Nghiên cứu khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn sử dụng nhiệt khói thải lò hơi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

NGUYỄN VŨ BẰNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT NƯỚC SẠCH TỪ
NƯỚC PHÈN SỬ DỤNG NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI

Chun Ngành
Mã Số

: CÔNG NGHỆ NHIỆT
: 605280

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1

: PGS.TS. ĐẶNG THÀNH TRUNG

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2

: TS. HÀ ANH TÙNG

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM Ngày
07 Tháng 01 Năm 2016
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:
1. Chủ tịch: GS.TS. LÊ CHÍ HIỆP
2. Thư ký : TS. TRẦN VĂN HƯNG
3. Ủy viên – Phản biện 1: PGS.TS. ĐẶNG THÀNH TRUNG
4. Ủy viên – Phản biện 2: TS. HÀ ANH TÙNG
5. Ủy viên: TS.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
Tp. HCM, Ngày 07 tháng 01 năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN VŨ BẰNG

MSHV : 12824803

Ngày, tháng, năm sinh: 08/05/1986

Nơi sinh: Đồng Tháp

Chuyên nghành: CÔNG NGHỆ NHIỆT

Mã số: 605280

I.

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT NƯỚC SẠCH TỪ NƯỚC PHÈN SỬ
DỤNG NHIỆT KHĨI THẢI LỊ HƠI
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1. Nghiên cứu phương án sản xuất nước sạch từ nước phèn.
2. Đề xuất phương pháp tính tốn thiết bị chưng cất nước sử dụng nhiệt khói
thải lị hơi.
3. Xây dựng chương trình tính.
4. Khảo sát ảnh hưởng của các thơng số vận hành tới hoạt động của thiết bị.
5. Đánh giá tính khả thi của phương án.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

/08/2015

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 04/12/2015
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 : TS. NGUYỄN VĂN TUN
CHỦ NHIỆM
BỘ MƠN ĐÀO TẠO

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

GS.TS. LÊ CHÍ HIỆP

TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành tốt luận văn này. Tơi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô và
Anh Chị trong Bộ Môn Công nghệ Nhiệt Lạnh – Trường Đại Học Bách Khoa Tp.
HCM đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ Tơi trong suốt khố học Cao học và q trình
làm luận văn tốt nghiệp Cao học. Chính sự hướng dẫn nhiệt tình từ các giảng viên của
Bộ mơn đã giúp Tôi cũng như các b ạn học viên khác hồn thành khố học và luận văn
tốt nghiệp này.
Đặc biệt Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS Nguyễn Văn Tuyên – người đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đưa ra định hướng cho học viên tiếp cận đề tài và đóng
góp ý kiến kịp thời để giúp đỡ học viên hoàn thành các nội dung nghiên cứu trong luận
văn.
Mặc dù trong quá trình thực hiện đề tài Tơi đã có r ất nhiều cố gắng để hồn

thiện tốt đề tài một cách hoàn chỉnh nhất nhưng bản thân Tơi cịn hạn chế về kiến thức
cũng như kinh nghiệm chắc chắn sẽ khơng tránh khởi những sai sót trong luận văn mà
bản thân chưa thấy được. Tôi mong nhận được sự đóng góp từ phía nhà trường, q
Thầy Cơ và Bạn đồng nghiệp để khố luận được hồn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2016
Học viên

Nguyễn Vũ Bằng


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn nghiên cứu khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn bằng phương pháp
chưng cất sử dụng nhiệt khói thải lị hơi, dự kiến áp dụng cho vùng Đồng Tháp Mười.


Sử dụng các phương pháp tính tốn để tính tốn các thơng số làm việc của hệ
thống chưng cất nước.



Xây dựng chương trình để tính toán khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn
tận dụng nhiệt khói thải



Chế tạo mơ hìnhđ ể khảo nghiệm hệ số truyền nhiệt của nước sạch và nước
phèn.



Xem xét hiệu quả kinh tế của hệ thống.

Abtract
Thesis research capacity to produce drinking water from brackish water by distillation
method using flue gas heat of boiler, it is expected to apply for Dong thap area.


Application the appropriate method of calculation to calculate the working
parameters of the water distillation system.



To establish the calculation program to know the capacity to produce drinking
water from brackish water utilize flue gas heat.



Fabrication of models for testing heat transfer coefficient of water and
brackish water.



Considering the economic efficiency of the system.


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng tr
ình nghiên c ứu của riêng tôi và được sự

hướng dẫn của Thầy TS Nguyễn Văn Tuyên. Các nội dung nghiên cứu, kết quả
trong đề tài này là trung thực và chưa cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào trước
đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét,
đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong
phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong luận văn cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như
số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích
nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào Tơi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm về nội dung luận văn của mình. Trư ờng Đại Học Bách Khoa TP.HCM
khơng liên quan đến những vi phạm.
Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2016
Học viên

Nguyễn Vũ Bằng


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU, HÌNH ẢNH VÀ BẢNG ĐƯỢC SỬ
DỤNG TRONG LUẬN VĂN
1. CHỮ VIẾT TẮT
ECO: Bộ hâm nước
SKK: Bộ sấy khơng khí
IWRA: Hội tài ngun quốc tế
2. CÁC KÝ HIỆU, Ý NGHĨA VÀ ĐƠN VỊ ĐO
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị

Q t lv

Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

kJ/kg

Clv

Thành phần cacbon làm việc

%

Hlv
Thành phần Hidro làm việc
lv
Thành phần oxi làm việc
O
lv
Thành phần lưu huỳnh làm việc
S
lv
Thành phần Ni tơ làm việc
N
lv
Thành phần tro
A
lv
Thành phần độ ẩm làm việc
W
B

Lượng tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi
Sản lượng hơi của lị hơi
Dh
Entanpi của nước sơi
i sơi
i nclh Entanpi của nước cấp vào lò hơi
Hiệu suất của lò hơi
η lh
V 0_oxi Thể tích lý thuyết của Oxi
V 0_kk Lượng khơng khí lý thuyết
V 0_N2 Thể tích lý thuyết của nitơ
V 0_RO2 Thể tích lý thuyết của RO 2
m3tc/kg
V 0_H2O Thể tích lý thuyết của nước
V 0_spc Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết
V 1_spc Thể tích khói cho tồn bộ nhiên liệu
Gk
Lưu lượng khối lượng của khói
t 1_k Nhiệt độ khói vào bộ Eco
t 2_k Nhiệt độ khói ra khỏi bộ Eco

