Nghiên cứu quá trình khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược ro phục vụ cấp nước vùng Duyên Hải & hải đảo

- TRẦN THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỬ MẶN BẰNG CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO PHỤC VỤ CẤP NƯỚC VÙNG DUYÊN HẢI VÀ HẢI ĐẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS.
- §Æng Xu©n HiÓn HÀ NỘI 2009 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®Ò tµi “Nghiªn cøu qu¸ tr×nh khö mÆn b»ng c«ng nghÖ thÈm thÊu ngîc RO phôc vô cÊp níc vïng duyªn h¶i vµ h¶i ®¶o” ®îc thùc hiÖn bëi sù nç lùc cña b¶n th©n díi sù híng dÉn cña PGS.TS.
- Hµ Néi, th¸ng 11 n¨m 2009 Häc viªn TrÇn ThÞ V©n Anh LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Lêi c¶m ¬n Tríc hÕt t«i xin bµy tá lêi c¶m ¬n vµ kÝnh träng tíi PGS.TS §Æng Xu©n HiÓn, ngêi.
- híng dÉn vµ ®Þnh híng cho t«i trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n nµy! T«i còng ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy, c« gi¸o trong ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i trêng, Trêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi.
- t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i cã c¬ héi tham gia kho¸ häc nµy! LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Cuèi cïng, t«i xin tá lßng biÕt ¬n ®Õn gia ®×nh vµ b¹n bÌ.
- 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỬ MẶN VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHỬ MẶN.
- Sự cần thiết phải khử mặn nước biển.
- 3 1.1.2 Sự cần thiết phải khử mặn nước biển.
- 5 1.2.2 Nước biển.
- Tổng quan về công suất khử mặn.
- Phân loại các quá trình khử mặn.
- 9 1.4.1 Tổng quan về công suất khử mặn.
- 9 1.4.2 Phân loại các quá trình khử mặn.
- 21 1.6 Công nghệ màng.
- 21 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Màng điện thẩm tích (Electro Dialysis - ED.
- 23 1.7 Phân tích lựa chọn công nghệ khử muối [4.
- 29 1.8.1 Những tác động của các nhà máy khử mặn.
- 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH THẨM THẤU NGƯỢC RO VÀ ỨNG DỤNG RO TRONG KHỬ MẶN.
- 46 2.3 Cơ chế lọc nước qua màng và cơ chế khử mặn.
- 50 2.3.2 Cơ chế hoà tan- khuyếch tán cho thẩm thấu ngược trong quá trình khử mặn.
- 52 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu ngược.
- 58 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Ảnh hưởng của hiện tượng đóng cặn và kéo màng trên bề mặt màng.
- 58 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHỬ MUỐI TRONG NƯỚC CỦA CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC RO.
- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng nước được khử mặn.
- 67 3.6.3 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất khử mặn.
- 72 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHỬ MẶN BẰNG PHẦN MỀM ROSA.
- 79 4.2 Các cơ sở ban đầu để tính toán thiết kế một hệ thống khử mặn nước biển bằng công nghệ màng thẩm thấu ngược RO.
- 82 4.3 Thiết kế hệ thống RO.
- 82 4.3.1 Thiết kế hệ thống RO.
- 82 4.3.2 Thiết kế hệ thống màng.
- 84 4.3.3 Các bước thiết kế hệ thống RO/ NF.
- 85 4.4 Một số cấu hình thường sử dụng cho hệ thống khử mặn bằng RO.
- 88 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Hệ thống một module.
- 90 4.4.3 Hệ thống một bậc (Single – Stage System.
- 91 4.4.4 Hệ thống nhiều bậc (Multi – Stage System.
- 91 4.5 Tính toán thiết kế cho một hệ thống cụ thể.
- 96 4.6.2 Đánh giá hệ thống hai bậc RO/RO.
- 99 4.6.3 Đánh giá hệ thống một bậc RO có tuần hoàn dòng đậm đặc.
- 101 4.6.4 So sánh hiệu suất khử TDS, điện năng tiêu thụ và áp suất giữa hệ thống 2 bậc RO/RO và một bậc RO có tuần hoàn dòng đậm đặc.
- LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ED : Electro Dialysis - Điện thẩm tích MEE : Multiple Effect Evaporation – Bay hơi đa bậc MSF : Multiple Stage Flash – Bay hơi nhanh nhiều bậc SEE : Single Effect Evaporation – Bay hơi đơn bậc TVC : Thermal Vapor Compression - Nhiệt nén hơi MVC : Mechanical Vapor Compression – Cơ nén hơi ADVC : Adsorption Vapor Compression - Hấp phụ hơi nén ABVC : Absorption Vapor Compression - Hấp thụ hơi nén MF : Microfiltration – Vi lọc UF : Utrafiltration – Siêu lọc NF : Nanofiltration - Lọc nano RO : Reverse Osmosis – Thẩm thấu ngược TOC : Total organic Cacbon - Tổng Cacbon hữu cơ AOC : Assimilable Organic Carbon- Cacbon hữu cơ dễ phân huỷ TDS : Total Dissolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan SDI : Silt Density Index - Chỉ số mật độ cặn.
- LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.
- 7 Bảng 1.3 công suất sản xuất và tỷ lệ các công nghệ khử mặn của Mỹ và các quốc gia vùng Vịnh năm 1996- 2000.
- 11 Bảng 1.4 : Phân loại quá trình khử mặn bằng nhiệt và màng.
- 76 Bảng 4.1 Các thông số thiết kế hệ thống RO khử mặn nước biển và các giá trị tiêu chuẩn.
- 97 Bảng 4.7 Một số thông số nhà máy ở Mỹ.
- 106 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Thành phần các nguyên tố cơ bản trong nước biển.
- Sự phân bố công suất khử mặn trên thế giới giữa các nước đứng đầu trong lĩnh vực này năm 2000.
- 13 Hình 1.4 Hệ thống khử muối bay hơi nhanh nhiều bậc - tuần hoàn dung dịch muối (MSF - BR.
- 17 Hình 1.5 Hệ thống chưng đa bậc với dòng vào song song (MED - PF.
- 18 Hình 1.6 Quá trình bay hơi đơn bậc nén hơi cơ học (SEE - MVC.
- 20 Hình 1.7 Sự loại bỏ ion trong quá trình điện thẩm tách.
- 22 Hình 1.8 Sự di chuyển các ion trong quá trình điện thẩm tách.
- 23 Hình 1.9: Cấu tạo một lõi màng thẩm thấu ngược RO.
- 24 Hình 1.10 Đồ thị biểu diễn lượng nước được khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược ở một số nước.
- 28 Hình 2.1 Mô tả quá trình màng.
- 35 Hình 2.2 Hai cách đặt áp suất vận hành trong quá trình màng.
- 45 Hình 2.8 Module màng dạng tấm.
- 46 Hình 2.9 Module màng dạng ống.
- 47 Hình 2.10.
- 48 Hình 2.11 .
- 48 Hình 2.12.
- 70 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho Hình 3.6.
- 74 Hình 3.9 Mặt mục tiêu cho tỉ lệ loại bỏ.
- 78 Hình 4.2 Hệ thống xử lý liên tục.
- 89 Hình 4.3 Hệ thống xử lý theo mẻ.
- 89 Hình 4.4 Hệ thống một module.
- 90 Hình 4.5 Hệ thống RO một bậc.
- 91 Hình 4.6 Hệ thống RO hai bậc.
- 92 Hình 4.7 Quan hệ giữa hiệu suất khử TDS và tỷ lệ thu hồi.
- 99 Hình 4.8 Quan hệ giữa điện năng tiêu thụ và tỷ lệ thu hồi.
- 99 Hình 4.9 Quan hệ giữa áp suất và tỷ lệ thu hồi.
- 100 Hình 4.10 Quan hệ giữa hiệu suất khử TDS và tỷ lệ thu hồi.
- 101 Hình 4.11 Quan hệ giữa điện năng tiêu thụ và tỷ lệ thu hồi.
- 102 Hình 4.12 Quan hệ giữa áp suất và tỷ lệ thu hồi.
- 102 Hình 4.13 Hiệu suất khử TDS và tỷ lệ thu hồi giữa hai phương án.
- 103 Hình 4.14 Điện năng tiêu thụ và tỷ lệ thu hồi giữa hai phương án.
- 104 Hình 4.15 Áp suất và tỷ lệ thu hồi giữa hai phương án.
- 104 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho MỞ ĐẦU Công nghệ khử mặn được ứng dụng từ cuối thế kỷ XIX đã làm thay đổi cách sống của con người với cuộc sống của họ và nơi họ lựa chọn để sinh sống.
- Tiềm năng của công nghệ khử mặn được phát hiện đầu tiên trong chiến tranh thế giới II và công nghệ này đã trải qua thời điểm phát triển mạnh mẽ đầu tiên sau chiến tranh.
- Sau những năm 1960, công nghệ nhiệt đã đạt được công suất đến 8000 kL/h.
- Vào những năm 70, công nghệ thẩm thấu ngược RO và điện phân ED đã được giới thiệu và được sử dụng nhiều.
- Khi công nghệ này phát triển và các kinh nghiệm vận hành tăng vào những năm 80 và 90, chi phí xây dựng và vận hành giảm đáng kể.
- Điều này đặc biệt đúng với công nghệ màng- công nghệ có triển vọng rẻ đáng kể ngày nay cho nhiều ứng dụng hơn là công nghệ chưng cất/ nhiệt đã cố gắng trước đây.
- 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.
- Đề tài “ Nghiên cứu quá trình khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược RO phục vụ cấp nước vùng duyên hải và hải đảo” với mục đích nghiên cứu, đưa ra các giải pháp kỹ thuật góp phần vào nhằm cải thiện tình hình thiếu nước ngọt tại LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho các vùng ven biển và hải đảo của nước ta.
- Đề tài đi sâu vào nghiên cứu tổng thể về công nghệ màng thẩm thấu ngược RO trong khử mặn dựa vào phân tích của phần mềm Statgraphic, hiệu quả của sự khử muối bằng công nghệ màng RO dựa trên ứng dụng phần mềm thiết kế hệ thống RO (ROSA- Reverse Osmosic Software Analysis).
- Luận văn gồm các nội dung chính sau: Chương 1: Tổng quan về các công nghệ khử mặn, đánh giá các ưu nhược điểm giữa các công nghệ và lựa chọn công nghệ RO để tiến hành nghiên cứu.
- Các vấn đề môi trường phát sinh khi xây dựng nhà máy khử mặn.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết của công nghệ màng RO ứng dụng trong khử mặn Chương 3.
- Bước đầu thiết kế hệ thống RO khử mặn nước biển bằng phần mềm ROSA tìm ra cấu hình RO khử mặn hiệu quả.
- Từ đó ứng dụng tính toán cho một hệ thống khử mặn nước biển có công suất dòng cấp là 70 m3/ngày đêm.
- LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỬ MẶN VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHỬ MẶN 1.1.
- Sự phân bố nước trên hành tinh, Sự cần thiết phải khử mặn nước biển 1.1.1.
- 1.1.2 Sự cần thiết phải khử mặn nước biển 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.
- 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 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho phố và 25% dân cư ở các đô thị không có đủ nước sạch để sử dụng.
- Nguyên nhân chủ yếu của tình hình này là do tốc độ dân số tăng quá nhanh, nước sử dụng cho nông nghiệp, nước sinh hoạt… khá lãng phí và việc đầu tư cho các dự án nâng cấp hệ thống nước ngọt ngày càng giảm.
- 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.
- 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 LuËn v¨n Th¹c sÜ khoa häc ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ m«i tr-êng TrÇn ThÞ V©n Anh - Líp Kü thuËt m«i tr-êng - Kho kém và không thể chủ động được cho người dân sống trong khu vực.
- Từ những nhìn nhận như vậy ta thấy khử mặn nước biển là việc làm cần thiết để giải quyết phần nào nguồn nước sinh hoạt cho một bộ phận dân cư nói trên

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt