Vì sao các nhà máy khử muối ở Tây Ban Nha lắp đặt cảm biến CO₂ hòa tan trực tiếp trong đường ống?

Quá trình thẩm thấu ngược loại bỏ muối. Nó cũng loại bỏ mọi thứ khác. Nước sau khi lọc qua màng RO có tính chất hóa học rất mạnh — độ pH thấp, độ cứng gần bằng không, độ kiềm gần bằng không và khả năng ăn mòn đủ mạnh để làm rò rỉ chì từ các mối hàn và hòa tan lớp xi măng lót trong các đường ống phân phối. Tại các hệ thống ven biển Địa Trung Hải của Tây Ban Nha, nơi nước khử muối được vận chuyển từ các nhà máy ven biển qua các mạng lưới cũ kỹ đến các thành phố nội địa, khả năng ăn mòn đó không chỉ là lý thuyết. Đó là lý do tại sao việc sửa chữa các sự cố đường ống trong hệ thống phân phối nước khử muối tốn kém hơn so với các mạng lưới cung cấp nước thông thường.

Giải pháp kỹ thuật là tái khoáng hóa: bơm CO₂ hòa tan vào nước thành phẩm để giảm độ pH, sau đó cho nước chảy qua thiết bị tiếp xúc với đá vôi, nơi CO₂ phản ứng với canxi cacbonat để hòa tan canxi và bicacbonat vào nước. Kết quả là nước có độ cứng và độ kiềm được kiểm soát — chỉ số bão hòa Langelier ổn định, sẽ không gây ăn mòn hoặc đóng cặn trên thành ống.

Tốc độ cấp CO₂ quyết định mọi thứ. Quá ít CO₂: lượng canxi hòa tan từ đá vôi không đủ, nước vẫn có tính ăn mòn. Quá nhiều CO₂: lượng khí dư thừa đi qua bộ tiếp xúc mà không bị biến đổi, vào hệ thống phân phối và làm giảm độ pH của nước tại vòi - vi phạm quy định theo Nghị định Hoàng gia 140/2003 của Tây Ban Nha (tiêu chuẩn nước uống, tối đa 500 mg/L CO₂). Cảm biến CO₂ hòa tan là thiết bị duy nhất đo liều lượng thực tế được cung cấp cho quá trình, chứ không phải liều lượng do bơm định lượng điều khiển.

Cảm biến

Cảm biến CO₂ hòa tan Honde sử dụng điện cực màng kiểu Severinghaus. CO₂ khuếch tán từ nước xử lý qua màng thấm khí vào dung dịch đệm bên trong, nơi nó tạo ra sự thay đổi độ pH mà điện cực chuyển đổi thành giá trị nồng độ. Phép đo này chỉ đặc hiệu với CO₂ hòa tan — nó không phản ứng với bicacbonat, cacbonat hoặc bất kỳ chất hòa tan nào khác.

Chức năng bù nhiệt độ tự động là thông số kỹ thuật quan trọng đối với quá trình khử muối ở vùng Địa Trung Hải của Tây Ban Nha. Nhiệt độ nước thành phẩm dao động từ 16°C vào mùa đông đến 28°C vào mùa hè — một sự chênh lệch 12°C tạo ra sai số 12–15% trong phép đo CO₂ hòa tan không được bù nhiệt. Quy định về nước uống của Tây Ban Nha yêu cầu đo nồng độ CO₂ tại điểm phân phối, ở nhiệt độ môi trường. Một cảm biến được hiệu chuẩn ở 20°C khi đo nước thành phẩm mùa hè ở 28°C sẽ cho kết quả cao hơn khoảng 15% hàm lượng CO₂ — đủ để gây ra báo động cao giả tại một nhà máy định lượng tiêu chuẩn. Chức năng bù nhiệt độ loại bỏ sự thay đổi theo mùa này.