%
%
%
%
%
%
kg/h
kg/h
kJ/kg

kJ/kg
m3tc/kg
m3tc/kg
m3tc/kg

m3tc/kg
m3tc/kg
m3tc/s
kg/s
0
C
0
C


t nc_41 Nhiệt độ nước vào bộ Eco

0

t nc_42 Nhiệt độ nước ra khỏi bộ Eco

0

C
C

Áp suất trong bộ Eco
Nhiệt độ bình phân ly
Áp suất bình phân ly

bar
0
C
bar

G _nc
G _hoi
G _sp
G _xa
t _n
t 1_nc
t 2_nc
t _nc
Re
Nuf
αn

Áp suất bình phân ly
Lưu lượng nước cấp

bar
kg/s

Lưu lượng hơi
Lưu lượng nước sản phẩm
Lưu lượng nước xả
Nhiệt độ nước ngưng
Nhiệt độ nước cấp vào bình ngưng
Nhiệt độ nước cấp ra khỏi bình ngưng
Nhiệt độ nước cấp vào bình quá lạnh

Hệ số Renoyld
Hệ số Nusselt

kg/s
kg/s
kg/s
0
C
0
C
0
C
0
C

Hệ số tỏa nhiệt của nước trong ống

W/m2.độ

λ ntb

Hệ số dẫn nhiệt của nước

W/m độ

d1

Đường kính trong ống của bộ ECO

m

t_ ktb

0

ωk

Nhiệt độ trung bình của khói khi vào và ra khỏi bộ ECO

Vận tốc của khói qua khỏi bộ ECO

m/s

d2

Đường kính ngoài ống của bộ ECO

m

ϑ

Độ nhớt động động học trung bình của nước

m2/s

αk

Hệ số tỏa nhiệt của khói

W/m2.độ

λ ktb

Hệ số dẫn nhiệt của khói

W/m độ

k_eco Hệ số truyền nhiệt của bộ ECO

W/m2.độ

Δt

0

p _eco
t pl
p _pl
p _pl

Độ chênh lệnh nhiệt độ trung bình logarit

t max Độ chênh lệnh nhiệt độ lớn nhất

C

C

o

C


t min Độ chênh lệnh nhiệt độ thấp nhất
Cp k
F_eco
Q ECO
Q NT
Q QL
F_nt
F_ql
t nqltb
k ql

Nhiệt dung riêng của khói
Diện tích bề mặt truyền nhiệt của bộ ECO
Công suất của bộ ECO
Công suất của bộ ngưng tụ
Công suất của bộ quá lạnh
Diện tích bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng tu
Diện tích bề mặt truyền nhiệt của bình q lạnh
Nhiệt độ nước trung bình trong bình quá lạnh
Hệ số truyền nhiệt của bộ q lạnh

o

C

kJ/kg.C
m2

kW
kW
kW
m2
m2
0
C
W/m2.độ

3. DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Phương pháp xử lý phèn bằng vật liệu DS3
Hình 1.2 Lịch sử phát triển dân số Việt Nam từ 2005 đến 2014
Hình 1.3 Thể hiện đất phèn, đất mặn, đất phù sa ở ĐBSCL
Hình 1.4 Đất nhiễm phèn ở vùng Đồng Tháp Mười
Hình 1.5 Dự báo năng lượng tiêu thụ cho các thành phần tới năm 2030 ở Việt Nam
Hình 1.6 Dự báo năng lượng tiêu thụ cho các thành phần tới năm 2030
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và thiết bị chưng cất nước đa hiệu ứng.
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và thiết bị Chưng cất nước gia nhiệt từng cấp tận dụng nhiệt
thải
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và thiết bị Chưng cất nước gia nhiệt từng cấp tận dụng nhiệt
thải
Hình 2.3 Sơ đ ồ nguyên lý và thiết bị Chưng cất nước một cấp phân ly ,tận dụng nhiệt
thải dùng bình phân ly
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lí làm việc của lị hơi đốt trấu
Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống chưng cất nước phèn
Hình 3.3. Sơ đồ trao đổi nhiệt tại thiết bị ECO
Hình 3.4. Sơ đồ cân bằng năng lượng tại bình phân ly
Hình 3.5. Sơ đồ trao đổi nhiệt tại thiết bị ngưng tụ
Hình 3.6. Sơ đồ trao đổi nhiệt tại thiết bị quá lạnh
Hình 3.7. Lưu đồ tính tốn tận dụng nguồn nhiệt khói thải lò hơi

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước cấp đến diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết
bị.
Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước cấp đến công suất của thiết bị trao đổi nhiệt
Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nước cấp đến sản lượng nước chưng cất
Hình 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ khói vào đến diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị
Hình 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ khói vào đến cơng suất của thiết bị
Hình 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ khói vào đến sản lượng nước chưng cất của hệ thống
Hình 4.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ khói ra khỏi bộ Eco đến diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
của thiết bị
Hình 4.8 Ảnh hưởng nhiệt độ khói ra khỏi bộ Eco đến cơng suất của thiết bị
Hình 4.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ khói ra khỏi bộ Eco đến sản lượng nước chưng cất của
hệ thống
Hình 4.10 Ảnh hưởng của sản lượng hơi lị hơi đ ến diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của
thiết bị
Hình 4.11 Ảnh hưởng của sản lượng hơi lị hơi đến cơng suất của thiết bị
Hình 4.12 Ảnh hưởng của sản lượng hơi lò hơi đ ến sản lượng nước chưng cất của hệ
thống
Hình 5.1 Mơ hình bố trí thực nghiệm
Hình 5.2 Bản vẽ thiết bị
Hình 5.3 Thiết bị quá lạnh được chế tạo để thực nghiệm
Hình 5.4 Biểu đồ so sánh hệ số truyền nhiệt K của thiết bị giữa nước ngọt với nước phèn
4. BẢNG
Bảng 1.1 Trữ lượng nước trên thế giới (theo F. Sargent, 1974)
Bảng 1.2. Thành phần hóa học nước phèn trước xử lý (Đơn vị: mg/l)
Bảng 4.1. Kết quả tính tốn
Bảng 5.1a Kết quả đo thực tế
Bảng 5.1b Kết quả tính hệ số truyền nhiệt K tại bình quá lạnh giữa nước ngưng với nước
phèn

Bảng 5.2 Bảng kết quả tính tốn lý thuyết với nước sạch
Bảng 6.1 Chi phi đầu tư ban đầu.
Bảng 6.2 Tổng chi phí đầu tư ban đầu
Bảng 6.3 Tổng hợp chi phí vận hành hàng năm
Bảng 6.4 Chi phí hệ thống thu được trong vịng 20 năm
Bảng 6.5 Tổng chi phí đầu tư vịng đời dự án


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................Error! Bookmark not defined.
1. Đặt vấn đề ............................................................Error! Bookmark not defined.
2. Mục tiêu của đề tài ..............................................Error! Bookmark not defined.
3. Tính cấp thiết của đề tài ......................................Error! Bookmark not defined.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............Error! Bookmark not defined.
5. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài .........Error! Bookmark not defined.
6. Đối tượng và nội dung nghiên cứu ......................Error! Bookmark not defined.
7. Nội dung nghiên cứu ...........................................Error! Bookmark not defined.
8. Phương pháp nghiên cứu .....................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SẠCH VÀ NĂNG
LƯỢNG TẠI VIỆT NAM ............................................Error! Bookmark not defined.
1.1.

