intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) trong khử mặn phục vụ cấp nước cho các vùng Duyên hải và hải đảo

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:126

Thêm vào BST
Báo xấu
18
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của đề tài là Tổng quan; Cơ sở lý thuyết của quá trình thẩm thấu ngược; Nghiên cứu khả năng khử muối trong nước của màng thẩm thấu ngược RO; Đề xuất sơ đồ công nghệ khử muối tại các vùng ven biển, hải đảo và vùng nước nhiễm mặn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) trong khử mặn phục vụ cấp nước cho các vùng Duyên hải và hải đảo

  1. NGUYỄN CẢNH DŨNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------- NGUYỄN CẢNH DŨNG NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO TRONG KHỬ MẶN VÀ PHỤC VỤ CÂP NƯỚC CHO CÁC VÙNG DUYÊN HẢI VÀ HẢI ĐẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƯỜNG KHÓA 2005-2007 HÀ NỘI 2008 à ộ 00
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------------------- NGUYỄN CẢNH DŨNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO TRONG KHỬ MẶN VÀ PHỤC VỤ CÂP NƯỚC CHO CÁC VÙNG DUYÊN HẢI VÀ HẢI ĐẢO Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS: ĐẶNG XUÂN HIỂN Hà Nội - 2008
  3. SUMMARY OF THESIS Warmer Global is the cause of sea-level rising, this is the main affection come to water supply in the world. Main due to which look for a solutions bump off face is a requests is necessary. Base on the reverse osmosis principle, the Thesis concentrates to study for reverse osmosis membrane's desalination capability and namely "The desalination capability research of the reverse osmosis membrane's (RO) and Application puts forward the solution to supply water for salt’s polluted water regions” It includes following contents: Chapter 1: General, deliver to a generality look reader about the water resources of the world and Viet Nam, the challenges in sustain level of julep delivered to conditions of life and production of human being. Near that is potential provide juleps from well-spring to prepossess saltiness. In this chapter, a number of desalinated method tractate also approached, from sloyd to complexity Chapter 2: the base theoretically of the osmotic process negative that this is Chapter provide basic knowledges, the reverse osmosis process Chapter 3: The desalination capability research of the reverse osmosis membrane's, this chapter includes describing method collecting actual data and method converting them into input data. Analysing some resons that effection to the productivity of the desalination capability. In which we built the equation of the fitted model and the optimize response Chapter 4: Application puts forward the solution to supply water for salt’s polluted water regions, this chapter includes some desalination’s solution to suplly the water for island and salt-marsh region.
  4. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường MỞ ĐẦU Chiến lược kinh tế - xã hội của công nghiệp đến năm 2010 cũng đã xác định “Phát triển nhanh, hiệu quả và bền vững, tăng trưởng kinh tế đi đôi với bảo đảm tiến bộ công bằng xã hội và bảo vệ môi trường’. Vấn đề phát triển bền vững cũng được nêu trong nhiều văn kiện, chỉ thị, nghị quyết của Đảng, văn bản quy phạm pháp luật do Quốc hội ban hành và thể hiện rõ trong chương trình hành động cụ thể của Chính phủ nhằm thực hiện các chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, chiến lược tăng trưởng và xoá đói giảm nghèo, chiến lược bảo vệ môi trường… Do đó việc chăm lo cho đời sống nhân dân, ổn định xã hội là một trọng tâm không thể thiếu trong việc phát triển bền vững. Nước sạch đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống và sản xuất của con người, mọi hoạt động sinh tồn và phát triển của con người đều cần đến nước sạch. Việc thiếu nước ngọt không những ảnh hưởng đến kinh tế, sức khỏe của con người mà nó có thể ảnh hưởng đến tình hình xã hội của một cộng đồng dân cư sống trong khu vực. Điều đó ảnh hưởng rất nhiều đến sự phát triển bền vững của bất kỳ một quốc gia. Nhận thức được điều này, Đảng và nhà nước ta từ lâu đã coi nhu cầu nước sạch là một nhu cầu thiết yếu đối với người dân, hàng trăm ngàn tỷ đồng đã được chi ra nhằm mục đích đưa nước sạch đến với từng người dân, tuy nhiên đến nay vấn đề này vẫn đang gặp phải những khó khăn rào cản về khoảng cách địa lý, địa hình. Công nghệ màng lọc thẩm thấu ngược RO đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi tại các nước tiên tiến trên thế giới trong việc tạo ngọt hóa nước biển và tạo ra nước siêu sạch phục vụ nhiều ngành nghề khác nhau. Tại một số quốc gia ở vùng Trung Đông như Arab Saudi, UAE, Kuwat… để có thể cung cấp đầy đủ nước cho nhu cầu người dân nhiều nhà máy khử muối dùng công nghệ này đã được xây dựng và đem lại hiệu quả to lớn về nhiều mặt. Với mục đích đưa ra các giải pháp kỹ thuật góp phần cải thiện tình hình thiếu hụt nước tại những vùng khó khăn về nước ngọt như vùng hải đảo và ven biển, đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) trong khử mặn phục Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 1
  5. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường vụ cấp nước cho các vùng duyên hải và hải đảo” hy vọng đóng góp nhỏ bé của mình trong việc cung cấp nước sạch cho vùng ven biển, hải đảo và vùng nước nhiễm mặn. Đề tại này sẽ đi sâu vào nghiên cứu tổng thể về công nghệ màng thẩm thấu ngược RO, hiệu quả của sự khử muối bằng công nghệ màng thẩm thấu ngược (RO) cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới lưu lượng và hiệu suất của quá trình khử muối của màng. Các nội dung nghiên cứu sẽ được trình bày theo các chương mục trong Luận văn này, cụ thể: Chương 1: Tổng quan, cung cấp cho người đọc một cái nhìn tổng quát về tài nguyên nước của thế giới và Việt Nam, những thách thức trong việc duy trì lượng nước ngọt cung cấp cho sinh hoạt và sản xuất của con người. Bên cạnh đó là tiềm năng cung cấp nước ngọt từ các nguồn nước nhiễm mặn. Trong chương này, luận văn cũng đề cập đến những phương pháp từ thủ công đến phức tạp trong việc khử muối tạo nước ngọt. Chương 2: Cơ sở lý thuyết của quá trình thẩm thấu ngược, đây là chương cung cấp các kiến thức cơ bản của quá trình thẩm thấu ngược. Chương 3: Nghiên cứu khả năng khử muối trong nước của màng thẩm thấu ngược RO, ở chương này với các số liệu thí nghiệm, luận văn phân tích rõ những yếu tố ảnh hưởng đến công suất và hiệu suất khử muối của màng bán thấm, từ đó tìm ra được phương trình hồi quy, điều kiện tối ưu của công suất và hiệu suất dựa theo nhiệt độ, áp suất và độ mặn đầu vào. Chương 4: Đề xuất sơ đồ công nghệ khử muối tại các vùng ven biển, hải đảo và vùng nước nhiễm mặn, sau đó chạy chương trình winflow2004 (một phần mềm thiết kế hệ thống RO) với các thông số chọn lựa để kiểm nghiệm tính xác thực, ở chương này luận văn đề xuất những công nghệ cung cấp nước ngọt cho các vùng trên dựa trên các yếu tố đặc trưng của vùng. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 2
  6. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan tài nguyên nước của thế giới 1.1.1. Tổng quan về trữ lượng và phân bố nước trên trái đất 1.1.1.1 . Tổng trữ lượng nước trên trái đất Nước bao phủ 71% diện tích của quả đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, nó còn là thành phần cấu tạo chính yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm từ 50%-97% trọng lượng của cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể và ở Sứa biển nước chiếm tới 97%. Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục điạ... chỉ có 0, 5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988). Hình 1.1. Tỉ lệ giữa các loại nước trên thế giới (Liêm, 1990) Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 3
  7. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Hiện nay, nước trên hành tinh của chúng ta phát sinh từ 3 nguồn: bên trong lòng đất, từ các thiên thạch ngoài quả đất mang vào và từ tầng trên của khí quyển; trong đó thì nguồn gốc từ bên trong lòng đất là chủ yếu. Theo sự tính toán thì khối lượng nước ở trạng thái tự do phủ lên trên trái đất khoảng 1,4 tỷ km3, nhưng so với trử lượng nước ở lớp vỏ giữa của qủa đất ( khoảng 200 tỷ km3) thì chẳng đáng kể vì nó chỉ chiếm không đến 1%. Tổng lượng nước tự nhiên trên thế giới theo ước tính có khác nhau theo các tác giả và dao động từ 1.385.985.000 km3 (Lvovits, Xokolov - 1974) đến 1.457.802.450 km3 (F. Sargent - 1974). Bảng 1.1. Trữ lượng nước trên thế giới (theo F. Sargent, 1974) Loại nước Trữ lượng (km3) Biển và đại dương 1.370.322.000 Nước ngầm 60.000.000 Băng và băng hà 26.660.000 Hồ nước ngọt 125.000 Hồ nước mặn 105.000 Khí ẩm trong đất 75.000 Hơi nước trong khí ẩm 14.000 Nước sông 1.000 Tuyết trên lục địa 250 1.1.1.2. Nước mặt Sự bốc hơi nước trong đất, ao, hồ, sông, biển; sự thoát hơi nước ở thực vật và động vật..., hơi nước vào trong không khí sau đó bị ngưng tụ lại trở về thể lỏng rơi xuống mặt đất hình thành mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt đất từ nơi cao đến nơi thấp tạo nên các dòng chảy hình thành nên thác, ghềnh, suối, sông và được tích tụ lại ở những nơi thấp trên lục địa hình thành hồ hoặc được đưa thẳng ra biển hình thành nên lớp nước trên bề mặt của vỏ trái đất. Trong quá trình chảy tràn, nước hòa tan các muối khoáng trong các nham thạch nơi nó chảy qua, một số vật liệu nhẹ không hòa tan được cuốn theo dòng chảy và bồi lắng ở nơi khác thấp hơn, sự tích tụ muối khoáng trong nước biển sau Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 4
  8. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường một thời gian dài của quá trình lịch sử của quả đất dần dần làm cho nước biển càng trở nên mặn. Có hai loại nước mặt là nước ngọt hiện diện trong sông, ao, hồ trên các lục địa và nước mặn hiện diện trong biển, các đại dương mênh mông, trong các hồ nước mặn trên các lục địa. 1.1.1.3. Nước ngầm Ðó là loại nước tích tụ trong các lớp đất đá dưới sâu trong lòng đất, nước tíctụ làm đất ẩm ướt và lấp đầy những tế khổng trong đất. Phần lớn nước trong các tế khổng của lớp đất mặt bị bốc hơi, được cây hấp thụ và phần còn lại dưới ảnh hưởng của trọng lực, trực di xuống tới các lớp nham thạch nằm sâu bên dưới làm bảo hòa hoàn toàn các lổ trống bên trong cho các lớp đá này ngậm nước tạo nên nước ngầm. Quá trình hình thành nước ngầm diễn ra rất chậm từ vài chục đến hàng trăm năm. Có hai loại nước ngầm: nước ngầm không có áp lực và nước ngầm có áp lực. Nước ngầm không có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá nầy nằm bên trên lớp đá không thấm như lớp diệp thạch hoặc lớp sét nén chặt. Loại nước ngầm này có áp suất rất yếu, nên muốn khai thác nó phải thì phải đào giếng xuyên qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút nước lên. Nước ngầm loại nầy thường ở không sâu dưới mặt đất, có nhiều trong mùa mưa và ít dần trong mùa khô. Nước ngầm có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp đá nầy bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thấm. Do bị kẹp chặt giữa hai lớp đá không thấm nên nước có một áp lực rất lớn vì thế khi khai thác người ta dùng khoan xuyên qua lớp đá không thấm bên trên và chạm vào lớp nước này nó sẽ tự phun lên mà không cần phải bơm. Loại nước ngầm nầy thường ở sâu dưới mặt đất, có trữ lượng lớn và thời gian hình thành nó phải mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 5
