سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

/0 دیدگاه /در /توسط

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب به عنوان ماده ای مهم مطرح بوده و در رنگ آمیزی و چاپ پارچه استفاده می شود. نقش این ماده در تصفیه آب، تبدیل ناخالصی های معلق به ذرات بزرگتر تبدیل میباشد این امر موجب میشود این ناخالصی ها به راحتی در ته مخازن قرار بگیرند (یا فیلتر شوند) و یا به عبارتی دیگر آسان لخته شوند. تصفیه آب با استفاده از سولفات آلومینیوم (VI) سبب می شود که گونه های پلی آلومینیوم را که واکنش شیمیایی دارند با سرعت بیشتری جذب می شوند.

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

تحقیقات انجام شده در خصوص قدرت حذف کدورت با آلومینیوم سولفات

کلوئیدها ذرات معلق کوچکی در آب هستند که به دلیل وزن سبک و پایداری نمی توانند به صورت طبیعی ته نشین یا خارج شوند. این ذرات تا حدی پایداری دارند و باعث کدورت آب می شوند. برخی نگرانی ها در مورد کارایی حذف کلوئید در تصفیه خانه های آب ایران وجود دارد. در یک مطالعه علمی که در دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران انجام گرفت نشان داد، کارآیی سولفات آلومینیوم و کلرید پلی آلومینیوم در مقادیر مختلف pH و مقدار منعقد کننده به منظور یافتن شرایط عملیاتی مطلوب برای آبهای با کدورت کم تا زیاد بررسی شد و نتایج نشان داد که روند انعقاد می تواند با استفاده از سطوح نسبتاً کم سولفات آلومینیوم (10 تا 20 میلی گرم در لیتر) از بین بردن کدورت از آب های کدورت کم تا متوسط بسیار خوب عمل کند. هنگامی که کدورت های اولیه آب به 500 و 1000 NTU افزایش یافت ، بازده حذف کدورت همچنان بالا بود. بیشترین راندمان حذف کدورت برای آلوم و 9/82 تا 9/9 درصد برای کلرید پلی آلومینیوم در محدوده کدورت اعمال شده بود. محدوده حداکثر pH برای حذف کدورت با استفاده از آلوم 5-6 گزارش شد. راندمان حذف کدورت برای پلی آلومینیوم کلراید در مقایسه با سولفات آلومینیوم در شرایط مطلوب بیشتر بود. راندمان حذف کدورت برای تأمین محدودیتهای ملی آب آشامیدنی ایران (5 NTU) در دوز آلوم و PAC مطلوب برای آبهایی با کدورت اولیه 10-100 NTU کافی بود. استفاده از 5 میلی گرم در لیتر آهک به عنوان یک کمک انعقادی می تواند در برخی موارد رفع کدورت را تأیید کرد.

در تحقیق دیگری با استفاده از آلوم و سولفات آهن ، نتایج نشان داد میانگین بازده برای منعقد کننده سولفات آهن در مقایسه با آلوم بالاتر بوده است.
راه کاهش مصرف آلوم در صنعت تصفیه آب با استفاده از مدل سازی
تعیین دوز بهینه انعقادی مسئله خاصی است که در فرآیندهای تصفیه آب مورد توجه قرار می گیرد. دوز انعقادی با کیفیت آب خام مربوط و همچنین برخی دیگر از پارامترها مانند کدورت ، pH ، دما و رسانایی ارتباط دارد. مدلی بر اساس داده های فرآیند فعلی ثبت شده در تصفیه خانه ای واقع در مرکز مراکش به همین منظور ارایه شده است. این مدل غیرخطی مربوط به کدورت ، pH و پارامترهای دما است. مقایسه دوزهای آلومینیوم اندازه گیری شده و دوزهای آلوم محاسبه شده توسط این مدل نتیجه بسیار جالبی را نشان می دهد. در حقیقت، مدلسازی می تواند بیش از 10 درصد از مصرف سولفات آلومینیوم بکاهد. بنابراین ، این مدل می تواند در تعیین دوزهای آلومینیوم در دیگر تصفیه خانه ها تعمیم یابد.

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

کاهش مصرف آلوم در صنعت تصفیه آب با استفاده از مدل سازی
دوز انعقادی با کیفیت آب خام مربوطه و همچنین برخی دیگر از پارامترها مانند کدورت ، pH ، دما و رسانایی ارتباط دارد. مدلی بر اساس داده های فرآیند فعلی ثبت شده در تصفیه خانه ای واقع در مرکز مراکش به همین منظور ارایه شده است. این مدل غیرخطی مربوط به کدورت ، pH و پارامترهای دما است. مقایسه دوزهای آلومینیوم اندازه گیری شده و دوزهای آلوم محاسبه شده توسط این مدل نتیجه بسیار جالبی را نشان می دهد. در حقیقت، مدلسازی می تواند بیش از 10 درصد از مصرف سولفات آلومینیوم بکاهد.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

/0 دیدگاه /در /توسط

SWRO در حال حاضر شکل غالب تصفیه آب شیرین کن تجاری است. با این حال، انرژی مورد نیاز برای پمپاژ فشار بالا SWRO را به گزینه ای گران قیمت برای تولید آب آشامیدنی در مقایسه با گزینه های رایج مانند تصفیه آب سطحی و IPR تبدیل می کند.
اولین کارخانه بزرگ SWRO شهری در سال 1980 در جده، عربستان سعودی نصب شد. این واحد 8 کیلووات ساعت انرژی به ازای هر متر مکعب آب تولید شده مصرف کرد. این انرژی مصرف شده کمتر از نصف آنچه معمولاً توسط سایر فرآیندهای تقطیر معمولی مصرف می شد، بود. با این حال، فناوری شیرین سازی SWRO یک عیب دارد. آب دریا که قرار است شیرین سازی شود با کمک پمپ های فشار قوی تحت فشار قرار می گیرد. در طی این فرآیند مقدار زیادی انرژی مصرف می شود. پس از اتمام نمک زدایی، باقیمانده آب رد شده باید به عنوان زباله از بین برود. از آنجا که رد کردن آب نمک در این فرآیند فشار زیادی دارد، صرفاً ریختن آن به دریا اتلاف انرژی است. از این فشار می توان دوباره استفاده کرد و بنابراین می توان انرژی را بازیافت کرد. این ایده منجر به نوآوری دستگاه های بازیابی انرژی (ERD) شد که از اتلاف انرژی در فرآیند SWRO جلوگیری می کند. انرژی هیدرولیکی موجود در آب نمک رد شده با فشار زیاد را می توان با کمک ERD مورد استفاده مجدد قرار داد و بنابراین می توان مصرف انرژی را با مقادیر زیاد قابل توجهی کاهش داد. توسعه ERD ها در راه اندازی و بهره برداری از نیروگاه های SWRO در مقیاس بزرگ کمک کرده و دوام اقتصادی فرآیند نمک زدایی را تسهیل می کند. انرژی مورد نیاز نیروگاه های SWRO معمولی در حال حاضر به میزان 1.6 کیلووات ساعت در متر مکعب کم است، و این فرایند را نسبت به سایر فن آوری ها مقرون به صرفه تر و کارآمدتر می کند. حدود 80٪ از کل هزینه آب شیرین کن ناشی از مصرف انرژی و استهلاک سرمایه است. هزینه های باقیمانده با سایر عملیات نگهداری مانند جایگزینی غشاها و سایر اجزا، هزینه های مربوط به نیروی کار و غیره همراه است.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

استفاده از سیستم های ERD در کاهش انرژی مصرفی واحد های SWRO

پمپاژ فشار بالا برای غلبه بر فشار اسمزی موجود در آب خوراک شور به یک جریان کنسانتره شور که بسیار تحت فشار است، نیاز دارد. ERD یا دستگاه های کاهنده انرژی معمولاً برای بازیابی این انرژی هیدرولیکی و انتقال آن به جریان تغذیه استفاده می شود، همچنین از میزان انرژی مورد نیاز نیروگاهها و هم از نیروگاه برق مورد نیاز می کاهد (Guirguis، 2011). اولین ERD های مورد استفاده در کارخانه های SWRO دستگاه هایی از نوع گریز از مرکز مانند Francis Turbine ، Pelton Wheel و Turbocharger بودند (Urrea و همکاران ، 2019). این دستگاه ها انرژی هیدرولیکی کنسانتره را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند تا یک پیستون یا پمپ را هدایت کند، که انرژی هیدرولیکی را دوباره به داخل خوراک منتقل می کند.

از حدود سال 2000 ، ERD های ایزوباریک جایگزین دستگاه های گریز از مرکز در بیشتر کارخانه های مدرن SWRO شده اند. ERD های ایزوباریک انرژی هیدرولیکی را از کنسانتره به طور مستقیم به خوراک منتقل می کنند، زیرا در این سیستم ها دو جریان مستقیم در تماس هستند (با حداقل مخلوط شدن). در نتیجه تبدیل انرژی منفرد، در مقایسه با ERD های گریز از مرکز، افت کارایی کاهش می یابد. دو نوع اصلی از اتاق ایزوباریک وجود دارد: چرخشی و پیستونی:
ERD های چرخشی شامل یک روتور مرکزی است که بر روی یاتاقان هیدرودینامیکی کار می کند که در آن خوراک با فشار کم و کنسانتره با فشار بالا جریان می بایند. روتور با خوراک فشار کم پر می شود، مهر و موم می شود، سپس کنسانتره فشار بالا وارد می شود، خوراک فشار کم را تحت فشار قرار می دهد ، و آن را به سمت غشای RO فشار می دهد. پس از آب بندی مجدد روتور، کنسانتره کم فشار حاصل از آن با تغذیه آب کم فشار ورودی جابجا شده و فرآیند تکرار می شود. (Pressure Exchangeبه دلیل فضای کم، دوام، طراحی مدولار و کارآیی، پرکاربردترین ERD دوار در کارخانه های SWRO مدرن است (Farooque et al.، 2004؛ Kadaj and Bosleman، 2018؛ Urrea et al.، 2019)
ERD های پیستونی فرآیند مشابه تبادل انرژی هیدرولیکی را دنبال می کنند، با انتقال انرژی بین کنسانتره و خوراک در داخل سیلندرهای هیدرولیک، با فرایند فشار متناوب / فشارزدایی متناوب وجود دارد که توسط دریچه های سوئیچ کنترل می شود. ERD های پیستونی نسبت به دستگاه های PX کم حجم و مدولار هستند و به دلیل نیاز به محرک های کنترل و شیرآلات به هزینه و نگهداری سرمایه بالاتری نیاز دارند (Guirguis، 2011).
بازده ERD (که عبارتست از تغییر در فشار جریان خوراک تقسیم بر تغییر در فشار کنسانتره) برای ERD های مختلف مشخص شده است که توربین 75٪ ، توربوشارژ 80٪ است، در حالی که اتاق های ایزوباریک حدود 95-97٪ هستند (کیم و همکاران ، 2019 ؛ Urrea و همکاران ، 2019). SEC برای نیروگاه های SWRO که در آن ERD های مختلف نصب شده است، گزارش شده است: توربین های Francis> 6 کیلووات ساعت در متر مکعب 3 ، چرخ های Pelton 3.5-5.9 کیلووات ساعت در متر مکعب 3 ، ERD های پیستون محور 3.5-4.6 کیلووات ساعت در متر مکعب 3 و PX.3 ۵ کیلووات ساعت در متر مکعب. PX در میزان بهبودی حداکثر تا 50٪ موثر است (Urrea و همکاران ، 2019). صرفه جویی در مصرف انرژی با بکارگیری سیستم ERD در مقایسه با سیستم های استاندارد SWRO می تواند در محدوده 25-40٪ باشد (Peñate و García-Rodríguez، 2011).
ERD های دوار مانند PX معمولاً به دلیل فشردگی و دوام دستگاه ترجیح داده می شوند، و با بازده 95-97٪ ، کار می کنند. پیشرفت های عمده در زمینه تولید ERD ها به حدی است که اکنون در کارخانه های SWRO امری عادی است و جدیدترین دستگاه های (ایزوباریک) با بازده 97٪ کار می کنند و به برخی از نیروگاه ها امکان دستیابی به ثبات 3 کیلووات ساعت در متر مکعب را می دهد و 10 برابر معمول تصفیه آب سطحی است. اگرچه ERD برای کارآمدتر و مقرون به صرفه تر کردن انرژی SWRO ضروری است، اما پیشرفت های آینده در فناوری ERD مزایای محدودی در کاهش بیشتر مصرف انرژی SWRO ایجاد می کند.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

پیکربندی فرآیند RO در راستای کاهش مصرف انرژی

چندین پیکربندی فرآیند SWRO برای دستیابی به پیشرفتهایی در بهره وری انرژی و کیفیت آب تولید شده است.
Single pass RO یا اسمز معکوس تک پاس(شکل 1A) به دلیل سادگی، سهولت کارکرد و نسبتاً کم هزینه ، پیکربندی متداول و گسترده است. اسمز معکوس تک گذر با غلظت TDS بین 300 تا 500 میلی گرم بر لیتر نفوذ می کند و سرعت بهبودی آن تا 50 درصد است (Kim and Hong، 2018). در صورت نیاز به آب محصول با کیفیت بالاتر، ممکن است گذرگاه RO اضافی مورد نیاز باشد.
RO با دو پاس شامل یک واحد RO دوم به صورت سری است که برای رسیدن به کیفیت بهتر، جریان پرمیت از واحد اول را تصفیه می کند. انرژی اضافی (و هزینه) مورد نیاز برای اجرای RO دوم این گزینه را به طور کلی غیرقابل اجرا می کند (غفور و همکاران ، 2015).
RO با دو گذر /پاس جزئی (شکل 1 B) شامل تغذیه بخشی از نفوذ عبور اول از طریق RO دوم است ، در حالی که نفوذ باقیمانده RO را دور می زند و با نفوذ عبور دوم ترکیب می شود. SEC به نسبت جریان پرمیت تصفیه شده و عبور داده شده به نفوذ بستگی دارد (Du et al.، 2015). مطالعات نشان داده است که RO با یک گذر به طور کلی انرژی کمتری نسبت به گزینه های مختلف RO برای دو پاس نیاز دارد. در صورتي كه استانداردهاي كيفيت آب محصول از سختگيري بيشتري برخوردار باشد، به گذرگاه دوم نياز است. برای دو پیکربندی گذر RO مشخص شد که Spit Partial Second Pass RO کمترین انرژی را مصرف می کند. با این حال اشاره شده است که این یافته ها تنها نشان می دهد که چگونه می توان نیروگاه های SWRO را در محدوده گزارش شده در حال حاضر SEC بهینه سازی کرد.
گزارش شده است كه SSP باعث كاهش رسوب و افزايش عملكرد SWRO و همچنين كاهش مصرف انرژي و بهبود كيفيت نفوذ تا 15٪ در مقايسه با تك گذر معمولي مي شود (وارسينگر و همكاران ، 2016). با SPSP ، پرمیت فوروارد (TDS پایین) RO از گذر دوم عبور می کند، در حالی که جریان پرمیت بک وارد به گذرگاه دوم تغذیه می شود، پس از آن دو جریان پرمیت مخلوط می شوند. گزارش شده است که SPSP کمترین SEC را از دو تنظیمات عبور دارد (Du et al.، 2015). تنظیمات اضافی RO شامل عبور کنسانتره RO از واحد RO دیگر برای دستیابی به افزایش بازیابی وکاهش حجم کنسانتره، کاهش نیاز به اندازه واحد طراحی شده است. با این حال، SEC به دلیل فشار زیاد مورد نیاز در پاس دوم افزایش می یابد (Du et al.، 2015).
صرفه جویی در مصرف انرژی همچنین می تواند با گروه بندی اجزای کارخانه RO در سه بانک (خوراک فشار بالا؛ غشا؛ ؛ بازیابی انرژی)، که به عنوان “سه مرکز RO” شناخته می شود، به دست آید. این پیکربندی در کارخانه های بزرگ RO در استرالیا، اسرائیل وخاورمیانه به کار گرفته شده وتقاضای انرژی برای جریان های روزانه را کاهش می دهد (Voutchkov، 2018). با این وجود، در صورتی که SWRO فقط بخش کوچکی از تقاضای کل را تأمین کند، بنابراین برای کار در حالت دسته ای (جریان ثابت)، مانند مراکز آب شیرین کن که برای تکمیل منابع آب شیرین موجود استفاده می شود، سه مرکز طراحی فایده ای نخواهد داشت.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

تنظیمات فرآیند ترکیبی

ادغام فناوری های شامل RO به خوبی تثبیت شده است. فن آوری های در حال ظهور مانند اسمز عقب مانده فشار (PRO) و اسمز رو به جلو (FO) برای بهینه سازی نمک زدایی آب دریا، کانون تحقیقات بسیاری بوده است (عواد و همکاران، 2019). PRO و FO هر دو با وارد كردن جریان پساب رقیق تر به فرآیند، برنامه های بالقوه ای در نمك زدایی SWRO دارند.
اسمز جلو یا فورارد اسمز
FO شامل انتقال غیرفعال مولکول های آب از طریق غشایی نیمه تراوا از خوراک رقیق تر به محلول کم رقت است. FO به جای وارد کردن فشار هیدرولیکی برای هدایت آب در جهت مخالف، به شیب فشار اسمزی بین دو محلول متکی است. محلول رقیق برای بازیابی آب شیرین را از محلول غلیظ تحت تصفیه می گیرد. غشاهای FO در مقایسه با RO تحت فشار هیدرولیکی کم و بدون فشار کار می کنند، بنابراین باعث کاهش مصرف انرژی می شوند. عدم پمپاژ منجر به کاهش تعلیق ذرات جامد می شود که احتمال رسوب زدگی را کاهش می دهد (Valladares Linares et al.، 2014؛ Awad et al.، 2019).
یک مانع عمده در برابر FO بازیابی محلول بسیار غلیظ و نیاز به انرژی مرتبط است (عواد و همکاران ، 2019). همچنین به تولید غشای دفع کننده نمک زیاد و شار بالا نیاز دارد (Valladares Linares و همکاران، 2014). غشاهای RO معمولی به دلیل قطبی شدن بالای غلظت ناشی از غلظت زیاد محلول، که می تواند منجر به رسوب زدایی غیر آلی شود، برای FO نامناسب هستند (Zheng، 2017). محلول غلیظ باید با دقت انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که غلظت و فشار اسمزی از خوراک بالاتر است و به گونه ای است که می توان آب شیرین را به راحتی از محلول کشش بازیابی کرد.
اگرچه استفاده از FO با نمک زدایی SWRO هنوز نتوانسته است به سودآوری تجاری دست یابد (Altaee et al.، 2018؛ Awad et al.، 2019 ، FO می تواند به عنوان پیش تصفیه نمک زدایی SWRO مورد استفاده قرار گیرد، با پتانسیل کاهش مصرف انرژی نرخ بازیابی را در مقایسه با فرآیندهای معمولی SWRO افزایش دهید.
غشای FO بسیار انتخابی، همراه با فرآیند بازیابی و بازسازی محلول کشش، خلوص محلول کشش را حفظ می کند. این میزان رسوب گذاری غشای RO را که تحت فشارهای هیدرولیکی بالایی است به حداقل می رساند و در غیر این صورت از کاهش شار و افزایش پمپاژ و انرژی ناشی از آن آسیب می بیند (Altaee et al.، 2018). رسوب کاهش یافته نیز به افزایش عمر غشا کمک می کند. برخی از اشکالات پیش تصفیه شامل هزینه سرمایه اضافی برای پمپاژ غشای اضافی (FO) و مواد شیمیایی مورد نیاز در مقایسه با RO معمولی است. مطالعات قبلی نشان داده است که مصرف انرژی برای شوری آب دریا زیر 35 گرم بر لیتر مطلوب نیست و FO فقط در صورت نصب ناکارآمد یا عدم استفاده از ERD می تواند باعث کاهش انرژی شود (Altaee et al.، 2018).
مزیت اصلی روش FO-RO این است که برای هدایت خوراک از طریق غشا RO به انرژی هیدرولیکی کمتری نیاز است. یکی از اصلی ترین اشکال ها وجود یک خوراک FO با غلظت کم مانند پساب تصفیه شده است که ممکن است با محل قرارگیری نمک زدایی در محل تصفیه خانه فاضلاب حاصل شود.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

