Luận văn thạc sĩ: Đánh giá xâm nhập mặn và giải pháp xử lý nước tại huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật môi trường đánh giá thực trạng xâm nhập mặn tại huyện long mỹ tỉnh hậu giang và đề xuất mô, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Lê Thị Minh Lý
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Anh Kiên
• Trường học: Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Xâm Nhập Mặn Tại Long Mỹ, Hậu Giang Và Giải Pháp Xử Lý Nước Nhiễm Mặn
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. HỒ CHÍ MINH

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm về xâm nhập mặn
• 1.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn
• 1.3. Tổng quan các công nghệ xử lý nước mặn
• 1.4. Tổng quan các công nghệ xử lý nước biển
• 1.5. Tổng quan công nghệ xử lý nước nhiễm mặn
• 1.6. Tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.7. Tổng quan tình hình xâm nhập mặn khu vực Đồng bằng sông Cửu Long
• 1.8. Tổng quan tình hình xâm nhập mặn ở tỉnh Hậu Giang
• 1.8.1. Vị trí địa lý
• 1.8.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn
• 1.8.3. Đặc điểm xâm nhập mặn tại tỉnh Hậu Giang
• 1.8.4. Ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sản xuất và dân sinh
• 1.9. Tổng quan về huyện Long Mỹ
• 2. CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thực trạng xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang
• 3.2. Thực trạng xâm nhập mặn tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ
• 3.2.1. Khảo sát nguồn nước cấp xung quanh Ban Chỉ huy Quân sự
• 3.2.2. Khảo sát nhu cầu nước sinh hoạt, ăn uống
• 3.3. Đề xuất mô hình xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt
• 3.3.1. Tính toán thiết kế hệ thống
• 3.3.1.1. Tách rác – sọt chắn rác
• 3.3.1.2. Bồn lọc vật liệu đa năng
• 3.3.1.3. Bộ vi lọc 5µM
• 3.3.1.4. Bộ siêu lọc UF
• 3.3.1.5. Bộ lọc màng Nano NF
• 3.3.1.6. Bồn chứa nước trung gian 1&2
• 3.3.1.7. Bơm nước đầu vào (P1)
• 3.3.1.8. Bơm lọc NANO/RO (P4)
• 3.3.2. Tính toán hệ thống điện động lực và điều khiển
• 3.3.3. Kết quả xây dựng hệ thống thiết bị xử lý nước cấp tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ
• 3.3.4. Đánh giá hiệu quả xử lý nước
• 3.3.5. Chi phí vận hành hệ thống lọc nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt
• 3.3.5.1. Chi phí năng lượng
• 3.3.5.2. Chi phí vật tư tiêu hao
• 3.3.6. So sánh tính hiệu quả của công nghệ lựa chọn với các công nghệ khác đang sử dụng hiện nay
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tình trạng xâm nhập mặn tại Long Mỹ Hậu Giang

Xâm nhập mặn là một trong những vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến nguồn nước tại huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang. Nghiên cứu cho thấy, từ tháng 3/2021, khu vực này đã bắt đầu xuất hiện hiện tượng xâm nhập mặn với nồng độ cao nhất lên đến 11,8g/l, và tình trạng này đã giảm dần từ đầu tháng 4/2021. Nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ cũng đã bị ảnh hưởng nặng nề bởi xâm nhập mặn, dẫn đến việc cần thiết phải đánh giá và tìm kiếm giải pháp xử lý hiệu quả. Theo đó, tình trạng xâm nhập mặn không chỉ làm giảm chất lượng nước mà còn tác động tiêu cực đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân trong khu vực. Các dữ liệu thu thập cho thấy, nồng độ mặn trong nước ngầm đã vượt quá mức cho phép, ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống của cư dân địa phương.

1.1. Đánh giá tác động của xâm nhập mặn

Tác động của xâm nhập mặn đến nguồn nước ngầm tại Long Mỹ không chỉ giới hạn trong việc giảm chất lượng nước mà còn kéo theo nhiều vấn đề khác như thiếu nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất. Đặc biệt, những tháng mùa khô, tình trạng xâm nhập mặn diễn ra mạnh mẽ hơn, gây khó khăn cho các hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt hàng ngày của người dân. Kết quả khảo sát cho thấy, nhu cầu sử dụng nước sạch tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ là rất lớn, trong khi nguồn nước hiện tại đã bị ô nhiễm nặng nề. Do đó, việc thực hiện các biện pháp quản lý và xử lý nước nhiễm mặn là rất cấp thiết.

