Công nghệ khử muối chuyển đổi nước biển thành nước ngọt có thể uống được hoặc sử dụng được bằng cách loại bỏ muối và tạp chất. Công nghệ này có đặc điểm là không bị ảnh hưởng bởi lũ lụt, di dân, thiên vị chính trị và các hạn chế về khí hậu. Độ tin cậy và chất lượng nguồn nước của công nghệ này không bị ảnh hưởng bởi vị trí địa lý, điều kiện môi trường, kiểu khí hậu hay các yếu tố xã hội. Với nguồn nước ngọt ngày càng cạn kiệt do hiện tượng nóng lên toàn cầu, sa mạc hóa và ô nhiễm môi trường, cùng với sự gia tăng dân số toàn cầu, công nghệ khử muối đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Công nghệ này đã chứng tỏ là một phương án cung cấp nước đáng tin cậy và hiệu quả, đóng vai trò là giải pháp quan trọng để giải quyết tình trạng thiếu hụt tài nguyên ở các vùng ven biển và các hòn đảo ngoài khơi.
Hiện nay, quá trình khử muối chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ chính: các phương pháp nhiệt (chưng cất) và ro các phương pháp màng (thẩm thấu ngược).
Các phương pháp nhiệt bao gồm Multi-Stage Flash (MSF) và Multi-Effect Distillation (MED). Phương pháp MSF bao gồm việc đưa nước biển đã được làm nóng vào một bình áp suất thấp để bay hơi và ngưng tụ tức thì; phương pháp MED sử dụng nhiều chu trình hơi nước để làm nóng và bay hơi nước biển theo từng giai đoạn. Các phương pháp nhiệt đã được phát triển hoàn thiện và rất an toàn, nhưng tiêu tốn lượng năng lượng đáng kể.
Các phương pháp sử dụng màng lọc chủ yếu dựa trên công nghệ thẩm thấu ngược (RO), sử dụng áp suất cao để ép nước biển đi qua màng bán thấm, giữ lại muối đồng thời cho phép nước ngọt đi qua. Tiêu thụ năng lượng chính của RO nằm ở điện năng được sử dụng bởi các máy bơm áp suất cao, chiếm 40%-50% chi phí. Tuy nhiên, mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của nó tương đối thấp (khoảng 3-4 kWh/mét khối), khiến nó trở thành công nghệ khử muối nước biển phát triển nhanh nhất.
Chi phí khử mặn nước biển có sự chênh lệch đáng kể tùy thuộc vào công nghệ, quy mô và vị trí địa lý. Theo các nghiên cứu quốc tế và kinh nghiệm thực tiễn, chi phí thường dao động từ 1,40 đến 1,30 euro mỗi mét khối
Tại Trung Quốc, chi phí khử muối bằng phương pháp thẩm thấu ngược dao động trong khoảng 1,61–1,22 nhân dân tệ/tấn, trong khi chi phí của các công nghệ khử muối nhiệt nằm trong khoảng 0,92–1,83 nhân dân tệ/tấn. Tính ra theo đơn vị gallon, con số này tương đương khoảng 0,002–0,005 nhân dân tệ/gallon.
Trên phạm vi quốc tế, chi phí khử muối có sự chênh lệch lớn hơn. Tại Trung Đông, hiệu quả quy mô và các khoản trợ cấp có thể giúp giảm chi phí xuống mức thấp nhất là 1,31–1,61 USD/tấn. Các gói thầu dự án khử muối quốc tế gần đây thậm chí đã đạt mức 0,4–0,6 USD/mét khối. Một số dự án tại Ả Rập Xê Út sử dụng công nghệ kết hợp năng lượng mặt trời đã đạt được chi phí thấp nhất là 0,4 USD/tấn.