  9. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường 1.1.2. Các vấn đề ảnh hưởng đến tài nguyên nước 1.1.2.1. Hạn hán Theo các nhà nghiên cứu thì khả năng cung cấp nước ngọt hiện nay là một vấn đề nghiêm trọng trên toàn thế giới. Có ít nhất 80 nước ở vùng sa mạc và bán sa mạc (chiếm khoảng 40% dân số thế giới) thuộc hai lục điạ Á Châu và Phi Châu thường xuyên bị hạn hán và thất mùa nên thường xuyên không cung cấp đủ lương thực để nuôi sống dân của họ. Trong những thập niên 1970 thảm họa hạn hán đe dọa trên khoảng 24, 4 triệu người và hàng năm đã giết chết hơn 23.000 người, hậu quả này vẫn còn kéo dài đến 1980. Năm 1985 hơn 154 triệu người thuộc 21 quốc gia ở Phi Châu rơi vào nạn đói do hạn hán, thêm vào đó sự gia tăng dân số quá mức và chiến tranh lan rộng, mặt khác còn do việc quản lý và sử dụng nguồn tài nguyên và phát triển nông nghiệp kém hiệu quả. Ở các nước này, người dân nghèo phải mất nhiều thời gian để đi tìm nước thường là ở những dòng sông và suối đã bị ô nhiễm và để có được nước những người phụ nữ và trẻ em phải đi bộ từ 16 km - 25 km một ngày và chỉ mang được một bình đầy nước trên đường trở về( Miller, 1988 ). 1.1.2.2. Ngập lụt Ngược lại, ở những quốc gia khác có vũ lượng mưa tương đối lớn thì một lượng lớn nước mưa nhận được chỉ trong một thời gian ngắn trong năm. Chẳng hạn như ở Ấn Ðộ, 90% lượng nước mưa tập trung vào giữa tháng 6 đến tháng 9 thường gây nên ngập lụt. Trong những thập niên 1970, thảm họa lụt lội đã đe dọa trên 15, 4 triệu người và hằng năm giết chết trung bình 4.700 người, làm thiệt hại trung bình 15 tỉ USD, hậu quả này vẫn còn kéo dài đến năm 1980. Nguyên nhân dẫn đến lụt lội là do con người phá rừng, đốt rừng để lấy đất canh tác, khai thác quặng mỏ, mở rộng đô thị ... Mặc dù lụt lội được xem là một thiên tai gây chết người và làm thiệt hại hoa màu, tài sản của người dân nhưng sau các trận lụt, do sự lắng đọng của phù sa làm tăng thêm độ màu mỡ cho đất ( Miller, 1988 ). Ðể ngăn ngừa và làm giảm sự tàn phá của lụt lội ở những quốc gia nầy, nhiều biện pháp được thực hiện như xẻn Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 6
  10. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường kinh thoát nước, xây đập và hồ chứa nước, trồng cây gây rừng trên các đồi trọc, giữ lại rừng ở đầu nguồn. 1.1.2.3. Sự úng nước Ở những vùng có địa hình thấp hoặc nơi có mực nước ngầm quá cao làm cho mặt đất luôn bị phủ kín bởi một lớp nước tù đọng lâu ngày tạo nên trạng thái úng nước, đất bị úng nước nên luôn yếm khí. Trên những vùng đất bị úng nước thường có những thực vật thủy sinh đặc trưng như một số các loài rong tảo, năn, lác rất phát triển vì thế nên đất nơi đó dồi dào mùn , đạm và các acid hữu cơ vì thế làm cho đất và nước bị chua, đất nghèo lân nhưng lại giàu những chất độc như H2S, CH4, Fe2+. Do những tính chất vật lý và hóa học của nước và đất của vùng bị úng nước đó không tốt cho sự trồng trọt cũng như sử dụng nước cho công nghiệp và sinh hoạt 1.1.2.4. Nước ngọt bị ô nhiễm Theo nhịp độ phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người thì nhu cầu về nước sử dụng ngày một tăng. Vấn đề về nước ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt là nước mặt ngày càng thoái hóa và mức độ ô nhiễm nước ngày càng tăng. Theo tổ chức y tế thế giới (WHO -1980) ước tính rằng ở các quốc gia kém phát triển thì 70% dân chúng ở các vùng ven thành phố và 25% dân cư ở các đô thị không có đủ nước sạch để sử dụng. Ở Việt Nam, do nền công nghiệp mới phát triển, số đô thị và các khu công nghiệp còn ít và các điểm tập trung dân cư chưa nhiều nên lượng nước dùng cho công nghiệp và sinh hoạt còn quá ít so với trữ lượng trong tự nhiên. Tuy vậy, sự nhiễm bẩn nguồn nước đã bắt đầu xuất hiện do việc sử dụng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp; lượng nước thải ra môi trường của các nhà máy luyện kim, nhiệt điện, hóa chất, thực phẩm; cùng với lượng nước thải do sinh hoạt... đã trở thành một vấn đề cấp bách cần phải được quan tâm. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 7
