CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN 1. Định nghĩa Nước nhiễm mặn là nguồn nước có chứa hàm lượng lớn các chất muối hòa tan (chủ yếu là NaCl) vượt qua ngưỡng cho phép Khử mặn: Giảm lượng muối hòa tan trong nước đến hàm lượng cho phép đối với nước ăn uống. Khử mặn có thể đạt được bằng các phương pháp: Chưng cất, đóng băng, điện phân, lọc nước qua màn bán thấm, chiết ly, trao đổi ion. Khử muối: Giảm lượng muối hòa tan trong nước đến nồng độ bằng một vài mg hay một vài phần mười mg trong một lít.
Khử muối có thể đạt được bằng các phương pháp: Chưng cất trong các thiết bị bốc hơi, trao đổi ion, điện phân trong chậu điện giải nhiều ngắn, lọc qua màng bán thấm. Nguyên nhân nước bị nhiễm mặn • Do thiên nhiên: o Hiệu ứng nhà kính khiến lượng băng hai cực tan nhanh đẩy mực nước biển lên cao xâm lấn vào đất liền ảnh hưởng đến dòng nước ngầm các khu vực ven biển o Biến đổi thất thường của khí hậu khiến thay đổi tốc độ bổ sung lượng mưa cung cấp nước ngọt tự nhiên vào mạch ngầm của đất • Do con người o Nhiễm mặn do tưới tiêu: thông thường nước tưới được lấy trực tiếp từ các sông,. nước này thường chứa lượng khoáng lớn. Khi tưới vì một lý do nào đó hoặc do tưới có nhiều lượng muối này không được cây trồng sử dụng hết lại không bị rửa trôi đi nơi khác nó sẽ tích lại và ngày càng làm cho nguồn nước ngầm bị nhiễm mặn o Tình trạng xây dựng các đập thủy điện, khai thác nước đầu nguồn tăng áp gây thiếu hụt lượng nước đổ về hạ lưu, khiến cho nước biển xâm nhập vào những nơi có địa hình thấp, khi thủy triều dâng nước biển sẽ đổ ngược về các con sông làm cho con sông bị nhiễm mặn.
Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn • Đối với con người o Gây ra bệnh ngoài da nhưu ghẻ lở, hắc lào, viêm da,. 2 Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và nông nghiệp_TS. Trịnh Xuân Lai trang 381 6 o Dùng nước nhiễm mặn với thuốc sẽ phản tác dụng khi vào cơ thể o Tác động không nhỏ đến sức khỏe, đặc biệt gia tăng nguy cơ mắc bệnh sỏi thận. Lượng muối tích trữ lâu sẽ biến thành chất độc gây ra tình trạng tắc động mạch.Đồng thời, muối có xu hướng hút nước khiến tế bào bị teo nhỏ • Đối với nông nghiệp, công nghiệp o Nông nghiệp : Làm giảm năng suất cây trồng, suy thoái chất lượng đất trồng trọt đến việc thay đổi mục đích sử dụng đất o Công nghiệp (Lò hơi) : Hiện tượng cặn bám, tăng khả năng phát nổ khi sử dụng nước nhiễm mặn.
Giảm hiệu suất và tuổi thọ máy móc o Đường ống và các thiết bị bị rỉ sét đóng cặn, giảm tuổi thọ khi sử dụng nước có độ mặn thường xuyên3 1. Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn PHƯƠNG PHÁP Chưng cất Thẩm thấu Trao đổi ion nhiệt ngược (RO) Hình1.1 : Các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn a. Phương pháp chưng cất nhiệt 3 Nước nhiễm mặn là gì? Nguyên nhân và phương pháp xử lý nước nhiễm mặn – SWD Purify your life 7 Hình 1.2: Mô tả phương pháp chưng cất nhiệt Chưng cất nhiệt là phương pháp dùng nhiệt để tách hổn hợp các chất khác nhau có trong nước hoặc một chất lỏng nhất định. Trong quá trình xử lý nước nhiễm mặn bằng phương pháp chưng cất nhiệt .Nước sẽ được đun tới nhiệt độ sôi, khi đó hơi nước bốc lên, ngưng tụ thành nước lỏng.
Tất cả muối hòa tan được kết tủa ở lại trong nồi đun và được chuyển đi để xử lý hoặc dùng cho mục đích khác. Phương pháp chưng cất nhiệt trong xử lý nước mặn được chia làm các loại chính: - Chưng cất bằng năng lượng mặt trời: Sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước đến khi nhiệt độ đủ để quá trình bay hơi diễn ra. Hơi nước sau đó sẽ được ngưng tụ trên bề mặt làm mát.Có 2 loại chưng cất bằng năng lượng mặt trời. Loại đầu tiên sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi quang năng thành điện năng, cung cấp năng lượng cho quá trình khử muối.
Loại thứ hai chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt năng, được gọi là khử muối bằng nhiệt năng lượng mặt trời. - Bốc hơi tự nhiên: Nước mặn sẽ được làm bay hơi thông qua một số hiệu ứng vật lý khác ngoài chiếu xạ mặt trời. Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong các Nhà kính IBTS. - Chưng cất chân không: Trong môi trường chưng cất chân không, áp suất khí quyển giảm.
