thiết kế hệ thống tách ẩm từ không khí để sản xuất nước uống cho người dân vùng hạn hán

1.1 NGUYÊN LÝ TÁCH ẨM TẬN DỤNG HIỆN TƯỢNG ĐỌNG SƯƠNG TRÊN BỀ MẶT 1.1.1 Nguyên lý Không khí ẩm sẽ được đưa đến tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày … tháng … năm 2018

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP.HCM, ngày … tháng … năm 2018

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

PGS.TS LÊ VĂN LỮ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NÓI ĐẦU ii

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU xi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN QUY TRÌNH TÁCH ẨM 1

1.1 NGUYÊN LÝ TÁCH ẨM TẬN DỤNG HIỆN TƯỢNG ĐỌNG SƯƠNG TRÊN BỀ MẶT 1

1.1.1 Nguyên lý 1

1.1.2 Vật liệu sử dụng 3

1.1.3 Một số thiết bị áp dụng 5

1.2 NGUYÊN LÝ TÁCH ẨM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TÁCH ẨM 13

1.2.1 Chất hút ẩm dạng lỏng 15

1.2.2 Chất hút ẩm dạng rắn 16

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NINH THUẬN 22

2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 22

2.2 KHÍ HẬU 22

2.3 NGUỒN NƯỚC SỬ DỤNG HIỆN NAY 23

2.3.1 Nước mặt 23

2.3.2 Nước ngầm 25

2.4 NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC Ở NINH THUẬN 25

2.5 TÁC ĐỘNG CỦA HẠN HÁN ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG VÀ SINH HOẠT CỦA NGƯỜI DÂN 27

2.5.1 Đối với đời sống sinh hoạt của nhân dân 27

2.5.2 Đối với sản xuất trồng trọt 27

2.5.3 Đối với phát triển chăn nuôi 28

2.5.4 Đối với công tác phòng chống cháy rừng 28

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 29

3.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ ĐẦU VÀO 29

3.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 37

3.3 TÍNH CHỌN DÀN LẠNH 37

3.3.1 Thông số của không khí đi vào và ra khỏi dàn lạnh 37

3.3.2 Tính dàn lạnh 38

3.4 TÍNH CHỌN MÁY LỌC NƯỚC THEO CÔNG NGHỆ LỌC THẨM THẤU NGƯỢC (R.O) 45

3.4.1 Tổng quan về thẩm thấu ngược 47

3.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lọc nước sử dụng phương pháp thẩm thấu ngược 48

3.4.3 Tính chọn màng lọc R.O 56

3.5 TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Nguyên lý tách ẩm bề mặt 2

Hình 1.2 Bọ cánh cứng Stenocara 3

Hình 1.3 Lưới có kích thước lỗ hỏng khoảng 1 mm 4

Hình 1.4 Các dạng lưới được thiết kế và sử dụng các vật liệu khác nhau (a) Sợi polyethylene phủ một lớp nhôm (Aluminet) (b) Sợi poly kết hợp với sợi bằng inox (c) Mẫu cấu trúc 3D của sợi poly kết hợp với sợi bằng inox 5

Hình 1.5 Bộ thu thập sương mù DropNet 6

Hình 1.6 Tháp warka 6

Hình 1.7 Cấu tạo tháp Warka 7

Hình 1.8 Xe đạp gắn thiết bị Fontus 8

Hình 1.9 Thiết bị thu nước tại Israel 9

Hình 1.10 Nhà sản xuất bia sử dụng máy thu sương 10

Hình 1.11 Vị trí thu thập sương mù trên thế giới 12

Hình 1.12 Chu kỳ tái ngưng tụ nước từ không khí trong khí quyển 14

Hình 1.13 Hệ thống ngưng tụ nước từ không khí thông qua năng lượng mặt trời 15

Hình 1.14 Tháp hút ẩm dạng hấp thụ 16

Hình 1.15 Rotor hút ẩm 17

Hình 1.16 Cấu tạo dạng tổ ong của rotor hút ẩm 17

Hình 1.17 Hoạt động của rotor 18

Hình 1.18 Dàn lạnh 19

Hình 2.1 Bản đồ Tỉnh Ninh Thuận 22

Hình 3.1 Giản đồ Mollier của không khí ẩm 29

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ 37

Hình 3.3 Chi tiết thiết bị 43

Hình 3.4 Máy tách ẩm 44

Hình 3.5 Mặt sau máy tách ẩm 44

Hình 3.6 Tổng thể về máy tách ẩm 45

Hình 3.7 Máy lọc nước 48

Hình 3.8 Lõi lọc tinh 50

Hình 3.9 Lõi than hoạt tính 51

Hình 3.10 Lõi than hoạt tính ép (CTO) 51

Hình 3.11 Màng lọc R.O 52

Hình 3.12 Lõi than hoạt tính T33 53

Hình 3.13 Lõi bóng gốm 54

Hình 3.14 Hạt bóng gốm 66

Hình 3.15 Lõi lọc Alkaline 54

Hình 3.16 Lõi đá khoáng Maifan 55

Hình 3.17 Lõi hồng ngoại 55

Hình 3.18 Thông số kỹ thuật của màng TW30 – 4014 57

Hình 3.19 Màng R.O và vỏ 58

Hình 3.20 Hướng đi của nước trong màng R.O 58

Hình 3.21 Tấm pin năng lượng mặt trời 60

Hình 3.22 Hình thực tế tấm pin năng lượng mặt trời 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Ưu điểm và hạn chế của các công nghệ tách ẩm tạo ra nước từ không khí

(AWG) 19

Bảng 3.1 Nhiệt độ t1= 20oC, độ ẩm 50% 30

Bảng 3.2 Nhiệt độ t1= 25oC, độ ẩm 50% 31

Bảng 3.3 Nhiệt độ t1= 27oC, độ ẩm 50% 31

Bảng 3.4 Nhiệt độ t1= 30oC, độ ẩm 50% 31

Bảng 3.5 Nhiệt độ t1= 35oC, độ ẩm 50% 32

Bảng 3.6 Nhiệt độ t1= 40oC, độ ẩm 50% 32

Bảng 3.7 Nhiệt độ t1= 20oC, độ ẩm 75% 32

Bảng 3.8 Nhiệt độ t1= 25oC, độ ẩm 75% 33

Bảng 3.9 Nhiệt độ t1= 27oC, độ ẩm 75% 33

Bảng 3.10 Nhiệt độ t1= 30oC, độ ẩm 75% 33

Bảng 3.11 Nhiệt độ t1= 35oC, độ ẩm 75% 34

Bảng 3.12 Nhiệt độ t1= 40oC, độ ẩm 75% 34

Bảng 3.13 Nhiệt độ t1= 20oC, độ ẩm 100% 34

Bảng 3.14 Nhiệt độ t1= 25oC, độ ẩm 100% 35

Bảng 3.15 Nhiệt độ t1= 27oC, độ ẩm 100% 35

Bảng 3.16 Nhiệt độ t1= 30oC, độ ẩm 100% 35

Bảng 3.17 Nhiệt độ t1= 35oC, độ ẩm 100% 36

Bảng 3.18 Nhiệt độ t1= 40oC, độ ẩm 100% 36

Bảng 3.19 Lưu lượng của không khí khô (m3) 36

Bảng 3.20 Kết quả quan trắc chất lượng không khí tỉnh Ninh Thuận khu vực dân cư năm 2014 45