Nhu cầu sử dụng nước sạch .............................Error! Bookmark not defined.

1.1.1.

Vấn đề nước sạch ở Việt Nam ..................Error! Bookmark not defined.

1.1.2. Tình hình sử dụng nước tại Việt Nam và Thế giới . Error! Bookmark not
defined.

1.1.2.1.

Tình hình sử dụng nước trên thế giới ....Error! Bookmark not defined.

1.1.2.2.

Tình hình sử dụng nước ở Việt Nam .....Error! Bookmark not defined.

1.2.

Vấn đề nước nhiễm phèn ở Đồng Tháp Mười .Error! Bookmark not defined.

1.2.1.

Giới thiệu sơ lược về vùng Đồng Tháp MườiError! Bookmark not defined.

a) Lịch sử Đồng Tháp Mười ................................Error! Bookmark not defined.
b) Vị trí địa lý .......................................................Error! Bookmark not defined.
1.2.2.

Nước phèn ở vùng Đồng Tháp Mười ........Error! Bookmark not defined.

a) Khái niệm nước phèn .......................................Error! Bookmark not defined.
b) Quá trình hình thành phèn................................Error! Bookmark not defined.
c) Đất phèn ...........................................................Error! Bookmark not defined.
d) Thành phần nước phèn .....................................Error! Bookmark not defined.
1.3.

Năng lượng tại Việt Nam và Thế giới .............Error! Bookmark not defined.

1.3.1.

Sử dụng năng lượng trên thế giới ..............Error! Bookmark not defined.

1.3.2.

Sử dụng năng lượng ở Việt nam ...............Error! Bookmark not defined.


1.3.3.

Vấn đề tận dụng nhiệt khói thải lị hơi ......Error! Bookmark not defined.

1.4. Khả năng sản xuất nước sạch từ nguồn nước phèn........ Error! Bookmark not
defined.
CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NGHIÊN CỨU ........ Error! Bookmark not
defined.
2.1. Phương án 1: Chưng cất nước đa hiệu ứng tận dụng nhiệt khói thải....... Error!
Bookmark not defined.
2.2. Phương án 2 : Chưng cất nước gia nhiệt từng cấp tận dụng nhiệt thải .... Error!
Bookmark not defined.
2.3. Phương án 3: Phương pháp chưng cất nước một cấp tận dụng nhiệt thải, dùng
bình phân ly ................................................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHƯNG CẤT NƯỚC TẬN DỤNG
NHIỆT KHÓI THẢI ......................................................Error! Bookmark not defined.
3.1.

Lựa chọn nguồn nhiệt thải ...............................Error! Bookmark not defined.

3.2.

Sơ đồ hệ thống chưng cất nước phèn ...............Error! Bookmark not defined.

3.3.

Các cơng thức tính tốn ...................................Error! Bookmark not defined.

3.3.1.

Xác định lưu lượng khói thải lị hơi ..........Error! Bookmark not defined.

3.3.2. Tính tốn sơ đồ nhiệt hệ thống chưng cất nước ...... Error! Bookmark not
defined.
3.3.3. Tính tốn, thiết kế các thiết bị trong hệ thống: ....... Error! Bookmark not
defined.
3.4.

Lưu đồ tính tốn ...............................................Error! Bookmark not defined.

3.5.

Xây dựng chương trình tính .............................Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ TÍNH TỐN ..........................Error! Bookmark not defined.
4.1.

Các thông số dữ liệu đầu vào và ra của hệ thốngError! Bookmark not defined.

4.2.

Kết quả tính tốn ..............................................Error! Bookmark not defined.

4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất nước của hệ thống ......... Error!
Bookmark not defined.
4.3.1.

Nhiệt độ nước cấp .....................................Error! Bookmark not defined.

4.3.2.

Nhiệt độ khói vào bộ Eco ..........................Error! Bookmark not defined.

4.3.3.

Ảnh hưởng của nhiệt độ khói ra khỏi bộ EcoError! Bookmark not defined.


4.3.4.

Sản lượng hơi của lò hơi ...........................Error! Bookmark not defined.

Nhận xét: .................................................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 5 KHẢO NGHIỆM VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT ĐỐI VỚI NƯỚC PHÈNError!
Bookmark not defined.
5.1.

Lý do khảo nghiệm ..........................................Error! Bookmark not defined.

5.2.

Mơ hình và phương pháp thí nghiệm ...............Error! Bookmark not defined.

5.2.1.

Mơ hình thí nghiệm ...................................Error! Bookmark not defined.

5.2.2.

Mô tả kết cấu thiết bị quá lạnh ..................Error! Bookmark not defined.

5.2.3.

Phương pháp thí nghiệm ...........................Error! Bookmark not defined.

5.3.

Kết quả tính tốn cho trường hợp nước sạch ...Error! Bookmark not defined.

5.4. So sánh và bàn luận hệ số truyền nhiệt giữa trường hợp nước phèn và trường hợp
nước sạch ....................................................................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIA HIỆU QUẢ KINH TẾ - TÀI CHÍNH Error! Bookmark not
defined.
6.1.

Tổng quan ........................................................Error! Bookmark not defined.

6.1.1.

Chi phí đầu tư ban đầu ..............................Error! Bookmark not defined.

 Chi phí đầu tư trực tiếp ....................................Error! Bookmark not defined.
 Chi phí đầu tư gián tiếp ....................................Error! Bookmark not defined.
 Chi phí vận hành hàng năm .............................Error! Bookmark not defined.
6.2.

Ước tính chi tiết các loại chi phí đầu tư ...........Error! Bookmark not defined.

6.2.1.

Chi phí đầu tư trực tiếp .............................Error! Bookmark not defined.

6.2.2.

Ước tính chi phí hàng năm ........................Error! Bookmark not defined.

6.2.3.