اسمز عقب مانده فشار PRO

فناوری PRO اولین بار در دهه 1970 در اسرائیل توسعه یافت (ساکای و همکاران ، 2016)، در ابتدا به عنوان یک فناوری تولید انرژی با استفاده از آب دریا، بدون آب شیرین کن RO راه اندازی شد. اولین نیروگاه عملیاتی PRO در نروژ آغاز به کار کرد، اما این نیروگاه در سال 2014 به دلیل عملکرد نامطلوب تعطیل شد (Altaee et al.، 2017).
PRO را می توان به عنوان RO-PRO در فرآیند SWRO ادغام کرد. کنسانتره RO بسیار شور حاوی انرژی اسمزی بالایی است. PRO با استفاده از غشایی نیمه تراوا، آب شیرین را از طریق انتقال غیرفعال آب از حلال جدا می کند. افزایش فشار اسمزی در سمت کشش با استفاده از ERD برداشت می شود. این انرژی می تواند برای جبران انرژی مورد نیاز برای پمپاژ فشار بالا استفاده شود. در حالی که چندین مطالعه نشان داده است که RO-PRO از لحاظ فنی مقرون به صرفه است، اما عملکرد و مزایای اقتصادی که هنوز تأیید نشده اند (Wan and Chung، 2018؛ Wang et al.، 2019). سیستم آبی Mega-ton در ژاپن یکی از تنها نیروگاه های مقیاس عملیاتی تا به امروز است که گزارش شده است که در یک آزمایش 12 ماهه احتمال کاهش 10٪ در SEC ، را داشته است.

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

دستگاه های بازیابی انرژی در واحد های SWRO

چندین مطالعه نظری نشان داده است که RO-PRO می تواند به صرفه جویی در انرژی بیش از RO دست یابد (Wan and Chung، 2016، 2018؛ Li، 2017) به شرطی که نسبت بازیابی محدود باشد و واحد PRO دارای سطح غشای کافی باشد (Li، 2017؛ Wan and چونگ ، 2018). همچنین مشخص شد که پتانسیل بازیابی انرژی متناسب با شوری خوراک است (لی، 2017). علاوه بر صرفه جویی در هزینه بالقوه مرتبط با کاهش انرژی، بازیافت بخشی از کنسانتره RO از طریق PRO (“حلقه بسته” RO-PRO) می تواند هزینه سرمایه را به دلیل کاهش در مصرف آب دریا، واحدهای پیش تصفیه و تخلیه آب نمک به طور قابل توجهی کاهش دهد (وان و چونگ ، 2018). یکی دیگر از مزایای RO-PRO این است که کنسانتره RO تخلیه شده به سطح آب دریا رقیق می شود، و اثرات تخلیه را بر محیط زیست دریایی کاهش می دهد (Prante و همکاران ، 2014). چندین مانع برای زنده ماندن تجاری RO-PRO مشخص شده است. PRO مستعد ابتلا به رسوب زیاد است و نیاز به پیش تصفیه دارد (تلین و همکاران ، 2013 ؛ ژانگ و همکاران ، 2014).
پیکربندی های ترکیبی RO ، که به موجب آن SWRO با فن آوری اسمز عقب مانده فشار (PRO) یا اسمز رو به جلو (FO) ادغام شده است ، امکان کاهش قابل توجهی در انرژی کلی مورد نیاز را دارد: FO با کاهش انرژی پمپ مورد نیاز RO؛ PRO با برداشت و تبدیل انرژی اسمزی از کنسانتره RO به جبران پمپاژ RO. در حالی که تحقیقات نظری نشان می دهد تنظیمات ترکیبی RO می تواند به طور قابل توجهی SEC را کاهش دهد، اما مطالعات موردی در مقیاس عملیاتی برای حمایت از دوام تجاری هیبریدهای RO همچنان وجود دارد. موانع مشاهده شده شامل حساسیت PRO به رسوب دهی و جرم گیری، نواحی وسیع غشا مورد نیاز و در دسترس بودن یک جریان زباله رقیق مناسب است.
تحقیقات مداوم در مورد عملکرد غشا و پتانسیل ایجاد غشای مقاوم در برابر رسوب، دو روشی است که در آن هیبرید RO-PRO می تواند به یک واقعیت تجاری تبدیل شود. با تقاضای زیاد برای آب آشامیدنی در مناطقی که منابع آب شیرین مانند آب سطحی یا زیرزمینی ندارند، فن آوری های مختلف بالقوه برای رفع کمبود آب مورد بررسی قرار گرفته است. از زمان تاسیس ، فناوری SWRO جهش های بسیاری به سمت توسعه سیستم های کارآمد و پر بازده انرژی برداشته است. کاهش مصرف انرژی نیروگاه های نمک زدایی که مبتنی بر فناوری SWRO بودند، به عنوان محرک اصلی انقلاب فناوری در این زمینه ظاهر شد. بهبود عمر غشا و رد نمک، افزایش بازیابی و کاهش مصرف انرژی از معیارهای اصلی غربالگری از طریق فن آوری های موجود برای ترکیب در نیروگاه های نمک زدایی بوده است. از آن زمان، بسیاری از تحولات در این راستا رخ داده است. عمر غشا چند برابر شده است و مواد جامد در محصول اکنون به 100 میلی گرم در لیتر می رسند. علاوه بر این، بهبودهای 40-50٪ حاصل شده است. با بازیافت انرژی، بسیاری از نیروگاه های آب شیرین کن SWRO مصرف انرژی کل خود را به میزان قابل توجهی کاهش داده اند. اکنون با کمک دستگاه های بازیابی انرژی (ERD) می توان مصرف برق را کاهش داد و بهره وری نیروگاه آب شیرین کن اسمز معکوس آب دریا را افزایش داد.
تجزیه و تحلیل دستگاه های ایزوباریک در مقابل سانتریفیوژ نیز در این کار انجام شده است. مقایسه بین توربین بازیابی انرژی (ERT) تولید شده توسط Pump Engineering Inc. PEI و مبدل فشار (PX) تولید شده توسط سیستم های بازیابی انرژی (ERI) با استفاده از داده های جمع آوری شده از تجزیه و تحلیل آب ارائه شده و تولید کنندگان مربوطه انجام می شود. مشخصات دستگاه پیکربندی های مختلفی که برای این مقایسه به کار رفته است، برای کل تولید 240000 مترمربع در روز، به واحد آب شیرین کن SWRO جده اعمال شد. به عنوان یک نتیجه از این تجزیه و تحلیل ، مصرف انرژی خاص از تنظیمات ERT و PX به ترتیب 2.66 کیلووات ساعت در متر مکعب و 2.50 کیلووات ساعت در متر مکعب بود. با این حال تجزیه و تحلیل نشان می دهد که اگرچه پیکربندی PX بهترین مصرف انرژی خاص را به دست آورده است، به دلیل پایین بودن سرمایه و هزینه های نگهداری ، ERT از آن پسندیده است. بنابراین ، نتیجه نهایی این کار ، در این مورد خاص، مقرون به صرفه بودن پیکربندی ERT نسبت به پیکربندی PX است.

