Đề tài Nghiên cứu ứng dụng màng lọc nano trong công nghệ xử lý nước biển áp lực thấp thành nước sinh hoạt cho các vùng ven biển và hải đảo Việt Nam

gần 12% diện tích và 11% dân số Việt Nam. Ngoài ra, một số cảng lớn, thành phố và vùng dân cư ven biển có thể bị ngập một phần, việc cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, các hoạt động thương mại, du lịch cũng sẽ bị ảnh hưởng. Báo cáo nghiên cứu mới nhất về tác động của biến đổi khí hậu ở khu vực Đông Nam Á của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) công bố ngày 28/4/2009 tại Hà Nội cho rằng sản xuất lúa gạo ở Việt Nam có thể giảm mạnh và mực nước biển tăng có thể nhấn chìm hàng chục ngàn hécta đất canh tác vào cuối thế kỷ này, đồng thời khiến cho hàng ngàn gia đình sống ven biển phải tái định cư. Lượng mưa có thể giảm đáng kể ở Việt Nam trong thập kỷ tới và hơn 12 triệu người sẽ phải chịu tác động của tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng. Chương trình Biển Đông, hải đảo và đánh bắt xa bờ của Nhà nước cũng đã đề cập đến những nội dung cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng ven biển, hải đảo cũng như tàu thuyền hoạt động đánh bắt hải sản trên biển. Các phương tiện và thiết bị xử lý nước biển thành nước ngọt phải được nghiên cứu và trang bị cho các cụm dân cư hải đảo, ven biển cũng như tàu thuyền hoạt động xa bờ. Từ những yếu tố trên, cần thiết phải tìm một nguồn tài nguyên nước ổn định để cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng ven biển và hải đảo. Nguồn tài nguyên ổn định và phong phú nhất vẫn là nước biển. Tìm kiếm công nghệ và triển khai lắp đặt các công trình, thiết bị xử lý nước biển và nước lợ để cung cấp nước cho các cụm dân cư, đô thị,… ven biển và hải đảo là một nhiệm vụ cấp bách và cần thiết, đặc biệt là trong tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay. Năm 2006-2008, PGS.TS Nguyễn Văn Tín chủ trì đề tài NCKH trọng điểm cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo “Nghiên cứu mô hình cấp nước cho các khu dân cư ven biển và hải đảo” (mã số B2006-03-12TĐ). Tuy nhiên nguồn nước thô là nước ngầm, nước mặt và nước mưa vùng ven biển ít bị nhiễm mặn nên các mô hình đề xuất có công nghệ xử lý nước truyền thống. Tại Việt nam các công trình nghiên cứu về khử mặn nước biển, chế tạo vật liệu nano và thiết bị xử lý nước có màng lọc nano cũng đã bắt đầu từ cuối những năm 1990. Công nghệ cất nước biển bằng năng lượng mặt trời đang được Viện Hoá học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) nghiên cứu ứng dụng, với giá thành khoảng 1 triệu đồng/m3 công suất khi đưa vào sử dụng đại trà. Hiện công nghệ này đang được lắp đặt ứng dụng thử nghiệm tại Bến Tre và Thừa Thiên-Huế. Một hệ được đặt tại ngư trường Bình Đại đã cung cấp từ 120-150 lít nước sạch mỗi ngày cho đội công nhân 8 người. Hệ còn lại, nhỏ hơn, được lắp đắt tại một hộ gia đình ở thị xã Bến Tre đã mang lại hiệu quả cao. Năm 2003, Trung tâm tư vấn và chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường (CTC) nghiên cứu thiết kế và lắp đặt tại đảo Bạch Long Vĩ. Dây chuyền gồm 5 thiết bị xử lý nước biển qua 5 công đoạn khác nhau với tỷ lệ nội địa hóa 70%. Nước biển được bơm qua thiết bị đầu