  11. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường 1.2. Tổng quan về tài nguyên nước của Việt Nam 1.2.1. Tiềm năng tài nguyên nước của Việt Nam Nước ngọt của nước ta được cung cấp bởi hai nguồn chính là nước mặt và nước ngầm. 1.2.1.1. Tiềm năng về nguồn nước mặt Với hệ thống sông ngòi chằng chịt, nguồn nước mặt tại Việt Nam là khá phong phú, Ở Việt Nam hiện có trên 2.000 con sông có chiều dài hơn 10 km trong đó có 8 con sông có diện tích lưu vực lớn hơn 10.000 km2. Tổng lượng dòng chảy nằm trên các lưu vực sông Việt Nam khoảng 847 tỷ m3, trong đó có 327 m3 sản sinh trên lĩnh vực Việt Nam. Bảng 1.2: Tổng lượng dòng chẩy trung bình/năm của các nguồn nước mặt tại Việt Nam Tổng lượng dòng chảy Phân loại dòng chảy Tỷ lệ trung bình /năm Tổng lượng dòng chảy 847 km3 100% Tổng lượng nước từ bên ngoài 527 km3 60% chảy vào Tổng lượng dòng chảy nội địa 327 km3 40%. Với những số liệu phân tích ta có thể nhận thấy rằng tuy nguồn tài nguyên nước mặt của Việt Nam là rất phong phú tuy nhiên tài nguyên này sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều không chỉ theo mùa mà còn thay đổi theo chiến lược sử dụng nước của các nước trên thượng nguồn. 1.2.1.2. Tiềm năng về nguồn nước ngầm Nước tàng trử trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam. Mặc dù nước ngầm được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt đã có từ lâu đời nay; tuy nhiên việc điều tra nghiên cưú nguồn tài nguyên nầy một cách toàn diện và có hệ thống chỉ mới được tiến hành trong chừng chục năm gần đây. Hiện nay phong trào đào giếng để khai thác nước ngầm được thực hiện ở Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 8
  12. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường nhiều nơi nhất là ở vùng nông thôn bằng các phương tiện thủ công, còn sự khai thác bằng các phương tiện hiện đại cũng đã được tiến hành nhưng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cư lớn mà thôi. 1.2.2. Hiện trạng sử dụng tài nguyên nước và tiềm năng của các nguồn nước ngọt tại Việt Nam Hiện nay, trên toàn nước ta có trên 240 nhà máy nước với tổng công suất thiết kế là 3,22 triệu m3/ngàyđêm, phục vụ sinh hoạt và sản xuất của hơn 600 đô thị. Đối với các đô thị là thị xã nhỏ, thị trấn mới chỉ có khoảng gần 25% (150/560) có hệ thống cấp nước tập trung với tổng công suất cấp nước đạt 433.000 m3/ngày. Tổng công suất cấp nước hiện nay ở đô thị đạt gần 1,8 triệu m3/ngày, trong đó 35% cho nhu cầu đời sống, 30% cho sản xuất dịch vụ. Tính bình quân cho các nơi được cấp nước đạt 54 lít/ngày/người. Trong đó, ở Hà Nội đạt 100 lít/ngày/người, TP Hồ Chí Minh, Đà Lạt đạt 80 lít/ngày/người. So với tiêu chuẩn Nhà nước cho phép (200 - 250 l/ngày/người ở thành phố và 150 - 200 l/ngày/người ở thị xã - khu công nghiệp) thì con số này còn kém xa và mới chỉ đạt 1/2 đến đến 1/4 tiêu chuẩn cấp nước ở một số nước khu vực Đông - Nam Á. Theo định hướng phát triển cấp nước đô thị, nhu cầu cấp nước ở các đô thị trên toàn quốc đến năm 2010 là 8,8 triệu m3/ngày; tới năm 2020 là 15,94 triệu m3/ngày. 1.2.3. Những thách thức về nhu cầu sử dụng nước 1.2.3.1. Nhu cầu dùng nước tăng lên mạnh mẽ Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăng dân số, nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt, sản xuất công nông nghiệp sẽ tăng lên mạnh mẽ trong tất cả các vùng. Theo kết quả đánh giá năm 1999, tổng lượng nước cần dùng của cả nước chiếm khoảng 8,8% tổng lượng dòng chảy năm tương ứng với tần suất 75%, tăng lên tới 12,5% vào năm 2000 và 16,5% vào khoảng năm 2010. Tổng lượng nước dùng để tưới cho cây trồng khá lớn, từ 41 km3 (chiếm 89,8%) năm 1985, tăng lên 46,9 km3 (năm 1990) và 60 km3 năm 2000 (chiếm 85%). Lượng nước cần dùng trong mùa cạn rất lớn, nhất là lượng nước dùng cho nông nghiệp. Tổng lượng nước Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 9
  13. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường cần dùng trong mùa cạn năm 2000 đạt tới 70,7 km3, chiếm khoảng 42,4% tổng lượng nước có khả năng cung cấp trong mùa cạn (bao gồm nước sông, nước dưới đất và nước do các hồ chứa điều tiết), hay 51% tổng lượng dòng chảy mùa cạn tương ứng với tần suất 75%. Vào khoảng năm 2010, tổng lượng nước cần dùng trong mùa cạn có thể tới 90 km3, chiếm khoảng 54% tổng lượng nước có thể cung cấp hay 65% tổng lượng dòng chảy trong mùa cạn tương ứng với tần suất 75%. Đặc biệt, ở không ít vùng và lưu vực sông, lượng nước cần dùng có thể gấp vài lần tổng lượng