Bảng 3.21 Thông số kỹ thuật màng FILMTEC 56

Bảng 3.22 Các thông số giới hạn hoạt động của màng 56

Bảng 3.23 Kích thước màng 56

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN QUY TRÌNH TÁCH ẨM

Theo như khảo sát của Liên Hợp Quốc [2] trong tổng số mười người thì sẽ có hai người không có nguồn nước uống an toàn, phần lớn là trẻ em, chết vì các bệnh liên quan đến việc thiếu nước sạch, vệ sinh và ô nhiễm môi trường mỗi năm

Nhưng ở một số khu vực sa mạc, nơi có rất ít mưa, sương mù và sương là những nguồn ẩm độ dồi dào đang được thu hoạch để sản xuất nước ngọt

Việc thu hoạch sương mù lấy nước đã được phát triển từ thời kỳ cổ đại, bằng chứng được tìm thấy tại Israel bởi các nhà khảo cổ học, họ thấy rằng tại đó có các bức tường thấp được xây dựng xung quanh cây cối và cây nho để thu hoạch nước tưới cây, và cũng tương tự như vậy tại sa mạc Atacama của Nam Mỹ và Ai Cập các đống đá được sắp xếp sao cho ngưng tụ có thể chảy xuống các bức tường bên trong nơi nó được thu thập và lưu trữ

lý tách ẩm thông dụng nhất là nguyên lý tách ẩm tận dụng hiện tượng đọng sương và nguyên lý tách ẩm sử dụng công nghệ tách ẩm

1.1 NGUYÊN LÝ TÁCH ẨM TẬN DỤNG HIỆN TƯỢNG ĐỌNG SƯƠNG TRÊN BỀ MẶT

1.1.1 Nguyên lý

Không khí ẩm sẽ được đưa đến tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ ngưng tụ trên bề mặt đó Hiện tượng này thường hay xảy ra khi dòng không khí đi qua dàn lạnh, hay giọt sương đọng lại trên cỏ, những mạng nhện chứa đầy nước… mà chúng ta có thể thấy hằng ngày

Hình 1.1 Nguyên lý tách ẩm bề mặt

Áp dụng những đặc tính đó đã có nhiều nghiên cứu và phát triển của các nhà sưu tập sương mù trên khắp thế giới diễn ra từ cuối năm 1980 [4], do Tiến sĩ Robert Schemenauer và Giáo sư Pilar Cereceda (Univ Chile) khởi xướng.[5] Nhiều dự án thu hoạch sương mù đã thực hiện và hoạt động ở nhiều nước bao gồm Chile, Peru, Ghana, Eritrea, Nam Phi và California

Các nhà khoa học ở Úc [2] phát triển bộ thu thập sương mù dựa trên mô hình bọ cánh cứng Stenocara của sa mạc Namib Sa mạc Namib ở phía Tây Nam Châu Phi là một trong những nơi khô nhất trên trái đất, nhận được ít hơn 2 cm mỗi năm, nhưng đêm

và sương mù sáng từ Đại Tây Dương là huyết mạch của hệ thực vật và sa mạc Khi sương mù quét vào, con bọ cánh cứng Stenocara có kích thước nhỏ xíu leo lên những cồn cát, gài vào phía sau của nó vào không trung và đối mặt với ánh mặt trời trở lại sương mù Cấu tạo của các vết bẩn nước (water-loveing) và các đáy nước (water-repellent) giữa các vết sẹo trên vỏ của nó thu thập độ ẩm và các giọt nước kênh ngay vào miệng của bọ cánh cứng

Hình 1.2 Bọ cánh cứng Stenocara

Hàm lượng nước trong sương mù chứa từ 0,05 gram đến 3 gram nước trên mét khối, đường kính của nó nằm khoảng từ 1 đến 40 micro Để thu thập nước có trong sương mù các bộ thu sương yêu cầu phải có bề mặt các tấm lưới đứng thẳng đứng theo góc phải của gió vì sương mù có tỷ lệ lắng đọng rất thấp và nó được mang bởi gió bất

cứ nơi nào nó có thể đi Các cơn gió mang theo sương mù sẽ đi qua tấm lưới và tại đó nước có trong sương mù sẽ được giữ lại, việc từ các bộ thu sương này thu được lượng nước nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích cỡ của các giọt sương mù, tốc độ gió, kích cỡ và vật liệu làm lưới (khoảng 1 mm là tối ưu) mà phải chiếm đến 70% diện tích Hai lớp lưới bảo vệ tia cực tím, được dựng lên để chà xát với nhau, tạo ra những giọt nhỏ để nối và xả vào các ống nhựa PVC gắn với đáy lưới Tuổi thọ của lưới là khoảng 10 năm

1.1.2 Vật liệu sử dụng

Vào năm 1987 trên đỉnh núi El Tofo tại Chungungo, Chile các nhà nghiên cứu đã cho xây dựng thí điểm 94 bộ thu sương mù trên đỉnh cao 2600 ft, và lượng nước thu được là 2000 lít mỗi ngày tức là 3 lít/m2/ngày [6] Đầu tiên ý tưởng được hình thành vào năm 1956 do đợt hạn hán đặc biệt nghiêm trọng, nhà khoa học Carlos Espinosa Arancibia đã nảy ra ý tưởng bắt sương bằng những tấm lưới có kích thước lỗ nhỏ hơn xấp xỉ khoảng 1 mm, dự án thí nghiệm được tiến hàng ở những ngọn đồi cao nhất gần thành phố Antofagasta, và cuộc nghiên cứu vẫn còn tiếp tục

Hình 1.3 Lưới có kích thước lỗ hỏng khoảng 1 mm

Việc thu được lượng nước nhiều hay ít cũng phụ thuộc vào loại vật liệu làm lưới [11] (tạp chí Langmuir) Nhiều loại được dệt từ lưới polyolefin - một loại nhựa sẵn có

và không đắt tiền Thật không may, kích thước của lỗ chân lông của polyolefin thường

là quá lớn, cho phép có nhiều nước trôi qua các vết nứt

Theo MIT, bao gồm tiến sĩ postdoc Kyoo-Chul Park, giáo sư Gareth McKinley, giáo sư Robert Cohen, sinh viên Shreerang Chhatre và sinh viên Siddarth Srinivasan tin rằng bằng cách đóng những khoảng trống trong vật liệu lưới, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của hệ thống thu hoạch sương mù

"Các tính toán chi tiết và xét nghiệm cho thấy hiệu suất tốt nhất là từ lưới thép không gỉ gấp ba hoặc bốn lần độ dày của một sợi tóc người, và với khoảng cách khoảng hai lần giữa các sợi", [12] một thông cáo báo chí giải thích "Ngoài ra, các lưới được lau dập, sử dụng một giải pháp giảm một đặc trưng gọi là hysteresis góc tiếp xúc Điều này cho phép các giọt nhỏ dễ dàng trượt xuống trong ống thu gom ngay khi chúng hình thành, trước khi gió thổi chúng ra khỏi bề mặt và trở lại sương mù." Ngoài vật liệu lưới làm bằng [13] polypropylene hoặc polyethylene thì các nhà khoa học đã tìm hiểu các loại vật liệu khác để có thể làm tăng năng suất lượng nước thu được Như [4] Lưới Raschel (35% bóng, bảng điều khiển bên trái) (hình 1.4) đã được áp dụng thành công trong nhiều năm tại 35 quốc gia tại năm châu lục Nó được sử dụng hai lớp trong SFC

và LFC (chỉ có một lớp được hiển thị ở đây) Các bảng điều khiển trong cho thấy một loại vật liệu mạnh mẽ với một lưới không gỉ, đồng dệt kim với chất liệu poly, đã được

sử dụng ở Nam Phi Các bảng bên phải cho thấy một thiết kế mới được đề nghị của một cấu trúc lưới ba chiều (độ dày 1 cm) vật liệu poly Lưu ý rằng không có sự so sánh tổng thể về tỷ lệ thu thập lưới và hiệu năng kỹ thuật đã được tiến hành Chiều dài cạnh của các phần lưới được hiển thị là 6,5 cm Ngoài ra còn có vật liệu mới như MOF giúp thu hoạch sương tốt

Các tấm lưới bằng polyethylene phủ một lớp nhôm (Aluminet) đã được sử dụng, kết quả đạt được 1,235 l/ngày, chiếm 96% so với lượng nước cung cấp bởi các tấm lưới vật liệu mới [14] Một thiết kế khác đã được ứng dụng để đáp ứng với điều kiện khí hậu gió nhiều tại khu vực Nam Phi Thiết kế này làm bằng sợi poly kết hợp với sợi bằng inox, nhằm nâng cao độ bền chắc của vật liệu thay vì tối ưu hóa để tăng hiệu suất thu nước, có thể chịu được điều kiện khắc nghiệt của khu vực [15] và không làm giảm hiệu suất ban đầu của hệ thống

Hình 1.4 Các dạng lưới được thiết kế và sử dụng các vật liệu khác nhau

(a) Sợi polyethylene phủ một lớp nhôm (Aluminet) (b) Sợi poly kết hợp với sợi bằng inox (c) Mẫu cấu trúc 3D của sợi poly kết hợp với sợi bằng inox

1.1.3 Một số thiết bị áp dụng

Năm 2010 [7], bộ thu thập sương mù DropNet ra đời bởi cô Imke Hoehler tại Học viện Mỹ thuật Muthesius ở Đức, bộ thu thập này có thể thu sương tại khu vực có hàm lượng sương mù mỏng, lượng nước thu được trên mỗi đơn vị là 10 – 20 lít nước mỗi ngày

Hình 1.5 Bộ thu thập sương mù DropNet

Một thiết kế khác [10] tại Ethiopia nhà kiến trúc sư người Italia tên là Arturo Vittori

đã phát minh ra một công trình có khả năng thu hơi nước và độ ẩm trong không khí rồi biến nó thành nước uống với tên gọi là Warka Water, những vật liệu để xây dựng rất rẻ

và dễ tìm đó là tre, sợi gai dầu… kết hợp thiết kế nên một dạng tháp đơn giản nhưng đặc biệt, một ngọn tháp thu thập khoảng 100 lít nước mỗi ngày Dự án được xây dựng ở Ethiopia, Lebanon và Brazil Ông còn có dự dịnh sẽ phát triển dự án tại Indonesia và Colombia

Hình 1.6 Tháp warka

Hình 1.7 Cấu tạo tháp Warka

Ngoài các phương pháp thu sương mù bằng những tấm lưới đặt trên những ngọn núi cao, thế giới cũng có các phương pháp như lấy nước bằng cách đạp xe đạp được biết đến với cái tên [17] Fontus, thiết bị này có đặc điểm nhỏ gọn, rất thích hợp cho những

ai thích đạp xe đi dã ngoại, hoạt động tốt tại nơi có ẩm độ cao, lượng nước thu được trong một giờ là 0,5 lít nước sạch Phát minh này được phát triển bởi ông Kristof Retezar đang công tác tại Austria’s University of Applied Arts Thiết bị này hoạt động rất dễ dàng, gắn thiết bị vào xe đạp, trong quá trình đạp xe, nó sẽ làm lạnh không khí nóng ẩm, qua quá trình làm lạnh này sẽ ngưng đọng hơi nước, lấy nước sạch

Hình 1.8 Xe đạp gắn thiết bị Fontus

Thiết bị Fontus hoạt động tốt nơi có độ ẩm cao, vậy nơi có độ ẩm thấp đã được Học viện Công Nghệ Massachusetts (MIT) [18] nghiên cứu ra sử dụng vật liệu MOF (do giáo sư Yaghi phát minh ra bằng việc kết hợp các kim loại như magiê hoặc nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra các cấu trúc cứng, nhưng có độ xốp nhất định để chứa chất lỏng và khí), và vật liệu MOF này là sản phẩm của việc kết hợp kim loại ziriconi

và acid adipic có tác dụng ngưng tụ nước ngoài ra thiết bị còn sử dụng năng lượng mặt trời làm năng lượng chính để hoạt động thu 2,8 lít nước từ không khí trong 12 giờ, trong điều kiện độ ẩm 20 – 30% Ngoài ra còn có thiết bị mà được đánh giá là sử dụng được

tại Việt Nam, đây là thiết bị được phát minh tại một công ty ở Israel [19] Các nhà nghiên cứu sử dụng hệ thống bao gồm nhiều lá nhựa mỏng xếp chồng lên nhau để làm ngưng

tụ hơi nước từ dòng không khí di chuyển qua thiết bị theo các hướng khác nhau

Hình 1.9 Thiết bị thu nước tại Israel

Công ty Water-Gen hiện nay phát triển thiết bị với ba kích thước khác nhau Ở điều kiện nhiệt độ 26oC và độ ẩm 60%, cỗ máy lớn nhất ngưng tụ được 3.122 lít nước mỗi ngày Cỗ máy trung bình tạo ra 446 lít nước/ngày trong cùng điều kiện, và cỗ máy nhỏ nhất sử dụng trong nhà hoặc văn phòng tạo ra 15 lít nước/ngày

Water-Gen ước tính, với mức giá năng lượng hiện tại, chi phí để các thiết bị sản xuất một lít nước chưa đến 0,03 USD Công ty này đang tìm cách đưa công nghệ tới những nơi không có nước sạch để dùng và khu vực nóng ẩm như Mỹ Latinh, Đông Nam

Á, châu Phi "Tại khu vực có khí hậu nóng hoặc ẩm ướt hơn, hệ thống sẽ sản xuất được nhiều nước hơn so với mức trung bình", Kohavi nói

Water-Gen đang thử nghiệm thiết bị mới ở thành phố Mumbai (Ấn Độ), Thượng Hải (Trung Quốc), Mexico City (Mexico) cũng như nhiều vùng nông thôn khác Sản phẩm của công ty dự kiến có mặt trên thị trường vào cuối năm 2017

Thị trấn Pena Blanca tự hào có một trong những trung tâm nghiên cứu lớn nhất cho những người bắt giữ sương mù Có sáu cái lưới lớn trên những ngọn đồi nhìn ra thị trấn

Người ta ứng dụng công nghệ bắt sương mù để sản xuất nhà máy bia Catcher Sương mù nhỏ, ông chủ của nhà máy là Miguel Carcuro Nó có ba thùng và một cửa hàng lạnh sản xuất khoảng 24.000 lít mỗi năm Và ông tự hào về điều này

Hình 1.10 Nhà sản xuất bia sử dụng máy thu sương

Một máy thu sương cỡ trung bình có kích thước 40 m2, chi phí từ 1.000 đô la (635

đô la) đến 1.500 đô la tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng

Khu vực khai thác sương mù lớn nhất nằm ở Tojquia ở Guatemala, nơi 60 người bắt giữ sương mù bắt giữ 4.000 lít nước mỗi ngày

Giáo sư Pilar Cereceda của Đại học Chile nói rằng cô hy vọng rằng trong vòng một thập niên Chile sẽ có đủ số người bắt giữ sương mù để cung cấp toàn bộ khu vực Atacama

"Tôi ước mơ trong ngày mà những người bắt giữ sương mù có thể cạnh tranh với các nhà máy lọc nước, không thân thiện với môi trường."

21 địa điểm khác tại Chile và bờ biển Thái Bình Dương của Mỹ cũng có các nhà thu gom sương mù tiếp tục cung cấp nước cho các dự án nông nghiệp và lâm nghiệp Trong vài năm qua, FogQuest (một tổ chức phi chính phủ) đã tiến hành một số dự

án thành công tại Yemen, Guatemala (Lake Atitlan) và Haiti (Cao nguyên Salignac) Nhiều kế hoạch đang được lên ở nước Hồi giáo của Oman, Ethiopia và Nepal Dự án Yemen nằm ở vùng núi gần Hajja, nơi hầu như không có mưa trong những

tháng mùa đông Tuy nhiên, có sương mù đủ để biện minh cho việc xây dựng các bộ thu sương mù lớn Sản xuất tốt nhất khoảng 4,5 lít/m2/ngày Năng suất ở các địa điểm tốt nhất ở Haiti là khoảng 5,5 lít/m2/ngày Nói cách khác, mỗi mét vuông lưới sản xuất khoảng 165 lít/tháng Một nhà sưu tập lớn (50 m2 ) sẽ sản xuất khoảng 175 lít/ngày, đủ

để cung cấp nhu cầu của chín người

Những người thu gom rác ở Sultanate của Oman đã mang lại 70 lít/m2/ngày Một bộ thu 48 m2 có năng suất trên 3000 lít/ngày Mỗi thôn đòi hỏi từ 30 đến 80 người thu gom (chi phí khoảng 400 USD mỗi cái) để cung cấp nhu cầu của mình

Tại phía tây nam núi Morocco [8] với khu vực rộng 600 m2 người ta sử dụng các tấm lưới lớn đặt dọc theo rìa Sahara, ở độ cao 1.225 mét lượng nước thu được trung bình là 6.000 lít nước mỗi ngày và tại thời điểm đó nó được tổ chức phi chính phủ Tổ chức Dar Si Hmad gọi là "Đây là dự án thu thập sương mù lớn nhất thế giới" Hiện nay đang cung cấp nước sạch cho 500 người ở 5 làng nằm trong vùng Anti Atlas, nơi chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hạn hán Nó đã góp phần thay đổi cuộc sống của người dân địa phương

Tại các sườn dốc Lima của Peru [9], một khu vực có lượng sương mù dày vào mùa đông do lượng hơi ẩm từ Thái Bình Dương đổ về, Kai Tiedemann và Anne Lummerich (FogQuest) đã tận dụng điểm này, họ sử dụng các tấm lưới nghiên cứu để tạo ra các thiết

bị thu nước hiện đại, mỗi tấm lưới có kích thước 13” x 33” (3,96 m x 10,06 m), mỗi ngày có thể thu được 66 gallons nước (tương đương 249,84 lít), được biết khu vực này

có lượng sương mù dày đặc duy trì trong 8 tháng, người dân ở đây phải chi trả gấp 6 lần giá thông thường để mua về nguồn nước không sạch lắm, nhưng từ khi có các hệ thống thu sương này thì vấn đề nước không còn đáng lo ngại như trước nữa Ngoài việc cung cấp nước uống cho người dân, hệ thống còn cung cấp nước trồng cây Tara của địa phương Ý nghĩa sâu xa hơn, khi những cây này lớn lên, chúng có thể tự thu thập nước

cho riêng mình, tái trồng rừng và bổ sung nguồn nước ngầm

Hình 1.11 Vị trí thu thập sương mù trên thế giới

Những ví dụ về các phương pháp thu sương thụ động mang đến những lợi ích không những cung cấp một lượng nước phục vụ cho sinh hoạt (UNISA, 2008, WaterAid) bên cạnh đó còn phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, tưới cây hay cả việc cung cấp nước cho sản xuất bia quy mô gia đình [16] Tác động môi trường của việc cài đặt và bảo trì công nghệ là tối thiểu (WaterAid) Quá trình xây dựng không đòi hỏi nhiều công lao động, chỉ cần có những kỹ năng cơ bản và khi đã được cài đặt thì hệ thống không đòi hỏi năng lượng để vận hành [4] Hệ thống này có tính mô đun, dễ bảo trì và có thể mở rộng khi nhu cầu tăng lên hoặc mở rộng đầu tư Chi phí đầu tư thấp - ít hơn nhiều so với các nguồn thông thường trong các lĩnh vực mà công nghệ này có thể được áp dụng Chất lượng nước thường là tốt, mặc dù một số điều trị có thể là cần thiết cho người tiêu dùng

Do việc khai thác sương mù đặc biệt phù hợp với các vùng miền núi, nơi mà cộng đồng thường sống trong điều kiện xa

Bên cạnh những lợi ích mà nó mang lại thì đi cùng vẫn có những mặt hại của công nghệ này: công nghệ này phụ thuộc vào nguồn nước không phải lúc nào cũng đáng tin cậy vì sự xuất hiện sương mù không chắc chắn Tuy nhiên, một số khu vực nhất định có

xu hướng phát triển sương mù, đặc biệt là các vùng duyên hải miền núi phía tây lục địa Nam Mỹ Hơn nữa, tính toán ngay cả một lượng nước xấp xỉ có thể thu được tại một địa điểm cụ thể là rất khó (Schemenauer và Cereceda, 1994) Công nghệ này có thể là một rủi ro đầu tư trừ phi một dự án thí điểm được thực hiện lần đầu tiên để định lượng năng

suất nước có thể dự đoán được trong khu vực được xem xét, vị trí cũng như thảm thực vật và động vật khu vực có cũng ảnh hưởng một phần đến hàm lượng nước thu được [8] Đối với những khu vực mà hàm lượng ẩm độ bị ảnh hưởng bởi sự phát triển của ngành công nghiệp hàm lượng kim loại cũng như nồng độ pH có trong bụi bị nhiễm vào đám mây sương mù… thì cần lắp đặt thêm các thiết bị lọc trước khi sử dụng nước cho sinh hoạt Vì thế nên không khí ở vùng đặt lưới càng ít bị ô nhiễm càng tốt

1.2 NGUYÊN LÝ TÁCH ẨM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TÁCH ẨM

Phương pháp thứ hai sử dụng công nghệ tách ẩm lấy nước trong không khí (Atmospheric water generation technology – AWG), bằng cách [20] làm lạnh không khí đến dưới điểm sương, sử dụng năng lượng mặt trời để làm khô hoặc tạo áp lực không khí Hai kỹ thuật chính được sử dụng là tách ẩm bằng ngưng tụ và tách ẩm sử dụng chất hút ẩm Công nghệ tách ẩm sử dụng khá phổ biến trên thế giới và được xem là một công nghệ thân thiện với môi trường, đóng vai trò chính trong việc phát triển bền vững sinh thái Công nghệ tách ẩm được xem như là một sự lựa chọn mang tính đột phá cho các

hệ thống cung cấp nước ở các khu vực có vấn đề về nguồn nước hay chất lượng nước Công nghệ tách ẩm có khả năng cung cấp sản lượng nước cao hơn rất nhiều so với phương pháp thu sương thụ động

Các chu trình lý thuyết cho sự hấp thụ hơi nước từ không khí với tái ngưng tụ, bằng cách nhiệt được mô tả và phân tích bởi Hamed [21] Tác giả đã đưa ra lý thuyết về giới hạn cho khả năng tối đa thu thập nước từ không khí bằng cách sử dụng chất hút ẩm thông qua các chu kỳ tái ngưng tụ ở điều kiện vận hành nhất định của các thông số môi trường xung quanh.[22] Chu kỳ lý thuyết được vẽ trên sơ đồ áp suất và nồng độ hơi nước, bao gồm bốn quá trình (Hình 1.12):

• Chu trình 1-2: Sự hấp thụ đẳng nhiệt hơi nước trong không khí

• Chu trình 2-3: Đun nóng chất hấp thụ giữ nguyên nồng độ

• Chu trình 3-4: Hoàn nguyên chất hấp thụ ở áp suất không đổi

• Chu trình 4-1: Làm lạnh chất hấp thụ giữ nguyên nồng độ

Hình 1.12 Chu kỳ tái ngưng tụ nước từ không khí trong khí quyển

Hall đề xuất một hệ thống sản xuất nước từ không khí sử dụng ethylene glycol làm chất hút ẩm và sử dụng năng lượng mặt trời để hoàn nguyên chất hút ẩm Alayli thì sử dụng vật liệu composite hình chữ S điển hình để hấp thụ hơi ẩm từ không khí và sử dụng năng lượng mặt trời để tái sinh sau đó Hamed đã kiểm tra hai phương pháp để lấy nước

từ không khí bằng năng lượng mặt trời, đầu tiên là làm mát không khí ẩm đến nhiệt độ thấp hơn điểm sương và sử dụng năng lượng mặt trời hệ thống làm mát hấp thụ LiBr-H2O Phương pháp thứ hai là dựa trên hấp thụ độ ẩm từ không khí trong khí quyển vào ban đêm bằng cách sử dụng canxi clorua như chất hút ẩm, với việc thu hồi nước thu được trong thời gian ngày Theo kết quả của nghiên cứu này, phương pháp thứ hai là phù hợp nhất để phục hồi nước từ không khí

Abualhamayel và Gandhidasan kết hợp thu sương thụ động bằng bức xạ mặt trời (Hình 1.13 )

Hình 1.13 Hệ thống ngưng tụ nước từ không khí thông qua năng lượng mặt trời.

Hệ thống này bao gồm bề mặt bị nghiêng và được phủ bởi một tấm kính đơn với một khoảng cách không khí khoảng 45 cm, phần dưới của lớp kính được cách điện tốt Vào ban đêm, chất hấp thụ mạnh chảy xuống dưới dạng một màng mỏng trên lớp vỏ kính khi tiếp xúc với không khí xung quanh Nếu áp suất hơi của chất hút ẩm mạnh hơn mức áp suất hơi của nước trong không khí trong bầu khí quyển, việc truyền khối lượng diễn ra từ bầu khí quyển tới chất hấp thụ Do sự hấp thụ độ ẩm từ không khí xung quanh vào ban đêm, chất hấp thụ sẽ bị pha loãng Chất hấp thụ giàu nước phải được làm nóng vào ban ngày để lấy nước khỏi chất hấp thụ yếu

Đối với nguyên lý tách ẩm sử dụng chất hút ẩm, khi không khí ẩm tiếp xúc với bề

mặt chất hút ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ được hấp phụ vào chất hút ẩm Chất hút

ẩm có 2 dạng là dạng lỏng (LiCl, Trietylenglycol) hoặc dạng rắn (than hoạt tính, Silicagel, nhôm hoạt tính và rây phân tử)

1.2.1 Chất hút ẩm dạng lỏng

Chất hút ẩm dạng lỏng [23] thường là dung dịch liti clorua (LiCl), trietylen glycol Khi không khí ẩm tiếp xúc với dung dịch chất hút ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ bị hấp thụ, không khí trở nên khô Để tăng diện tích tiếp xúc với chất hút ẩm, người ta phun sương dung dịch chất hút ẩm và thổi dòng không khí đi ngược lại Để hoàn nguyên chất hút ẩm, người ta dùng một tháp hoàn nguyên Tại đây, dung dịch chất hút ẩm sẽ được phun sương, dòng khí hoàn nguyên với nhiệt độ cao khi tiếp xúc với dung dịch chất hút

ẩm sẽ lấy bớt nước ra khỏi dung dịch này, sau đó dung dịch này lại được dùng để hút ẩm không khí

Nhược điểm của phương pháp này:

sử dụng nhiều, bởi lợi thế diện tích bề mặt lớn, giá thành rẻ Để tăng diện tích tiếp xúc với chất hút ẩm, người ta sử dụng rotor tổ ong

Hình 1.15 Rotor hút ẩm

Vật liệu mang cấu trúc tổ ong: chất liệu thường là vải bằng sợi thủy tinh, nhựa chịu nhiệt và các chất dính dạng gốm Các vật liệu mang này được xếp thành các lớp phẳng gợn sóng xen kẽ nhau, sau đó được cuốn lại thành dạng tròn, với chiều cao sóng dao động từ 0,85 – 5,2 mm, bề rộng sóng dao động từ 2 – 8,5 mm, diện tích bề mặt công tác dao động từ 900 – 5400 m2/m2 rotor Số lượng các sóng trên 1 cm2 từ

15 – 500

Hình 1.16 Cấu tạo dạng tổ ong của rotor hút ẩm

Chất hút ẩm trong rotor không cần thay thế trong suốt quá trình sử dụng do độ bền cao, tuổi thọ dao động từ 5 – 20 năm, năng suất hút ẩm giảm không đáng kể (15% sau 5 năm) Đường kính rotor có thể dao động từ 20 – 300 cm, dày từ 5 – 500

cm

Hình 1.17 Hoạt động của rotor

Ưu điểm của chất hút ẩm dạng rắn là có thể hoạt động ở nhiệt độ đọng sương thấp (- 40 °C), hệ thống vận hành đơn giản, có thể loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong không khí Tuy nhiên phương pháp này tốn nhiều năng lượng để hoàn nguyên vật liệu dạng rắn hơn so với dạng lỏng, hệ thống cần được thiết kế lớn để đạt hiệu suất cao và tránh bị rò

rỉ khí Máy hút ẩm dạng rắn thường có công suất hút ẩm nhỏ từ 10 lít/ngày đến 50 lít/ngày

Tháng 10/2016 công ty SunToWater của Mỹ chế tạo thành công thiết bị sản xuất nước sạch từ không khí, thiết bị này có tên gọi là [25] SunToWater hoạt động gồm ba bước hấp thụ, tách nước và bù khoáng Nước có thể dùng làm nước tưới cho cây hay cho chảy vào hồ bơi, ngoài ra nó có thể được dùng làm nước uống nếu được bù khoáng chất vào Thiết bị này để sản xuất bốn lít nước thì cần 0,51 kWh, phụ thuộc vào sức nóng và độ ẩm trong môi trường Hơi ẩm từ bên ngoài không khí sẽ được hấp thụ nhờ vào thiết bị chứa muối, sau đó, muối được ngậm nước sẽ được nung nóng bằng thiết bị quang năng và không khí nóng, khiến nước tách khỏi muối Hơi nước sau đó sẽ ngưng

tụ và dẫn đến thùng chứa

Trong nguyên lý tách ẩm bằng làm lạnh ngưng tụ, khi không khí ẩm tiếp xúc với

bề mặt có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ ngưng tụ trên bề mặt đó Hiện tượng này thường hay xảy ra khi dòng không khí đi qua dàn lạnh Không khí ẩm được đưa vào máy sấy khí và được làm lạnh đi trong thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí lạnh đi ra khỏi dàn lạnh của máy sấy khí Quá trình làm lạnh sâu hơn sẽ được thực hiện ở dàn lạnh của chu trình lạnh, thông thường từ 3 – 5°C Nước ngưng tụ được tách ra khỏi khí nén nhờ hệ thống máy sấy khí và chảy ra bồn chứa

1- Máy nén 2- Quạt 3- Dàn ngưng 4- Bộ lọc 5- Van tiết lưu

6- Dàn bay hơi

7- Khay nước ngưng 8- Van solenoid

Hình 1.18 Dàn lạnh

Bên cạnh sự phát triển của công nghệ tách ẩm, Wahlgren [26] đã phân tích những điểm mạnh cũng như những hạn chế về tính thực tiễn của các hệ thống này (Bảng 1.1) Các yếu tố chính để so sánh cân nhắc giữa hai hệ thống này là: độ ẩm cần điều khiển, tỷ

lệ nhiệt - ẩm, lưu lượng khí khô, độ sạch của khí khô và hiệu quả kinh tế năng lượng

Bảng 1.1 Ưu điểm và hạn chế của các công nghệ tách ẩm tạo ra nước từ không khí (AWG)

sử dụng cho tủ lạnh, máy lạnh và máy khử ẩm

Đạt hiệu suất tốt khi nhiệt độ khí ngưng tụ thấp và nhiệt độ dàn lạnh cao, độ ẩm cao

Chi phí ban đầu thấp

Quy trình vận hành và bảo trì hệ thống dễ dàng

Quá trình truyền nhiệt bị hạn chế

Có thể đạt được công suất rất lớn, phục vụ cho nhiều nhu cầu khác nhau

Lưu lượng khí có thể bị giảm khi thiết bị bị đóng băng, cần thiết kế đặc biệt khi nhiệt độ đọng sương dưới 4,5°C

Không khí cần được lọc trước khi tách ẩm và bộ lọc cần thay thế thường xuyên

Năng lượng sử dụng cao để vận hành hệ thống làm lạnh

Chất hút ẩm Ứng dụng rộng rãi trong công

nghiệp tách ẩm từ không khí

Có thể hoạt động khi độ ẩm tương đối thấp và nhiệt độ đọng sương thấp

Nhu cầu năng lượng thấp

Được sử dụng nhiều cho phòng thí nghiệm hoặc các ứng dụng cần độ chính xác cao

Công suất hút ẩm nhỏ từ 10 l/ngày đến 50 l/ngày, phù hợp cho phục

vụ sinh hoạt

Hiệu suất không phù hợp cho nhu cầu tưới tiêu phục vụ nông nghiệp và sản xuất

Chi phí chế tạo các vật liệu nano hút ẩm khá cao

Cần hệ thống hoàn nguyên chất hút ẩm và thay thế sau một thời gian định kỳ

Nhu cầu năng lượng cao khi ứng dụng khử mặn từ nước biển nhằm chế tạo nước sạch

Chất hấp thụ lỏng gây ô nhiễm môi trường

Chất ô nhiễm trong không khí có thể làm giảm hiệu suất của chất hút ẩm

Mặc dù công nghệ tách ẩm bằng phương pháp làm lạnh ngưng tụ còn nhiều hạn chế, nhưng vẫn thích hợp nhất so với công nghệ sử dụng chất hút ẩm, có thể ứng dụng tại nhiều khu vực có đặc tính khí hậu khác nhau và có nhiều triển vọng tối ưu hóa thiết

kế nhằm khắc phục các thiếu sót và nâng cao năng suất Bên cạnh đó, vấn đề hiệu quả kinh tế năng lượng cũng được giải quyết bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, giúp nâng cao hiệu quả ứng dụng tại các khu vực thiếu điện hay hải đảo, đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt và đảm bảo chất lượng nước cho người dân

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NINH THUẬN 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ

Ninh Thuận là [27] một tỉnh ven biển thuộc vùng Duyên hải Nam Trung

Bộ của Việt Nam Tỉnh được tọa lạc ở vị trí từ 11o18'14" đến 12o09'15" vĩ độ Bắc,

108o09'08" đến 109o14'25" kinh độ Ðông Phía Bắc giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Nam giáp tỉnh Bình Thuận, phía Tây giáp tỉnh Lâm Đồng và phía Đông giáp Biển Đông Hay nói cách khác vị trí của nó là ba mặt giáp núi và một mặt giáp biển

Hình 2.1 Bản đồ Tỉnh Ninh Thuận

2.2 KHÍ HẬU

Khí hậu tại Ninh Thuận được đặc trưng bởi kiểu khí hậu khô nóng, [28] gió nhiều, bốc hơi mạnh, nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26 – 27 0C, lượng mưa trung bình 700 –

800 mm ở Phan Rang và tăng dần đến trên 1.100 mm ở miền núi, độ ẩm không khí từ

75 – 77 % Năng lượng bức xạ lớn 160 Kcl/cm2 Tổng lượng nhiệt 9.500 – 10.000 oC Thời tiết có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 8 năm sau

Năm 2015, [30] từ tháng 1 – 4 toàn tỉnh chủ yếu không có mưa Tổng lượng mưa năm 2015 ở mức thấp hơn TBNN: vùng đồng bằng là 805 mm, thấp hơn TBNN là 150 mm; vùng núi là 893 mm, thấp hơn TBNN là 262 mm; lượng mưa toàn tỉnh đạt khoảng 75% so với TBNN Tổng số ngày có mưa là 60 – 80 ngày thấp hơn so với TBNN cùng thời kỳ

2.3 NGUỒN NƯỚC SỬ DỤNG HIỆN NAY

Nguồn nước ở Ninh Thuận sử dụng chủ yếu là nước mặt và nước ngầm, bên cạnh

đó nguồn nước phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở khu vực phía bắc và trung tâm tỉnh Nguồn nước ngầm chỉ bằng 1/3 mức bình quân cả nước, hiện trạng sử dụng nước hiện nay tại Ninh Thuận gồm nước mặt và nước ngầm [29]

2.3.1 Nước mặt

Nguồn lực cơ bản cho sự phát triển nông nghiệp và kinh tế Ninh Thuận là nước

Nó kéo theo sự thay đổi nguồn lực đất đai, nguồn lực lao động, nguồn lực tài chính chất lượng môi trường Các tháng cuối mùa khô, đầu hè thu (tháng 4, 5, 6) của những năm hạn, diện tích tưới không những ở kênh Bắc mà cả kênh Nam cũng bị thiếu Sông Lu có

6 đập dâng liên tiếp tưới (2.500 ha) những dòng chảy cơ bản không đều nên diện tích tưới nhỏ ngay cả trong mùa mưa do rừng đầu nguồn bị tàn phá, không có khả năng điều tiết nước, dòng chảy đến nhanh và rút nhanh, các đập dâng không có khả năng trữ nước nên hiệu quả thấp, bên cạnh đó lượng bốc hơi quá lớn và tổn thất thấm cũng cao Toàn

bộ hệ thống thủy nông theo thiết kế có thể tưới cho 23.336 ha canh tác, theo hệ thống

bề mặt diện tích canh tác tưới là 13.855 ha, song thực tế ăn chắc là 12.000 ha (nguồn hiện trạng thủy lợi tỉnh Ninh Thuận), tức là hiệu suất tưới đạt 50% (hiện chưa có hệ thống quan trắc kiểm tra, bản đồ địa hình 1 : 10.000 còn thiếu nên rất khó đánh giá được hiện trạng một cách tin cậy) Hiện nay, nhà máy cấp nước sinh họat cho thành phố Phan Rang Tháp Chàm lấy nước sông Cái Phan Rang đoạn trên đập Lâm Cấm, có công suất thiết kế 24.000 m3/ngày Đảm bảo cung cấp đủ nước và đủ tiêu chuẩn vệ sinh do bộ y tế quy định cho thành phố Phan Rang Tháp Chàm

Đặc điểm chung: mực nước trên các sông, suối khu vực tỉnh Ninh Thuận chủ yếu

có xu thế ít biến đổi và duy trì ở mức thấp, nhiều con suối nhỏ tắt dòng ngay từ đầu năm Năm 2015 không xuất hiện lũ tiểu mãn và trong mùa lũ chính vụ chỉ xuất hiện 2 trận lũ nhỏ, mùa lũ kết thúc sớm hơn so với TBNN hơn một tháng Mực nước bình quân năm

2015 trên sông Cái Phan Rang, tại trạm Tân Mỹ là 34,87 m, thấp hơn TBNN là 0,09 m Trị số mực nước lớn nhất:

 Trên Sông Cái Phan Rang, tại trạm Tân Mỹ, đỉnh lũ cao nhất đạt 36,86 m cao hơn BĐI là 0,86 m, lúc 13 giờ 00 ngày 03/11/2015

 Trên Sông Cái Phan Rang, tại trạm Phan Rang, mực nước cao nhất đạt 1,13 m thấp hơn BĐI là 1,37 m, ngày 03/11/2015

 Trên Sông Lu, tại trạm Phước Hà, mực nước cao nhất đạt 61,50 m, thấp hơn BĐI là 0,50 m, ngày 21/10/2015

 Trên Sông Lu, tại trạm Phước Hữu, mực nước cao nhất đạt 10,66 m, thấp hơn BĐI là 0,04 m, ngày 21/10/2015

Tình hình dung tích hồ chứa năm 2015:

 Từ hồ Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng (dung tích 165 triệu m3 ) luôn duy trì đảm bảo lưu lượng xả qua Nhà máy Thủy điện Đa Nhim, với mức bình quân từ 15 – 18 m3 /s

 Toàn tỉnh Ninh Thuận có 20 công trình hồ chứa thủy lợi, với tổng dung tích là: 192,21 triệu m3

Năm 2015 thiếu nước nghiêm trọng đã xảy ra, tổng dung tích thấp nhất vào ngày 15/6/5015 là 14,27/192,21 triệu m3 đạt 7,43% Diễn biến tổng dung tích cụ thể qua các tháng trong năm như sau:

 Tính đến ngày 31/12/2014, tổng dung tích: 44,05/192,21 triệu m3 đạt 22,92%

 Tính đến ngày 02/02/2015, tổng dung tích: 35,64/192,21 triệu m3 đạt 18,54%

 Tính đến ngày 02/03/2015, tổng dung tích: 29,35/192,21 triệu m3 đạt 15,27%

 Tính đến ngày 01/04/2015, tổng dung tích: 22,89/192,21 triệu m3 đạt 10,91%

 Tính đến ngày 04/05/2015, tổng dung tích: 17,15/192,21 triệu m3 đạt 8,92%

 Tính đến ngày 01/06/2015, tổng dung tích: 15,26/192,21 triệu m3 đạt 7,94%

 Tính đến ngày 01/07/2015, tổng dung tích: 16,10/192,21 triệu m3 đạt 8,37%

 Tính đến ngày 03/08/2015, tổng dung tích: 16,06/192,21 triệu m3 đạt 8,35%

 Tính đến ngày 01/09/2015, tổng dung tích: 30,03/192,21 triệu m3 đạt 15,62%

 Tính đến ngày 01/10/2015, tổng dung tích: 41,83/192,21 triệu m3 đạt 21,76%

 Tính đến ngày 01/11/2015, tổng dung tích: 51,32/192,21 triệu m3 đạt 26,70%

 Tính đến ngày 01/12/2015, tổng dung tích: 77,40/192,21 triệu m3 đạt 40,27%

 Tính đến ngày 31/12/2015, tổng dung tích: 85,55/192,21 triệu m3 đạt 44,51%

Trong quá trình khai thác nước người ta ghi nhận được, khi bơm cạn đến đáy sau một ngày đêm mực nước trong giếng mới phục hồi lại được Vào năm 1995 phần lớn nước trong giếng ngọt, đến nay đã trở thành nước lợ hoặc mặn Do khai thác không hợp

lý, nên không chỉ trữ lượng nước ngọt cạn kiệt dần làm cho nước mặn từ bên dưới và từ nước biển thấm vào (có nhiều giếng chỉ cách bờ biển vài chục mét) mà bản thân lớp đất bên trên còn bị muối hóa (vì thường xuyên dùng nước lợ để tưới) đến mùa mưa do quá trình rửa hòa tan lớp đất bị muối hóa lại làm cho độ khoáng hóa của nước tăng lên Quá trình cứ tiếp diễn như vậy, đến một lúc nào đó nước ngầm sẽ không đủ tiêu chuẩn sử dụng Hiện nay trên cánh đồng Nhơn Hải, nước lợ thì nhiều, nước ngọt rất ít

Tình hình ở Ninh Thuận nói riêng, Nam Trung Bộ nói chung bị ảnh hưởng nghiêm trọng vào cuối năm 2014 đến nay, hiện tượng El Nino đã xảy ra, nó làm cho nhiệt độ tăng cao, lượng mưa giảm xuống, là nguyên nhân gây ra hạn hán, xâm nhập mặn, đã gây thiệt hại nặng nề và tiếp tục đe dọa nghiêm trọng đến sản xuất và dân sinh

2.4 NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC Ở NINH THUẬN

Ninh Thuận là vùng có nguồn nước mặt vào loại khan hiếm nhất của cả nước, với lượng mưa bình quân nhiều năm toàn tỉnh khoảng 1.100 mm Bản thân lượng mưa ít ỏi của tỉnh hàng năm cũng phân bố rất không đều cả theo không gian và thời gian Lượng mưa có xu thế tăng nhanh từ đồng bằng lên vùng núi cao Trong khi vùng thượng nguồn

sông Cái Phan Rang có lượng mưa trên 2.000 mm thì vùng ven biển chỉ có lượng mưa xấp xỉ 700 mm Sông Cái là con sông huyết mạch của tỉnh Ninh Thuận với diện tích lưu vực đến cửa sông 3.043 km2, chiều dài nhánh chính 105 km, cung cấp chủ yếu nguồn nước cho tỉnh trong suốt mùa khô Chế độ dòng chảy của sông Cái Phan Rang được phân phối theo 2 mùa rõ rệt Lưu lượng mùa lũ rất cao tập trung trong thời gian ngắn,

có nhiều đỉnh lũ vượt 5.000 m3/s Lưu lượng mùa kiệt chỉ đạt 3,35 m3/s Hàng năm Ninh Thuận phải chịu tác động của thiên tai do hạn hán thiếu nước

Từ giữa năm 2014 đến nay, lượng mưa trên địa bàn tỉnh chỉ đạt xấp xỉ 330 mm, thấp hơn cùng kỳ 440 mm làm lượng nước chỉ còn 15,65/192,21 triệu m3, tương đương 8,14%, tính đến 2015 Đặc biệt xuất hiện nhiều ngày nắng hơn TBNN, tổng số có 82 ngày nắng nóng, nắng nóng xuất hiện ngay từ đầu tháng 4 Nhiệt độ cao đạt 38,70C, xảy

ra vào ngày 05/07/2015, đặc biệt trong tháng 9, 10 còn xuất hiện 14 ngày nắng nóng Theo nhận định của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Ninh Thuận, hạn hán tại tỉnh này năm 2016 được đánh giá là khốc liệt nhất trong 15 năm [14], vào ngày 09 tháng 6 năm 2015, Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận đã ký quyết định công bố khẩn cấp tình trạng hạn hán trong toàn tỉnh

Đây là lần đầu tiên tỉnh Ninh Thuận công bố tình trạng thiên tai Trong năm 2015

đã có nhiều đoàn công tác của Nguyên thủ Quốc gia tới thị sát tình hình hạn hán thiếu nước tại Ninh Thuận

Ngày 14/3/2016 [30], Ủy ban Nhân dân tỉnh Ninh Thuận đã Quyết định công bố thiên tai do hạn hán diễn ra tại một số địa phương trên địa bàn tỉnh từ ngày 01/3/2016 Theo Quyết định các địa phương chịu thiệt hại do hạn hán bao gồm: huyện Ninh Hải (05 xã); huyện Ninh Phước (01 xã); huyện Ninh Sơn (06 xã); huyện Thuận Bắc (06 xã); huyện Bác Ái và huyện Thuận Nam (trên địa bàn toàn huyện)

Dòng chảy trên các sông suối khu vực trong tỉnh chịu ảnh hưởng của tình trạng khô hạn thiếu nước gay gắt, các sông suối nhỏ đã bị tắt dòng ngay từ đầu năm Mặc dù được đón nhận một lượng nước đáng kể từ hồ Đơn Dương qua Nhà máy Thủy điện Đa Nhim, trên sông Cái Phan Rang mực nước chủ yếu có xu thế ít biến đổi và duy trì ở mức thấp, năm 2015 không xuất hiện lũ tiểu mãn và trong mùa lũ chính vụ chỉ xuất hiện 03 trận lũ nhỏ

2.5 TÁC ĐỘNG CỦA HẠN HÁN ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG VÀ SINH HOẠT CỦA NGƯỜI DÂN

Theo thống kê tổng hợp của Sở Lao động – Thương binh – Xã hội, trên địa bàn tỉnh có 253.555 khẩu/67.001 hộ cần hỗ trợ lương thực do hạn hán thiếu nước không sản xuất được

2.5.1 Đối với đời sống sinh hoạt của nhân dân

Thời kỳ cao điểm trên địa bàn tỉnh đã có 43.935 khẩu/8.916 hộ, cư trú tại 24 thôn/12 xã/5 huyện thiếu nước, cần được sự hỗ trợ nguồn nước sinh hoạt hàng ngày, trong đó:

- Phải vận chuyển nước để cấp trực tiếp cho 25.158 khẩu/5.792 hộ, tại 17 thôn/8

xã của 05 huyện

- Tổ chức nạo vét, xử lý giếng cũ tạo nguồn nước để cấp nước sinh hoạt cho 4.521 khẩu/941 hộ, thuộc 4 thôn/2 xã do chưa có hệ thống cấp nước nhưng thiếu hụt mạch nước ngầm, tạo nguồn nước sinh hoạt tại chỗ

- Đấu nối cấp nước sinh hoạt từ nguồn nước của Công ty CP Cấp nước tỉnh bổ sung vào hệ thống cấp nước của Trung tâm Nước sạch và VSMTNT để cấp nước sinh hoạt cho người dân tại 3 thôn/2 xã, với 14.256 khẩu/2.183 hộ

2.5.2 Đối với sản xuất trồng trọt

- Do thiếu nước tưới đã làm thiệt hại trực tiếp diện tích cây trồng vụ Đông Xuân

2014 – 2015 là 2.079 ha Trong đó, thiệt hại 100% là 501 ha, giảm năng suất 1.578 ha, chủ yếu các vùng không chủ động nước và gieo trồng ngoài kế hoạch

- Diện tích do thiếu nước tưới phải chủ động dừng sản xuất vụ Đông Xuân 2014 –

2015 là 6.100 ha; ước tính thiệt hại là 204 tỷ đồng (thiệt hại trực tiếp là 32 tỷ đồng, thiệt hại gián tiếp là 172 tỷ đồng)

- Diện tích gieo trồng vụ Hè thu 2015 phải dừng sản xuất do thiếu nước tưới là 10.229 ha (lúa 5.023 ha, cây trồng cạn 5.206 ha); ước tổng giá trị thiệt hại gián tiếp do không sản xuất vụ Hè thu là 330 tỷ đồng

- Do thiếu nước tưới phải chủ động dừng gieo trồng vụ mùa 2015 là 5.430 ha (lúa 3.042 ha, bắp 2.388 ha); ước tổng giá trị thiệt hại gián tiếp do không sản xuất vụ mùa là

173 tỷ đồng

2.5.3 Đối với phát triển chăn nuôi

- Do thiếu nước uống, thức ăn làm suy dinh dưỡng và ngộ độc thức ăn đã làm chết 2.468 con, chỉ chiếm 1,03 %/tổng đàn Trong đó, dê cừu 2.179 con, trâu, bò chết 289 con, thiệt hại trực tiếp phải hỗ trợ là 5.508 tỷ đồng

- Thiệt hại gián tiếp về chăn nuôi do thiếu nước uống dừng không nuôi heo tại các trang trại chăn nuôi tập trung với 9.800 con/25 trại và kéo dài thời gian nuôi để phục hồi sinh sản của tổng đàn gia súc cái, ước thiệt hại khoảng 528 tỷ đồng

2.5.4 Đối với công tác phòng chống cháy rừng

- Do ảnh hưởng của thời tiết khô hạn, không xảy ra mưa trong thời gian dài nên trong những tháng đầu năm nguy cơ xảy ra cháy rừng trên địa bàn toàn tỉnh đã được thông báo ở cấp V, là cấp cực kỳ nguy hiểm, có khả năng cháy lớn và lan tràn nhanh trên các loại rừng

- Tình hình thiệt hại do cháy rừng do hạn hán, tính từ đầu mùa khô 2015 đến ngày 31/10/2015, toàn tỉnh đã xảy ra 30 vụ cháy rừng, tăng 17 vụ so cả năm 2014; diện tích rừng bị thiệt hại là 27,78 ha (rừng tự nhiên bị cháy là 15,61 ha)

Từ những tìm hiểu về Ninh Thuận phía trên ta có thể thấy nhu cầu sử dụng nước

là rất quan trọng, Ninh Thuận là vùng đất với lượng mưa ít, khí hậu khô nóng, độ ẩm cao Nên việc áp dụng những tiến bộ của Thế Giới về lĩnh lực lấy nước từ không khí đưa vào sử dụng trong sinh hoạt được xem là sẽ mang lại những lợi ích ngoài sức tưởng tượng

CHƯƠNG 3

3.1 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ ĐẦU VÀO

Yêu cầu bài toán: Lượng nước thu được là 10 lít/ngày thì lượng không khí đầu vào

là bao nhiêu ?

Hình 3.1 Giản đồ Mollier của không khí ẩm

(Xem chi tiết giản đồ Mollier – phụ lục)

Điều kiện khảo sát và tính toán:

– Nhiệt độ không khí ban đầu: 20, 25, 27, 30, 35 và 40oC

– Độ ẩm là 50%, 75% và 100%

– Nhiệt độ không khí sau khi tách ẩm: 30, 25, 20, 15, 10, 5oC

Ví dụ tính cho trường hợp (hình 3.2)