Ước tính giá thành sản phẩm nước đầu ra.Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC ......................................................................Error! Bookmark not defined.


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề

Hiện nay ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng nước sạch ở các khu dân cư ngày càng
gia tăng. Do đó, cùng với vấn đề thiếu hụt thì vấn đề nước sạch là một trong những
chiến lược được quan tâm.
Ở vùng nông thôn, nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt chủ yếu từ ao, hồ, bể
chứa nước mưa và nước ngầm lấy từ giếng khơi và giếng khoan. Người dân thường sử
dụng nguồn nước bị ô nhiễm để phục vụ cho các sinh hoạt thường ngày. Đặc biệt, hiện
nay nguồn nước ngày càng bị ô nhiễm do lượng chất thải và nước thải trong sinh hoạt
cũng đạt tiêu chuẩn vệ sinh, nhiều nguồn nước bị nhiễm phèn cao, chất lơ lửng nhiều
như hàm lượng sắt trong nước là rất lớn, chính vì vậy nếu sử dụng nguồn nước này sẽ
gây ra những hậu quả không tốt cho sức khoẻ mai sau. [1]
Với nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng và nguồn nước sạch ngày càng khan
hiếm. Để tận dụng nhiệt thừa của khói sau khi ra khỏi bộ q nhiệt, bộ hâm nước, bộ
sấy khơng khí thì nhiệt độ khói thải vẫn cịn nhiệt khá cao. Ngồi ra, khi nhiệt độ thốt
ra mơi trường thì gây ra vấn đề về khói thải hiệu ứng nhà kính. Khi đó với cơng nghệ
sản xuất nước sạch , ta có thể sử dụng nhiệt khói thải đó để ứng dụng.
Chính vì lý do đó mà việc tận dụng các nguồn nhiệt thải tại các cơng ty, nhà máy
xí nghiệp là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu thiếu hụt năng lượng hiện nay. Việc tận
dụng các nguồn nhiệt thải một cách hiệu quả và hợp lý sẽ mang lại rất nhiều lợi ích:
Giải quyết được nhu cầu nước sạch cho người dân.
Tiết kiệm nhiên liệu: trong một quy trình sản xuất có thể có nhiều cơng
đoạn cần đến nguồn nhiệt năng, do đó có thể tận dụng nguồn nhiệt thải của
công đoạn này để cung cấp cho công đoạn khác nhằm giảm lượng tiêu hao
nhiên liệu cung cấp cho toàn hệ thống.
Tăng tính kinh tế của hệ thống, khai thác tối đa năng suất làm việc của
hệ thống so với trước đây.
Góp phần bảo vệ mơi trường: việc giảm đi lượng tiêu hao nhiên liệu
cũng đồng nghĩa với việc giảm lượng khí thải CO 2 , SO 2 … ra mơi trường
Xuất phát từ những vấn đề trên, các chính sách về tiết kiệm năng lượng, biến đổi
khí hậu trên phạm vi tồn cầu ở mọi lĩnh vực nói chung, cũng như trong lĩnh vực sản
xuất nước sạch nói riêng, luận văn thực hiện “ Nghiên cứu khả năng sản xuất nước

sạch từ nước phèn tận dụng nhiệt khói thải lị hơi”, nhằm góp phần sản xuất nước sạch
cho người dân và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

2. Mục tiêu của đề tài
Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn tận
dụng nhiệt thải công nghiệp. Nguồn nhiệt thải sử dụng cho nghiên cứu là khói thải lị
hơi đốt trấu.
3. Tính cấp thiết của đề tài
Đưa ra phương án Sản xuất nước sạch góp phần giải quyết nhu cầu về nước
sinh hoạt cho người dân tại khu vực bị nhiễm phèn ở Đồng Tháp Mười.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu này có thể làm cơ sở dữ liệu hay tài liệu tham khảo cho các
nghiên cứu, triển khai khác để sản xuất nước sạch, đồng thời nâng cao hiệu quả sử
dụng năng lượng của lị hơi cơng nghiệp.
 Ý nghĩa thực tiễn
Có thể áp dụng tại các cơ sở có lị hơi để sản xuất nước sạch, đáp ứng cho yêu
cầu về nước sinh hoạt cho các khu vực bị nhiễm phèn.
5. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài
 Những nghiên cứu trên thế giới về tận dụng nhiệt khói thải để sản xuất nước và
chưng cất nước

Phương pháp dùng màng nước thẩm thấu để chưng cất nước biển dùng nhiệt từ
nhà máy điện hạt nhân của Abhinav Jain. Năng suất của phương pháp này là 40
kg/m2/h [16].
Hãng HAMOM ( Hoa Kỳ ) là một trong những hãng đi đầu về việc chế tạo các
bộ hâm nước ( ECO ) hay bộ sấy khơng khí ( SKK ) để tận dụng nhiệt thải của lò hơi.
Những bộ trao đổi nhiệt của hãng đư ợc chế tạo từ những ống thép có cánh, ống gang
có cánh hay ống thép trơn tuỳ theo mục đích. Chúng ta có thể tham khảo các thiết bị
này để nghiên cứu chế tạo các bộ phận trong hệ thống chưng cất nước sạch.
Bộ hâm nước ( ECO ) có kết cấu dạng hình hộp, nước chuyển động trong ống,
khói đi ngồi ống. Các ống này được cấu tạo bằng thép đen có cánh hàn bên ngồi. Tất
cả các ống trong một hàng được hàn nối với ống góp vào và một ống góp ra. Ống góp
đầu vào và đầu ra đều có làm sẵn mặt bích để nối với hệ thống cấp nước lò hơi. B ộ
ECO này được lắp trên đường ống khói. Nó có kích thước nhỏ gọn, khá tiện khí lắp
đặt vào hệ thống.
Hãng FireCAD cũng ch ế tạo các bộ ECO và SKK cho lò hơi. Đa s ố sản phẩm
hãng này là những bộ trao đổi nhiệt dùng ống thép có cánh hay ống trơn. Hãng cũng
viết chương trình tính tốn thi ết kế bộ hâm nước cấp với giá 625 USD, bộ sấy khơng
khí với giá 665 USD nhưng cả hai chương trình trên chỉ mang tính tham khảo.
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

