Ở Việt Nam, các biện pháp tách các dạng tạp chất thông thường bằng bể lắng kết hợp với bể lọc sơ bộ (cát vàng, đá, sỏi …) đã được áp dụng từ lâu và tỏ ra khá hiệu quả. Tuy nhiên, đối với thành phần hòa tan là nước muối thì các phương pháp nêu trên lại không hiệu quả.
Để tách muối, người ta có thể cân nhắc sử dụng các hệ thống thiết bị khác nhau, chủ yếu phân ra làm hai loại chính dựa theo nguyên lý hoạt động: sử dụng nhiệt hoặc sử dụng màng lọc (sử dụng năng lượng cơ học là chủ yếu).
Công nghệ tách muối để lấy nước sạch với nguyên lý sử dụng nhiệt dựa trên nền tảng các thiết bị chưng cất được phân chia thành nhiều phương pháp như sau: Chưng cất đa tầng (multi – stage flash distillation), chưng cất nhiều hiệu hay hệ thiết bị chưng cất liên hoàn (multi – effect distillation), và chưng cất nén hơi (vapor compression distillation).
Các hệ thống chưng cất trên thường được bổ sung thiết bị tạo chân không nhằm hạ nhiệt độ hoạt động của hệ thống để phù hợp với nhiệt độ tối đa có thể hình thành (khoảng 500C đến 850C) từ thiết bị gia nhiệt được cấp từ thiết bị thu nhiệt bức xạ mặt trời.
Như chúng ta đã biết, nước tinh khiết có nhiệt độ sôi 1000C ở áp suất thường 101.3 kPa còn dung dịch nước muối có nhiệt độ sôi cao hơn, trị số này sẽ tăng theo nồng độ của muối có trong dung dịch. Tất nhiên, với thiết bị chân không được bổ sung, năng lượng cơ học (thường cố gắng được lấy từ năng lượng sức gió trong trường hợp chỉ sử dụng năng lượng tái tạo) cho hoạt động của bơm chân không vòng nước cũng như yêu cầu về độ dày của vật liệu chế tạo thiết bị phải tăng lên.
Trong trường hợp ấy, giá thành đầu tư, kích thước, khối lượng thiết bị cũng như chi phí vận hành, bảo dưỡng – bảo trì của hệ thống bị tăng lên nhiều. Điểm nổi bật của hệ thống tách muối dạng này là chất lượng nước sạch cao được tạo ra với trị số tổng lượng chất rắn hòa tan TDS (total dissolved solids) thấp hơn 50 mg/lít – trị số TDS càng thấp thì nước càng ít tạp chất.
Năng lượng cấp cho những hệ thống tách muối luôn là một vấn đề lớn bởi vì các vùng ven biển hoặc hải đảo có dân cư không tập trung nên khó tiếp cận lưới điện quốc gia. Hiện nay, trên thế giới đang phát triển mạnh mẽ các hệ thống tách muối hoạt động theo cơ chế “tự hành” (autonomous) với nguồn năng lượng tái tạo dựa trên việc tận dụng điều kiện thuận lợi có sẵn do sức gió và năng lượng mặt trời (ở dạng trực tiếp hoặc gián tiếp qua sự biến đổi thành điện năng).
Các nhà khoa học đang cố gắng “phi kim hóa” vật liệu chế tạo thiết bị tách muối bằng những sự đổi mới về mặt công nghệ nhằn hạn chế tối thiếu sự tham gia trực tiếp của các cấu phần cơ – nhiệt.
Một số thử nghiệm đã được thực hiện và cho những kết quả khả quan, tuy nhiên năng suất của các thiết bị có cấu tạo từ vật liệu chủ yếu là phi kim như vậy vẫn yêu cầu diện tích lắp đặt lớn hơn một thiết bị thông thường có cùng năng suất.
Đối với nước ta – một quốc gia có bờ biển dài cùng tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo từ sức gió và mặt trời, chúng ta nên cố gắng cải tiến các hệ thống tách muối theo nguyên lý nhiệt trực tiếp và phát triển theo hướng phi kim hóa thiết bị do chưa có khả năng làm chủ công nghệ màng, công nghệ chế tạo Inox – Su316 … cùng những công nghệ chế tạo các tấm pin mặt trời.