tiên sẽ được lọc sạch rong, rêu, tảo bằng một màng lọc có kích thước lỗ 50 micromet. Sau đó, thiết bị lọc đa năng (multimedia) sẽ lọc sạch các chất có kích thước lớn hơn 20 micromet. Sang thiết bị thứ ba, Ca, Mg, Br... được loại ra khỏi nước biển dưới dạng muối carbonat bằng phương pháp trao đổi cation. Thiết bị lọc thứ tư tiếp tục loại các chất có kích thước lớn hơn 5 micrometres ra khỏi nước biển. Và đến thiết bị cuối cùng sử dụng màng lọc RO có kết cấu đặc biệt. Quá trình thẩm thấu ngược diễn ra tại đây khi nước biển (sau khi đã qua các công đoạn tiền xử lý trước đó) được bơm áp suất cao tới 70 atm qua hệ thống màng lọc này. Kết thúc quá trình thẩm thấu ngược, sẽ thu được một lượng nước ngọt bằng 36% lượng nước biển lọc qua dây chuyền. Với dây chuyền này, nước ngọt sản xuất theo công nghệ RO có giá khoảng 20.000 đồng/m3. Nguyễn Bá Thắng, năm 2005, trong đề tài luận án tiến sĩ “Nghiên cứu mô hình quy hoạch và quản lý hiệu quả hệ thống cấp nước đô thị Việt Nam đến năm 2020” đã sử dụng bộ lọc màng UF lắp đặt sau các công đoạn xử lý nước ngầm truyền thống của trạm cấp nước trường Cao đẳng xây dựng công trình đô thị để nghiên cứu cấp nước uống trực tiếp. Năm 2005, Viện Khoa học công nghệ nhiệt lạnh (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) vừa nghiên cứu thành công quy trình chưng cất nước ngọt từ nước biển bằng năng lượng mặt trời. Theo hình thức bay hơi cưỡng bức mỗi mét vuông vật liệu hấp thụ nhiệt của máy có thể tạo ra được 15 – 20 L nước ngọt/ngày, tuy nhiên, năng suất hiện ở mức 12 – 13 L/ngày. Ngày 02/6 /2008, Viện Khoa học vật liệu ứng dụng, thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã bàn giao và đưa vào vận hành thiết bị xử lý nước biển thành nước ngọt đáp ứng tiêu chuẩn Bộ Y tế về nước sinh hoạt công suất 300 lít nước ngọt/h cho ngư dân Đà Nẵng. Thiết bị làm việc dựa trên nguyên lý thẩm thấu ngược RO, với màng lọc của Mỹ. Dưới áp lực phù hợp, nước biển sẽ được tách thành phần nước ngọt sạch và hàm lượng hoà tan thấp thẩm thấu qua màng. Nước có hàm lượng hoà tan cao (nước mặn) sẽ được dẫn ra ngoài. Tiếp đó, nước ngọt sẽ được dẫn qua hệ thống lọc, tia cực tím UV...dưới áp lực cao, nước ngọt sẽ được đưa qua màng vào bồn chứa và sử dụng. Toàn bộ thời gian xử lý trong vòng 2 phút. Đề tài "Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu lọc nanô từ axetat xenlulo và ứng dụng lọc nanô trong quy trình xử lý nước sinh hoạt bị ô nhiễm" do Tiến sỹ Nguyễn Hoài Châu và tập thể các nhà khoa học Viện Công nghệ môi trường (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) thực hiện trong năm 2007. Đề tài thiết kế chế tạo một thiết bị lọc nanô công suất 100 lít nước/h, có khả năng xử lý các nguồn nước sinh hoạt, nước thải bị ô nhiễm asen có độ cứng cao hơn mức cho phép 4 - 5 lần và xử lý nước thải có COD lớn hơn 5000 mg/L. Kết quả nghiên cứu cho thấy, màng lọc nanô có khả năng tách Albumin và khả năng bắt giữ chọn lọc đối với các chất điện ly có hóa trị khác nhau như NaCl, Na2SO4 và MgCl2...tương đương với màng Osmonics của Mỹ. Vật liệu màng được chọn sử dụng ở đây là Axentat xenlulo, một sản phẩm có thể dễ dàng đặt mua trong nước. Đáng chú ý, với khả năng tách muối ăn nồng độ cao trở thành nước sinh hoạt bình thường của màng lọc nanô có thể ứng dụng để lọc nước biển làm nước ăn tại những nơi thiếu nước ngọt. Ưu điểm lớn nhất của lọc nanô là, với công nghệ này người ta không phải đưa thêm một loại hóa chất nào, vi sinh nào vào nước mà vẫn lấy đi được những tạp chất bẩn. Công nghệ này có thể xử lý các nguồn nước có độ cứng toàn phần và COD cao cũng như đối với nước có màu và nước nhiễm phèn chua mặn. Hiện nay, thâm nhập vào thị trường Việt Nam là hai dòng sản phẩm máy lọc nước nanô công nghệ của Nga và sản suất tại Nga. Máy lọc nước Magistr dùng chất liệu hạt nanô USVR không những lọc các chất kim loại nặng, khử khuẩn, mà có các máy chuyên dụng khử asen (thạch tín) rất tốt ngay cả khi nguồn nước sinh hoạt nhiễm asen ở nồng độ đạt tới 0,2-0,25 mg một lít. Dòng máy lọc nước Duet, Solo sử dụng loại chất liệu nanô màng AquaVallis với tốc độ lọc 120-500 lít mỗi giờ. Các máy lọc nước này không chỉ lọc các chất bẩn vô cơ, hữu cơ mà nó còn có khả năng lọc nước bị nhiễm bẩn vi sinh ở mức cao đạt sạch 100% vô trùng. Những dòng máy này do Công ty Sunny-Eco (Công nghệ Sinh thái Ánh Dương) ở Hà Nội nhập khẩu. 15.2. Luận giải về việc đặt ra mục tiêu và những nội dung cần nghiên cứu của Đề tài Mục tiêu của Chiến lược Quốc gia về tài nguyên nước định hướng hoạt động phát triển và quản lý tài nguyên nước cho một giai đoạn theo quan điểm của Nhà nước về phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường nhằm tạo bước chuyển đổi cơ bản cho hoạt động quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên nước. Những phân tích ở 15.1 cho thấy, cần thiết phải tìm một nguồn tài nguyên nước ổn định để cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng ven biển và hải đảo. Nguồn tài nguyên ổn định và phong phú nhất vẫn là nước biển. Tìm kiếm công nghệ và triển khai lắp đặt các công trình, thiết bị xử lý nước biển và nước lợ để cung cấp nước cho các cụm dân cư, đô thị,…ven biển và hải đảo là một nhiệm vụ cấp bách và cần thiết, đặc biệt là trong tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay. Mặc dù đã có một số nghiên cứu ứng dụng lọc màng để xử lý nước biển thành nước sinh hoạt, nhưng các nghiên cứu này dừng ở mức thử nghiệm và quy mô nhỏ. Mặt khác các thiết bị ngọt hóa nước biển hiện nay triển khai ở Việt Nam dựa trên nguyên tắc chưng cất hoặc màng lọc thẩm thấu ngược (RO). Các phương pháp chưng cất khó triển khai vì thiết bị cồng kềnh và phụ thuộc điều kiện thời tiết; phương pháp RO tốn kém về năng lượng và tuổi thọ màng không cao. Mặt khác nước sản phẩm từ các quá trình xử lý này quá tinh khiết, không có được những khoáng chất cần thiết cho cơ thể sống. Các phương pháp lọc màng sẽ giữ lại được các chất ô nhiễm trong nước tự nhiên. Màng lọc nano sẽ giữ lại được các phần tử kích thước 10-5 đến 10-7 mm, đó là một số chất hữu cơ tan, các ion natri, chì, sắt, niken, thủy ngân (II), các vi khuẩn gây bệnh,.. và cho các ion (I) đi qua. Xét về khía cạnh kinh tế (giá thành màng lọc và áp suất động học tạo trên thành màng), thứ tự sắp xếp các loại màng lọc như sau: - Giá thành màng: RO > NF > UF > MF - Áp suất động học: RO > NF > UF > MF Các phương pháp siêu lọc (UF) và vi lọc (MF) không thể giữ lại