nước có thể cung cấp, tức là chẳng những vượt quá xa ngưỡng lượng nước cần có để duy trì sinh thái mà còn không có nguồn nước tại chỗ để cung cấp cho sinh hoạt và sản xuất. 1.2.3.2. Cạn kiệt và ô nhiễm nguồn nước Như trên đã nêu, sự gia tăng dân số và các hoạt động của con người sẽ ngày càng tác động mạnh mẽ đến môi trường tự nhiên nói chung và môi trường nước nói riêng. Những hoạt động tự phát, không có quy hoạch của con người như chặt phá rừng bừa bãi, canh tác nông lâm nghiệp không hợp lý và thải chất thải bừa bãi vào các thuỷ vực... đã và sẽ gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng, làm cho nguồn nước bị cạn kiệt, bị ô nhiễm, hạn hán có khả năng càng khốc liệt. Nguy cơ thiếu nước sạch càng trầm trọng, nhất là vào mùa cạn ở các vùng mưa ít.Một minh chứng cụ thể là việc phát triển ồ ạt các KCN trong thời gian qua, môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng đã bị những tác động ô nhiễm nghiêm trọng. Trong cả nước hiện nay mới chỉ có 33 trên tổng số 135 KCN đang hoạt động có hệ thống xử lý nước thải tập trung, điều đó đồng nghĩa với việc có khoảng 223.750 m3 nước thải chưa được qua xử lý đổ xuống các sông hồ mỗi ngày gây ảnh hưởng to lớn tới nguồn tài nguyên nước mặt của nước ta. Những việc làm đó về lâu dài sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới nguồn cung cấp nước ngọt, hiện tại đã có rất nhiều con sông trở thành sông chết và nước tại các con sông này không thể sử dụng được nữa. 1.2.3.3. Tác động của biến đối khí hậu toàn cầu Sự biến đổi của khí hậu toàn cầu đã, đang và sẽ tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước. Theo đánh giá bước đầu, vào khoảng năm 2070, với kịch bản nhiệt Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 10
  14. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường độ không khí tăng thêm 2,5 - 4,50C, lượng dòng chảy sông ngòi cũng sẽ biến đổi tuỳ theo mức độ biến đổi của lượng mưa, nếu lượng mưa giảm 10% thì dòng chảy năm có thể giảm 17 - 53% đối với kịch bản nhiệt độ không khí tăng 2,50C và giảm 26 - 90% với kịch bản nhiệt độ không khí tăng 4,50C. Mức độ biến đổi mạnh nhất xẩy ra ở Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ. Ngoài ra, trái đất nóng lên sẽ làm cho nước biển có thể dâng cao thêm 0,3 - 1,0 m và do đó nhiều vùng thấp ở đồng bằng sông Cửu Long, vùng đồng bằng châu thổ Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ sẽ bị ngập chìm trong nước biển. Nếu nước biển dâng 1 m, diện tích ngập lụt là 40.000 km2, chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long, 1700 km2 vùng đất ngập nước cũng bị đe doạ và 17 triệu người sẽ chịu hậu quả của lũ lụt. Cuối cùng, sự cạn kiệt, ô nhiễm nguồn nước cũng như sự khan hiếm nguồn nước sẽ càng trầm trọng nếu không có các biện pháp quản lý tốt tài nguyên nước. Cũng vì lẽ đó mà người ta cho rằng, khủng hoảng nước hiện nay không chỉ do nước quá ít không đủ để thoả mãn nhu cầu của con người mà còn do sự quản lý nguồn nước quá kém gây nên hàng tỷ người và môi trường gánh chịu hậu quả. 1.3. Vấn đề khử mặn từ nước biển đối với các vùng ven biển và hải đảo 1.3.1. Tầm quan trọng của việc khử muối trong nước biển đối với các vùng ven biển và hải đảo Với đặc thì về địa lý Việt Nam có ba mặt giáp biển. Đông và nam giáp biển Đông (thuộc Thái Bình Dương) với bờ biển kéo dài khoảng 3.260km, kể từ Móng Cái ở phía bắc đến Hà Tiên ở phía tây nam, và với hệ thống đảo ven bờ gồm có 2.773 hòn đảo lớn nhỏ diện tích từ 0,001 km2 đến 100 km2, diện tích tổng cộng lên đến 1.720 km2, kèm theo đó là một lượng lớn dân cư sống tại đây việc đảm bảo những nhu cầu vật chất tối thiểu cho lượng dân cư sống tại đây là một yêu cầu cực kỳ quan trọng, nó ảnh hưởng sâu sắc tới tình hình an ninh, chính trị và quân sự. Với những phân tích ở trên, ta dễ dàng nhận thấy Việt Nam là một lượng có tài nguyên nước thuộc loại khá trên thế giới tuy nhiên với đặc thù phân bố không đều và không ổn định theo thời gian, đến nay gần 40 % dân số Việt Nam vẫn chưa Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 11
  15. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường được sử dụng nước sạch (trong đó dân cư sống ở vùng ven biển và hải đảo chiếm đa số), điều đó đặt ra thách thức cực kỳ to lớn đối với sự phát triển bền vững của nước ta. Hiện nay nhà nước ta đã dùng nhiều phương pháp nhằm cung cấp nước sạch đến các vùng này như đưa các xe nước sạch từ trong đất liền ra, xây dựng đường ống cung cấp nước từ các vùng lân cận… Tuy nhiên các phương pháp này rất tốn kém và không thể chủ động được cho người dân sống trong khu vực. Đó không thể là một phương pháp dùng để duy trì lâu dài và đòi hỏi phải có những phương pháp khác thay thế. Một nghịch lý khi mà các vùng ven biển và hải đảo xung quan đều được bao bọc bởi nước biển, với trữ lượng lớn từ đại dương nó gần như là vô tận. Nó sẽ là nguồn nguyên liệu tuyệt vời cho sản xuất nước ngọt đối với người dân hải đảo và ven biển nếu có thể tìm cách khử muối của nước biển. 1.3.2. Những phương thức khử muối trong nước đơn giản Từ ngàn xưa vấn đề này đã được con người nghĩ đến và áp dụng với mức độ thô sơ và đã mang được những kết quả nhất định, tuy nhiên chất lượng nước thu được vẫn chưa ổn định. Ta có thể lấy ví dụ một vài phương pháp khử mặn thô sơ sau đây: 1.3.2.1. Lọc nước mặn bằng than đước Đây là cách lọc "chữa cháy" không hoàn toàn khử được muối, nước vẫn còn lờ lợ, nhưng khá rẻ tiền, dễ làm. Nguyên lý: Sử dụng than đước lọc, hấp thụ loại bỏ muối ra khỏi nước biển. Cách thức thực hiện: Đào một cái hố sâu khoảng 2 m, đuờng kính 2-3 m, như hình dưới. Chung quanh đóng 2 hàng cừ thành hai vòng tròn có khoảng hở ở giữa chừng 0,5 - 0,8 m (hoặc dày hơn thì càng tốt). Giữa 2 hàng cừ, đổ đầy than đước và lèn chặt cát ở khoảng hở. Nước mặn thấm qua lớp than đước - cát sẽ làm giảm độ mặn. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 12
  16. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Hình 1.2: Khử muối theo phương pháp lọc bằng than đước Ưu điểm: Phương pháp vận hành đơn giản, không tiêu tốn năng lượng cho việc loại bỏ muối. Nhược điểm: Không loại bỏ được hoàn toàn muối trong nước, chất lượng nước sau khi xử lý không được tốt vẫn còn vị lờ lợ. 1.3.2.2. Khử mặn bằng nhiệt mặt trời Nguyên lý: nước bốc hơi sẽ để lại các chất hòa tan trong nó. Cách thức thực hiện: Làm một hộp nóng như hình dưới, hộp nóng làm việc theo hiệu ứng nhà kính. Góc nghiêng của kính phải bằng hoặc trên 45 độ. Có thể thu khoảng 3- 6 lít nước/ngày tùy theo kích thước hộp nóng và khả năng thu nhiệt. Cách này tuy tổn phí ban đầu nhưng tận dụng được năng lượng mặt trời. Ưu điểm của phương pháp này: đơn giản, tận dụng được năng lượng mặt trời cho việc cung cấp năng lượng để đưa nước lên nhiệt độ bay hơi. Nhược điểm: hiệu suất thấp, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 13
  17. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Hình 1.3. Khử muối bằng nhiệt mặt trời 1.3.2.3. Khử mặn bằng chưng cất đơn giản Nguyên lý: sử dụng nhiệt để biến nước thành hơi, tách muối ra khỏi nước. Làm một nồi hơi như hình dưới. Cách này thu được nhiều nước hơn nhưng lại tốn nhiên liệu đốt, tốn công sức và thường xuyên phải cạo bỏ lớp muối cặn ở nồi. Hình 1.4: Khử muối bằng chưng cất đơn giản Ưu điểm của phương pháp: chủ động được trong việc khử muối ra khỏi nước. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 14