Bộ hâm nước của hãng FireCAD. Nư ớc đi trong ống, khói ngồi ống. Kết cấu
của bộ ECO này cũng gi ống như bộ ECO của hãng HAMON, nhưng có đi ều họ bố trí
cho khói đi từ trên xuống. Nước đi vào từ ống góp phía dưới và đi ra từ ống góp phía

trên. Khói và nước vẫn trao đổi nhiệt ngược chiều nhau, nhưng bố trí như thế này sẽ
gây khó khăn cho việc lắp đặt nó vào hệ thống.
Cơng nghệ cất nước biển bằng năng lượng mặt trời đang được Viện Hố học
(Viện Khoa học và Cơng 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 đặt tại một hộ gia đình ở thị xã Bến Tre đã mang
lại hiệu quả cao.
Năm 2005, Viện Khoa học công nghệ nhiệt lạnh (Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội) vừa nghiên cứu thành cơng 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.
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 trong đó thiết bị cuối cùng sử dụng màng
lọc thẩm thấu ngược có kết cấu đặc biệt. Tỷ lệ nội địa hóa thiết bị là 70%. Với dây
chuyền nước ngọt sản xuất theo công nghệ thẩm thấu ngược này có giá khoảng 20,000
đồng/m3.
Năm 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 của Bộ Y tế về nước sinh hoạt cơng suất 300 lít nước ngọt/h cho
ngư dân Đà Nẵng. Thiết bị làm việc dựa trên nguyên lý RO với màng lọc của Mỹ.
Dưới áp lực phù hợp, nước biển sẽ được tách thành phần nước ngọt sạch và hàm lượng
hồ tan thấp thẩm thấu qua màng. Nước có hàm lượng chất rắn hoà tan cao sẽ được
dẫn ra ngoài. Tiếp đó, nước ngọt sẽ được dẫn qua hệ thống tia cực tím UV và vào bồn
chứa sử dụng. Tồn bộ thời gian xử lý trong vòng 2 phút.
Đề tài nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước nhiễm phèn khu vực
Đồng Bằng Sông Cửu Long công suất 1000 m3/ ngày đêm của Th.S Nguyễn Xuân

Hoàn – Viện KHCN & QLMT – Đại Học Công Nghiệp Tp HCM với đề tài này nghiên
cứu quá trình xử lý nước với mục đích tăng độ pH, khử sắt… phù hợp với tiêu chuẩn
về chất lượng nước cung cấp sinh hoạt. Chi phí sản xuất là 1,354,24 đ/m3.
Vật liệu xử lý nước phèn DS3 - loại vật liệu xử lý nước đầu tiên được sản xuất ở
Việt Nam theo hiệu ứng tích số tan khơng những chỉ khử được tính axít của nước mà
cịn có thể loại bỏ sắt, nhơm, sunphát và hầu hết các chất gây ô nhiễm khác có trong
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 3


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

nước phèn. Trong 5 năm qua, vật liệu DS3 đã giúp rất nhiều người dân nghèo vùng sâu
ĐBSCL có nước sinh hoạt.

Hình 1.1 Phương pháp xử lý phèn bằng vật liệu DS3
Tuy nhiên, trong điều kiện hiện nay chưa thể áp dụng những phương pháp này
cho vùng sâu, vùng xa ở đồng bằng sông Cửu Long. Ở những nơi này, thiết bị xử lý
nước phèn phải có hiệu quả nhưng đơn giản, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện kinh tế
và phong tục tập quán của đồng bào địa phương.
Các thí nghiệm thực tế về khả năng khử phèn của DS3 ở hệ lọc đơn giản đều cho
thấy nước phèn ở Kênh Bobo và kênh Mỹ An sau khi lọc đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt
(kết quả này được cơ quan chức năng Bộ Y tế chứng nhận). Giá thành xử lý nước phèn
theo công nghệ này khoảng 2.000 - 3.000 đồng/m3.
6. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một hệ thống sản xuất nước sạch từ nước
phèn tận dụng nguồn nhiệt thải của lò hơi đốt trấu.

7. Nội dung nghiên cứu
• Tổng quan về nhu cầu sử dụng nước sạch và năng lượng tại Việt Nam
• Vấn đề nguồn nước nhiễm phèn ở Đồng Tháp Mười
• Lựa chọn phương án sản xuất nước sạch từ nước phèn
• Cơ sở tính tốn thiết bị chưng cất nước phèn
• Xây dựng chương trình tính tốn và kết quả
• Khảo nghiệm về trao đổi nhiệt với nước phèn
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

• Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của hệ thống
8. Phương pháp nghiên cứu
Quá trình nghiên cứu khả năng sản xuất nước sạch từ nước phèn tận dụng
nguồn nhiệt thải lò hơi chủ yếu là phương pháp lý thuyết.
Ngoài ra, luận văn cò n khảo sát hệ số truyền nhiệt trong trường hợp sử dụng
của nước phèn bằng thực nghiệm.

HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SẠCH VÀ
NĂNG LƯỢNG TẠI VIỆT NAM
1.1. Nhu cầu sử dụng nước sạch
1.1.1.

Vấn đề nước sạch ở Việt Nam

Việt Nam đang trong quá tr
ình phát tri ển kinh tế xã hội nên nhu cầu sử dụng
nước tăng mạnh. Vào thời điểm ngày 01 tháng 4 năm 2014, tổng số dân của Việt Nam
(trừ 5 huyện đảo nhỏ: Bạch Long Vĩ, C ồn Cỏ, Hoàng Sa, Trường Sa, Côn Đảo) là
90.493.352 người. Với quy mô dân số gần 90,5 triệu người, vị trí của Việt Nam trong
bảng xếp hạng các nước đông dân trên thế giới và trong khu vực vẫn không thay đổi so
với năm 2009 (thứ 13 trên thế giới và thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á). Theo kết quả
này, tỷ lệ tăng dân số bình quân trong 5 năm sau Tổng điều tra là 1,06%/năm. Đây là
thời kỳ có tỷ lệ tăng dân số thấp nhất trong vòng 35 năm qua [1].
Tại VN hiện có khoảng 41 triệu người dân nơng thơn chưa có nước sạch (theo
quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt do Bộ Y tế ban hành năm
2009). Chỉ có 8% dân số nơng thơn có nước máy tại nhà hoặc có đường ống dẫn nước
vào sân, 82% có thể lấy nước từ các nguồn đã được cải thiện ở bên ngoài nhà, và 10%
vẫn phải lấy nước từ các nguồn chưa được cải thiện (theo báo cáo của ADB - Ngân
hàng Phát triển châu Á).

