Ứng dụng năng lượng xanh cho nhà máy xử lý nước

Sử dụng nguồn năng lượng xanh để cung cấp nguồn năng lượng cho toàn bộ hoạt động của nhà máy xử lý nước là nội dung của công trình do ThS. Trương Công Nam và các cộng sự của Công ty TNHH MTV Xây dựng và Cấp nước Thừa Thiên Huế (HueWACO) thực hiện vừa được trao giải nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2015, công trình giúp tiết kiệm điện năng, thân thiện với môi trường và đã được áp dụng thành công tại Nhà máy Lộc Trì, Chân Mây, Hương Phong với tổng giá trị làm lợi hàng tỷ đồng.

Hiện nay, HueWACO đang quản lý 32 nhà máy nước và trên 40 trạm tăng áp, hơn 3.000 km đường ống cấp nước, hàng năm HueWACO tiêu thụ trên 10 triệu kWh điện và hơn 25.000 lít dầu. Cùng với sự phát triển của mạng lưới cấp nước và tỷ lệ người dân dùng nước, chi phí sử dụng lượng năng lượng tiêu thụ của HueWACO cũng tăng mạnh. 

Từ năm 2010, nhu cầu sử dụng nước sạch trên toàn tỉnh tăng mạnh, địa bàn cấp nước được mở rộng về vùng nông thôn nên nhiều khu vực cuối mạng đường ống xảy ra tình trạng áp lực yếu. Do khu vực nông thôn có mật độ dân cư thưa thớt, địa bàn rộng nên HueWACO đã phải xây dựng thêm nhiều trạm tăng áp và các nhà máy công suất vừa và nhỏ ở cuối nguồn nhằm tăng áp lực và lưu lượng cho những khu vực trên. Điều này làm cho lượng năng lượng tiêu thụ của HueWACO tăng mạnh. Đồng thời, từ năm 2010 đến năm 2015 giá điện sản xuất đã tăng 1,5 lần; trung bình tăng 8,5%/năm. Giá điện tăng và các chi phí sản xuất khác cũng tăng theo đã ảnh hưởng lớn đến chi phí sản xuất nước.

Đứng trước tình hình đó, HueWACO tận dụng nguồn năng lượng xanh từ các đập nước vào sản xuất như: Thiết kế đập nước, đường ống dẫn nước, tuabin thủy điện, máy phát điện, cung cấp điện cho hoạt động tại nhà máy xử lý nước Lộc Trì; Chân Mây, A lưới và các trạm điều áp, bể trung chuyển Hương Phong, Phú Bài; lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời tại bể chứa nhà máy nước Phong Thu. Các sáng kiến này đã giúp tiết giảm lượng điện năng tiêu thụ của HueWACO, góp phần gián tiếp bảo vệ môi trường và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Tại Thừa Thiên Huế, nhà máy xử lý nước sạch được xây dựng ở vùng núi, nước được từ đập cao tự chảy về nhà máy nhờ độ chênh áp, các nguồn này chính là một nguồn năng lượng dư thừa có thể sử dụng được. Vì vậy, công trình đã nghiên cứu sử dụng nhiều loại tuabin thủy điện lắp đặt trên đường ống để sản xuất điện cung cấp cho quá trình xản xuất.

ThS. Trương Công Nam, Giám đốc HueWaco, chủ nhiệm công trình cho biết, Nhà máy nước Lộc Trì là một trong những công trình sử dụng nguồn năng lượng xanh trong sản xuất nước sạch của HueWACO. Tại đây, nước thô từ đập Khe Su (cách nhà máy khoảng 2 km, độ chênh cao trên 50m) theo đường ống dẫn tự động chảy vào bể trộn của nhà máy. Trước khi vào bể trộn, đường ống chia ra 2 đường: chảy trực tiếp vào bể trộn hoặc chảy vào bể trộn qua tuabin thủy điện công suất 4kW. Nguồn nước chảy qua tuabin sẽ tạo ra điện cung cấp đến hệ thống tủ điện. Tủ điện này có lắp đặt các mạch điều áp để điều chỉnh điện áp luôn ở mức ổn định cung cấp cho hoạt động sản xuất nước của nhà máy. Điện năng sản xuất trong quá trình này sẽ được sử dụng cung cấp điện cho các thiết bị sản xuất nước, các thiết bị súc lọc, cào bùn; thiết bị sản xuất hóa chất.

Tuabin thủy điện được lắp đặt trên đường ống song song (bypass) với đường ống dẫn nước thô trực tiếp vào bể trộn, được ngăn cách bằng 02 van phân đoạn nên người vận hành có thể sử dụng một trong hai đường ống để lấy nước thô. Với thiết kế lắp đặt như trên, khi tiến hành bảo dưỡng hoặc sửa chữa tuabin thủy điện thì nhà máy vẫn hoạt động bình thường nên không gây ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nước. Tuabin thủy điện được lắp đặt là loại tuabin xung kích gáo tia nghiên (turbine pelton) có dải hoạt động khá rộng từ 80-140m³/h. Vì vậy, công nhân vận hành có thể dễ dàng thay đổi lưu lượng nước thô phù hợp với nhu cầu sản xuất của nhà máy mà không ảnh hưởng đến điện áp của máy phát thủy điện.

ThS. Trương Công Nam (đứng thứ hai từ bên trái sang) nhận giải nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2015

Hiện tại, ở HueWACO đã đưa vào áp dụng thành công tại 3 nhà máy Lộc Trì (2.000m³/ngày đêm), Chân Mây  (8.000m³/ngày đêm), Hương Phong (3.000m³/ngày đêm) và đang tiếp tục áp dụng cho bể chứa trung chuyển trên mạng lưới trong thời gian tới (Phú Bài, Sịa, Điền Môn…).

Theo tính toán, trong các chi phí sản xuất nước, chi phí điện năng chiếm một tỷ lệ khá lớn từ 5-7%. Vì vậy, sử dụng nguồn năng lượng xanh sẽ giúp tiết giảm chi phí, góp phần giảm giá thành nước. Chỉ tính riêng việc sử dụng nguồn năng lượng xanh tại 3 nhà máy nước Lộc Trì, Hương Phong, Chân Mây trong 10 năm, công ty đã tiết kiệm nguồn kinh phí trên 850 triệu đồng. Nguồn năng lượng xanh còn được tận dụng để sản xuất hóa chất phục vụ công tác sản xuất nước. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ năng lượng xanh trong sản xuất nước cũng góp phần giảm lượng khí thải ra môi trường. Như tại nhà máy Lộc Trì, mỗi năm giảm khoảng 13 tấn khí CO2, gián tiếp góp phần vào công tác bảo vệ môi trường.

ThS. Trương Công Nam cho biết thêm, với thiết bị đơn giản, dễ thực hiện, tiết kiệm chi phí, hiệu quả cao và trên thực tế công trình nghiên cứu này có thể được tham khảo và áp dụng cho tất các các công ty cấp nước trên toàn quốc, đặc biệt là tại các tỉnh miền núi, nơi có các nguồn nước tự chảy để lắp đặt máy phát thủy điện, không chỉ thế cón được áp dụng ngay cả ở các trạm điều áp, bể chứa trung chuyển ở các nhà máy trên vùng đồng bằng. Ngoài ra, giải pháp này góp phần nâng cao chất lượng nước, tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành, đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng nước của người dân vùng nông thôn, miền núi và vùng sâu vùng xa.

Hiện nay, HueWACO đang tiếp tục triển khai nhân rộng giải pháp này trên toàn quốc và tư vấn, thiết kế và cung cấp các sản phẩm “Nhà máy xử lý nước sạch sử dụng năng lượng xanh” chất lượng cao, công suất theo yêu cầu cho tất cả các tổ chức, địa phương có nhu cầu đặt hàng và chuyển giao công nghệ với giá cả hợp lý nhất.

Doãn Quan