منابع

Abdelkareem, M. A., El Haj Assad, M., Sayed, E. T., and Soudan, B. (2018). Recent progress in the use of renewable energy sources to power water desalination plants. Desalination.
Altaee, A., Alanezi, A. A., and Hawari, A. H. (2018). Emerging Technologies for Sustainable Desalination Handbook – Chapter 2: Forward Osmosis Feasibility and Potential Future Application for Desalination.
Altaee, A., Zaragoza, G., Drioli, E., and Zhou, J. (2017). Evaluation the potential and energy efficiency of dual stage pressure retarded osmosis process. Appl. Energy.
Ang, W. L., Mohammad, A. W., Hilal, N., and Leo, C. P. (2015). A review on the applicability of intergrated/hybrid membrane processes in water treatment and desalination plants. Desalination.
Awad, A. M., Jalab, R., Minier-Matar, J., Adham, S., Nasser, S., and Judd, S. J. (2019). The status of forward osmosis technology implementation. Desalination.
Bhojwani, S., Topolski, K., Mukherjee, R., Sengupta, D., and El-Halwagi, M. M. (2019). Technology review and data analysis for cost assessment of water treatment systems. Sci. Total Environ.
Du, Y., Xie, L., Zhang, S., and Xu, Y. (2015). Optimization of reverse osmosis networks with split partial second pass design. Desalination.
Efraty, A. (2012). Closed circuit desalination series no-6: conventional RO compared with the conceptually different new closed circuit desalination technology. Desalin. Water Treat.
Ghaffour, N., Bundschuh, J., Mahmoudi, H., and Goosen, M. F. A. (2015). Renewable energy-driven desalination technologies: a comprehensive review on challenges and potential applications of integrated systems. Desalination.
Global Water Intelligence (GWI) (2016). IDA Desalination Yearbook 2016–2017, Water Desalination Report.
Gude, V. G. (2018). Sustainable Desalination Handbook—Plant Selection, Design and Implementation.
Guirguis, M. J. (2011). Energy Recovery Devices in Seawater Reverse Osmosis Desalination Plants with Emphasis on Efficiency and Economical Analysis of Isobaric versus Centrifugal Devices. Tampa, FL: University of South Florida.
Hailemariam, R. H., Woo, Y. C., Damtie, M. M., Kim, B. C., Park, K-D., and Choi, J-S. (2020). Reverse osmosis membrane fabrication and modification technologies and future trends: a review. Adv. Coll. Interface Sci.
Heihsel, M., Lenzen, M., Malik, A., and Geschke, A. (2019). The caron footprint of desalination–an input-output analysis of seawater reverse osmosis desalination in Australia for 2005–2015. Desalination.
Hermony, A., Sutzkover-Gutman, I., Talmi, Y., and Fine, O. (2014). Palmachim Seawater desalination plant—seven years of expansions with uninterrupted operation together with process improvements. Desalin. Water Treat.
Kadaj, E., and Bosleman, R. (2018). “Energy recovery devices in membrane desalination processes,” in Renewable Energy Powered Desalination Handbook: Application and Thermodynamics.
Karabelas, A. J., Koutsou, C. P., Kostoglou, M., and Sioutopoulos, D. C. (2018). Analysis of specific energy consumption in reverse osmosis desalination processes. Desalination.
Khan, M. A. M., Rehman, S., and Al-Sulaiman, F. A. (2018). A hybrid renewable energy system as a potential energy source for water desalination using reverse osmosis: a review. Renew. Sustain. Energy Rev.
Khan, S. U., Khan, S. U., Danish, S. N., Orfi, J., Rana, U. A., and Haider, S. (2018). “Nuclear energy powered Seawater Desalination,” in Renewable Energy Powered Desalination Handbook–Application and Thermodynamics.
Kim, J., and Hong, S. (2018). A novel single-pass reverse osmosis configuration for high-purity water production and low energy consumption in seawater desalination. Desalination.
Kim, J., Park, K., Yang, D. R., and Hong, S. (2019). A comprehensive review of energy consumption of seawater reverse osmosis desalination plants. Appl. Energy.
Kurihara, M., and Takeuchi, H. (2018). SWRO-PRO System in “Mega-ton Water System” for energy reduction and low environmental impact. Water.
Li, M. (2017). Reducing specific energy consumption of seawater desalination: staged RO or RO-PRO? Desalination.
Mekonnen, M. M., and Hoekstra, A. Y. (2016). Four billion people facing severe water scarcity. Sci. Adv.
Park, K., Kim, J., Yang, D. R., and Hong, S. (2020). Towards a low-energy seawater reverse osmosis desalination plant: a review and theoretical analysis for future directions. J. Membrane Sci.
Peñate, B., and García-Rodríguez, L. (2011). Energy optimisation of existing SWRO (seawater reverse osmosis) plants with ERT (energy recovery turbines): technical and thermoeconomic assessment. Energy.
Peñate, B., and García-Rodríguez, L. (2012). Current trends and future prospects in the design of seawater reverse osmosis desalination technology. Desalination.
Prante, J. L., Ruskowitz, J. A., Childress, A. E., and Achilli, A. (2014). RO-PRO desalination: an integrated low-energy approach to seawater desalination. Appl. Energy.
Ramato, A. T., Noviello, Y., Di Profio, G., Macedonio, F., Ali, A., Drioli, E., et al. (2019). Integrated membrane distillation-reverse electrodialysis system for energy efficient seawater desalination. Appl. Energy.
Sakai, H., Ueyama, T., Irie, M., Matsuyama, K., Tanioka, A., Saito, K., et al. (2016). Energy recovery by PRO in sea water desalination plant. Desalination.
Shemer, H., and Semiat, R. (2017). Sustainable RO desalination—energy demand and environmental impact. Desalination.
Urrea, S. A., Reyes, F. D., Suárez, B. P., and de la Fuente Bencomo, J. A. (2019). Technical review, evaluation and efficiency of energy recovery devices installed in the Canary Islands desalination plants. Desalination.
Valladares Linares, R., Li, Z., Sarp, S., Bucs, S. S., Amy, G., and Vrouwenvelder, J. S. (2014). Forward osmosis niches in seawater desalination and wastewater reuse. Water Res.
Voutchkov, N. (2018). Energy use for membrane seawater desalination—current status and trends. Desalination.
Wan, C. F., and Chung, T. S. (2016). Energy recovery by pressure retarded osmosis (PRO) in SWRO–PRO integrated processes. Appl. Energy .
Wan, C. F., and Chung, T. S. (2018). Techno-economic evaluation of various RO+PRO and RO+FO integrated processes. Appl. Energy.
Wang, Q., Zhou, Z., Li, J., Tang, Q., and Hu, Y. (2019). Investigation of the reduced specific energy consumption of the RO-PRO hybrid system based on temperature-enhanced pressure retarded osmosis. J. Membrane Sc

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

گرفتگی غشاها در سیستم های اسمز معکوس و راه های مقابله و جلوگیری از آن

/0 دیدگاه /در /توسط

رسوبگذاری در غشا یک عیب اجتناب ناپذیر در اسمز معکوس (RO) برای احیای فاضلاب است. به منظور روشن شدن روند گسترش رسوب دهی درغشا، در یک مطالعه تکنیکی و فنی تمامی غشاهای رسوب دار در امتداد کانال خوراک یک سیستم RO در مقیاس صنعتی برای احیای فاضلاب (شش عنصر در هر مرحله) کالبدشکافی و تجزیه و تحلیل شد.
نتایج بدست آمده نشان داد، شار آب و راندمان رد نمک از غشای رسوب زده در سر و انتهای غشا در بین 12 عنصر کمترین بود. گزارش شده عمدتا این رسوب ها از پروتئین ها، پلی ساکاریدها و اسید فولویک تشکیل شده است. غلظت ATP از مواد رساننده بر روی عناصر غشاهای اول و دوازدهم بسیار بیشتر از عناصر دیگر بود، که نشان دهنده سوخت زیستی شدید است. اگرچه میکروب ها به دلیل تولید مواد پلیمری خارج سلولی می توانند باعث رسوب زدگی آلی شوند، اما در این مطالعه هیچ ارتباط روشنی بین رسوب آلی و بیوفولینگ یافت نشد. به عنوان مثال ، اثر غلظت ATP بر روی عنصر دوم و عنصر هفتم مشابه بود، در نتیجه میزان مشابهی از biofouling را نشان داد، اما رسوب آلی عنصر دوم مقایسه با عنصر هفتم نسبتاً کم بود. تقریباً 70٪ از عناصر فلزی، عمدتا Fe ، روی عنصر اول رسوب می کنند. اگرچه غلظت آهن در آب خوراک بسیار کمتر از کلسیم و منیزیم بود، غلظت آهن در سه عنصر اول به طور قابل توجهی بالاتر از هر عنصر دیگر بود ، که نشان می دهد آهن با سهولت بیشتری بر روی غشاهای RO رسوب می کند.

 

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

روش های پاکسازی غشا در RO

در یک بررسی دیگر، رسوب زدایی و تمیز کردن غشا در سه واحد اسمز معکوس (RO) مورد مطالعه قرار گرفت. این نمونه ها شامل آب خوراک پساب فاضلاب ثانویه، آب رودخانه و آب سطحی بود. کالبد شکافی غشایی برای خصوصیات رسوب استفاده شد. اندازه گیری لایه های فاولینگ شامل کل کربن آلی (TOC) ، آدنوزین تری فسفات، پلی ساکاریدها، پروتئین ها و صفحات هتروتروف بود. در همه مکان ها، رسوبگذاری غشا و اسپیسر (بیو) آلی بود. روش های تمیز کردن استاندارد با دو روش تمیز کردن که به طور خاص برای حذف (بیو) رسوب آلی با استفاده از پاک کننده های ترکیبی تجاری (مخلوط مواد فعال) سازگار شده است، مقایسه شد. سه سیستم RO تحت تأثیر رسوبات غیر قابل برگشت قرار گرفتند که باعث کاهش دائمی عملکرد در افت فشار نرمال و نفوذ پذیری آب حتی پس از تمیز کردن کامل شیمیایی می شود. نتایج نشان داد روش های تمیزکاری ، میانگین TOC را با حداکثر 80 ~ به میزان 45٪ کاهش داد. به طور کلی ، با روش انطباق یافته I در مقایسه با روش تطبیق یافته II ، می توان 20 درصد حذف زیست توده بالاتر را به دست آورد. اندازه گیری های TOC و SEM نشان داد که هیچ یک از روش های تمیزکاری اعمال شده نمی تواند مواد گل آلوده را به طور کامل از عناصر غشا پاک کند. این مطالعه بر نیاز به روشهای تمیز کردن جدید برای هدف قرار دادن رسوبات مقاوم تأکید دارد ، زیرا هیچ یک از روشهای اعمال شده منجر به بازسازی غشای بسیار موثر نمی شود.

استفاده از روش CIP در پاکسازی غشاهای سیستم RO

یکی از مهمترین نگرانیهای مربوط به عملکرد RO ، کاهش عملکرد غشا توسط رسوب است. بیوفولینگ، رایج ترین نوع رسوب زدگی غشایی، نوعی رسوب گذاری است که کنترل آن سخت تر است. افزایش افت فشار کانال تغذیه نرمال (NPD) بر روی کانال فاصله دهنده تغذیه، کاهش نفوذ پذیری آب نرمال شده ویا تغییر در احتباس نمک از شاخص های اصلی عملکرد کلیدی عملیاتی است که توسعه رسوب در برنامه های کاربردی در مقیاس کامل را نشان می دهد. بیوفولینگ سریع به طور معمول در ماژول های مرحله اول آشکار می شود، که باعث افزایش شدید NPD شود، در حالی که بیوفولینگ آهسته ممکن است در کل واحد آشکار شود. به ندرت ، سوخت زیستی در سایر قسمتهای نصب مانند آخرین المان ها مشاهده می شود.