Dưới đây là bảng so sánh chi phí xây dựng của 15 nhà máy khử muối tiêu biểu:
| Tên dự án | Khu vực | Công suất (10.000 m³/ngày) | Công nghệ | Năm hoàn thành | Chi phí xây dựng |
|---|---|---|---|---|---|
| Shubaybah 3 | Mecca, Ả Rập Xê Út | 128.2 | MSF, RO | 2019 | 1.042.100.000 |
| Sorek | Tel Aviv, Israel | 117.2 | RO | 2023 | $1,5 tỷ |
| Ras Al-Khair | Ả Rập Xê Út | 103.6 | MSF, RO | 2014 | $ 1,76 tỷ |
| Tawila | Abu Dhabi, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất | 90.92 | RO | 2022 | 1.049 triệu |
| Khu công nghiệp Jubail 3A | Ả Rập Xê Út | 60 | RO | 2022 | 1.045.000.000 |
Chi phí khử mặn nước biển bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chủ yếu bao gồm:
Chi phí năng lượng: Đây là thành phần chi phí lớn nhất. Đối với công nghệ thẩm thấu ngược, chi phí điện chiếm 41,491% tổng chi phí; đối với công nghệ chưng cất đa hiệu ứng, chi phí hơi nước chiếm 34,761% tổng chi phí. Việc giảm 201% giá điện sẽ làm giảm chi phí sản xuất nước bằng công nghệ thẩm thấu ngược xuống 11,861% trên mỗi tấn.
Đầu tư vốn: Bao gồm chi phí mua sắm thiết bị và chi phí xây dựng, khoản này chiếm một phần đáng kể trong tổng chi phí. Chi phí mua sắm thiết bị và dụng cụ chiếm khoảng 58% trong tổng vốn đầu tư. Việc giảm 20% vốn đầu tư có thể giúp giảm chi phí sản xuất nước biển khử muối xuống 14.68%.
Hiệu quả quy mô: Các dự án quy mô lớn hơn giúp giảm chi phí đơn vị. Các dự án có sản lượng hàng ngày cao hơn cho thấy chi phí khử muối trên mỗi tấn nước thấp hơn.
Vị trí địa lý và chất lượng nước: Chi phí thường cao hơn ở những khu vực có chất lượng nước biển kém hoặc khó tiếp cận nguồn năng lượng giá rẻ. Các vùng ven biển thường có chi phí thấp hơn, trong khi các khu vực nội địa thường đắt đỏ hơn.
Lựa chọn công nghệ: Công nghệ thẩm thấu ngược thường có chi phí thấp hơn so với các phương pháp nhiệt. Tuy nhiên, chi phí nhiệt có thể được giảm đáng kể nếu có sẵn nguồn hơi nước hoặc nhiệt thải giá rẻ.
Tiêu thụ năng lượng là yếu tố chính cấu thành chi phí khử muối. Đối với các quy trình khử muối bằng thẩm thấu ngược, Mức tiêu thụ điện dao động từ 3 đến 5 kWh trên mỗi tấn nước, trong đó chi phí điện chiếm từ 40% đến 50% tổng chi phí.
Đối với các quy trình khử muối bằng phương pháp chưng cất đa hiệu ứng (MED), mức tiêu thụ điện năng là 0,9–1,5 kWh/tấn, nhưng cũng cần sử dụng năng lượng hơi nước. Khi hơi nước được lấy từ hơi thải hoặc nhiệt thải, chi phí hơi nước trở nên không đáng kể, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất nước.
Dự án khử muối giai đoạn IV tại Rabigh, Ả Rập Xê Út, áp dụng công nghệ tiên tiến, giúp giảm mức tiêu thụ điện xuống còn 2,78 kWh cho mỗi tấn nước sản xuất. Với mức giá điện công nghiệp tại Ả Rập Xê Út, chi phí để khử muối một tấn nước biển chỉ là $0,3.
Các dự án khử muối quy mô lớn đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn. Các chi phí này có sự chênh lệch đáng kể tùy thuộc vào công nghệ và quy mô:
Các dự án khử muối bằng phương pháp thẩm thấu ngược đòi hỏi mức đầu tư từ 1.000 đến 1.500 USD cho mỗi tấn nước; mức đầu tư cho các dự án khử muối bằng phương pháp chưng cất chân không đa hiệu ứng (MEVD) dao động từ 1.200 đến 2.000 USD cho mỗi tấn nước.
Một số ví dụ cụ thể về dự án bao gồm:
Dự án khử muối Jubail 3A tại Ả Rập Xê Út, do Trung Quốc thi công, có công suất 600.000 tấn/ngày với tổng vốn đầu tư là 1.465 triệu; dự án Rabigh 3 cũng có công suất 600.000 tấn/ngày với tổng vốn đầu tư là 1.490 triệu.