  18. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Nhược điểm: đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng cho việc cung cấp nhiệt để bay hơi nước. Các phương pháp trên chính là các tiền đề cho các phương pháp khử muối trong hiện đại như: chưng cất nhiều giai đoạn, lọc màng. 1.3.3. Những phương pháp khử muối hiện đại Hiện nay để khử muối người ta dựa vào ba phương pháp chính là: - Phương pháp chưng cất - Phương pháp màng lọc thẩm thấu ngược RO - Phương pháp điện thẩm tách. Đây là các phương pháp sử dụng các công nghệ phức tạp để loại bỏ muối ra khỏi nước. 1.3.3.1. Phương pháp chưng cất Đây là công nghệ cổ xưa nhất trong việc loại muối ra khỏi nước biển, công nghệ này đã được các thủy thủ sử dụng để tạo ra nước ngọt từ nước biển. Công nghệ này dựa trên sự bay hơi nước nhằm tách các chất hòa tan ra khỏi nước sau đó ngưng tụ hơi. Đây cũng chính là cách thức mà tự nhiên tạo ra nước ngọt từ nước biển, 90% lượng nước ngọt có được là do quá trình bay hơi của nước ngoài đại dương, hơi nước sau khi bay hơi được ngưng tụ tạo thành các đám mây và tạo mưa cung cấp nước ngọt. Chưng cất: là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau của mỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi và ngưng tụ. Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợp lỏng có áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước và được tách riêng ra khỏi hỗn hợp. Thực tế để khử muối khỏi nước biển thì đòi hỏi phải có các phương pháp chưng cất riêng biệt là phương pháp chưng cất đa ứng (MED, Multi Effect Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 15
  19. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Distillation), phương pháp chưng cất phân đoạn (MSF, Multi Stage Flash Distillation). Phương pháp chưng cất đa ứng dùng nhiệt năng ở nhiệt độ dưới 100 C và phương pháp chưng cất phân đoạn, có hiệu suất cao hơn, dùng nhiệt năng ở 120/125 C. Hai phương pháp này cần đến 200 nhiệt năng cho mỗi mét khối nhưng thích ứng với những nhà máy có công suất lớn Những ưu nhược điểm của phương pháp chưng cất: + Ưu điểm: - Đơn giản, dễ vận hành + Nhược điểm: Đòi hỏi năng lượng lớn để đưa nhiệt độ nước lên nhiệt độ bay hơi. 1.3.3.2. Công nghệ màng Công nghệ màng được phát triển từ những năm 60, đây là công nghệ sử dụng những màng bán thấm có kích thước lỗ khác nhau để tách loại các chất dựa và kích thước phân tử. Ứng dụng của màng trong xử lý nước được phát triển trong nhiều thập kỷ qua và cho đến nay nó vẫn không ngừng được nghiên cứu để hoàn thiện. Dựa vào kích thước lỗ, khả năng loại bỏ các chất trong nước mà người ta có thể chia ra bốn phương pháp lọc khác nhau đó là: + Thẩm thấu ngược (RO). + Lọc nanô (NF) + Siêu lọc (UF) + Vi lọc (MF). Thẩm thấu ngược là phương pháp lọc tốt nhất trong tất cả các phương pháp lọc màng. Quá trình lọc này chỉ cho nước đi qua màng còn tất cả các chất hòa tan, chất rắn lơ lửng đều bị giữ lại. Một loại lọc khác tương đương với lọc RO là lọc nano (NF). Trong thực tế thì NF chỉ giữ lại các loại ion có hóa trị lớn hơn 1(Ca2+, Mg2+, SO42-…) trong khi Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 16
  20. Luận văn thạc sỹ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường những ion hóa trị 1 thì vẫn có thể đi qua màng. Khả năng giữ lại muối vì thế có hiệu suất từ 0-50% tùy theo nồng độ muối của nước đầu vào. Siêu lọc (UF) là quá trình lọc mà các hợp chất phân tử có phân tử lượng lớn như là protein và các chất rắn lơ lửng bị loại bỏ trong khi những hợp chất có phân tử lượng thấp thì có thể đi qua màng dễ dàng. Vì thế những axit hữu cơ, axit vô cơ, saccarit, muối, kiềm…vẫn đi qua màng dễ dàng. Vi lọc (MF) là quá trình chỉ loại bỏ những chất rắn lơ lửng trong khi thấm chí protein vẫn đi qua màng. Việc sử dụng loại màng nào tùy thuộc vào mục đích sử dụng và chúng ta phải cân nhắc đến nhiều yếu tố khác nữa như công suất, giá thành, nhân lực… Những ưu nhược điểm của công nghệ màng + Ưu điểm: - Quy trình công nghệ đơn giản. - Tốn ít diện tích, chi phí năng lượng thấp. - Không ảnh hưởng tới môi trường. - Có thể tiến hành ở nhiệt độ phòng và tốn ít hóa chất. - Phạm vi áp dụng lớn. - Khả năng xử lý và loại bỏ các chất ô nhiễm cao. + Nhược điểm: - Màng dễ bị hỏng nếu vận hành sai chế độ. - Nước cấp vào phải đạt được đến một giá trị nhất định. - Do tiến hành ở áp suất cao nên thiết bị phải đặc biệt. - Vận hành đòi hỏi sự tuân thủ cao. - Giá thành đầu tư cao. Nguyễn Cảnh Dũng, CHMT 05-07 17
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1236 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0