برای غلبه بر مشکلات رسوب، تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP)

برای غلبه بر مشکلات رسوب، تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP)

برای غلبه بر مشکلات رسوب، تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP) برای بازگرداندن عملکرد اصلی RO از نظر NPD و ظرفیت رد نمک نرمال اعمال می شود. به طور کلی CIP های اسیدی-بازی اغلب قادر به بازیابی کامل عملکرد RO و حذف تمام رسوبات از عناصر غشا نیستند. اگر عملکرد غشا تا یک سطح مشخص تعریف شده قابل بازیابی نباشد ، کارخانه RO بطور مداوم با مشکلات رسوب کار می کند.
CIP برای صنعت غشا اجتناب ناپذیر است. هزینه های تمیز کردن عناصر غشایی می تواند تا 50٪ از کل هزینه های عملیاتی RO را اضافه کند. بازده CIP شدیداً به واکنشهای شیمیایی بین رسوبات و سطح غشا و همچنین واکنشهای بین مواد رساننده و مواد شیمیایی بستگی دارد که شامل هیدرولیز، پپتیزاسیون، صابون سازی، محلول سازی، پراکندگی و کلاته می شود. دسته های مختلفی از عوامل تمیز کنندگی مانند محلول های قلیایی، اسیدها، مواد شیمیایی فلزات، سورفاکتانت ها، آنزیم ها و عوامل اکسید کننده وجود دارد. علاوه بر این، ترکیبات تجاری فعال مواد شیمیایی در دسترس است، اما تولید کنندگان اغلب ترکیب دقیق را نشان نمی دهند. عوامل تمیز کننده شیمیایی به طور خاص عمل می کنند و انتخاب روش CIP باید به ترکیب رسوب دهی منفرد بستگی داشته باشد. به عنوان مثال محلولهای قلیایی، از طریق هیدرولیز و محلول سازی پی در پی، مواد نسبی آلی موجود در غشا را از بین می برد. عوامل کیلیت فلزی به طور خاص کاتیون های دو ظرفیتی را از مولکول های پیچیده (به عنوان مثال ، مواد پلیمری خارج سلول) حذف می کنند و به همین ترتیب یکپارچگی ساختاری ماتریس لایه رسوب را تضعیف می کنند. سورفاکتانت ها با تشکیل میسل در اطراف آنها، ماکرومولکول ها را حل می کنند و در نتیجه حذف پلان ها از سطح غشا را تسهیل می کنند. تمیز کردن با اسید مشکل پوسته پوسته شدن را حل می کند و یکپارچگی دیواره سلولی میکروارگانیسم ها را از بین می برد و پروتئین ها را رسوب می دهد. عوامل اکسید کننده، مانند پراکسید هیدروژن، قادر به اکسید کردن مواد آلی طبیعی (NOM) هستند و به عنوان بیوسید عمل می کنند و می توانند با افزایش مقدار گروههای عملکردی حاوی اکسیژن مانند گروههای کربوکسیل و فنلی، آب دوستی را افزایش دهند.

پارامترهای عملیاتی مانند مدت زمان ، دما ، تنش برشی و فشار نیز تأثیر قابل توجهی بر کارایی تمیز کردن دارند. چرخه های فیلتراسیون کوتاه (به عنوان مثال ، روش تمیز کردن مکرر اما کوتاه تر) مفید هستند، زیرا لایه های رسوب باگذشت زمان جمع و جورتر می شوند و برداشتن آنها دشوارتر می شود. به طور کلی، کارایی تمیز کردن با افزایش دما افزایش می یابد، اما تحمل گرما در غشا باید در نظر گرفته شود. به نظر می رسد که مواد جداکننده خوراک در غشاهای مارپیچی ، کارایی حذف فولانت را محدود می کند. به هر حال، در صورت وجود یک واکنش شیمیایی مطلوب بین ماده تمیز کننده و پاک کننده ، بهینه سازی شرایط تمیز کردن مانند دما ، pH ، مدت زمان تمیز کردن و سرعت می تواند منجر به افزایش بازده CIP شود.

روش های کنترل رسوب در غشاهای اسمز معکوس

CIP همچنان یکی از گلوگاه های مهم در عملکرد پایدار کارخانه های تمام عیار RO است. بنابراین، اجتناب از سوخت زیستی عامل بسیار مهمی در یک رویکرد موثر پیشگیری و کنترل رسوب است. پیشگیری از بیوفولینگ ممکن است با استفاده از پیش تصفیه بیش از حد یا استفاده از بیوسیدها حاصل شود. با این حال، تنها مواد فعال زیست کش که به طور رسمی توسط اکثر تولید کنندگان RO تأیید می شوند، به 2،2-دیبرومو-3-نیتریلوپروپیونامید (DBNPA) و کلرومتتیلیوزوتیزولون / متیلیزوتیازازولون (CMIT / MIT) محدود می شوند. بیوسیدها و همچنین مواد شیمیایی تمیز کننده باید با تمام مواد یک عنصر RO سازگاری کامل داشته باشند و باید سریع عمل کنند. بیوسیدهای باند پهن با ویژگی های پراکندگی بیوفیلم (به عنوان مثال ، دی اکسید کلر) ممکن است گزینه های امیدوار کننده ای باشند اما هیچ تأیید رسمی از تولید کنندگان غشا ندارند.

استفاده از روش ترکیبی مکانیکی – شیمیایی در تمیز کردن غشاها

با توجه به اینکه CIP های اسید و باز سنتی نتوانستند به طور کامل عملکرد RO را بازیابی کنند و تمام رسوبات را از عناصر غشا پاک کنند. رویکردهای جایگزینی روش های ترکیبی بجای CIP کلاسیک، مانند تمیز کردن دو فازی، پیش از بکارگیری باید عمیق تر مورد بررسی و تأیید سازندگان غشا قرار گیرد، زیرا اعتقاد بر این است که ترکیب تمیز کردن شیمیایی و تمیز کردن مکانیکی، کارایی CIP را بهبود می بخشد. علاوه بر این، تحقیق و توسعه باید بر روی پیشرفت در ساخت عناصر غشایی و ساخت و طراحی غشاهای RO با مقاومت شیمیایی بهبود یافته در برابر اکسید کننده های سموم و سایر مواد شیمیایی فعال مورد استفاده جهت کنترل و پبشگیری از تجمع رسوب متمرکز شود.
آزمایش های تمیز کردن مقایسه ای انجام شده در یک آزمایشگاه نشان دادکه حتی با استفاده از روش های خاص رسوب زدایی بیولوژیکی (آلی) ، رسوب های آلی پیر و مداوم (زیستی) به طور کامل از سطح غشا و فاصله دهنده های غشا پاک نشده اند. سلول های جریان متقابل می توانند ابزاری مفید برای آزمایش مقایسه ای مواد شیمیایی تمیز کننده و روش های CIP باشند، زیرا نمایشی مناسب از فعل و انفعالات فیزیکی پیچیده در طول CIP را ارائه می دهند. از تنظیمات آزمایشگاهی می توان برای دستیابی به پارامترهای مهم CIP مانند حذف فولانت یا یکپارچگی غشا استفاده کرد.

مشکل پوسته پوسته شدن

پوسته پوسته شدن به معنای رسوب ذرات بر روی یک غشا و چسبیدن به آن است. این یک اثر ناخواسته است که می تواند در طی فرآیند های فیلتراسیون نانو و اسمز معکوس رخ دهد. اسکالینگ باعث استفاده بیشتر از انرژی و طول عمر کوتاهتر غشاها می شود، زیرا این موارد بیشتر به تمیز کردن نیاز دارند.
فیلتراسیون نانو و اسمز معکوس فرایندهایی هستند که اغلب برای تهیه آب آشامیدنی از آبهای زیرزمینی یا سطحی استفاده می شوند. در طی این فرآیندها یک حجم تبدیل بالا مورد نظر است، زیرا این امر باعث کاهش اتلاف مواد اولیه و انرژی می شود. حدود 75 تا 90 درصد آب خوراک در این نوع فرایندها به محصول مورد نظر تبدیل می شود. در طی فرآیند، کنسانتره غشایی نمک ها را جذب می کند. نمکهای غیرآلی، مانند کربنات کلسیم و سولفات باریم، که در آب محلول نیستند، می توانند بیش از حد اشباع شوند. این باعث رسوب آنها می شود. احتمال افزایش نمک های محلول در آب در غشا در چنین حالتی هنگام تبدیل زیاد است.
همچنین اسکالینگ باعث کاهش شار اسمی می شود. از پیامد های این پدیده استفاده بیشتر از انرژی، افزایش دوره تناوب تمیز کردن و طول عمر کوتاهتر غشاها است. این امر باعث می شود که فرآیند تصفیه آب غشایی بسیار گران شود. افزودن اسیدها یا مواد ضد رسوب به سیستم می تواند از رسوب نمک جلوگیری کند. اسیدها اشباع بیش از حد کربنات کلسیم را کاهش می دهند. یک واحد فیلتراسیون غشایی در حداکثر تبدیل و حداقل دوز اسیدها و ضد مقیاس، بدون وقوع پوسته پوسته شدن ، عملکرد بهینه ای دارد.

برای غلبه بر مشکلات رسوب، تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP)

برای غلبه بر مشکلات رسوب، تمیز کردن شیمیایی در محل (CIP)

 

بیوفولینگ

آلودگی بیولوژیکی، معروف به سوخت زیستی، اغلب در طی فرآیند های فیلتراسیون نانو و اسمز معکوس رخ می دهد. دلیل این امر آن است که غشاها با کلر ضد عفونی نمی شوند تا باکتری ها از بین بروند. سوخت زیستی در غشا های تصفیه نانو یا اسمز معکوس احتمالاً کمترین آلودگی قابل درک در سیستمهای غشایی است. این را می توان به رشد پیچیده باکتری ها نسبت داد. اثرات مخرب این میکروارگانیسم ها، بر روی فیلترهای نانو و سیستم های اسمز معکوس غالباً غیرقابل جبران می باشد.
انواع میکروارگانیسم ها، فاکتورهای رشد و غلظت آنها در یک سیستم غشایی به شدت به عوامل حیاتی مانند دما، وجود نور خورشید ، pH ، غلظت اکسیژن محلول و وجود مواد مغذی آلی و غیر آلی بستگی دارد. این میکروارگانیسم ها می توانند از طریق آب یا هوا یا هر دو وارد سیستم شوند. باکتری های هوازی معمولاً در محیطی با آب گرم، کم عمق و در معرض خورشید، با محتوای اکسیژن محلول زیاد و اسیدیته 6.5 تا 8.5 و مقدار زیادی مواد مغذی آلی و معدنی زندگی می کنند.
همانطورکه جریان پرمیت از طریق غشا خارج می شود، تمام ناخالصی ها در نزدیکی سطح غشا باقی می مانند. لایه آب کنار سطح غشا (لایه مرزی) به طور فزاینده ای در مواد محلول و معلق متمرکز می شود. این غلظت ها بسته به سرعت تغذیه، بازیابی عناصر و شار نفوذ غشا به یک سطح ثابت خاص می رسند.
رعایت توصیه های سازنده غشا در مورد حداقل جریان تغذیه، حداکثر بازیابی عنصر و حداکثر شار عنصر مهم است. این توصیه ها بر اساس اندازه عنصر و کیفیت آب خوراک تصفیه شده است. غلظت مواد جامد محلول و معلق در لایه مرزی عملکرد غشا را کنترل می کند. غلظت های بالاتر به معنی فشار اسمزی بالاتر، تمایل بیشتر مواد معلق به لخته شدن و پوشاندن سطح غشا و احتمال وقوع پوسته پوسته شدن بیشتر است. حفظ شرایط عملیاتی مناسب برای غشا گام اصلی پیشگیری برای به حداقل رساندن رسوب گذاری غشا است. پوسته پوسته شدن به معنای رسوب ذرات بر روی یک غشا و وصل شدن آن است. این یک اثر ناخواسته است که می تواند در طی فیلتراسیون نانو و فرآیندهای اسمز معکوس رخ دهد. مقیاس گذاری باعث استفاده بیشتر از انرژی و طول عمر کوتاهتر غشاها می شود، زیرا این موارد بیشتر به تمیز کردن نیاز دارند. فیلتراسیون نانو و اسمز معکوس فرایندهایی هستند که اغلب برای تهیه آب آشامیدنی از آبهای زیرزمینی یا سطحی استفاده می شوند. در طی این فرآیندها یک تبدیل بالا مورد نظر است، زیرا این امر باعث کاهش اتلاف مواد اولیه و انرژی می شود. در طی فرآیند، کنسانتره غشایی نمک ها را جذب می کند. نمک های غیرآلی ، مانند کربنات کلسیم و سولفات باریم، که در آب محلول نیستند، می توانند بیش از حد اشباع شوند. این باعث رسوب آنها می شود. احتمال افزایش نمک های محلول در آب در غشا هنگام تبدیل زیاد است.
مقیاس گذاری باعث کاهش شار اسمی نیز می شود. همانطور که قبلاً اشاره شد، استفاده بیشتر از انرژی، افزایش فرکانس تمیز کردن دلیل طول عمر کوتاهتر غشاها است. این امر باعث می شود فرآیند تصفیه آب غشایی بسیار گران شود. افزودن اسیدها یا مواد ضد رسوب به سیستم می تواند از رسوب نمک جلوگیری کند. اسیدها اشباع بیش از حد کربنات کلسیم را کاهش می دهند، در حالی که ضد رسوبات میزان فولینگ را کاهش می دهند. یک واحد فیلتراسیون غشایی در حداکثر تبدیل و حداقل دوز اسیدها و ضد رسوبات ، بدون وقوع پوسته پوسته شدن ، عملکرد بهینه ای دارد.

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

بیوفولینگ

آلودگی بیولوژیکی، معروف به سوخت زیستی ، اغلب در طی فرآیند های فیلتراسیون نانو و اسمز معکوس رخ می دهد. دلیل این امر آنست که غشاها با کلر ضد عفونی نمی شوند تا باکتری ها از بین بروند. سوخت زیستی در غشاهای تصفیه نانو یا اسمز معکوس احتمالاً کمترین آلودگی قابل درک در سیستمهای غشایی است. این را می توان به رشد پیچیده باکتری های میکروبیولوژیک نسبت داد. این میکروارگانیسم ها اثرات مخرب، غالباً غیرقابل جبرانی بر روی فیلترهای نانو و سیستم های اسمز معکوس دارند.
انواع میکروارگانیسم ها ، فاکتورهای رشد و غلظت آنها در سیستم غشایی به شدت به عوامل حیاتی، از جمله دما، وجود نور خورشید ، pH ، غلظت اکسیژن محلول و وجود مواد مغذی آلی و غیر آلی بستگی دارد. میکروارگانیسم ها می توانند از طریق آب یا هوا یا هر دو وارد سیستم شوند. باکتری های هوازی معمولاً در محیطی با آب گرم، کم عمق و در معرض خورشید، با محتوای اکسیژن محلول بالا، pH 8.5 تا 6.5 و مقدار زیادی مواد مغذی آلی و معدنی زندگی می کنند. از طرف دیگر، باکتریهای بی هوازی معمولاً در سیستمهای بسته با اکسیژن محلول کم وجود دارند و در صورت وجود مقدار کافی مواد مغذی فعال می شوند. هر دو نوع باکتری می توانند در یک سیستم وجود داشته باشند. باکتری هایی وجود دارند که می توانند بین شرایط هوازی و هوازی جابجا شوند و بالعکس. ماهیت آنها به وضعیت آب بستگی دارد.
یکی از فراوانترین انواع سوختهای زیستی در طی پیش تصفیه سیستمهای اسمز معکوس و در قسمتهایی از سیستمهای غشایی ایجاد می شود که می تواند رشد جلبکها را تقویت کند. قطعات سیستم غشایی که در معرض نور خورشید هستند یا حاوی آب ساکن هستند می توانند باعث گسترش رشد جلبک ها شوند.
نور خورشید نقش مهمی در روند فتوسنتز برای رشد جلبک ها دارد. میزان نور خورشید میزان اکسیژن تولید شده را تعیین می کند. باکتری های هوازی که وابسته به اکسیژن هستند ، وقتی اکسیژن محلول در آب خوراک به مقدار لازم برای انجام متابولیسم کافی نباشد، به اکسیژن تولید شده توسط جلبک ها نیاز دارند. در حالی که جلبک ها از بین می روند، آنها به یک منبع غذایی برای باکتری ها تبدیل می شوند، زیرا مواد مغذی آلی را که باکتری ها برای رشد در سیستم غشایی نیاز دارند آزاد می کنند.

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

نوع دیگر سوخت زیستی در سیستم غشایی، اتصال باکتری ها به دیواره های داخلی خطوط لوله است. گوشه ها و بن بست ها مکان هایی در یک خط لوله هستند که باکتری ها می توانند به آنها جذب شوند. پس از جذب باکتری ها به دیواره، اولین قسمت های یک فیلم زیستی تشکیل می شود. در حالی که باکتری ها همچنان تکثیر می شوند و مواد آلی مرده به ساختارهای فیلم بیو جذب می شوند، اندازه این فیلم زیستی افزایش می یابد. علی رغم این واقعیت که فیلم های زیستی جریان آب را تحت تأثیر قرار می دهند، هنوز هم مواد معلق کوچک و میکروارگانیسم ها را به خود جلب می کند. رسوبات فیلم زیستی به یک بستر منسجم و قوی تبدیل می شود که حذف آن بسیار سخت است. در نهایت ، بخشهایی از فیلم زیستی آزاد و از طریق اجزای سیستم، از جمله غشاها پخش می شود. هنگامی که آنها به غشا متصل می شوند، میکروارگانیسم ها با استفاده از مواد مغذی موجود در آب خام ورودی، شروع به تکثیر می کنند. در نتیجه یک فیلم زیستی بر روی غشاها ایجاد می شود که جریان آب خوراک را از طریق غشا مسدود می کند. این منجر به فشار بالاتر می شود، که باعث افزایش هزینه های سیستم و آسیب جبران ناپذیر به غشاها می شود.

حتی این اتفاق می افتد که برخی از مواد غشایی محیط مناسبی برای رشد میکروارگانیسم ها هستند، که باعث می شود غشا در مدت زمان کوتاهی به طور کامل از بین برود. از طرف دیگر، باکتریهای بی هوازی معمولاً در سیستمهای بسته با اکسیژن محلول وجود دارند.

 

رسوبات موثر در کاهش عمر غشاهای RO

رسوب دهی در غشا یک نقص مهم در کاهش کارایی و کاربرد گسترده فناوری اسمز معکوس (RO) است. در یک مطالعه فنی، غشاهای RO در یک کارخانه احیا فاضلاب شهری کالبدشکافی شد. بررسی ها نشان داد که ناخالصی های یونی در کنسانتره RO منجر به پوسته پوسته شدن جدی در غشاهای RO نشد، که با برخی تحقیقات دیگر در تضاد بود. آهن، کلسیم و منیزیم عناصر اصلی غیر آلی هستند. آهن غلظت نسبتاً کمی در نفوذ RO داشت اما بیشترین میزان آن در غشا بود. با این حال، هیچ پیش تصفیه خاصی از نظر حذف آهن وجود نداشت. مقیاس گذاری کلسیم و منیزیم توسط مواد ضد پاششی تزریق شده کنترل شد. رسوب آلی به دلیل مقدار زیادی مواد آلی محلول در پساب ثانویه، مشکل اصلی غشاهای RO بود. کسر اسید آب دوست (HIA ، 48.0٪ از کل DOC)، اسید آبگریز (HOA ، 23.6٪) و کسر خنثی آبگریز (HON ، 19.0٪) کسر بزرگترین در میان شش بخش در ورودی RO بودند.