được các phần tử ô nhiễm trong nước cũng như các thành phần muối của nước biển. Như vậy xử lý nước biển bằng phương pháp NF để được nước ăn uống theo quy định của Bộ Y tế theo Quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT, có chi phí đầu tư cũng như vận hành thấp hơn so với phương pháp RO. Một ưu điểm của màng nano là có thể xả rửa chống hiện tượng tắc nghẽn nên có độ bền từ 3 đến 5 năm.Trong công nghệ ngọt hóa nước biển để cấp nước sinh hoạt, trước tiên màng NF đựợc nghiên cứu áp dụng để xử lý sơ bộ nước biển nhằm giảm độ mặn, và sau đó được xử lý bằng công nghệ RO. Công nghệ kết hợp màng NF và RO này đã bắt đầu được áp dụng trong thực tế tại một số nước tiên tiến. Ưu điểm của công nghệ kết hợp NF/RO như sau: Sử dụng NF để xử lý sơ bộ nước biển hạn chế việc tắc màng lọc RO Sử dụng NF để xử lý sơ bộ nước biển, hạn chế việc bám cặn trên màng lọc RO Sử dụng NF để xử lý sơ bộ nước biển giúp loại bỏ 40 – 70% hàm lượng TDS, giúp giảm đáng kể áp lực cần cung cấp cho hệ thống mang RO sau đó. Hiện nay, công nghệ nano phát triển mạnh, trong đó Mỹ và Nhật Bản là các quốc gia được cho là “hùng mạnh” về công nghệ nano của thế giới. Ở Việt Nam, Viện Nghiên cứu Khoa học Vật liệu đã chế tạo thành công và chào bán vật liệu nano (nano carbon tube - NCT), giá bán chỉ bằng 50%  so giá của nước ngoài (0,6USD/g). Khu công nghệ cao TP.HCM cũng sản xuất 2,4 tấn NCT trong năm 2008. Nghiên cứu vật liệu ống nano carbon (CNT) có nhiều triển vọng cả trong nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Màng lọc nano thị trường cũng đã được nhập vào Việt Nam. Các thiết bị xử lý nước bằng màng lọc nano có thể chế tạo tại Việt Nam. Thời gian hoạt động của màng lọc nano phụ thuộc rõ rệt vào thành phần tính chất nước nguồn, nhiệt độ và pH môi trường, áp suất vận hành,… Các khâu xử lý trước NF rất quan trọng đảm bảo cho chất lượng nước đầu ra cũng như tuổi thọ của màng. Vì vậy lựa chọn các công trình tiền xử lý trước NF đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai ứng dụng nó để xử lý nước ăn uống. Nước ta có đường bờ biển dài và nhiều hải đảo. Thành phần và tính chất nước biển ven bờ không ổn định, phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu, thời tiết, dòng chảy sông và các hoạt động kinh tế xã hội khác ở đất liền. Sự biến đổi khí hậu làm nước biển dâng cũng là yếu tố tác động làm thay đổi chất lượng nước ven biển. Vì vậy công nghệ tiền xử lý trước NF cũng phải phù hợp với từng loại nước biển ở các vùng khác nhau trong điều kiện khí hậu thời tiết thay đổi. Trong các quy trình công nghệ xử lý nước (cho sinh hoạt và công nghiệp) quá trình lọc được áp dụng rất phổ biến và là công đoạn quan trọng. Hiện nay trên thế giới, công nghệ lọc đang là một trong những hướng được tập trung nghiên cứu, triển khai ứng dụng và phát triển thành các loại sản phẩm thiết bị công nghiệp có quy mô cũng như khả năng áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghệ xử lý môi trường (nước cấp, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, xử lý chất thải, các yếu tố độc hại...). Trong xử lý nước, công nghệ lọc (lọc hạt và lọc màng) được phát triển theo các hướng chủ yếu là: chế tạo ứng dụng vật liệu và màng lọc, tối ưu hóa quá trình lọc và tự động hóa thiết bị công nghệ. Để đáp ứng yêu cầu cấp nước sinh hoạt nông thôn ven biển và hải đảo, trạm xử lý nước (đặc biệt nhất là các trạm nhỏ dưới 100 m3/ngày) cần phải được nghiên cứu thiết kế trên cơ sở rẻ tiền đơn giản hóa tối đa cả về thiết bị và cả cho người vận hành. Để hệ thống xử lý nước có màng lọc nano hoạt động có hiệu quả, chuyển giao công nghệ cần được đi kèm với sự thích nghi và tiếp thu công nghệ, điều này phụ thuộc vào năng lực công nghệ, cơ sở hạ tầng và tiềm năng thị trường. Trong TCXDVN 33-2006. Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình- Tiêu chuẩn thiết kế, nội dung lọc màng chưa được đề cập đến. Như đã phân tích, yêu cầu xử lý nước mặn và nước lợ thành nước sinh hoạt cung cấp cho các cụm dân cư ven biển và hải đảo ngày càng phổ biến và cấp thiết. Kết quả nghiên cứu của đề tài đề xuất được công nghệ xử lý nước ven biển có áp dụng màng lọc nano cũng như các thông số thiết kế và vận hành của nó sẽ được bổ sung cho TCXDVN 33-2006, phục vụ tốt cho công tác tư vấn thiết kế và vận hành các hệ thống cấp nước vùng ven biển và hải đảo. Như vậy, những nội dung cần nghiên cứu của đề tài sẽ là: - Nghiên cứu lý thuyết quá trình lọc màng NF đối với các phần tử ô nhiễm trong nước biển và nước biển ven bờ và các yếu tố ảnh hưởng đối với quá trình lọc màng. Đánh giá hiệu quả xử lý nước biển của màng lọc NF so với màng lọc RO, các loại màng lọc và phương pháp khác để xử lý nước biển thành nước cấp sinh hoạt. - Nghiên cứu trên mô hình phòng thí nghiệm quá trình xử lý nước biển với các loại màng lọc NF khác nhau. Đánh giá hiệu quả xử lý cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc màng. - Nghiên cứu trên mô hình phòng thí nghiệm công nghệ có NF với các quá trình trước NF khác nhau để xử lý nước biển có thành phần, nồng độ thay đổi. Xác định hiệu quả xử lý, các chỉ tiêu kinh tế, các thông số thiết kế -vận hành và phạm vi ứng dụng của từng dây chuyền xử lý. - Lắp đặt một trạm xử lý công suất nhỏ khoảng 5 m3/ngày cho một địa điểm ven biển cần được xây dựng để kiểm chứng kết quả nghiên cứu. - Dự thảo nội dung bổ sung phần công trình khử mặn nước biển có thiết bị lọc nano cho tiêu chuẩn thiết kế cấp nước sinh hoạt. Thiết kế điển hình các trạm cấp nước khu dân cư ven biển và hải đảo công suất 10/30/50/100 m3/ngày từ nước biển, phục vụ ”Chương trình mục tiêu Quốc gia Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn” đến năm 2020 theo Quyết định số 104/2000QĐ-TTg của thủ tướng Chính phủ, ký ngày 25/8/2000. Công tác chuyển giao công nghệ, chế tạo, lắp ráp, đào tạo cán bộ được thực hiện cho Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn quốc gia. Công tác đào tạo (thạc sỹ và tiến sĩ) thông qua dự án nghiên cứu - một kinh nghiệm đào tạo mà các nước phát triển áp dụng – cũng phải được thực hiện. 16 Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài đã trích dẫn khi đánh giá tổng quan Lê Văn Cát, 1999. Cơ sở hóa học và kỹ thuật xử lý nước. NXB Thanh niên,. Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, 2002. Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp và nước thải. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Trần Đức Hạ, 2003. Báo cáo đề tài NCKH cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo và Bộ Tài nguyên và Môi trường “Nghiên cứu đề xuất các biện pháp xử lý chất thải một số cảng biển khu vực phía Bắc nhằm đáp ứng công ước quốc tế về bảo vệ môi trường biển”. Trịnh Xuân Lai, 2002. Cấp nước. Tập 2: Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Nguyễn Văn Tín, 2008. Nghiên cứu mô hình cấp nước cho các khu dân cư ven biển và hải đảo. Báo cáo đề tài NCKH trọng điểm cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo, mã số: B2006-03-12TĐ. TCXDVN 33-2006. Cấp nước- Mạng lưới đường ống và công trình. Tiêu chuẩn thiết kế. AWWA committee report “Membrane Processes”. Jour.AWWA, 90(6),1998, pp.91-105. Applegate, L. 1984. Membrane separation process. Chem. Eng. June 11, 1984, pp.64-69. Bergman, R.AS, 2005. Membrane process. In: Water Treatment Plant Design, 4th edn. New York: McGraw-Hill. Jimmy L. Humphrey, George E. Keller II, 1997. Separation Process Technology. New York: McGraw- Hill. Nicholas P. Cheremisinof, 2002. Membrane seperation technology. In: Handbook of Water and Wastewater Treatment Technology. Boston: Butterworth and Heinemann. Taylor J.S., and E.P. Jacobs,1996. Nanofiltration and reverse osmosis. In: Water Treatment Membrane Process. New York: McGraw- Hill. Johannes M.K. Timmer, 2001. Properties of nanofiltration membranes: model development and industrial application. Eindhoven: Techsche Universiteit Eindhoven, N. Hilal, H. Al-Zoubi,..,2004. A comprehensive revew of nanofiltration membranes: Treatment, pretreatment, modelling, and atomic force microscopy. In: Desalination 170 (2004), pp. 281-308. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. АСВ издательство. Москва-2004. (Dzurba M. G., Sokolov L.I., Govorova Dz.M. Cấp nước. Thiết kế hệ thống và công trình. Nhà xuất bản hiệp hội các trường đại học xây dựng. Moscow-2004). Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М., Стройиздат, 1964. (Mins D.M. Cơ sở lý thuyết xử lý nước. NXB XD Moscow, 1964). СНиП 2.04.02-84. (Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống cấp nước bên ngoài). 17 Nội dung nghiên cứu khoa học và triển khai thực nghiệm của Đề tài và phương án thực hiện Nội dung 1: Nghiên cứu, thu thập số liệu đánh giá hiện trạng công nghệ; Nghiên cứu đánh giá hiện trạng chất lượng nước cấp và công nghệ xử lý nước của các cụm dân cư vùng nông thôn ven biển và hải đảo Việt nam. Nội dung chủ yếu: thu thập hiện trạng khai thác và xử lý nước biển, nước ven biển để cấp nước sinh hoạt hiện nay qua các đề tài, chương trình dự án đã thực hiện trước. Phân tích đánh giá hiện trạng công nghệ xử lý nước đang áp dụng ở Việt nam. 1.2. Nghiên cứu định hướng xây dựng, phát triển cấp nước sinh hoạt vùng ven biển và hải đảo Việt nam thích ứng với sự biến đổi khí hậu. Nội dung: thu thập các định hướng phát triển chiến lược xóa đói giảm nghèo, cấp nước sinh hoạt vùng ven biển và hải đảo của Chính phủ và các tổ chức khác; chương trình Biển Đông, hải đảo và đánh bắt hải sản xa bờ của Nhà nước; đánh giá tiềm năng phát triển của thị trường hệ thống cấp nước công suất nhỏ cũng như hiệu quả kinh tế xã hội của chúng. 