Mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống lọc nước biển có tích hợp năng lượng tái tạo cho vùng biển đảo công suất 200 300 lít/giờ

Bài viết Mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống lọc nước biển có tích hợp năng lượng tái tạo cho vùng biển đảo công suất 200 300 lít/giờ trình bày việc nghiên cứu xây dựng hệ thống lọc nước biển có thể tích hợp sử dụng năng lượng tái tạo, được thiết kế và phát triển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống lọc nước biển có tích hợp năng lượng tái tạo cho vùng biển đảo công suất 200 300 lít/giờISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(90).2015 97 MÔ PHỎNG VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LỌC NƯỚC BIỂN CÓ TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO VÙNG BIỂN ĐẢO CÔNG SUẤT 200-300LÍT/GIỜ EXPERIMENT ON A DESALINATION SYSTEM INTEGRATED WITH RENEWABLE ENERGY WITH CAPACITY OF 200-300 LITERS/HOUR Đoàn Anh Tuấn1, Huỳnh Thị Minh Thư2 1 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng, datuan@dut.udn.vn 2 Công ty CP Đầu tư & Phát triển Năng lượng Mặt trời Bách khoaTóm tắt - Nước sạch và năng lượng đang là vấn đề nan giải đối Abstract - Clean water and energy have been big issues forvới các vùng hải đảo, đặc biệt những đảo nhỏ ở nước ta và các remote islands and coastline areas of Vietnam. Therefore, bynơi không có nguồn nước ngọt hoặc khó vận chuyển nước ngọt từ considering the current situation, the paper designs and developsđất liền ra đảo. Trước thực trạng đó, bài báo này trình bày việc a small and mobile desalination system, which can integrate withnghiên cứu xây dựng hệ thống lọc nước biển có thể tích hợp sử renewable energy. The results of testing system show that ithedụng năng lượng tái tạo, được thiết kế và phát triển. Kết quả thực system can treat feed water from 3.1% to 3.3% of salinity tonghiệm cho thấy, hệ thống có thể xử lý nước có nồng độ muối của produce clean water lower than 1000ppm of total dissolved solidsnước biển, khoảng 3,1% đến 3,3%, cho ra nước sạch có tổng chất (TDS), which satisfies the TDS requirements of National technicalrắn hòa tan (TDS) thấp hơn 1000 ppm, thỏa mãn nồng độ theo tiêu regulations of Vietnam on domestic water quality . The capacity ischuẩn về nước sinh hoạt. Kết quả cũng cho thấy hệ thống có thể about up to 300 liters of clean water per hour. In addition, thethu được nước sạch khoảng 200-300 lít/giờ với suất tiêu hao năng energy-consumption rate of the proposed system is about 4 kWhlượng khoảng 4 kWh/m3. per 1 m3 of clean water produced.Từ khóa - lọc nước biển; năng lượng tái tạo; năng lượng mặt trời; Key words - desalination; renewable energy; solar energy; reversecông nghệ thẫm thấu ngược; biển đảo. osmosis; remote islands.1. Đặt vấn đề người dân mua từ các đảo lớn gần đó [1]. Trong một nỗ lực Các vùng hải đảo, đặc biệt những đảo nhỏ, khó khăn về khác, để không phụ thuộc vào nhiên liệu, nhóm nghiên cứunguồn nước sạch luôn là một thực tế thường xuyên và đặt ra thuộc Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm,những vấn đề nan giải trong cấp nước, đặc biệt vào mùa khô. Đại học Huế đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành côngTrong khi đó, khả năng vận chuyển nước từ đất liền cung thiết bị chưng cất nước ngọt từ nước biển, sử dụng năngcấp cho đảo được xem xét và đánh giá khá tốn kém vì các lượng mặt trời thụ động [2]. Tuy vậy, công nghệ này chođảo ở xa đất liền, phương tiện đi lại khó khăn và thời tiết đôi công suất khá thấp, cần nhiều diện tích, không gian, khônglúc không thuận lợi; không những vậy, do ảnh hưởng của phù hợp với các đảo nhỏ. Gần đây, nhóm nghiên cứu củabiến đổi khí hậu, tình hình mưa bão và lũ lụt ngày càng trở Trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu cũng đã nghiên cứu vànên khó dự đoán. Do vậy, yêu cầu về một giải pháp cấp nước phát triển một máy lọc nước biển nhỏ công suất tối đa 100sạch tại chỗ là hết sức cần thiết cho các đảo. lít/giờ, công suất trung bình là 50 lít/giờ sử dụng công nghệ thẫm thấu ngược (Reverse Osmosis-RO). Với công suất này,1.1. Công nghệ lọc nước biển máy chỉ thích hợp cho các tàu đánh cá, nhà dàn. Hiện có nhiều phương pháp khử mặn khác nhau, nhưng có Hiện nay, công nghệ thẩm thấu ngược đã được phổ biến2 công nghệ chính: Chưng cất và sử dụng màng lọc thẩm thấu. áp dụng trong khử mặn nước biển phổ biến trên thế giới. - Chưng cất: Dựa trên nguyên lý về sự bốc hơi của Trong hệ thống khử mặn này, để vượt qua màng RO, nướcnước, thường sử dụng nguồn cung cấp nhiệt lượng như cấp cần phải đạt được một áp suất nhất định. Áp suất nàynăng lượng mặt trời, hoặc bằng cách đốt các loại vật liệu được tăng áp bởi bơm cao áp - thiết bị tiêu thụ năng lượngdễ cháy khác: củi, than, dầu … để thực hiện. chủ yếu trong hệ thống RO truyền thống. Do đó, nhiều - Sử dụng màng lọc thẩm thấu để tách nước tinh khiết nghiên cứu đã được thực hiện nhằm giảm thiểu năng lượngvà các chất hòa tan: Sử dụng nguồn áp lực để đẩy ép nước tiêu thụ hệ thống bằng cách giảm tiêu hao năng lượng bơmmặn qua một màng lọc với các lỗ đủ nhỏ sao cho chỉ có cao áp. Một trong những phương pháp được đánh giá caonước đi qua và gạt bỏ lại tất cả các loại muối và tạp chất. là phương pháp thu hồi năng lượng [3, 4, 5]. Trong phương Tại Việt Nam, từ nhiều năm nay đã có những nỗ lực pháp này, năng lượng dòng nước xả (vốn còn rất cao saukhiêm tốn nhằm lọc nước biển, cung cấp cho các đảo xa màng RO) được thu hồi để hỗ trợ bơm tăng áp trong việcthiếu nước nhưng hiệu quả còn hạn chế. Ví dụ điển hì ...