انواع رسوب غشایی

آلودگی غشایی هنگامی رخ می دهد که آلودگی ها در سطح یا منافذ غشای فیلتراسیون جمع شوند. فولانت ها جریان آب را از طریق غشا محدود می کنند، در نتیجه عواقب مختلفی از جمله مقاومت هیدرولیکی بالاتر، مصرف انرژی بیشتر و حتی آسیب رساندن به غشا و سایر اجزای سیستم ایجاد می شود. انواع رسوب زدایی غالباً با توجه به نوع رسوبات موجود در جریان تغذیه ای تعریف می شود که می تواند شامل رسوب ذرات معلق / کلوئیدی ، رسوب بیولوژیکی / میکروبی و رسوب آلی باشد. هر یک از این انواع رسوب گذاری می تواند برگشت پذیر باشد. مثلاً وقتی پلانت ها از نظر شیمیایی با مواد غشایی پیوند می خورند و عملکرد آن را به طور دائمی به خطر می اندازند . انواع عمده مواد آلاینده غشایی عبارتند از :

 

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

رسوب ذرات و کلوئید

رسوب ذرات هنگامی رخ می دهد که مواد جامد معلق و یا مواد کلوئیدی سوراخ های یک غشا را مسدود یا به سطح آن بچسبند. با جمع شدن ذرات بر روی غشا، ، آنها به عنوان لایه “کیک” شناخته می شوند که مانع جریان آب در منافذ غشا می شوند و در نتیجه علائمی مانند افزایش اندازه گیری های دیفرانسیل فشار و افزایش مصرف انرژی ایجاد می شود.
رسوب گذاری ذرات معلق / کلوئید به دلیل وجود ذرات غیر بیولوژیکی و غیرآلی (به عنوان مثال سیلت یا خاک رس) در آب خام ورودی ایجاد می شود، به ویژه هنگامی که جریان از یک توده آب سطحی تأمین می شود. برای اندازه گیری خطر نسبی رسوب زدگی ذرات / کلوئید، متخصصان تصفیه آب معمولاً شاخص چگالی سیلت (SDI) یک جریان خوراک را اندازه گیری می کنند. اندازه گیری SDI به ویژه هنگام نصب سیستم های RO بسیار مهم است، زیرا این سیستم ها کوچکترین منافذ را در بین سیستم های فیلتراسیون غشایی دارند و در نتیجه در برابر رسوب ذرات بسیار آسیب پذیر هستند.

رسوب بیولوژیکی و میکروبی

بیوفولینگ فرایندی است که در آن میکروارگانیسم ها، گیاهان، جلبک ها یا سایر آلاینده های بیولوژیکی روی یا درون غشاهای فیلتراسیون و منافذ رشد می کنند. رسوبات بیولوژیکی و میکروبی تمایل به رشد در محیط های گرم با دبی کم دارند، جایی که آنها می توانند به غشا متصل شده و تکثیر شوند، در حالی که ماده محافظی به نام ماده چند سلولی خارج سلول (EPS) آزاد می شود. در مجموع، میکروارگانیسم ها و EPS یک لایه ژل باریک تشکیل می دهند که به عنوان بیوفیلم شناخته می شود. خواص شیمیایی بیوفیلم باعث می شود آن در برابر استراتژی های تمیز کردن طبیعی مانند شستشوی معکوس یا استفاده از بیوسیدها مانند کلر مقاوم باشد. اکسیداسیون غشا، اگرچه ماده خنثی کننده ای نیست، اما بیشتر اوقات در اثر حمله کلر آزاد ایجاد می شود، دائمی است و قابل برگشت نیست.
تصحیح غشای بیوفولد ممکن است چالش برانگیز باشد و در بعضی موارد ممکن است نیاز به تعویض داشته باشد. با گذشت زمان، یک غشای بیوفولد جریان آب را از یک طرف غشا به طرف دیگر محدود می کند، شرایطی که به شکل فشار دیفرانسیل بیشتر از خوراک به سمت جریان غلیظ است، همچنین کاهش شار غشا، فشار بیشتر و بیشتر هزینه های انرژی را سبب می گردد.

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

CIP رسوب گرفتگی ممبران اسمز معکوسRO عمران سازان مهاب

رسوب گذاری معدنی و پوسته شدن

پوسته پوسته شدن، همچنین به عنوان رسوب معدنی یا رسوبی شناخته می شود که به دلیل وجود نمک های متبلور، اکسیدها و هیدروکسیدها در محلول خوراک ایجاد می شود. پوسته پوسته شدن غشا زمانی اتفاق می افتد که مواد تشکیل دهنده محلول از محلول رسوب کرده و روی سطح غشا جمع شده و یا در منافذ آن قرار بگیرند. رسوب گذاری بارش هنگامی اتفاق می افتد که یک محلول بیشتر و بیشتر در سمت خوراک غشا متمرکز شود و در نهایت از نقطه اشباع محلول پیشی بگیرد و باعث شود مواد تشکیل دهنده یونی از محلول بیرون بیایند و متبلور شوند و یا به سطح غشا متصل شوند. سیستم های RO / NF با نرخ تبدیل بالا در معرض این خطر ویژه هستند، به ویژه هنگامی که در جریان خوراک غلظت های کلسیم یا منیزیم قابل توجهی داشته باشد.
با استراتژی های درمانی که از رشد کریستال جلوگیری می کنند ، از طریق تزریق اسید ، نرم شدن و استفاده از سایر مهارکننده های مقیاس شیمیایی ، می توان از رسوب معدنی جلوگیری کرد. در حالی که هر یک از این استراتژیها موثر است، باید مراقب بود تا از انتخاب روشهای شیمیایی مغایر با ماده غشایی انتخاب شده جلوگیری شود.

رسوب آلی

رسوب آلی به عنوان مجموعه ای از مواد بر پایه کربن بر روی غشای فیلتراسیون تعریف می شود. مواد آلی طبیعی متشکل از ترکیبات پایه کربن است که معمولاً در خاک، آب های زیرزمینی و سطحی یافت می شود و در نتیجه تجزیه مواد گیاهی و حیوانی است. مواد آلی غالباً کاملاً واکنشی هستند. تاسیسات می توانند با انتخاب ماده غشایی که در برابر جذب مواد آلی به غشا مقاومت می کند، مشکلات مربوط به رسوب زدایی آلی را به حداقل برسانند.

آب سختی گیری شده جهت استفاده در دیگ های بخار

/0 دیدگاه /در /توسط

آب مین زدایی شده آبی است که غلظت الکترولیت توسط فرآیندهای فنی به طور قابل توجهی کاهش یافته است. با این حال، تعریف دقیق آب دمین بسته به زمینه و کاربرد متفاوت است. معمولاً چنین تعاریفی شامل مقادیر حدی برای رسانایی الكتریكی به عنوان یك شاخص غیر اختصاصی برای غلظت الكترولیت است. آب ورودی به دیگ بایست عاری از مواد جامد محلول باشد. این نوع آب به آب معدنی نشده معروف است. زیرا مواد جامد محلول مانند املاح سخت و سایر نمک های معدنی منجر به جرم گیری و رسوب در دیگ بخار می شود.

سیستم تصفیه آب مین زدایی در دیگ های بخار برای حذف کل مواد جامد محلول از آب شامل موارد زیر است:
الف) سیستم تبادل یونی که از مبدل های کاتیونی، مبدل آنیون، دگسیفایر، مبدل تخت اختلاطی استفاده می کند
ب) اسمز معکوس و به دنبال آن مبدل تخت مخلوطی
ج) اسمز معکوس و به دنبال الکترو دیونیزاسیون
کیفیت آب دمین شده برای خوراک دیگ بخار بسته به نوع دیگهای بخار باید در محدوده 0.1 تا 0.5 یو اس بر سانتی متر باشد. منبع تغذیه آب برای تولید آب دمین شامل آب دریا، آب رودخانه، آب دریاچه، آب چاه، آب سرویس، آب صنعتی و غیره است.
انواع مختلفی از پیش تصفیه بر آب خوراک در دیگ بخار اعمال می شود. انواع فرایندهای پیش تصفیه شامل موارد زیر است:
• شفاف سازی و رسوب گذاری مانند صاف کننده و بارش شیمیایی
• فیلتراسیون مانند فیلتراسیون شن و ماسه ، فیلتراسیون چند لایه ، فوق تصفیه
شرکتهایی مانند هیتاچی Aqua-Tech در زمینه طراحی، ساخت و راه اندازی یک سیستم تصفیه کامل برای تولید آب دمین تخصص ویژه دارد.

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

ویژگی های آب دمین برای استفاده در دیگ های بخار

آب معدنی به ویژه برای خوراک دیگ بخار مورد نیاز است. در مواردی که کل مواد جامد محلول (TDS) آب خام بسیار زیاد باشد، از آب دمین (DM) برای آب ورودی برج خنک کننده نیز استفاده می شود. از آب DM به عنوان آب سازنده برج خنک کننده مستقیم واحد اوره (CT) استفاده می شود. دلیل این امر این است که مقدار کمی از آب در گردش در طی فرآیند بازیافت می شود.