1.3. Tổng quan về các nghiên cứu, đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực cấp nước sinh hoạt vùng ven biển và hải đảo tại Việt nam. Nội dung chính: Thu thập các đề tài nghiên cứu, luận án thạc sỹ, tiến sỹ trong lĩnh vực xử lý nước cấp vùng ven biển và hải đảo Việt nam. Phân tích, tổng hợp và đánh giá các kết quả nghiên cứu khử mặn để cấp nước đã áp dụng tại Việt nam. 1.4. Nghiên cứu đánh giá kinh nghiệm nước ngoài về khử mặn nước biển bằng phương pháp lọc màng để cấp nước sinh hoạt. Nội dung chính: tham quan trao đổi kinh nghiệm với các đối tác nước ngoài, thu thập, tổng hợp biên dịch các kinh nghiệm của nước ngoài trong việc xử lý nước biển bằng lọc màng để cấp nước sinh hoạt qua các tài liệu sách vở nước ngoài, hợp tác trao đổi thông tin khoa học kỹ thuật. Thu thập thông tin và tìm hiểu các loại màng lọc nano được sản xuất hiện nay. Phân tích, tổng hợp, đánh giá tổng quan qúa trình xử lý nước biển bằng màng lọc nano. 1.5. Báo cáo đánh giá các qui trình công nghệ có màng lọc nano để xử lý nước biển cấp cho sinh hoạt. Nội dung chính: đánh giá khả năng áp dụng, hiệu quả áp dụng màng lọc nano trong công nghệ xử lý nước biển để cấp nước sinh hoạt. Đánh giá tiềm năng xử lý nước biển bằng công nghệ có lọc màng trong điều kiện Việt nam. Nội dung 2: Nghiên cứu lý thuyết về quá trình xử lý nước biển để cấp nước cho sinh hoạt 2.1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình khử mặn nước biển để cấp nước cho sinh hoạt. Nội dung chính: nghiên cứu các quá trình trao đổi ion, vi lọc, thẩm thấu ngược, lọc nano…. Biên dịch, tổng hợp phân tích từ các tài liệu nước ngoài (Nhật Bản, Mỹ, Nga, Đức, Trung Quốc, Hàn Quốc,…). Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các quá trình lọc hạt và lọc màng. Đưa ra các nguyên lý cấu trúc dòng vật chất qua các khâu xử lý nước. 2.2. Nghiên cứu lý thuyết quá trình lọc màng nano. Nội dung chính: Dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết cấu trúc các loại màng nano, tính toán quá trình chuyển khối (lọc) qua màng nano. Thiết kế thí nghiệm cho công tác nghiên cứu thực nghiệm ở nội dung sau. 2.3. Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công nghệ xử lý nước biển thành nước cấp sinh hoạt có quá trình lọc nano. Nội dung chính: Nghiên cứu đề xuất, tính toán, thiết kế các sơ đồ công nghệ xử lý nước biển thành nước sinh hoạt theo các sơ đồ: Sơ đồ 1: Nước mẫu nhân tạo (pha theo nồng độ muối) Lọc cát Lọc màng nano Trao đổi ion Nước sau xử lý Vi lọc Sơ đồ 2: Nước mẫu nhân tạo (pha theo nồng độ muối) Lọc cát Lọc màng nano Lọc màng RO Nước sau xử lý vi Lọc Sơ đồ 3: Nước mẫu nhân tạo (pha theo nồng độ muối) Lọc cát Lọc màng nano bậc 1 Lọc màng nano bậc 2 Nước sau xử lý Siêu Lọc Sơ đồ 4: Tổ hợp một số khâu xử lý trên trong đó có lọc màng nano ứng với các thành phần nước biển và các loại màng nano khác nhau. Thiết kế các sơ đồ công nghệ để triển khai nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nội dung 3: Nghiên cứu thực nghiệm màng lọc nano 3.1. Tìm hiểu đặc tính hóa lý của các màng lọc nano lựa chọn (thích hợp) cho các loại nước biển thành phần khác nhau trong phòng thí nghiệm. Nội dung chính: Tìm hiểu đặc tính hóa lý một số màng lọc nano phổ biến và tìm kiếm được trên thị trường hiện nay (trong nước và ngoài nước) như góc thấm ướt, thế Zeta, kích thước lọc,... Đánh giá kết quả khảo nghiệm và lựa chọn đúng loại màng lọc cho nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước biển. Kết quả khảo nghiệm của các nghiên cứu trước cũng được tổng hợp xem xét để đánh giá (tính kế thừa). 