Lịch sử phát triển dân số Việt Nam
( Triệu dân)
92000
90000

88000
86000
84000

84218

84218

2006

2007

85118

86025

86933

87840

88776

89716

90493

82392

82000
80000

78000
2005

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Lịch sử phát triển dân số Việt Nam
( Triệu dân)

Hình 1.2 Lịch sử phát triển dân số Việt Nam từ 2005 đến 2014
Theo báo cáo tổng hợp về tác động kinh tế từ vấn đề vệ sinh tại VN - Chương
trình nước và vệ sinh khu vực Đơng Á và Thái Bình Dương (WSP -EAP) của WB năm
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

2008, trung bình VN có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ
sinh kém mỗi năm. Phần lớn trong số gần 200.000 người mắc bệnh ung thư được phát
hiện có ngun nhân chính bắt nguồn từ ơ nhiễm mơi trường nước (theo báo cáo của
Bộ Y tế năm 2014).
Nói đến trữ lượng nước, nhiều người lầm tưởng VN là một quốc gia có nguồn
tài nguyên nước dồi dào với mạng lưới sơng ngịi dày đ ặc và bờ biển trải dài. Thực tế
VN hiện nằm trong nhóm quốc gia thiếu nước khi trữ lượng nước bình quân trên đ ầu
người mỗi năm chỉ đạt 3.840m3, thấp hơn mức trung bình 4.000m3 theo Hội Tài
nguyên nước quốc tế (IWRA) [2].
Theo ước tính, lượng nước ngọt cần dùng vào năm 2014 sẽ là 130 tỷ m3. Mức
này gần tương đương với nguồn nước vào mùa khô trên các lưu vực sông của cả nước.
Như vậy, việc thiếu nước ngọt đã rất rõ ràng. Nước sử dụng trong sinh hoạt chiếm tỷ lệ
khoảng 2% so với tổng nhu cầu. Nếu đối chiếu với tiêu chuẩn thiếu nước của Tổ chức
Khí tượng thế giới và của UNESCO, năm 2013 nhiều vùng ở Việt Nam thiếu nước ở
mức từ trung bình đến gay gắt, đặc biệt trong các tháng mùa khơ.
Vì thế, Chương trình mục tiêu quốc gia Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông
thôn giai đoạn 2012-2015, tại Quyết định số 366/QĐ-TTg [3] mục tiêu từng bước thực
hiện hóa Chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020,
cải thiện điều kiện cung cấp nước sạch, vệ sinh, nâng cao nhận thức, thay đổi hành vi
vệ sinh và giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường, góp phần nâng cao sức khỏe và chất lượng
sống cho người dân nông thôn.
Về cấp nước: 85% dân số nông thôn được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh,
trong đó 45% sử dụng nước đạt quy chuẩn QCVN 02-BYT với số lượng ít nhất là 60
lít/người/ngày; 100% các trường học mầm non và phổ thông, trạm y tế xã ở nông thơn
đủ nước sạch.
Đây là nhiệm vụ nặng nề và khó khăn đối với một nước đang phát triển như Việt
Nam. Để giải quyết tình trạng này, ngồi việc qn triệt tư tưởng sử dụng nước tiết
kiệm, cần phải tìm kiếm thêm nhiều giải pháp cấp nước khác nhau. Một số giải pháp

sau đây đã và đang được nước ta cũng như các nước khác trên thế giới nghiên cứu và
áp dụng để sản xuất và sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt:
- Xây dựng nhiều hồ chứa để tích trữ nước. Giải pháp này đang ngày càng
ít được sử dụng do giá cả đất đai ngày càng tăng cao.
- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng cho các
ngành công nghiệp. Đây được xem như giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt.
- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển…
- Nghiên cứu sản xuất nước sạch thải công nghiệp thành nước sạch…
- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước ngọt. Nguồn nước được
lấy từ các sông, suối, ao, hồ, nước nhiễm phèn…

HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ
1.1.2.

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

Tình hình sử dụng nước tại Việt Nam và Thế giới
1.1.2.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới
a) Các nguồn nước

Trên hành tinh của chúng ta phát nước sinh từ 3 nguồn: bên trong lịng đất, từ các
thiên thạch ngồi quả đất mang vào và từ tầng trên của khí quyển; trong đó thì nguồn
gốc từ bên trong lịng đất là chủ yếu. Nước có nguồn gốc bên trong lịng đất được hình
thành ở lớp vỏ giữa của quả đất do quá trình phân hóa các lớp nham thạch ở nhiệt độ
cao tạo ra, sau đó theo các khe nứt của lớp vỏ ngồi nước thốt dần qua lớp vỏ ngồi

thì biến thành thể hơi, bốc hơi và cuối cùng ngưng tụ lại thành thể lỏng và rơi xuống
mặt đất. Trên mặt đất, nước chảy tràn từ nơi cao đến nơi thấp và tràn ngập các vùng
trủng tạo nên các đại dương mênh mông và các sông hồ nguyên thủy. Theo sự tính
tốn thì khối lượng nước ở trạng thái tự do phủ lên trên trái đất khoảng 1,4 tỉ km3 ,
nhưng so với trử lượng nước ở lớp vỏ giữa của qủa đất ( khoảng 200 tỉ km3 ) thì chẳng
đáng kể vì nó chỉ chiếm khơng đến 1%. Tổng lượng nước tự nhiên trên thế giới theo
ước tính có khác nhau theo các tác giả và dao động từ 1.385.985.000 km3 (Lvovits,
Xokolov - 1974) đến 1.457.802.450 km3 (F. Sargent - 1974). Nước bao phủ 71% diện
tích của quả đất trong đó có 97% là nước mặn, cịn lại là nước ngọt. Nước giữ cho khí
hậu tương đối ổn định và pha lỗng các yếu tố gây ơ nhiễm mơi trường, nó cịn là
thành phần cấu tạo chính yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm từ 50% -97% trọng lượng
của cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể và ở Sứa biển
nước chiếm tới 97%.
Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà
con người không sử dụng được vì nó nằm q sâu trong lịng đất, bị đóng băng, ở dạng
hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục điạ... chỉ có 0, 5% nước ngọt hiện diện
trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần
nước bị ơ nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể
sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước
ngọt để sử dụng (Miller, 1988).

Bảng 1.1 Trữ lượng nước trên thế giới (theo F. Sargent, 1974)
Loại nước
Biển và đại dương
Nước ngầm
Băng và băng hà
Hồ nước ngọt
Hồ nước mặn
Khí ẩm trong đất
Hơi nước trong khí ẩm

Nước sơng
Tuyết trên lục địa

Trữ lượng (km3)
1.370.322.000
60.000.000
26.660.000
125.000
105.000
75.000
14.000
1.000
250

b) Tình hình sử dụng
Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn ni thì đồng ruộng dần dần phát triển ở
miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân cịn ít và
nước thì đầy ắp trên các sơng hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

thì cũng chỉ cần chuyển cư khơng xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đ ẹp hơn. Vì vậy,
nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề
nước chưa có gì là quan trọng.

