Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn

Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn

Công nghệ xử lý nước nhiễm mặn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn nước sạch cho các khu vực chịu ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn, đặc biệt là ở những vùng ven biển hoặc nơi có nguồn nước bị nhiễm mặn do tác động của biến đổi khí hậu. Dưới đây là một số công nghệ phổ biến trong việc xử lý nước nhiễm mặn:

Nước nhiễm mặn là loại nước có hàm lượng muối hòa tan cao hơn mức thông thường, không phù hợp sử dụng cho việc ăn uống, tưới tiêu cũng như sản xuất công nghiệp.

Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng này là do quá trình xâm nhập của nước biển vào sâu trong đất liền, làm cho nguồn nước tại các sông ngòi, hồ, ao, suối,… bị nhiễm muối. Tình trạng này thường chỉ xảy ra ở những vùng trũng, khu ven biển.

Tuy nhiên, khi mùa khô hạn kéo dài sẽ khiến cho nước ngọt trở nên cạn kiệt và quá trình xâm nhập của nước biển vào đất liền ngày càng sâu, nhanh hơn. Chính vì thế, không chỉ có hiện tượng các nguồn nước, sông,… bị nhiễm mặn mà tại các mạch nước giếng khoan, nước ngầm cũng xuất hiện tình trạng này.

Tác hại của nước nhiễm mặn

Nước nhiễm mặn gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người cũng như đối với các hoạt động phát triển kinh tế nông nghiệp và công nghiệp… Do vậy cần có phương pháp xử lý nước nhiễm mặn cũng như xây dựng được hệ thống xử lý nước nhiễm mặn hiệu quả.

Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn đối với con người

• Nếu sử dụng thường xuyên nguồn nước này để sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh sẽ gây ra các bệnh về da như mụn nhọt, ghẻ lở, viêm da
• Khi uống phải nước đã nhiễm mặn, chúng sẽ hút hết nước trong các tế bào, gây nên tình trạng mất nước và teo tế bào. Dẫn đến các tế bào bị chết đi, đồng nghĩa với việc hàng rào ngăn chặn vi khuẩn sẽ mất. Lúc đó, vi khuẩn sẽ dễ dàng xâm nhập vào trong cơ thể gây ra các bệnh về tiêu hóa như nôn mửa, tiêu chảy cấp, đau bụng, viêm ruột cấp tính,…
• Nước nhiễm mặn gây suy giảm các chức năng đề kháng tạo cơ hội cho vi khuẩn tấn công gây nên các bệnh như nhiễm trùng, suy gan, suy thận,…
• Ngoài ra, nó còn gây ra các bệnh về mắt và viêm nhiễm phụ khoa ở phụ nữ

Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn đối với hoạt động sản xuất công – nông nghiệp

• Khiến cho đất đai bị cằn cỗi, gây tình trạng mất mùa, không thể trồng trọt hay sinh hoạt được. Ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt động kinh tế và đời sống của người dân khu vực
• Nó làm rỉ sét, ăn mòn các đồ đạc, phá hoại thiết bị, đồ dùng sinh hoạt trong nhà, nhất là các thiết bị được làm từ kim loại
• Trong ngành công nghiệp sử dụng nồi hơi, nước nhiệm mặt có thể làm phá hủy, gây nổ lò hơi

Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn

Phương pháp truyền thống

Theo phương pháp xa xưa, ông cha ta thường đợi đến mùa mưa và tích trữ lượng lớn nước mưa để sử dụng. Cùng với đó, lượng mưa lớn sẽ giúp thau chua rửa mặn, mang lại chất lượng đất ban đầu

Tuy nhiên, phương pháp này rất thụ động theo thời tiết, con người không thể chủ động trong nhu cầu sử dụng, đáp ứng được sự phát triển kinh doanh, sản xuất hiện đại. Do đó, việc lắp đặt và áp dụng các hệ thống xử lý nước nhiễm mặn càng trở nên cấp thiết

Phương pháp hiện đại

Phương pháp chưng cất nhiệt

Đây là phương pháp được sử dụng sớm nhất với mục đích lại bỏ các tạp chất hòa tan trong nước. Nước nhiễm mặn sẽ được đun tới nhiệt độ sôi, khi đó hơi nước bốc lên và được ngưng tụ thành nước tinh khiết. Tất cả các muối hòa tan được để lại trong nồi đun, sau đó chuyên đi để xử lý hoặc sử dụng cho mục đích khác.

• Ưu điểm: Áp dụng cho mọi loại nước với độ mặn khác nhau
• Nhược điểm: Nước sau khi được xử lý không còn giữ được những khoáng chất trong cơ thể. Chi phí sử dụng rất cao, ít dùng trong đời sống thông thường

 Điện phân

Quá trình điện phân giúp loại bỏ được các ion natri tích điện dương cùng các ion clo tích điện âm từ nước để tạo nên nước ngọt.

Thiết bị này gồm hai thanh than chì hoặc dây sắt với tính dẫn điện cao. Bên ngoài, chúng được phủ một lớp điện cực cacbon để có thể biến thành cực âm và cực dương.

Để kích hoạt được các điện cực, cặp dây được nhúng vào trong một thùng nước nhiễm mặn và kết nối hệ thống cùng với nguồn điện bên ngoài. Điện áp chênh lệch giữa hai dây nhỏ, lúc này cực âm sẽ hấp thu các cation natri mang tích điện dương. Cùng với đó, dây cực dương sẽ hấp phụ những anion clo mang tích điện âm trong nước.

Sau khi loại bỏ được muối NaCl, độ mặn trong nước giảm và có thể sử dụng cho ăn uống.

 Phương pháp trao đổi ion

Sử dụng các hạt nhựa trao đổi ion trong loại bỏ các ion muối hòa tan trong nước. Các hạt nhựa này giúp thay thế các ion bằng H+ và OH-

Các phản ứng xảy ra tại bể cationit:

RH + NaCl → RNa + HCl

2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4

2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2 + 2H2O

Tiếp đến, diễn ra các phương trình trong bể anionit:

[An]OH + HCl → [AN]Cl + 2H2O

2[An]OH + H2SO4 → [An]2SO4 + 2H2O

Từ đó, nguồn nước đã được loại bỏ hoàn toàn muối

Hệ thống thẩm thấu ngược RO

Lọc nước RO là phương pháp phổ biến nhất trong xử lý nước nhiễm mặn trên thế giới với quy trình cơ bản như sau:

• Tiền xử lý: nước nhiễm mặn được đưa qua bộ lọc thô nhằm xử lý để nước phù hợp với tiêu chuẩn hoạt động màng RO. Chúng giúp loại bỏ chất rắn lơ lửng hay điều chỉnh độ cứng, độ pH,…
• Bơm tăng áp: máy bơm được trang bị nhằm tăng áp lực của nước cấp đến mức phù hợp với màng và độ mặn của nước cấp. Áp suất vận hành cần đến khá cao, dao động trong khoảng 250 – 400 psi
• Quá trình lọc màng RO: Màng RO được tích hợp chức năng cho phép sự di chuyển của dung môi nhưng không cho phép chất tan đi qua. Nước đi qua màng, từ phía có nồng độ muối cao hơn về bên phía có nồng độ muối thấp hơn. Quá trình khử muối sẽ phân tách nước thành 2 dòng đầu ra là nước thành phẩm với nồng độ muối thấp, phù hợp cho nước ăn uống và sản phẩm phụ có TDS cao
• Quá trình ổn định: nước được điều chỉnh độ pH, cân bằng và khử trùng trước khi chuyển đến hệ thống phân phối để sử dụng làm nước uống.

Tìm hiểu về hệ thống xử lý nước nhiễm mặn

Ứng dụng

Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn sử dụng cho nước giếng khoan và nước sông nhiễm mặn. Giúp cung cấp nguồn nước đảm bảo cho sản xuất công nghiệp, nuôi trồng và sản xuất nước uống đóng chai, cung cấp nước sinh hoạt, nước ăn uống,…

Sơ đồ nguyên lý

Chi tiết quá trình hoạt động

 Đối với nguồn nước sông

Nước sông sau khi được khai thác và tiến hành quá trình keo tụ, lắng, khử trùng sẽ được bơm tăng áp đưa đến thiết bị lọc tạp chất. Tại đây, những chất cặn lơ lửng trong nước sẽ được giữ lại trên các lớp vật liệu lọc của thiết bị nhờ vào công nghệ lọc sâu đa tầng và cho ra nước sạch trong bồn chứa trung gian.

Với nguồn nước giếng khoan

Nước giếng khoan sau khi khai thác sẽ được chứa trong bồn chứa, sau đó đến thiết bị khử sắt, lọc tạp chất nhờ bơm tăng áp. Tại đây các cặn lơ lửng, phèn sắt có trong nước sẽ được giữ lại trên các lớp vật liệu lọc của thiết bị nhờ vào công nghệ lọc sâu đa tầng cùng vật liệu xử lý phèn sắt chuyên dụng. Tiếp đó, nước sạch được đưa vào bồn chứa trung gian

Nước từ bồn chứa trung gian sẽ được xử lý bằng hệ thống thẩm thấu ngược R.O