Chi phí khử mặn đang ngày càng cạnh tranh hơn so với các nguồn nước truyền thống. Tại Trung Quốc, chi phí trung bình cho mỗi tấn nước khử mặn dao động từ 0,8 đến 0,2 USD, cao hơn đáng kể so với mức 0,8 đến 0,9 USD được ghi nhận tại các dự án tiên tiến ở nước ngoài. Tuy nhiên, con số này vẫn thấp hơn chi phí vận chuyển nước tại một số khu vực khan hiếm nước.
Thành phố Thanh Đảo đã xây dựng được công suất khử mặn vượt quá 230.000 tấn mỗi ngày. Công ty TNHH Khử mặn Baifa áp dụng mức giá trung bình cho nước công nghiệp là 0,9 USD/tấn và cho nước sinh hoạt là 0,75 USD/tấn. Nhà máy Khử mặn Đông Gia Khẩu thu phí 0,65 USD/tấn đối với nước khử mặn.
Trong khi khử mặn nước biển Mặc dù hiện tại vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn các dự án chuyển nước liên lưu vực như Dự án Chuyển nước từ Nam ra Bắc, nhưng công nghệ này lại có những ưu điểm riêng biệt tại các khu vực ven biển. Nó đóng vai trò là nguồn nước bổ sung để đáp ứng một phần nhu cầu nước công nghiệp và sinh hoạt. Với sự tiến bộ của công nghệ và quy mô ngày càng mở rộng, chi phí khử mặn dự kiến sẽ tiếp tục giảm, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh so với các nguồn nước truyền thống.
Đúng vậy, chi phí khử mặn được dự báo sẽ tiếp tục giảm. Trong hai thập kỷ qua, lượng điện năng tiêu thụ cần thiết để xử lý một mét khối nước biển bằng công nghệ thẩm thấu ngược đã giảm từ 5 kWh xuống dưới 3 kWh. Từ năm 1999 đến năm 2017, chi phí cho công nghệ thẩm thấu ngược và chưng cất đa hiệu ứng nhiệt độ thấp đã giảm lần lượt khoảng 29,75% và 36,97%.
Các hướng đi chính để cắt giảm chi phí trong tương lai bao gồm:
Đổi mới công nghệ: Phát triển các công nghệ khử muối tiết kiệm năng lượng mới nhằm nâng cao chất lượng tổng thể và năng lực cạnh tranh cốt lõi. Ví dụ bao gồm nghiên cứu về màng graphene và hệ thống thẩm thấu thuận (FO).
Sản xuất thiết bị gia dụng: Việc đạt được khả năng sản xuất trong nước các thiết bị khử muối sẽ giúp giảm chi phí thiết kế cho các nhà máy khử muối trong nước từ 20% đến 30% so với các nhà máy nhập khẩu, từ đó làm giảm chi phí khử muối tương ứng từ 10% đến 15%.
Tối ưu hóa năng lượng: Giảm đáng kể chi phí năng lượng thông qua việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, năng lượng gió) để sản xuất điện, tận dụng nhiệt thải công nghiệp (ví dụ: khí thải từ ống khói nhà máy điện, khí thải làm mát từ các nhà máy thép) và phát triển các giải pháp tích hợp “năng lượng gió – khử muối – sản xuất hydro”.
Hiệu quả quy mô: Khi quy mô các dự án ngày càng mở rộng, cả chi phí đầu tư cho từng đơn vị và chi phí vận hành sẽ tiếp tục giảm. Với dự báo công suất khử muối hàng ngày trên toàn cầu sẽ đạt 250 triệu mét khối vào năm 2030, hiệu ứng kinh tế quy mô sẽ ngày càng trở nên rõ rệt.
Tóm lại, chi phí khử mặn nước biển đã giảm từ mức quá cao trước đây xuống mức cạnh tranh. Những tiến bộ công nghệ trong tương lai cùng với việc mở rộng quy mô được kỳ vọng sẽ thúc đẩy việc giảm chi phí hơn nữa, từ đó đưa công nghệ khử mặn trở thành một giải pháp then chốt cho những thách thức về tình trạng khan hiếm nước trên toàn cầu.
Kysearo là một công ty sản xuất thiết bị xử lý nước hàng đầu có trụ sở tại Trung Quốc, chuyên thiết kế và sản xuất các hệ thống xử lý nước hiệu suất cao.
Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành, chúng tôi luôn nỗ lực cải thiện chất lượng các nguồn nước khác nhau, bao gồm nước biển, nước giếng, nước giếng khoan, nước máy và nước ngầm, v.v.
Sản phẩm
Công ty
Liên hệ