II. Giải pháp xử lý nước nhiễm mặn

Để giải quyết vấn đề nước nhiễm mặn tại Long Mỹ, một mô hình xử lý nước nhiễm mặn đã được đề xuất, sử dụng công nghệ màng lọc NF (Nanofiltration). Công nghệ này cho phép loại bỏ các ion muối ra khỏi nước, từ đó biến nước nhiễm mặn thành nước sạch đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mua nước ngọt mà còn đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho sinh hoạt và ăn uống cho lực lượng quân đội tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ. Kết quả cho thấy, việc xử lý nước nhiễm mặn bằng công nghệ màng lọc NF có thể giảm nồng độ TDS từ ~5000 mg/l xuống còn ~500 mg/l, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của người dân và quân đội.

2.1. Công nghệ xử lý nước

Công nghệ màng lọc NF được lựa chọn vì khả năng xử lý hiệu quả nước nhiễm mặn mà không cần sử dụng nhiều năng lượng. Phương pháp này cho phép loại bỏ các tạp chất và ion muối trong nước, mang lại nguồn nước sạch với chi phí vận hành hợp lý. Việc áp dụng công nghệ này tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ không chỉ giúp đảm bảo nguồn nước sinh hoạt mà còn góp phần nâng cao sức khỏe cho quân nhân, đồng thời tăng cường khả năng sẵn sàng chiến đấu của lực lượng. Đặc biệt, mô hình này có thể được nhân rộng ra các khu vực khác trong tỉnh Hậu Giang và các tỉnh miền Tây khác đang chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn.

III. Đánh giá hiệu quả và tính khả thi

Việc áp dụng mô hình xử lý nước nhiễm mặn tại Long Mỹ đã cho thấy tính khả thi và hiệu quả rõ rệt. Kết quả đánh giá cho thấy, công nghệ màng lọc NF không chỉ giúp loại bỏ muối mà còn nâng cao chất lượng nước, đáp ứng các tiêu chí về nước sinh hoạt. Hệ thống này đã tiết kiệm chi phí cho Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ, đồng thời đảm bảo nguồn nước sạch cho quân nhân. Ngoài ra, việc triển khai mô hình này còn có thể tạo ra cơ hội việc làm cho người dân địa phương và góp phần bảo vệ môi trường. Từ những kết quả đạt được, có thể khẳng định rằng việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao trong bối cảnh hiện nay.

3.1. Tính bền vững của giải pháp

Giải pháp xử lý nước nhiễm mặn thông qua công nghệ màng lọc NF không chỉ mang lại lợi ích trước mắt mà còn có tính bền vững trong dài hạn. Việc bảo vệ nguồn nước và đảm bảo cung cấp nước sạch cho sinh hoạt là cần thiết để nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân. Hơn nữa, mô hình này có thể được áp dụng cho các khu vực khác đang chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn, từ đó góp phần cải thiện tình hình nước sạch tại nhiều địa phương khác. Sự thành công của mô hình này sẽ là tiền đề để phát triển các giải pháp công nghệ xử lý nước khác, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ quan trọng với diện tích tự nhiên khoảng 4 triệu ha, trong đó khoảng 2 triệu ha chịu ảnh hưởng ngập lũ và xâm nhập mặn. Tỉnh Hậu Giang, nằm ở trung tâm vùng Tây sông Hậu của ĐBSCL, có địa hình trũng thấp, chịu tác động mạnh của chế độ triều biển Đông và biển Tây. Tình trạng xâm nhập mặn tại đây ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa khô, gây ảnh hưởng lớn đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Theo số liệu quan trắc, huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang đã xuất hiện hiện tượng xâm nhập mặn từ tháng 3/2021 với nồng độ mặn cao nhất lên đến 11,8 g/l, giảm dần từ đầu tháng 4/2021. Nguồn nước ngầm tại khu vực Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ cũng bị nhiễm mặn, ảnh hưởng trực tiếp đến nhu cầu sinh hoạt của lực lượng quân đội.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ và đề xuất mô hình xử lý nước nhiễm mặn thành nước cấp cho sinh hoạt, ăn uống phù hợp với điều kiện thực tế. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại Ban Chỉ huy Quân sự huyện Long Mỹ, xã Vĩnh Viễn, trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2021. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc làm rõ thực trạng xâm nhập mặn và đề xuất công nghệ xử lý nước phù hợp, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong việc cung cấp giải pháp công nghệ xử lý nước nhiễm mặn, đảm bảo nguồn nước sạch cho sinh hoạt và nâng cao sức khỏe bộ đội, góp phần tăng cường khả năng huấn luyện và sẵn sàng chiến đấu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về xâm nhập mặn và công nghệ xử lý nước nhiễm mặn, bao gồm:

