Xử lý nước nhiễm mặn đơn giản: Phương pháp và ứng dụng

Xử lý nước nhiễm mặn là xu hướng có nhu cầu sử dụng ngày càng phổ biến trên toàn thế giới. Chủ yếu lượng người dùng lớn nhất ở các nước trung đông (chiếm 70% toàn thế giới), Bắc Phi (6%), Hoa kỳ (6.5%). Con người đang phải chịu nhiều tác động của biến đổi khí hậu, dẫn đến nguồn nước bị xâm nhập mặn. Khử mặn trong nước là giải pháp hiệu quả để có được nước nguồn nước ăn uống tốt hơn.

Khử mặn trong nước là gì?

Nước nhiễm mặn là nước có hàm lượng muối hòa tan cao hơn mức thông thường, không phù hợp cho việc ăn uống, tưới tiêu hay sản xuất công nghiệp. Theo tổ chức WHO, TDS của nước không vượt quá 1000mg/L phù hợp với nước sinh hoạt.

Chỉ số TDS quy định tính chất các loại nước

• Nước ăn uống: TDS < 500mg/l.
• Nước ngọt: TDS < 1000mg/l.
• Nước lợ: TDS ~ 1000 - 10.000mg/l.
• Nước mặn: TDS ~ 10.000 - 30.000mg/l.
• Nước muối: TDS > 30.000mg/l.

Như vậy, ngoại trừ nước ngọt, các loại nước (lợ, mặn, muối) nếu muốn sử dụng đều cần phải áp dụng quy trình khử mặn. Độ mặn trong nước càng cao, việc sử dụng nguồn nước đó vào cuộc sống càng khó khăn.

Tác hại khi không xử lý nước mặn

• Khó sử dụng trong ăn uống của con người hay chăn nuôi gia súc.
• Ăn mòn các thiết bị, đường ống, chậu, vòi,... trong gia đình.
• Cây cối khó phát triển, thiệt hại đến chất lượng mùa màng, nông sản…

Khử mặn trong nước là quá trình loại bỏ muối đến mức sử dụng được, cho sinh hoạt và ăn uống. Quy trình này đặc biệt hữu ích với những miền đất ven bờ, hải đảo - nơi không có sẵn nguồn nước ngọt.

Thực tế, ngày nay ở tỉnh thành Nam bộ, tình trạng xâm nhập mặn thường diễn ra vào mùa khô. Thời điểm này, nước biển lấn sâu vào đất liền, cùng với đó lượng mưa xuống thấp dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn lớn. Khi đó, người dân rất thiếu nước cho sử dụng. Hệ thống khử muối trong nước rất cần thiết trong những trường hợp này.

Lợi ích khi sử dụng hệ thống khử mặn

• Cung cấp nước uống sạch: Hệ thống giúp loại bỏ muối hòa tan từ nước mặn, lợ, chuyển chúng thành nước ăn uống.
• Cung cấp nước cho ngành nông nghiệp: Nước không chứa muối quá cao đảm bảo nước cho vật nuôi và cây trồng.
• Chất lượng nước an toàn: Tính tin cậy và đảm bảo an toàn là điều kiện tiên quyết khi sử dụng hệ thống lọc nước nhiễm mặn thành nước ngọt này.
• Nguồn nước nhiễm mặn, lợ thường không bị giới hạn: Khác với nước ngọt khan hiếm, tại các vùng ven biển nước nhiễm mặn có lượng rất lớn.
• Không phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết: không cần chờ nước mưa, chúng ta hoàn toàn có thể chủ động với nguồn nước nào dễ dàng tiếp cận được.

Cách khử muối trong nước nhiễm mặn, nước lợ

Phương pháp truyền thống

Nước nhiễm mặn là do đất bị nhiễm mặn. Theo phương pháp xa xưa, ông cha ta thường chờ đợi đến mùa mưa, tích trữ lượng lớn nước mưa sử dụng. Cùng với đó, lượng mưa lớn sẽ thau chua rửa mặn, khôi phục được chất lượng đất ban đầu.

Tuy nhiên, nếu chỉ chờ đợi vào thời tiết, thì bạn không thể chủ động trong nhu cầu sử dụng. Đó là chưa kể, thời tiết thay đổi, năm mưa nhiều, năm mưa ít. Do đó, để khắc phục được vấn đề này, và có được nguồn nước ngọt dồi dào, cần có những biện pháp công nghệ để nhanh chóng.

Phương pháp khử muối trong nước hiện đại

Có bốn phương pháp cơ bản để phá vỡ liên kết trong nước mặn:

Chưng cất nhiệt

Chưng cất nhiệt là phương pháp được sử dụng sớm nhất, nhằm loại bỏ các tạp chất hòa tan trong nước. Nước muối được đun tới nhiệt độ sôi, khi đó hơi nước bốc lên được ngưng tụ thành nước lỏng. Tất cả muối hòa tan được để lại trong nồi đun, được chuyển đi để xử lý hoặc dùng cho mục đích khác.

Ưu điểm:

Phương pháp này có thể áp dụng với mọi loại nước với độ mặn khác nhau.

Nhược điểm:

Nước sau khi xử lý không còn giữ được các khoáng chất trong cơ thể.

Chi phí rất cao, trong đời sống thông thường ít khi sử dụng đến.

Điện phân

Quá trình điện phân giúp loại bỏ các các ion natri tích điện dương và các ion Clo tích điện âm từ nước để tạo ra nước ngọt. Thiết bị bao gồm hai thanh than chì hoặc dây sắt có tính dẫn điện cao. Bên ngoài, các thanh này được phủ một lớp điện cực cacbon để biến thành cực âm và cực dương.

Để kích hoạt các điện cực, cặp dây được nhúng vào một thùng chứa nước lợ và kết nối hệ thống với nguồn điện bên ngoài. Điện áp chênh lệch giữa hai dây nhỏ (1-2 volt), khi đó cực âm sẽ hấp phụ các cation natri tích điện dương. Cùng lúc, dây cực dương sẽ hấp phụ các anion Clo tích điện âm từ nước mặn.

Loại bỏ được muối NaCl, nước giảm độ mặn và có thể sử dụng ăn uống.

Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để loại bỏ các ion muối hòa tan trong nước. Chúng giúp thay thế các ion bằng H+ và OH-.

Các phương trình diễn ra trong bể cationit:

• RH + NaCl → RNa + HCl.
• 2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4.
•  2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑ + 2H2O.

Sau đó diễn ra các phương trình tại bể Anionit:

• [An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O.
• 2[An]OH + H2SO4 → [An] 2SO4 + 2H2O.

Nhờ đó nguồn nước loại bỏ được hoàn toàn muối ở trong nước.

Hệ thống thẩm thấu ngược RO

Hiện tại, đây là phương pháp phổ biến nhất để xử lý nước nhiễm mặn trên thế giới. Quy trình điển hình để lọc RO khử muối như sau:

Tiền xử lý: Nước nhiễm mặn, nước lợ được đưa qua bộ lọc thô để xử lý, phù hợp tiêu chuẩn hoạt động màng RO. Chúng loại bỏ chất rắn lơ lửng, điều chỉnh độ pH, điều chỉnh độ cứng...

Bơm tăng áp: Máy bơm làm tăng áp lực của nước cấp đến mức phù hợp với màng và độ mặn của nước cấp. Áp suất vận hành cần đến tương đối lớn, dao động từ 250 đến 400 psi.

Quá trình lọc màng RO: Màng RO có chức năng cho phép sự di chuyển của dung môi (nước) nhưng không cho phép sự đi qua của chất tan (muối hòa tan). Nước đi qua màng, từ phía có nồng độ muối cao về phía có nồng độ muối thấp hơn. Quá trình khử muối phân tách nước thành hai dòng đầu ra:

• Nước thành phẩm có nồng độ muối thấp (ít hơn 500 mg/l chất rắn hòa tan) - phù hợp với nước ăn uống..
• Sản phẩm phụ (nước muối cô đặc) có TDS cao, có thể tới hơn 35.000 mg/l. Phần phụ này cần được loại bỏ, bằng cách xả vào tầng chứa nước mặn sâu hoặc nước mặt có hàm lượng muối cao hơn.

Quá trình ổn định: Nước điều chỉnh pH và cân bằng, khử trùng trước khi chuyển sang hệ thống phân phối để sử dụng làm nước uống.

Ưu và nhược điểm chung của các phương pháp khử mặn

Ưu điểm

• Loại bỏ được muối trong nước mặn.
• Đảm bảo nguồn nước, thúc đẩy quá trình sản xuất, kinh doanh đạt đúng tiến độ, phát triển nền kinh tế địa phương.
• Đảm bảo nhu cầu sống thiết yếu của con người.

Nhược điểm

• Sử dụng nhiều năng lượng cho quá trình.
• Giá thành khá cao, do mức năng lượng cần tiêu thụ lớn.
• Nước thải từ quá trình xử lý là một chất gây ô nhiễm và phải được xử lý cẩn thận. Chúng có thể trở thành mối nguy hại đối với động, thực vật và con người.
• Màng lọc RO có thể bị tắc nghẽn và xuống cấp, vì vậy chúng cần được làm sạch học và thay thế.

Ứng dụng của các hệ thống khử muối trong nước

• Cung cấp nước cho các khu khu nghỉ dưỡng, khách sạn ven biển.
• Cung cấp nước cho các nhà máy công nghiệp (ví dụ nhà máy chế biến cá, hải sản,...) ven biển, hải đảo.
• Cấp nước cho các cụm dân cư ven biển. Các hệ thống khử mặn đặc biệt RO khắc phục được vấn đề mà nhiều cộng đồng ven biển phải đối mặt.
• Cung cấp cho tàu cá, tàu viễn dương,... các phương tiện di chuyển lâu ngày trên biển, cần nước cho ăn uống.

Địa chỉ lắp đặt hệ thống xử lý nước mặn ở đâu uy tín?

Xử lý nước khử mặn là một trong những nhu cầu mà xã hội đang tìm kiếm. Khi các nguồn nước ngọt tiếp cận ngày càng khó khăn, thì nước lợ, mặn đang được hướng đến như một giải pháp thay thế. Để phục vụ cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt cần thiết phải có một hệ thống và một đơn vị chuyên môn tư vấn.

Nếu bạn còn đang tìm kiếm đơn vị này, Toàn Á chính là một trong những lựa chọn bạn nên xem xét. Chúng tôi có thể cung cấp các giải pháp tương ứng, phù hợp cho hộ gia đình, khách sạn, resort,... với nhu cầu tương ứng.

Tùy vào mục tiêu xử lý của khách hàng như: Giảm mặn (đến giá trị phù hợp với sử dụng) hay khử hoàn toàn, chúng tôi sẽ có tư vấn thích hợp. Ngoài việc khử mặn trong nước, hệ thống của chúng tôi còn giúp loại bỏ hoàn toàn bùn, cát, các kim loại nặng lẫn ở trong nước.