Tình hình thayđổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và
càng ngày càng phát triển như vũ bão. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng
dịng người từ nơng thơn đổ xơ vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp
tục cho đến ngày nay. Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư q đơng đúc, tình
trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải.
Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông
nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước tính, bình qn trên tồn
thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp,
50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay
đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia.
Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử
dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc
thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho công nghiệp, 6% sử dụng cho sinh
hoạt và giải trí. (Chiras, 1991).
Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của
nền cơng nghiệp trên tồn thế g iới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với
một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất...,
chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho cơng
nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000
lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn
giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp. Theo
đà phát triển của nền cơng nghiệp hiện nay trên thế giới có thể dự đoán đến năm 2000
nhu cầu nước sử dụng cho cơng nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60
lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao khơng hồn lại do sản xuất cơng nghiệp
chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao khơng hồn lại và lượng nước còn
lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất
gây ô nhiễm ( Cao Liêm, Trần Đức Viên - 1990 ).
Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông
nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một
lượng nước ngày càng cao.Theo M.I.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh

nơng nghiệp mà dịng chảy cả năm của các con sơng trên tồn thế giới có thể giảm đi
khoảng 700 km3/năm. Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có
khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung bởi nước sông hoặc nước ngầm bằng
biện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khơ. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa
lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để
sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1
tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là
do sự địi hỏi của q trình thốt hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt
trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ
lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến
năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước t rên toàn thế
giới.
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 9


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh
sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5-10 lít nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển
của xã hội loài người ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày
cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp
hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu
cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7%
tổng nhu cầu nước trên thế giới (Cao Liêm, Trần Đức Viên - 1990).
Ngoài ra, còn ất
r nhiều nhu cầu khác về nước trong nhiều hoạt động của con

người như giao thông vận tải, giải trí ở ngồi trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội ...
nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội.
1.1.2.2. Tình hình sử dụng nước ở Việt Nam
a) Các nguồn nước
 Nước mặt
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình
từ 1.800mm - 2.000mm, nhưng lại phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu vào
mùa mưa từ tháng 4 -5 đến tháng 10, riêng vùng duyên hải Trung bộ thì mùa mưa bắt
đầu và kết thúc chậm hơn vài ba tháng.
Sự phân bố không đồng đều lượng mưa và dao động phức tạp theo thời gian là
nguyên nhân gây nên nạn lũ lụt và hạn hán thất thường gây nhiều thiệt hại lớn đến mùa
màng và tài sản ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc gia, ngồi ra cịn gây nhiều trở ngại
cho việc trị thủy, khai thác dịng sơng.
Theo sự ước tính thì lượng nước mưa hằng năm trên toàn lãnh thổ khoảng 640
km3, tạo ra một lượng dịng chảy của các sơng hồ khoảng 313 km3. Nếu tính cả lượng
nước từ bên ngồi chảy vào lãnh thổ nước ta qua hai con sông lớn là sông Cửu long (
550 km3 ) và sông Hồng ( 50 km3 ) thì tổng lượng nước mưa nhận được hằng năm
khoảng 1.240 km3 và lượng nước mà các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900
km3. Như vậy so với nhiều nước, Việt nam có nguồn nước ngọt khá dồi dào lượng
nước bình quân cho mỗi đầu người đạt tới 17.000 m3/ người/ năm. Do nền kinh tế
nước ta chưa phát triển nên nhu cầu về lượng nước sử dụng chưa cao, hiện nay mới chỉ
khai thác được 500 m3/người/năm nghĩa là chỉ khai thác được 3% lượng nước được tự
nhiên cung cấp và chủ yếu là chỉ khai thác lớp nước mặt của các dịng sơng và phần
lớn tập trung cho sản xuất nông nghiệp.
 Nước ngầm
Nước tàng trữ trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài
nguyên nước ở Việt Nam. Mặc dù nước ngầm được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt
đã có từ lâu đời nay; tuy nhiên việc điều tra nghiên cưú nguồn tài nguyên nầy một cách
tồn diện và có hệ thống chỉ mới được tiến hành trong chừng chục năm gần đây. Hiện
nay phong trào đào giếng để khai thác nước ngầm được thực hiện ở nhiều nơi nhất là ở

vùng nông thôn bằng các phương tiện thủ cơng, cịn sự khai thác bằng các phương tiện
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 10


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

hiện đại cũng đã được tiến hành nhưng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất
và sinh hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cư lớn mà thơi.
 Nước khống và nước nóng
Theo thống kê chưa đầy đủ thì ở Việt Nam có khoảng 350 nguồn nước khống và
nước nóng, trong đó nhóm chứa Carbonic tập trung ở nam Trung bộ, đông Nam bộ và
nam Tây nguyên; nhóm ch
ứa Sulfur Hydro ở Tây Bắc và miền núi Trung bộ; nhóm
chứa Silic ở trung và nam Trung bộ; nhóm chứa Sắt ở đồng bằng Bắc bộ; nhóm chứa
Brom, Iod và Bor có trong các trầm tích miền võng Hà Nội và ven biển vùng Quảng
Ninh; nhóm chứa Fluor ở nam Trung bộ....Phần lớn nước khoáng cũng là nguồn nước
nóng, gồm 63 điểm ấm với nhiệt độ từ 30 o – 40 o C; 70 điểm nóng vừa với nhiệt độ từ
41o - 60o C và 36 điểm rất nóng với nhiệt độ từ 60o - 100oC; hầu hết là mạch ngầm
chỉ có 2 mạch lộ thiên thuộc loại ấm gặp ở trung Trung bộ và ở đông Nam bộ. Từ
những số liệu trên cho thấy rằng tài nguyên nước khống và nước nóng của Việt Nam
rất đa dạng về kiểu loại và phong phú có tác dụng chửa bệnh, đồng thời có tác dụng
giải khát và nhiều cơng dụng khác.
b) Tình hình sử dụng nước
Trong những năm gần đây nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp và sinh
hoạt không ngừng tăng lên theo đà phát triển của công nghiệp, sự gia tăng dân số, mức
sống của người dân không ngừng được nâng cao và sự phát triển của các đô thị.