Do đó, nhiệt độ cần thiết để làm bay hơi nước cũng giảm. Nước sẽ được bay hơi khi áp suất hơi bằng với áp suất môi trường. Phương pháp này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong quá trình làm bay hơi nước mặn. - Chưng cất chớp nhoáng nhiều giai đoạn – MSF: Nước sẽ được làm bay hơi và tách khỏi nước mặn thông qua một loạt các quá trình bay hơi nhanh.
Mỗi quá trình tiếp theo sử dụng năng lượng giải phóng từ sự ngưng tụ của hơi nước ở bước trước. - Chưng cất đa hiệu ứng – MED: Chưng cất đa hiệu ứng – MED hoạt động thông qua một loạt các bước được gọi là “hiệu ứng”. Nước mặn được phun vào các đường ống, sau đó được làm nóng để tạo ra hơi nước. Sau đó, hơi nước được sử dụng để làm nóng mẻ nước mặn tiếp theo.
- Chưng cất nén hơi: Quá trình này sử dụng máy nén cơ học để nén hơi có bên trên chất lỏng. Hơi nén sau đó được sử dụng để cung cấp nhiệt lượng cần thiết cho sự bay hơi của phần nước mặn còn lại. Phương pháp trao đổi ion Phương pháp này sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion để loại bỏ các ion muối hòa tan có trong nước mặn và thay thế chúng bằng bằng H+ và OH-. Quá trình xử lý nước nhiễm mặn bằng phương pháp trao đổi ion sử dụng 2 bể lọc chính là cationit – H và anionit – OH - Tại bể lọc Cationit – H: Nước nhiễm mặn sẽ xảy ra quá trình trao đổi các Hình1.3 : Cơ chế trao đổi ion của các hạt trao cation của muối hòa tan trong nước với đổi ion các ion H+ của hạt cationit, các muối hòa tan trong nước biến thành các axit tương ứng.
RH + NaCl → RNa + HCl. 2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4. 2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑ + 2H2O. Nước đã được khử cation ở Bể Cationit-H sau đó sẽ được chuyển đến bể lọc Anionit – OH để tiếp tục xử lý - Tại bể lọc Anionit – OH: Các hạt anionit sẽ hấp thụ các anion của các axit mạnh như Cl-, SO42- có trong nước và nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH- [An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O.
Phương pháp lọc màng (RO) Thực chất của phương pháp này là: lọc nước qua màng R. Màng chỉ cho nước đi qua còn các ion của muối hòa tan trong nước được giữ lại. Để lọc được nước qua màng này phải tạo ra một áp lực dư ngược với hướng di chuyển nước bằng thẩm thấu. Nghĩa là tạo ra áp lực dư trong nước nguồn cao hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng.
Để nước đã được lọc qua màng không trở lại dung dịch muối do quá trình thẩm thấu. Phương pháp lọc thẩm thấu ngược có thể xử lý hầu hết các loại nước.com/xu-ly-nuoc-man#1-xu-ly-bang-phuong-phap-chung-cat-nhiet 9 Màng R.O có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như: CelluloseAcecate,Aromatic Polyamide,Polymide hoặc màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0.Tất cả loại màn này đều chịu được áp suất cao nhưng khả năng chịu pH và Cl khác nhau. Hệ thống lọc RO xử lý nước nhiễm mặn, nước lợ thành nước ngọt có cấu tạo tương tự hệ thống RO công nghiệp nước ngọt, cấu trúc màng lọc R.4: Cấu trúc màng RO d. So sánh các phương pháp Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Chưng cất Phù hợp với nhiều loại nước Nước sau xử lý không giữ được nhiệt nhiễm mặn với độ mặn khác nhau.
khoáng chất. Xử lý được hầu hết các loại ô Tốn kém về nhiên liệu và thời nhiễm có trong nước mặn gian. Chi phí cho quá trình xử lý cao Trao đổi ion Hạt nhựa trao đổi ion có thể sục Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá rửa và hoàn nguyên trong quá trình vận hành và sử dụng. trình sử dụng theo đúng quy trình, Cần phải tiến hành tiền xử lý sơ đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt bộ nguồn nước trước khi sử được tiêu chuẩn cao nhất.
dụng phương pháp trao đổi ion Phương pháp Sử dụng ít năng lượng hơn so với Cần phải có giai đoạn tiền xử lý lọc màng phương pháp chưng cất nhiệt nước mặn trước khi sử dụng 10 (RO) Loại bỏ muối và tạp chất có trong phương pháp thẩm thấu ngược nước, tạo nước tinh khiết có thể Phát sinh lượng lớn nước thải uống trực tiếp. trong quá trình sử dụng Chi phí lắp đặt và vận hành thấp Nước sau xử lý không giữ được khoáng chất. Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình lắp đặt. Bảng 1: Ưu, nhược điểm của từng phương pháp khử muối Chọn phương pháp lọc màng RO 11 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.
Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học: 2. Công trình thu và vận chuyển nước: 2. Hồ chứa và lắng sơ bộ: Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: - Lắng bớt cặn lơ lửng. - Giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường.
- Thực hiện phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước. - Điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy nước xử lý.Song chắn và lưới chắn: Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu. Làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước. Để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý nước cấp.
Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi. Hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình. Xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước. Quá trình lắng: Là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn.
Có nhiều loại bể lắng, sau đây là những bể lắng thông dụng trong xử lý nước cấp.