Với nguyên lý nhiệt này, các thiết bị cũng cần tận dụng nguồn năng lượng sức gió trực tiếp cho việc hoạt động các thiết bị như bơm, quạt, máy nén đồng thời chuyển hóa một phần năng lượng gió thành điện năng cấp cho các thiết bị điều khiển và thiết bị gia nhiệt phụ trợ trong trường hợp duy trì hoạt động vào ban đêm.
Công nghệ tách muối để lấy nước sạch với nguyên lý sử dụng nhiệt dựa trên nền tảng các thiết bị chưng cất được phân chia thành nhiều phương pháp như sau: Chưng cất đa tầng (multi – stage flash distillation), chưng cất nhiều hiệu hay hệ thiết bị chưng cất liên hoàn (multi – effect distillation), và chưng cất nén hơi (vapor compression distillation).
Các hệ thống chưng cất trên thường được bổ sung thiết bị tạo chân không nhằm hạ nhiệt độ hoạt động của hệ thống để phù hợp với nhiệt độ tối đa có thể hình thành (khoảng 500C đến 850C) từ thiết bị gia nhiệt được cấp từ thiết bị thu nhiệt bức xạ mặt trời.
Như chúng ta đã biết, nước tinh khiết có nhiệt độ sôi 1000C ở áp suất thường 101.3 kPa còn dung dịch nước muối có nhiệt độ sôi cao hơn, trị số này sẽ tăng theo nồng độ của muối có trong dung dịch. Tất nhiên, với thiết bị chân không được bổ sung, năng lượng cơ học (thường cố gắng được lấy từ năng lượng sức gió trong trường hợp chỉ sử dụng năng lượng tái tạo) cho hoạt động của bơm chân không vòng nước cũng như yêu cầu về độ dày của vật liệu chế tạo thiết bị phải tăng lên.
Trong trường hợp ấy, giá thành đầu tư, kích thước, khối lượng thiết bị cũng như chi phí vận hành, bảo dưỡng – bảo trì của hệ thống bị tăng lên nhiều. Điểm nổi bật của hệ thống tách muối dạng này là chất lượng nước sạch cao được tạo ra với trị số tổng lượng chất rắn hòa tan TDS (total dissolved solids) thấp hơn 50 mg/lít – trị số TDS càng thấp thì nước càng ít tạp chất.
Năng lượng cấp cho những hệ thống tách muối luôn là một vấn đề lớn bởi vì các vùng ven biển hoặc hải đảo có dân cư không tập trung nên khó tiếp cận lưới điện quốc gia. Hiện nay, trên thế giới đang phát triển mạnh mẽ các hệ thống tách muối hoạt động theo cơ chế “tự hành” (autonomous) với nguồn năng lượng tái tạo dựa trên việc tận dụng điều kiện thuận lợi có sẵn do sức gió và năng lượng mặt trời (ở dạng trực tiếp hoặc gián tiếp qua sự biến đổi thành điện năng).
Các nhà khoa học đang cố gắng “phi kim hóa” vật liệu chế tạo thiết bị tách muối bằng những sự đổi mới về mặt công nghệ nhằn hạn chế tối thiếu sự tham gia trực tiếp của các cấu phần cơ – nhiệt.
Một số thử nghiệm đã được thực hiện và cho những kết quả khả quan, tuy nhiên năng suất của các thiết bị có cấu tạo từ vật liệu chủ yếu là phi kim như vậy vẫn yêu cầu diện tích lắp đặt lớn hơn một thiết bị thông thường có cùng năng suất.
Đối với nước ta – một quốc gia có bờ biển dài cùng tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo từ sức gió và mặt trời, chúng ta nên cố gắng cải tiến các hệ thống tách muối theo nguyên lý nhiệt trực tiếp và phát triển theo hướng phi kim hóa thiết bị do chưa có khả năng làm chủ công nghệ màng, công nghệ chế tạo Inox – Su316 … cùng những công nghệ chế tạo các tấm pin mặt trời.
Với nguyên lý nhiệt này, các thiết bị cũng cần tận dụng nguồn năng lượng sức gió trực tiếp cho việc hoạt động các thiết bị như bơm, quạt, máy nén đồng thời chuyển hóa một phần năng lượng gió thành điện năng cấp cho các thiết bị điều khiển và thiết bị gia nhiệt phụ trợ trong trường hợp duy trì hoạt động vào ban đêm.
Không có nhận xét nào:
Write nhận xét