3.2. Nghiên cứu các thông số làm việc của màng lọc nano lựa chọn cho các loại nước nhân tạo tương ứng với nước biển nồng độ muối khác nhau trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp mô hình thực nghiệm. Tìm hiểu cấu trúc màng bằng phương pháp hấp phụ khí hoặc kính hiển vi điện tử đâm xuyên. Xác định độ lưu giữ các chất có phân tử lượng khác nhau, áp suất động học tương ứng, chỉ số gia tăng tổn thất trong quá trình lọc, thời gian làm việc bảo vệ của màng lọc,… 3.3. Nghiên cứu sự tích tụ cặn trên các loại màng lọc nano và biện pháp xử lý. Nội dung chính: Theo dõi sự tích tụ cặn trên màng lọc nano đối với các loại nước biển có nồng độ muối khác nhau; đo lượng cặn tạo thành; thử nghiệm các phương pháp hóa học hoặc vật lý để làm sạch màng. Nội dung 4: Nghiên cứu thực nghiệm các công nghệ xử lý nước biển thành nước sinh hoạt có màng lọc nano áp lực thấp trong phòng thí nghiệm. 4.1. Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm và nghiên cứu xử lý nước biển theo sơ đồ lọc cát – vi lọc– màng lọc nano - trao đổi ion. Nội dung chính: thiết kế và chế tạo mô hình lọc cát, lọc trao đổi ion và bộ màng lọc công suất q=(20-30) L/h; Pha nước biển nhân tạo ứng với nồng độ muối khác nhau; nghiên cứu xác định hiệu quả lưu giữ muối và chất rắn không hòa tan qua các khâu xử lý theo sơ đồ; xác định quan hệ giữa hiệu quả lưu giữ muối với áp lực công tác của màng lọc nano; xác định các thông số thiết kế và vận hành khác của sơ đồ; phân tích chất lượng nước đầu ra và so sánh với Quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT. 4.2. Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm và nghiên cứu xử lý nước biển theo sơ đồ lọc cát – vi lọc – màng lọc nano – màng lọc RO. Nội dung chính: thiết kế và chế tạo mô hình lọc cát, và bộ màng lọc (MF, NF và RO) công suất q=(20-30) L/h; Pha nước biển nhân tạo ứng với nồng độ muối khác nhau; nghiên cứu xác định hiệu quả lưu giữ muối và chất rắn không hòa tan qua các khâu xử lý theo sơ đồ; xác định quan hệ giữa hiệu quả lưu giữ muối với áp lực công tác của màng lọc nano; Xác định các thông số thiết kế và vận hành khác của sơ đồ; phân tích chất lượng nước đầu ra và so sánh với Quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT. 4.3. Thiết kế, chế tạo mô hình thí nghiệm và nghiên cứu xử lý nước biển theo sơ đồ lọc cát – siêu lọc – (bậc 1) – màng lọc nano (bậc 2). Nội dung chính: thiết kế và chế tạo mô hình lọc cát, siêu lọc và bộ màng lọc NF hai bậc công suất q=(20-30) L/h; Pha nước biển nhân tạo ứng với nồng độ muối khác nhau; nghiên cứu xác định hiệu quả lưu giữ muối và chất rắn không hòa tan qua các khâu xử lý theo sơ đồ; xác định quan hệ giữa hiệu quả lưu giữ muối với áp lực công tác của màng lọc nano; Xác định các thông số thiết kế và vận hành khác của sơ đồ; phân tích chất lượng nước đầu ra và so sánh với Quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT