Hệ thống khử muối bằng container: Giải pháp nước ngọt cho Hoa Kỳ
Nước sạch là một nguồn tài nguyên đang cạn kiệt nhanh chóng ở Hoa Kỳ. Bên cạnh việc bảo tồn, ngành công nghiệp đóng container cũng đang gây ra vấn đề. Hệ thống khử muốiBên cạnh việc bảo tồn, các hệ thống khử muối công nghiệp dạng container là phương pháp lý tưởng để sản xuất nước sạch và đáng tin cậy. Tại các tiểu bang như Florida, Texas và California, nơi nguồn nước ngọt vốn đã khan hiếm, các cộng đồng đang buộc phải xem xét các nguồn nước uống thay thế.
Tiêu thụ năng lượng
Hình 1: Khử muối
XJY Khử muốiĐây là giải pháp kém hiệu quả nhất về mặt chi phí khi nói đến việc cung cấp nước ngọt, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp. Tùy thuộc vào loại khử muối, chi phí có thể tăng lên mức cực kỳ cao, đôi khi chỉ riêng tiền điện năng đã đắt hơn gấp 100 lần. Về vấn đề này, Thẩm thấu ngược Công nghệ khử muối bằng thẩm thấu ngược (RO) rất lý tưởng vì chỉ đắt hơn 15 lần so với xử lý nước ngầm. Để dễ hình dung hơn, nếu Hoa Kỳ nhận toàn bộ nước ngọt từ công nghệ khử muối RO, điều đó có nghĩa là mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng 10% - tương đương với việc mỗi hộ gia đình sử dụng thêm một chiếc tủ lạnh (theo một bài báo của AMTA năm 2009).
Ngoài ra, các hệ thống khử muối RO quy mô lớn có thể sử dụng hệ thống thu hồi năng lượng để giảm công suất cần thiết cho máy bơm, giảm yêu cầu năng lượng hơn một nửa trong điều kiện lý tưởng. Việc tăng tiêu thụ năng lượng vẫn đi kèm với chi phí cao, nhưng nếu tính đến việc sử dụng hệ thống thu hồi năng lượng, một hệ thống khử muối RO công nghiệp sẽ ít tốn kém hơn so với việc bơm nước sạch qua các tiểu bang. Với rất ít nguồn nước không phụ thuộc vào lượng mưa, việc khử muối có thể tốn kém hơn, nhưng bù lại sẽ cung cấp một nguồn nước ổn định và đáng tin cậy. Không phụ thuộc vào mưa, việc khử muối công nghiệp giúp loại bỏ vấn đề hạn hán.
Xử lý nước thải
So với các hệ thống khử muối khác, khử muối bằng thẩm thấu ngược (RO) mang lại nhiều lợi ích. Tuy nhiên, khó khăn nằm ở việc xử lý nước thải. Cứ mỗi gallon nước ngọt được tạo ra bằng phương pháp RO, một lượng nước thải mặn tương đương sẽ được thải ra. Chất thải này về cơ bản là một loại bùn gồm muối và khoáng chất, và việc đổ nó ra đại dương không chỉ gây nguy hiểm cho môi trường sống dưới nước biển mà còn là bất hợp pháp ở Mỹ.
Tuy nhiên, giống như hầu hết các quy trình công nghiệp, quá trình khử muối bằng thẩm thấu ngược (RO) tạo ra chất thải có thể được xử lý một cách có trách nhiệm với tác động tối thiểu đến môi trường, và có những địa điểm tự nhiên cho phép điều này, chẳng hạn như nơi nguồn nước ngọt gặp nguồn nước mặn. Việc đổ nước có độ mặn cao hơn mức bình thường vào khu vực nơi nước mặn và nước ngọt đã hòa trộn sẽ làm giảm tác động đến môi trường. Tương tự, việc thải nước thải mặn ra một khu vực rộng lớn dưới đáy biển (ví dụ: thông qua mạng lưới đường ống) cũng giảm thiểu tác động đến môi trường. Nếu cả hai phương án trên đều không khả thi, nước thải mặn có thể được làm bay hơi tự nhiên để tạo thành muối thương phẩm - một phương pháp phổ biến đối với các nhà máy khử muối hiện có.
Hệ thống khử muối bằng thẩm thấu ngược dạng container.
Các nhà máy khử muối (đặc biệt là các nhà máy thẩm thấu ngược - RO) phải đối mặt với nhiều vấn đề tương tự như các nhà máy sản xuất nước truyền thống: Chi phí lập kế hoạch cao, xây dựng phức tạp và không thể đáp ứng được những thay đổi đột ngột trong môi trường sản phẩm - những vấn đề cần được giải quyết liên tục khi xây dựng nhà máy nước ở Mỹ. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong công nghệ đã dẫn đến hệ thống khử muối dạng container, một nhà máy RO được xây dựng từ container chứa hàng dài 20 hoặc 40 feet. Hệ thống này không chỉ giải quyết những thách thức về môi trường liên quan đến việc khử muối quy mô lớn mà còn cả những vấn đề hậu cần liên quan đến việc xây dựng nhà máy.
Hình 2: Hệ thống khử muối dạng container
Việc xây dựng nền móng cho một nhà máy rất phức tạp và tốn kém. Ví dụ, bất động sản ven biển ở California cực kỳ đắt đỏ. So với một nhà máy khử muối truyền thống, hệ thống container có diện tích chiếm dụng giảm đáng kể, chỉ cần một nền móng bê tông cho container. Hệ thống container cũng có tính mô-đun, do đó dễ dàng thiết lập thành chuỗi nếu cần thêm công suất.
Hệ thống khử muối dạng container, bao gồm hệ thống thu hồi năng lượng và tất cả các công đoạn tiền xử lý cần thiết, có thể sản xuất nửa triệu gallon nước mỗi ngày. Trong khi các nhà máy khử muối truyền thống ở Mỹ sản xuất hàng chục triệu gallon nước mỗi ngày, thì diện tích dành cho các cơ sở lớn này lại rất hạn chế. Ngược lại, các container chứa nước có thể đặt ở hầu hết mọi nơi.
Để dễ hình dung hơn, nếu cứ mỗi 10 dặm dọc theo bờ biển dài 840 dặm của California lại có một nhà máy khử muối di động, thì chúng sẽ sản xuất được 42 triệu gallon nước mỗi ngày - đủ để cung cấp nguồn nước không bị hạn hán cho 47.000 người mỗi năm.
Khả năng thích ứng
Chất lượng nguồn nước có thể thay đổi đột ngột trong thời gian ngắn. Sự cố tràn dầu, tảo nở hoa, di cư của sinh vật biển và các sự kiện khác có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất nước trong thời gian dài. Tuy nhiên, hệ thống khử muối di động có thể được di chuyển đến địa điểm mới và bắt đầu xử lý nước trở lại trong vòng chưa đầy một ngày, giúp khu vực có thời gian phục hồi. Các hệ thống di động này cũng lý tưởng cho công tác cứu trợ thiên tai, cung cấp nước đến nơi cần thiết càng sớm càng tốt. Tóm lại, hệ thống di động có thể được sử dụng tạm thời hoặc lâu dài tùy theo nhu cầu của chủ sở hữu.
Khả năng tùy chỉnh
Để có nguồn nước ổn định, có thể dự đoán được, không phụ thuộc vào lượng mưa và không ảnh hưởng đến các nguồn nước ngọt hiện có, hệ thống khử muối dạng container mang đến một giải pháp mô-đun có thể cách mạng hóa cách chúng ta lọc nước.