thể bao gồm đồng thời một hoặc nhiều kỹ thuật xử lý vào nước Các dải tần số được phát ra có thể từ 1 kHz và 500 kHz Các cuộn dây cuộn cảm có thể

có trường điện từ có tần số khác nhau như vậy là hai hoặc nhiều tác dụng điều trị điện

Hình 1.6 Hệ thống từ trường bằng cuộn cảm

5 3 3 Mục đích kết hợp màng RO và từ trường

Một số màng lọc nước biển đã gặp phải hiện tượng bộ màng lọc RO trong máy bị nghẽn hoàn toàn chỉ sau 6 tháng hoạt động, một số khác phải thay màng lọc ngay sau khi thời gian bảo hành hết hạn bảo hành Với những máy lọc kém chất lượng này thì chi phí mua máy ban đầu có thể thấp nhưng chi phí thay màng sau năm đầu tiên hoặc thậm trí sau 6 tháng có thể chiếm 20% đến 30% giá thành mua máy ban đầu

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Sơ đồ các bước nghiên cứu

Các bước nghiên cứu được tiến hành theo sơ đồ sau:

Nghiên cứu tài liê ̣u Thiết lâ ̣p mô hình thí nghiê ̣m Thực hiê ̣n thí nghiê ̣m Thu mẫu phân tích Đánh giá kết quả

Điều chỉnh mô hình thí nghiê ̣m Cha ̣y mô hình và thu mẫu Phân tích đánh giá

Làm thí nghiê ̣m bổ sung Phân tích số liê ̣u và viết báo cáo

2 Vật liê ̣u và phương pháp nghiên cứu

Nguồn, hay adapter là loại nguồn chuyên dụng với công suất phù hợp để chạy máy bơm nước Adapter dùng cấp nguồn các thiết bị điện 1 chiều

2 2 Bộ ta ̣o từ trường

Điê ̣n trở cuô ̣n cảm: 8 Ω

Cường đô ̣: 10 kHz

Dòng điê ̣n ra: 12V – 2A

Hình 2.2 Bô ̣ ta ̣o từ trường

Bô ̣ ta ̣o từ trường ta ̣o ra mô ̣t môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện

tích chuyển động, do sự biến thiên của điện trường nhờ vào cuô ̣n cảm Khi mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường, B, biến thiên và một điện trường, E, biến thiên nhưng luôn vuông góc với từ trường Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường và trở thành nam châm điện

Khi nước đi qua một từ trường, cực của từ trường làm cho các phân tử tự sắp xếp theo một cách mà làm các tính chất hóa lý của nước bi ̣ thay đổi; tăng lượng muối hòa tan (Carbonell et al., 1996), sự thay đổi của độ nhớt (Ramos, 1994), pH (Srivastava et al., 1978), độ dẫn điện (Díaz et al., 2001), hình dạng tinh thể (Coey et al., 2000), kích thước hạt và kết tủa hợp chất (Barnothy, 1964) là hệ quả của xử từ trường của nước đã được báo cáo

2 3 Màng RO

Bảng 2.1 Bảng thông tin màng lo ̣c RO Filmtec

Tên lõi lọc Màng lọc R.O

Nguyên liệu Màng thẩm thấu ngược R.O

bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ làm cho nước hoàn toàn tinh khiết nhưng không làm thay đổi yếu tố hóa lý của nước

Tuổi thọ 2 - 4 năm ( ~ 90.000 lít )

Thời gian thay thế 2 – 3 năm

Với khe lọc siêu nhỏ 0.0001micron, nhỏ hơn hàng trăm lần vi khuẩn, màng R.O đem lại sự an toàn triệt để về vi sinh Về hóa lý, loại màng R.O gia dụng được thiết kế

để loại bỏ đến 90% các loại kim loại nặng trong nước đem lại nguồn nước tuyệt đối an toàn và khỏe mạnh (màng R.O chuyên dụng trong công nghệ sản xuất chip điện tử có thể loại bỏ ion kim loại tới 99.9%)