Nước sử dụng cho nông nghiệp cũng tăng lên do việc mở rộng diện tích đất canh
tác và sự thâm canh tăng vụ. Theo sự ước tính của các nhà chun mơn thì từ nay đến
năm 2000 để đưa diện tích tưới cho nơng nghiệp lên 6,5 triệu ha thì tổng lượng nước
cần khoảng 60km3, cho chăn nuôi khoảng 10 -15 km3, nhu cầu về nước cho 80 triệu
dân khoảng 8 km3; tính chung nhu cầu về nước sẽ tăng lên khoảng từ 90 -100
km3. Như vậy đến năm 2000 lượng nước cần cho sự phát triển đạt xấp xỉ khoảng 30%
lượng nước được cung cấp trên toàn lãnh thổ. Ðiều đặc biệt là nhu cầu nầy phần lớn
tập trung vào mùa khô trong khi mực nước trong các sơng ngịi xuống thấp nên có nơi
nước sẽ không đủ dùng, điều nầy cho thấy nếu không quản lý và phân phối tốt sẽ xảy
ra tình trạng thiếu nước gay gắt như hiện nay
Nước sạch là nhu cầu không thể thiếu trong đời sống hàng ngày của con người và
đang trở thành vấn đề nóng bỏng trong việc bảo vệ sức khỏe và cải thiện điều kiện
sinh hoạt của người dân.
Hiện nay, ở nhiều vùng nông thôn, nguồn nước người dân sử dụng trong sinh
hoạt chủ yếu từ ao, hồ, bể chứa nước mưa và nước ngầm lấy từ giếng khơi và giếng
khoan. Hàng ngày, người dân vẫn tắm giặt, ăn uống bằng những nguồn nước này, do
không bảo đảm vệ sinh nên nguy cơ mắc các bệnh đường ruột, bệnh ngồi da là rất
cao.
Khảo sát tình hình sử dụng nước sinh hoạt của người dân nông thôn ngoại thành
cho thấy, ở nhiều nơi người dân sử dụng nguồn nước mưa để phục vụ cho nhu cầu ăn,
uống, nguồn nước ngầm lấy lên từ các giếng khoan và giếng khơi để tắm, giặt và phục
vụ cho các sinh hoạt thường ngày khác. Đối với nước mưa, do sự phát triển nhanh
chóng của các khu cơng nghiệp, nhà máy, xí nghiệp kéo theo lượng khí thải thốt ra từ
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 11


LUẬN VĂN THẠC SĨ

GVHD: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

các nhà máy tăng lên nhanh chóng. Khi mưa nh
ững chất thải độc hại theo nước mưa
rơi xuống bể chứa nước của người dân. Người dân trực tiếp sử dụng nguồn nước này
dễ mắc bệnh.
Cịn đối với các nguồn nước ngầm, khơng phải ở đâu nước lấy lên từ giếng khoan
và giếng khơi cũng đạt tiêu chuẩn vệ sinh. Nhiều nơi, hàm lượng sắt trong nước là rất
lớn, chính vì vậy nếu sử dụng nguồn nước này sẽ gây ra những hậu quả không tốt cho
sức khoẻ mai sau. Để hạn chế lượng sắt có trong nước, người dân đã thực hiện loại bỏ
bằng cách xây bể lọc nước, nhưng với phương pháp và trình độ kỹ thuật hạn chế,
những giải pháp mà người dân đang thực hiện hiệu quả không cao. Lượng nước ngầm
giờ đây ngày càng bị ô nhiễm do lượng chất thải và nước thải trong sinh hoạt, đặc biệt
nguồn nước thải cơng nghiệp từ các nhà máy, xí nghiệp ngày càng tăng.
Sự nỗ lực của các ngành ở từng khu vực trong việc đưa nước sạch về vùng sâu,
vùng xa trên từng địa bàn thơng qua Chương trình mục tiêu Quốc gia Nước sạch và
Vệ sinh môi trường nông thơn đến năm 2020 đã góp phần nâng tỷ lệ dân cư nông thôn
được cung cấp nước sạch lên 74%, trong đó có gần 48% người dân sử dụng nước theo
tiêu chuẩn Việt Nam (còn gọi là nước máy). Mặc dù vậy, nhưng vẫn không đủ cung
cấp nước sạch ở các vùng nơng thơn. Xã hội hố lĩnh vực cấp nước sạch nơng thơn.
Ví dụ điển hình ở Tỉnh Đồng Tháp, Hiện tồn tỉnh có 392 trạm cấp nước, trong
đó 327 trạm cấp nước ngầm và 65 trạm cấp nước mặt. Để có được kết quả trên phải kể
đến chủ trương xã hội hố lĩnh vực cấp nước sạch nơng thôn. Trong tổng số trên 200
tỷ đồng huy động đầu tư xây dựng cơng trình cấp nước sạch thì nguồn vốn tư nhân,
dân đóng góp lên đến 70 tỷ đồng. Trong 05 mơ hình quản lý cơng trình cấp nước tập
trung, mơ hình tư nhân chiếm 74%, riêng mơ hình doanh nghiệp chiếm 13% nhưng
hoạt động khá hiệu quả.
1.2.

Vấn đề nước nhiễm phèn ở Đồng Tháp Mười

1.2.1. Giới thiệu sơ lược về vùng Đồng Tháp Mười
a) Lịch sử Đồng Tháp Mười

Đồng Tháp Mười, vùng đất từng được mệnh danh là “túi phèn”, là “rốn lũ” của
vùng Đồng bằng Sông Cửu Long, mảnh đất từng làm nản lòng nhiều nhà khoa học
quốc tế khi muốn chinh phục nó để phục vụ sản xuất nông nghiệp. Thế nhưng, chỉ sau
bốn thập niên (1975 – 2015), cuộc trường chinh khai phá, cải tạo đất phèn và khắc chế
lũ của người dân Nam Bộ đã làm nên kì tích, biến nơi đây thành vựa lúa lớn của đất
nước, góp phần đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và biến Việt Nam thành một
cường quốc về xuất khẩu lúa gạo trên thế giới.
Cuộc trường chinh khai phá Theo sử liệu ghi lại, tên gọi Đồng Tháp Mười xuất
hiện từ đầu thế kỉ XIX. Đây là vùng đất nằm ở hạ lưu sông Tiền. Đồng Tháp Mười có
địa hình trũng như lịng ch ảo, đất đai nhiễm phèn, chỉ có cỏ lác mọc thành đồng. Mỗi
năm nơi đây phải hứng chịu 6 tháng nước lũ tràn về biến thành rốn lũ, rồi đến 6 tháng
nắng hạn khiến cho đồng ruộng cạn kiệt nước đến độ khơng thể trồng được cây gì nên
đất đành phải bỏ đất hoang.
HV: NGUYỄN VŨ BẰNG

Page 12