Hệ thống xử lý nước nhiễm mặn ứng dụng công nghệ IoT
Tại tỉnh Bến Tre (cũ), nơi xâm nhập mặn diễn biến phức tạp và kéo dài nhiều tháng mỗi năm, bài toán bảo đảm nước sinh hoạt luôn là vấn đề cấp thiết. Độ mặn của nguồn nước tại địa phương có thể biến thiên từ 4.000 mg/l (tương đương nước lợ, nước cửa sông) đến hơn 35.000 mg/l (tương đương nước biển) tùy thời điểm, chịu ảnh hưởng từ thủy văn thượng nguồn, triều cường và biến đổi khí hậu.
Điều này sẽ cản trở các công nghệ xử lý nước nhiễm mặn cấp nước sinh hoạt vận hành ổn định, do chất lượng mặn đầu vào biến thiên sẽ làm giảm tuổi thọ, giảm công suất thiết kế, lãng phí về năng lượng vận hành và trên hết là yêu cầu về người vận hành hệ thống phải có chuyên môn cao để xử lý hiệu quả đối với nước có độ mặn biến thiên rộng.
Trước thực tế đó, Sở KH&CN tỉnh Bến Tre phối hợp với Trường Đại học Nguyễn Tất Thành và Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Bến Tre thực hiện đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống xử lý nước nhiễm mặn có ứng dụng IoT. Mô hình được lắp đặt thực nghiệm tại Nhà máy nước Lương Quới, huyện Giồng Trôm.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo hệ thống khử mặn công suất 500 m³/ngày đêm theo mô hình thẩm thấu ngược với khả năng xử lý nước mặn từ 1 – 6%o.
Công nghệ thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) dùng áp lực cao để ép nước đi qua màng lọc siêu mịn, giữ lại muối và tạp chất, chỉ cho nước sạch đi qua. Mô hình RO trong đề tài là hệ thống khử mặn gồm các cụm tiền xử lý, màng RO hai cấp (nhập khẩu từ Hàn Quốc), thiết bị rửa màng tự động (CIP), khử trùng UV và tích hợp IoT để giám sát, điều khiển từ xa.
Trong đó, hệ tiền xử lý sẽ loại bỏ tạp chất của nguồn nước mặt lợ, giảm chỉ số SDI xuống dưới 5 để bảo vệ màng lọc và giảm áp lực vận hành. SDI là chỉ số đo mức độ tạp chất lơ lửng có thể gây nghẹt màng RO, chỉ số này cần được duy trì dưới 5 để hệ thống vận hành ổn định. Nước sau xử lý được khử trùng bằng UV trước khi đưa vào bể chứa, bảo đảm đáp ứng QCVN 01-1:2018/BYT về chất lượng nước sạch. Hệ thống còn được trang bị bộ thiết bị để rửa màng, kết hợp với hóa chất chống cáu cặn (nhập từ Mỹ), nhằm kéo dài tuổi thọ màng RO, hạn chế suy giảm hiệu suất khi độ mặn biến thiên.
Hệ thống còn ứng dụng công nghệ IoT, bố trí các cảm biến nhằm theo dõi liên tục độ mặn, áp suất, lưu lượng, thời gian vận hành và chất lượng nước. Dữ liệu được truyền về hệ thống điều khiển trung tâm để giám sát theo thời gian thực, cảnh báo sự cố, tự động kích hoạt chế độ rửa màng khi áp lực tăng và điều chỉnh theo điều kiện thực tế mà không cần can thiệp thủ công. Nhờ kết nối với máy tính và điện thoại thông minh, hệ thống có thể được điều khiển từ xa mọi lúc, mọi nơi, giúp giảm đáng kể nhân lực trực vận hành, hạn chế sai sót do thao tác thủ công và bảo đảm tính liên tục của nguồn cấp nước.
Hệ thống có hai chế độ vận hành: tự động và bằng tay. Người vận hành có thể bật/tắt từng bơm, van hoặc máy nén khí trực tiếp trên màn hình điều khiển hoặc thông qua website. Trong chế độ tự động, từng thiết bị vẫn có thể được tạm ngắt riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến các thiết bị khác, giúp hệ thống linh hoạt thích ứng với nhiều trạng thái hoạt động. Các chế độ này có thể tự động chuyển đổi theo điều kiện đầu vào, hoặc được điều chỉnh từ xa qua web hoặc ứng dụng IoT trên điện thoại.
Do được thiết kế, chế tạo trong nước, chi phí đầu tư cho hệ thống giảm hơn 20% so với nhập khẩu trọn bộ. Đồng thời, chi phí bảo trì và thay thế thấp, phù hợp đặc thù địa hình, nguồn nước và điều kiện khí hậu địa phương. Với công suất 500 m³/ngày đêm, hệ thống cung cấp ổn định nước sinh hoạt cho hàng nghìn hộ dân, giảm gánh nặng đầu tư giếng khoan, bồn chứa và vận chuyển nước bằng xà lan như trước đây.
Theo nhóm nghiên cứu, các địa phương phụ cận có điều kiện nguồn nước tương đồng – như Trà Vinh, Tiền Giang, Sóc Trăng hay Long An – có thể tiếp cận và nhân rộng mô hình.
Trang Anh