• Khái niệm xâm nhập mặn: Quá trình nước mặn thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước ven biển do sự dịch chuyển của khối nước mặn, làm giảm nguồn nước ngọt dưới lòng đất.
• Các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn: Bao gồm phương pháp cơ học (lọc, lắng), hóa học (keo tụ, khử trùng), lý học (tia tử ngoại, điện phân), và công nghệ màng lọc như thẩm thấu ngược (RO), màng nano (NF), điện thẩm tích (ED), và khử ion hòa tan (CDI).
• Màng lọc Nano (NF): Công nghệ mới, hiệu quả với nguồn nước có độ mặn từ 1 – 10‰, chi phí năng lượng thấp, loại bỏ các ion kim loại nặng, thuốc trừ sâu, vi khuẩn và các chất hữu cơ, phù hợp xử lý nước nhiễm mặn thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT.
• Tiêu chuẩn chất lượng nước: Áp dụng các quy chuẩn quốc gia về nước sinh hoạt và nước mặt như QCVN 01-1:2018/BYT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ các báo cáo, tài liệu, chính sách liên quan đến xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ và tỉnh Hậu Giang; số liệu quan trắc độ mặn tại các trạm đo mặn từ tháng 2 đến tháng 4 năm 2021; khảo sát thực địa và thu mẫu nước ngầm, nước mặt tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ từ tháng 6/2020 đến tháng 4/2021.
• Phương pháp phân tích: Phân tích mẫu nước tại Viện Nhiệt đới Môi trường để đánh giá chất lượng nước, xác định mức độ nhiễm mặn và các chỉ tiêu ô nhiễm khác; so sánh với các tiêu chuẩn quốc gia để đánh giá khả năng sử dụng.
• Phương pháp tính toán công nghệ: Dựa trên kết quả phân tích chất lượng nước và nhu cầu sử dụng nước của Ban Chỉ huy Quân sự, lựa chọn công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF, thiết kế hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện từ tháng 2/2021 đến tháng 6/2021, bao gồm khảo sát, thu thập số liệu, phân tích mẫu nước, thiết kế mô hình xử lý và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thực trạng xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ: Độ mặn tại các trạm đo mặn dao động không ổn định, bắt đầu xâm nhập từ đầu tháng 3/2021 với nồng độ mặn cao nhất tại trạm UBND xã Lương Nghĩa là 9,4 g/l, tại Kênh 10 Thước (xã Vĩnh Viễn A) là 10,4 g/l, giảm so với cùng kỳ năm 2020 nhưng vẫn cao hơn năm 2016 – năm có xâm nhập mặn nghiêm trọng nhất trước đó. Mặn xâm nhập chủ yếu từ hướng biển Tây qua sông Cái Lớn.

2. Chất lượng nguồn nước tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ: Nước ngầm có TDS dao động từ 598 đến 980 mg/L, Cl- từ 355 đến 490 mg/L, vượt giới hạn cho phép của QCVN 01:2009/BYT về nước sinh hoạt, thể hiện nước bị nhiễm mặn nhẹ và có vị lợ. Nước mặt tại Kênh Hai Quyền cơ bản đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT nhưng cần tiền xử lý do một số chỉ tiêu vượt ngưỡng.

3. Nhu cầu sử dụng nước của Ban Chỉ huy Quân sự: Trung bình 5-10 m³/ngày, cao điểm huấn luyện lên đến 30-40 m³/ngày. Vào mùa khô, nguồn nước ngầm và nước mặt bị nhiễm mặn không đảm bảo cung cấp đủ nước sinh hoạt, đơn vị phải mua nước ngọt với chi phí cao (khoảng 30 nghìn đồng/m³).

4. Hiệu quả công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF: Công nghệ NF được lựa chọn xử lý nước ngầm và nước mặt có độ mặn đầu vào TDS ~ 5.000 mg/L thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS ~ 500 mg/L. Công nghệ này tiết kiệm chi phí vận hành, giảm chi phí mua nước ngọt, đảm bảo nguồn nước sạch cho bộ đội, góp phần nâng cao sức khỏe và hiệu quả công tác.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy xâm nhập mặn tại huyện Long Mỹ diễn biến phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, thủy triều và dòng chảy sông Mekong. So với các nghiên cứu trong khu vực ĐBSCL, mức độ xâm nhập mặn tại Long Mỹ tương đối nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa khô năm 2021. Việc nước ngầm bị nhiễm mặn làm giảm khả năng sử dụng trực tiếp cho sinh hoạt, gây khó khăn cho Ban Chỉ huy Quân sự trong việc đảm bảo nguồn nước sạch.

Công nghệ màng lọc NF được đánh giá là phù hợp với điều kiện nguồn nước và nhu cầu sử dụng tại địa phương, có ưu điểm chi phí vận hành thấp hơn so với công nghệ RO truyền thống, đồng thời hiệu quả trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng, vi khuẩn và các chất ô nhiễm hữu cơ. Kết quả xử lý nước sau hệ thống lọc đạt tiêu chuẩn quốc gia, đảm bảo an toàn cho sức khỏe người sử dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động độ mặn tại các trạm đo mặn, bảng so sánh chất lượng nước trước và sau xử lý, cũng như bảng chi phí vận hành hệ thống lọc nước. So sánh với các công trình nghiên cứu khác trong và ngoài nước cho thấy công nghệ NF là lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế và kỹ thuật cho vùng ven biển có độ mặn trung bình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ: Đảm bảo cung cấp nước sinh hoạt và ăn uống đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT, giảm chi phí mua nước ngọt, nâng cao sức khỏe bộ đội. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do Ban Chỉ huy Quân sự phối hợp với Viện Nhiệt đới Môi trường.

2. Mở rộng áp dụng mô hình xử lý nước nhiễm mặn cho các khu vực dân cư bị ảnh hưởng xung quanh huyện Long Mỹ: Hỗ trợ người dân tiếp cận nguồn nước sạch, giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn đến đời sống. Thời gian triển khai 1-2 năm, phối hợp với chính quyền địa phương và các tổ chức xã hội.

3. Tăng cường giám sát, quan trắc chất lượng nước và độ mặn định kỳ: Thiết lập hệ thống cảnh báo sớm xâm nhập mặn, giúp chủ động điều tiết nguồn nước và vận hành hệ thống xử lý hiệu quả. Thực hiện liên tục hàng năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang chủ trì.

4. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật vận hành hệ thống xử lý nước cho cán bộ, chiến sĩ và người dân: Đảm bảo vận hành hệ thống hiệu quả, duy trì chất lượng nước sau xử lý. Thời gian đào tạo 3 tháng, do Viện Nhiệt đới Môi trường và các đơn vị quân đội phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, kế hoạch phòng chống xâm nhập mặn và phát triển nguồn nước sạch tại vùng ven biển ĐBSCL.

2. Các đơn vị quân đội đóng quân tại vùng ven biển và khu vực chịu ảnh hưởng xâm nhập mặn: Áp dụng mô hình xử lý nước nhiễm mặn để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt, nâng cao sức khỏe và hiệu quả công tác.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật môi trường, tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, công nghệ xử lý nước nhiễm mặn và các kết quả phân tích thực tiễn tại địa phương.

4. Người dân và các tổ chức cộng đồng tại vùng bị ảnh hưởng xâm nhập mặn: Hiểu rõ về thực trạng xâm nhập mặn, tác động đến nguồn nước và các giải pháp xử lý nước sạch phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

1. Xâm nhập mặn là gì và tại sao nó lại nghiêm trọng ở ĐBSCL?
   Xâm nhập mặn là quá trình nước mặn từ biển xâm nhập vào các tầng chứa nước ngọt ven biển, làm giảm nguồn nước ngọt. Ở ĐBSCL, địa hình thấp, chế độ thủy triều và biến đổi khí hậu làm tình trạng này ngày càng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất.

2. Tại sao nước ngầm ở huyện Long Mỹ bị nhiễm mặn?
   Do xâm nhập mặn từ biển Tây qua các sông, kênh rạch nội đồng, cùng với lượng nước ngọt thượng nguồn giảm do hạn hán và điều tiết thủy điện, nước ngầm bị pha loãng bởi nước mặn, làm tăng nồng độ muối trong nước.

3. Công nghệ màng lọc NF có ưu điểm gì so với RO?
   Màng lọc NF có chi phí vận hành và năng lượng thấp hơn, loại bỏ hiệu quả các ion kim loại nặng và vi khuẩn, phù hợp với nước có độ mặn trung bình, đồng thời giảm lượng nước thải so với RO.

4. Nước sau xử lý bằng công nghệ NF có đảm bảo an toàn cho sinh hoạt không?
   Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS khoảng 500 mg/L, đảm bảo an toàn cho sinh hoạt và ăn uống, phù hợp với yêu cầu của Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ.

5. Làm thế nào để duy trì hiệu quả hệ thống xử lý nước nhiễm mặn?
   Cần có kế hoạch bảo trì, thay thế màng lọc định kỳ, đào tạo nhân viên vận hành, giám sát chất lượng nước thường xuyên và áp dụng các biện pháp tiền xử lý nước đầu vào để kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Kết luận

• Đã xác định được thực trạng xâm nhập mặn nghiêm trọng tại huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang với nồng độ mặn cao nhất lên đến 11,8 g/l trong mùa khô năm 2021.
• Nước ngầm và nước mặt tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ bị nhiễm mặn, không đảm bảo tiêu chuẩn sinh hoạt, gây khó khăn cho nhu cầu nước sạch của bộ đội.
• Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn bằng màng lọc NF được lựa chọn và thiết kế phù hợp, xử lý nước đầu vào TDS ~ 5.000 mg/L thành nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT với TDS ~ 500 mg/L.
• Mô hình xử lý nước này mang lại hiệu quả kinh tế, giảm chi phí mua nước ngọt, đảm bảo sức khỏe và nâng cao khả năng huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu của quân nhân.
• Đề xuất triển khai hệ thống xử lý tại Ban Chỉ huy Quân sự Long Mỹ và mở rộng áp dụng cho các khu vực dân cư bị ảnh hưởng, đồng thời tăng cường giám sát và đào tạo vận hành.

Khuyến khích các đơn vị quân đội và chính quyền địa phương phối hợp triển khai mô hình xử lý nước nhiễm mặn, đồng thời nghiên cứu mở rộng ứng dụng công nghệ NF cho các vùng ven biển khác trong ĐBSCL để đảm bảo nguồn nước sạch bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Khái niệm về xâm nhập mặn: Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới, chỉ có 2,5% tổng lượng nước trên Trái đất là nước ngọt, phần còn lại là nước mặn. Nguồn nước ngọt lớn nhất lại nằm dưới lòng đất (nước ngầm) và một phần nước mặt nằm rải rác ở nhiều khu vực trên thế giới. Nước ngầm được sử dụng rộng rãi để bổ sung cho nguồn nước mặt nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng.

Tuy nhiên, một trong những vấn đề đối với hệ thống nước ngầm ở những vùng ven biển chính là xâm nhập mặn. [1] Xâm nhập mặn là quá trình thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước ở ven biển bằng nước mặn do sự dịch chuyển của khối nước mặn vào tầng nước ngọt (Hình 1. Xâm nhập mặn làm giảm nguồn nước ngọt dưới lòng đất ở các tầng chứa nước ven biển do cả hai quá trình tự nhiên và con người gây ra.1 Sự dịch chuyển của khối nước vào tầng nước ngọt (Nguồn: EOE) Theo Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn: Xâm nhập mặn là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhập sâu vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt. Tổng quan các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn Nguồn nước cấp ở những địa điểm khác nhau thì có thành phần ô nhiễm khác nhau.

Nhưng nhìn chung thành phần ô nhiễm chủ yếu là: độ đục thấp; ít chứa khí oxy nhưng chứa nhiều khí CO2, H2S,…; chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo; không có hiện diện của vi sinh vật,… Với thành phần ô nhiễm như trên, việc xử lý nước là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và đưa vào nguồn tiếp nhận. Tùy vào mục đích sử dụng mà áp dụng các phương pháp xử lý khác nhau. Các phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước cấp là: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học và phương pháp lý học. - Phương pháp cơ học: Là phương pháp dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước.

Biện pháp cơ học thường được sử dụng gồm: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc [2]. - Phương pháp hóa học: Là phương pháp dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước. Biện pháp hóa học gồm: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước để khử trùng [2]. - Phương pháp lý học: Là phương pháp dùng các tia vật lý để khử trùng nước.

Biện pháp lý học gồm: tia tử ngoại, sóng siêu âm, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng…[2]. Trong 3 biện pháp xử lý nước cấp nêu trên thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lý nước cơ bản nhất. Biện pháp cơ học có thể xử lý nước độc lập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lý học, như thế sẽ giúp làm tăng hiệu quả xử lý, rút ngắn thời gian xử lý, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn: Công nghệ xử lý nước lợ thành nước ngọt cũng rất đa dạng khác nhau.

Trên thế giới hiện có nhiều phương pháp lọc nước mặn, nước lợ thành nước ngọt. Đó là phương pháp chưng cất sử dụng năng lượng mặt trời SD (giống như phương pháp nấu rượu); phương pháp “thẩm thấu ngược” dùng màng lọc RO; phương pháp điện thẩm tích ED; phương pháp sử dụng nhựa trao đổi ion và phương pháp sử dụng màng lọc nano (NF). - Phương pháp chưng cất sử dụng năng lượng mặt trời: Phương pháp này rất thích hợp với những nơi không có điện (hải đảo, vùng sâu vùng xa…). Tuy nhiên, nó lại phụ thuộc nhiều vào năng lượng mặt trời và cho công suất rất hạn chế.

5 - Phương pháp thẩm thấu ngược đang được ứng dụng rộng rãi hiện nay, có thể lọc được nước với nhiều độ mặn khác nhau, đáp ứng được nhiều công suất nhưng chi phí đầu tư cao do đòi hỏi năng lượng lớn, chi phí vận hành cũng cao, do tuổi thọ của màng lọc có giới hạn cần nhiều chi phí cho thay thế màng lọc. - Phương pháp nhựa trao đổi ion: Phương pháp này chỉ hiệu quả với nguồn nước có độ mặn thấp < 1‰. Nhược điểm của phương pháp này là nhựa trao đổi ion nhanh bị “no”, do vậy thường xuyên phải hoạt hóa tái sinh dẫn đến vận hành khó khăn và chi phí cao. - Phương pháp điện thẩm tích (Electrodialysis-ED): So sánh với các phương pháp trên, đây là công nghệ tiên tiến nhất và có hiệu quả nhất khi xử lý các nguồn nước có hàm lượng TDS trong khoảng từ 0,5 – 3‰.

Tuy nhiên, chi phí năng lượng cao và khó ứng dụng vào thực tiễn, đặc biệt đối với các vùng sâu, vùng xa và các đơn vị quân đội. - Phương pháp sử dụng màng lọc nano (NF): Đây là phương pháp mới đang được nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam trong những năm gần đây, Các nghiên cứu ban đầu cho thấy phương pháp này tương đối hiệu quả với nguồn nước có độ mặn từ 1 – 10‰, với chi phí năng lượng không cao. Tổng quan các công nghệ xử lý nước mặn Theo Hiệp hội Khử mặn quốc tế, trên thế giới hiện có khoảng 16.000 nhà máy khử mặn nước biển và nước lợ đang hoạt động, cung cấp hơn 90 triệu m3 nước ngọt mỗi ngày, đáp ứng nhu cầu nước ngọt hàng ngày cho hơn 5% dân số của thế giới [3]. Các nhà máy khử mặn cung cấp nước ngọt trên thế giới chủ yếu dựa trên hai nguồn nước cấp mặn là nước biển và nước nhiễm mặn (nước lợ) [4].

Hai nguồn nước này có thành phần, đặc tính khác nhau nên công nghệ khử mặn được áp dụng cũng khác nhau. Tổng quan các công nghệ xử lý nước biển Nước biển có độ mặn dao động từ 15. Theo tài liệu nghiên cứu “Thiết kế, gia công, chế tạo hệ thống lọc nước biển thành nước ngọt, có thể sử dụng nguồn điện mặt trời hoặc điện gió, cho các đơn vị quân đội đảo Sinh Tồn Đông - Trường Sa. Nguyễn Như Dũng trong đề tài cấp Sở KHCN TP.HCM năm 2018, hai công nghệ khử mặn nước biển phổ biến nhất hiện nay là công nghệ chưng cất truyền thống và công nghệ màng [5].

- Khử mặn bằng công nghệ chưng cất truyền thống: 6 Dòng nước mặn được gia nhiệt để đun sôi và hơi nước bốc lên từ nước mặn được ngưng tụ để thu được nước ngọt. Muối và các chất tan không bay hơi nằm lại trong dòng nước mặn. Công nghệ chưng cất truyền thống cho phép thu được nước ngọt có độ tinh khiết rất cao. Hai dạng công nghệ chưng cất truyền thống là chưng cất nhanh nhiều bậc MSF (Multi-stage Flash) và chưng cất đa hiệu ứng MED (Multi-effect Distillation).2 Quá trình khử mặn nước biển bằng công nghệ MSF [6].

Nguyên lý hoạt động của quá trình MSF: Nước biển đã qua tiền xử lý chạy qua các ruột gà có vai trò như nước làm mát để ngưng tụ hơi nước trong các buồng bay hơi và được gia nhiệt sơ bộ nhờ nhiệt ngưng tụ của hơi nước. Nước biển đã gia nhiệt sơ bộ sau đó được tuần hoàn qua một thiết bị trao đổi nhiệt: trong thiết bị này, nước biển được đun nóng (90 – 100 oC) bằng hơi nóng. Nước biển đã được đun nóng sau đó được bơm vào các buồng bay hơi để bốc hơi nước. Sau khi đi qua các buồng bay hơi (các giai đoạn), nhiệt độ của nước biển giảm xuống trong khi độ mặn của nước biển tăng lên.

Nước biển mặn ấm sau buồng bay hơi cuối cùng sẽ được bơm thải ra ngoài hệ thống. Để thúc đẩy quá trình bốc hơi nước, áp suất trong các buồng bay hơi được giảm xuống theo thứ tự từ buồng thứ nhất cho đến buồng cuối cùng sử dụng bơm hút chân không. [6] Cùng hoạt động dựa trên nguyên lý chưng cất nhưng nguy cơ xảy ra cặn kết tủa của quá trình MED cao hơn nhiều so với quá trình MSF. Điều này là do trong quá trình MED, sự bốc hơi của nước biển diễn ra trên bề mặt các dàn trao đổi nhiệt trong khi quá trình MSF nước bốc hơi từ bề mặt dòng nước biển mặn.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống MED [6].

Các công nghệ chưng cất truyền thống này được vận hành dựa trên sự phụ thuộc của quá trình bay hơi và ngưng tụ của nước vào nhiệt độ và áp suất. Trong các hệ thống MSF và MED người ta sử dụng nhiều khoang bay hơi và ngưng tụ liên tiếp, nhiệt độ nước cấp và áp suất trong các khoang giảm dần từ khoang đầu đến khoang cuối cùng. Nhiệt lượng thoát ra từ quá trình ngưng tụ hơi nước trong khoang này được sử dụng để gia nhiệt cho dòng nước mặn ở khoang tiếp theo, do đó làm giảm nhiệt năng tiêu thụ của cả quá trình và giảm giá thành nước ngọt thu được.[6] Tuy nhiên, các công nghệ khử mặn này tiêu tốn nhiều năng lượng để làm bay hơi nước biển và ngưng tụ hơi nước, cấu tạo phức tạp, tốn nhiều chi phí xây dựng và vận hành, dễ xảy ra hiện tượng lắng cặn. - Công nghệ màng cho khử mặn nước biển Hai loại công nghệ màng đang được sử dụng rộng rãi cho khử mặn nước biển là công nghệ thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO) và điện thẩm tách (Electrodialysis - ED).

Khác với các quá trình chưng cất truyền thống, quá trình khử mặn sử dụng công nghệ RO và ED không đòi hỏi sự chuyển pha của nước để thực hiện quá trình tách, do vậy năng lượng tiêu thụ của quá trình khử mặn dùng công nghệ RO và ED thấp hơn nhiều so với công nghệ chưng cất truyền thống. Năng lượng tiêu thụ của quá trình khử mặn sử dụng công nghệ RO và ED là điện năng. [6] Tuy nhiên nguy cơ bẩn màng cũng là nhược điểm của việc sử dụng màng cho khử mặn nước biển. Quá trình rửa màng tiêu tốn hoá chất và làm giảm thời gian vận hành của quá trình và giảm tuổi thọ của màng.

Do đó, ưu tiên hàng đầu trong quá trình khử mặn nước biển bằng công nghệ màng là phải tiền xử lý dòng nước biển cấp vào hệ thống.2 Tổng quan công nghệ xử lý nước nhiễm mặn So với nước biển, nước nhiễm mặn có độ mặn thấp hơn, từ 1.000mg/L, để sử dụng nước này cho nhu cầu sinh hoạt của con người thì độ mặn của nước phải giảm xuống dưới 500mg/L.