Cấu hình quy trình xử lý sau

Tại một nhà máy lọc nước biển thẩm thấu ngược (SWRO) ở Tây Ban Nha, cảm biến CO₂ hòa tan được lắp đặt tại hai điểm đo:

Kiến trúc giải pháp

Kết quả thực địa: Nhà máy xử lý nước biển bằng thẩm thấu ngược (SWRO) ven biển Địa Trung Hải, Murcia, Tây Ban Nha, năm 2026

Một nhà máy xử lý nước biển bằng thẩm thấu ngược (SWRO) ở Murcia phục vụ 180.000 người tiêu dùng đô thị đã lắp đặt các cảm biến CO₂ hòa tan Honde tại cả hai điểm đo vào tháng 1 năm 2026, thay thế cho phương pháp lấy mẫu CO₂ thủ công hai lần mỗi ca làm việc trước đây.

• 7 lần vượt quá giới hạn CO₂ trong nước thành phẩm được ghi nhận vào năm 2025 — mỗi lần đều là sự cố theo quy định và cần phải thông báo cho Bộ Y tế Tây Ban Nha — đã giảm xuống còn 0 trong bảy tháng đầu tiên vận hành hệ thống đo lường. Hệ thống rơle báo động đã phát hiện ba lần vượt quá giới hạn ở mức 450 mg/L và cảnh báo người giám sát ca, người này đã điều chỉnh tốc độ bơm CO₂ trước khi nước thành phẩm bị ảnh hưởng.
• Trong năm 2025, có 9 sự cố hỏng bơm định lượng không được phát hiện trong hơn 2 giờ trước khi việc lấy mẫu kiểm tra phát hiện ra chúng — bởi vì tín hiệu điều khiển của bơm hiển thị trạng thái “đang hoạt động” trong khi van bị kẹt ngăn cản việc cung cấp CO₂. Cảm biến đặt tại đầu ra định lượng đã phát hiện ra mỗi sự kiện tương đương trong mùa vụ năm 2026 trong vòng 2 phút kể từ khi sự cố bắt đầu, mỗi sự kiện đều kích hoạt báo động rơle ngay lập tức.
• Chi phí định lượng CO₂ giảm 13% — vòng phản hồi nội tuyến cho phép nhà máy điều chỉnh điểm đặt định lượng từ 280 mg/L xuống 240 mg/L tại đầu ra định lượng, loại bỏ biên độ an toàn vốn được dùng để bù đắp cho sự không chắc chắn của việc lấy mẫu ngẫu nhiên hai lần mỗi ca.
• Số lượng phân tích CO₂ thủ công giảm từ 720 xuống còn 72 mỗi tháng — các cảm biến tích hợp đảm bảo giám sát tuân thủ liên tục; các mẫu lấy ngẫu nhiên hàng tháng cung cấp bằng chứng kiểm toán xác minh.

Bản đồ nhu cầu tại các thị trường khử muối và xử lý nước phát triển.

Cảm biến CO₂ hòa tan dùng để kiểm soát quá trình khoáng hóa là một tiêu chuẩn chung ở mọi quốc gia vận hành hệ thống khử muối SWRO quy mô thành phố. Các nhà máy Sorek và Hadera của Israel — những cơ sở SWRO lớn nhất thế giới — thực hiện giám sát CO₂ hòa tan liên tục tại các thiết bị tiếp xúc đá vôi. Các nhà máy khử muối nước biển Perth (SWDP) của Úc và cơ sở Kurnell của Sydney quy định sử dụng cảm biến CO₂ lắp đặt trực tuyến như một phần của thiết bị tuân thủ quy định. Mạng lưới khử muối Algarve của Bồ Đào Nha, được mở rộng sau đợt hạn hán năm 2022–2025, yêu cầu giám sát CO₂ tại mỗi đầu ra của thiết bị tiếp xúc. Síp và Malta, nơi khử muối cung cấp hơn 50% nguồn nước uống, vận hành các cảm biến CO₂ hòa tan như là thiết bị tuân thủ chính cho mạng lưới phân phối của họ. Mỗi nhà máy đều thống nhất cùng một yêu cầu về cảm biến: điện cực màng Severinghaus, bù nhiệt độ tự động và đầu ra RS485/MQTT — tiêu chuẩn này giúp hoàn thiện vòng điều khiển định lượng mà việc lấy mẫu thủ công không thể thực hiện được.