شناخت روش های مختلف تصفیه آب دمین برای دیگ های بخار

واحد DM متشکل از واحدهای کاتیونی و تبادل آنیونی و به دنبال آن یک واحد بستر مخلوط است. معمولاً واحدهای تبادل کاتیونی توسط اسید سولفوریک احیا می شوند. واحدهای تبادل آنیونی توسط هیدروکسید سدیم احیا می شوند. در برخی از سیستم ها که مبدلهای آنیون پایه ضعیف نیز نصب شده است، بازسازی توسط هیدروکسید آمونیوم انجام می شود. به طور کلی، بازسازی واحد بستر مخلوط با استفاده از اسید سولفوریک و هیدروکسید سدیم انجام می شود.
در یک تحقیق مقایسه حضور و عدم وجود یک سیستم نرم کننده و سختی گیر به عنوان پیش تصفیه آب که توسط غشاهای اسمز معکوس به فرآیند جداسازی تغذیه می شود، انجام شد. پارامترهای زیر در اسمز معکوس مورد بررسی قرار گرفت: pH آب خوراک. میزان نفوذ ؛ فشار آب تغذیه در غشا در مرحله اول و دوم ؛ و فشار رد، چه در غیاب و چه در حضور سیستم نرم کننده. نتایج نشان داد که گنجاندن یک سیستم نرم کننده به عنوان پیش تصفیه برای تغذیه فرآیند اسمز معکوس از رسوب زودرس سیلیس جلوگیری کرده و در نتیجه عمر مفید غشاها را افزایش می دهد.
نتایج این پژوهش نشان داد آبی که برای روش اسمز معکوس جمع آوری شد حاوی غلظتهای زیادی از سختی و سیلیس بود و با توجه به تغییر چاه تنوع ایجاد شد. غشا در حضور سیستم نرم کننده غلظت سیلیس را از 97٪ به 98٪ کاهش داده و به مقدار متوسط نفوذ 02/0 ± 67/0 میلی گرم در لیتر می رسد. سختی با نصب نرم کننده از بین رفت، در نتیجه به کاهش سیلیس در پساب کمک می کند و موجب ارسال آب خالص و با کیفیت بالاتر به سیستم تولید بخار فشار بالا است. مقادیر SDI زیر 3 باقی ماند، که مقدار لازم برای عملکرد خوب غشا بود، در حالی که بعد از نصب سیستم نرم کننده مقدار کدورت دو برابر شد. با این حال، زیر NTU یک باقی مانده است که حداکثر مقدار آب آشامیدنی قابل قبول است. با ارزیابی تأثیر PH بر غلظت نمک ها، مشاهده شد که سختی، رسانایی و TDS در میزان تغذیه تفاوت معنی داری ندارد، که از سیلیس متفاوت است، که در صورت وجود سختی، کمترین میزان را دارد.

در مطالعه دیگری فرآیند اسمز معکوس برای بازیابی آب در صنعت تولید روغن نخل استفاده شد و از آن به عنوان آب دمین دیگهای بخار استفاده شد. این سیستم در کاهش نیاز به اکسیژن شیمیایی، سختی و TDS موثر بود. این سیستم و به دنبال آن تبادل یونی، می تواند برای به دست آوردن آب بدون مواد معدنی استفاده شود. فرآیند اسمز معکوس و مبادله یونی برای بدست آوردن آب دمین برای دیگهای بخار مقایسه شد و این کار منجر به کاهش در هزینه های عملیاتی و اتوماسیون در فرآیند تصفیه آب شد. این ماده حاوی 124 میلی گرم در لیتر سختی و 5 میلی گرم در لیتر سیلیس بود. در آب جمع آوری شده برای بررسی عوامل هیدرودینامیکی، 140 میلی گرم در لیتر سختی و 8 میلی گرم در لیتر سیلیس به دست آمد. نتیجه فرآیند ثانویه صنعت فولاد تحت درمان قرار گرفت و حاوی مقادیر 271 میلی گرم در لیتر سختی و 664 میلی گرم در لیتر سیلیس بود.
محدودیت جدی غشا پلی آمید اسمز تجاری حساسیت آنها در برابر حمله کلر است. مطالعه تخریب هیپوکلریت سدیم در غشاهای اسمز معکوس ساخته شده از پلی آمید، نشان داد که کلرزنی پیوندهای هیدروژن را در لایه های پلی آمید از بین می برد، و باعث کاهش قابل توجهی در جریان غشایی می شود، به ویژه در مقادیر pH اسید. هزینه بالای غشاهای مورد استفاده در اسمز معکوس، باید حفظ شوند. سیلیس بزرگترین علت رسوب زدایی در آب شیرین کن است و حذف آن دشوار است. بعلاوه ، فرآیند تمیز کردن غشاهای آلوده به بارش سیلیس خطر آسیب رساندن به آن را دارد .
حلالیت سیلیس به شدت تحت تأثیر دما ، PH و وجود نمک ها میباشد. جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم در واحدهای کوچک اسمز معکوس را می توان با بازیابی کم نفوذ را کنترل کرد تا غلظت بی کربنات در جریان کنسانتره کاهش یابد. در سیستم های بزرگتر، جایی که از جریانهای بالاتر نفوذ استفاده می شود، باید اقدامات اضافی با افزودن اسید به جریان خوراک (که امکان تبدیل بیکربنات به اسید کربنیک و افزایش حلالیت کربنات کلسیم به دلیل pH پایین را فراهم می کند) انجام شود. علاوه بر این، یک مهار کننده رسوب یا با حذف سختی قبلی، با نصب یک سیستم نرم کننده انجام می پذیرد. استفاده از پیش تصفیه آب در روش اسمز معکوس رسوب گذاری در غشاها را به حداقل می رساند، بنابراین تولید یک جریان پرمیت روان و زلال، با نمک کم و طول عمر بیشتر برای غشا از مزیت های اعمال پیش تصفیه خواهد بود. علاوه بر این، آب باید با معیار SDI (شاخص تراکم سیلت) متناسب باشد تا از گرفتگی جلوگیری کند.

آب خوراک برای دیگ بخار قلب تپنده یک نیروگاه حرارتی است و در این کاربرد به آب با خلوص بالا برای محافظت از تاسیسات در برابر خوردگی و رسوب نیاز است. مناسب بودن روش RO برای چنین کاربردهایی به امکان تأمین نیازهای زیر بستگی دارد:
• شار نفوذ زیاد در فشار متوسط غشای ترانس (TMP).
• قابلیت نگهداری خوب مقاومت مکانیکی غشا و پایداری شیمیایی و حرارتی ؛
• مقاوم در برابر عوامل تمیز کننده و ضد عفونی کننده
• مقاوم در برابر عملکرد میکروبی
• محافظت در برابر رسوب زیاد
• انطباق با الزامات ایمنی
• عمر طولانی و هزینه مقرون به صرفه

RO روندی است که بالاترین کیفیت آب را تضمین می کند، باعث کاهش سطوح بالای نمک های محلول و مواد جامد معلق می شود ، اما RO هنگام استفاده از این روش برای حذف ترکیبات آلی با محدودیت های خاصی روبرو خواهید شد. در تحقیقات گذشته، جنبه های مختلف فنی استفاده از اسمز معکوس برای مین زدایی آب خوراک دیگ بخار برای نیروگاه حرارتی مورد مطالعه و بهینه سازی قرار گرفت ، در این کار ، مطالعه بر روی مین زدایی آب خوراک دیگ بخار انجام شد که در نیروگاه های حرارتی توسط اسمز معکوس بسیار کاربرد دارد. اشکال عمده آب مین زدایی شده ایستگاه رسوب زدایی غشاهای اسمز معکوس است که محدودیت های اقتصادی و زیست محیطی بسیار مهمی ایجاد می کند. استفاده از رویکردهای مختلف چند متغیره (تجزیه خوشه ای (CA)، تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی، تخصیص منبع با رگرسیون چندگانه روی مولفه های اصلی برای تفسیر این ماتریس های داده پیچیده درک بهتری از کیفیت آب و وضعیت اکولوژیکی سیستم ها ارائه می دهد و ارزشمندی را ارائه می دهد ابزاری برای مدیریت قابل اعتماد منابع آب و همچنین راه حل های سریع در مورد مشکلات آلودگی میباشد.

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

فرایندهای تبادل یونی برای تهیه آب دمین

فرآیندهای تبادل یونی برای تصفیه آب در مقیاس فنی برای اولین بار در دهه 1930 تا 1940 توسعه یافت و از دهه 1950 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. فرایندهای جریان متقابل برای بازسازی در اوایل دهه 1970 معرفی شده اند و در دهه 1990 با تولید رزین های تبادل یونی تک کره بیشتر بهینه شدند.
در فرآیند سختی زدایی با استفاده از تبادل یونی، کاتیونهای محلول در آب با یونهای هیدروژن مبادله می شوند، در حالی که آنیونهای محلول با یونهای هیدروکسید مبادله می شوند. هر دو با هم با آب واکنش نشان می دهند. مبدل های یونی با اسیدها و مواد سوزاننده احیا می شوند. بر این اساس، کارخانه های تبادل یونی به تجهیزات ذخیره و استفاده از مواد شیمیایی و همچنین تجهیزات برای خنثی سازی پساب نیاز دارد. به این ترتیب با یک طراحی مدون هم مصرف شیمیایی و هم تخلیه پساب با غلظت کل مواد جامد محلول (TDS) آب خام متناسب خواهد شد.
اولین مرحله از مین زدایی تبادل یونی، یونیزاسیون توسط مبدل های کاتیونی و آنیونی است که به صورت سری مرتب شده اند. در کارخانه های مدرن، رسانایی الکتریکی آب یونیزه شده تقریباً 2/2 الی 2 μS / سانتی متر است. برای پرداخت بیشتر آب یونیزه شده، از یک مبدل بستر مخلوط در زیر مبدل آنیونی استفاده می شود. آب زلال شده توسط مبدل بستر مخلوط معمولاً دارای رسانایی الکتریکی 8 0.08 μS / cm و غلظت اسید سیلیسیک μ 10 میکروگرم در لیتر است، که با استانداردهای اروپا برای عملکرد توربین بخار مطابقت دارد.

فرایندهای غشایی برای تهیه آب دمین از آب در دیگ های بخار

اسمز معکوس به عنوان فرآیندی برای خالص سازی آب در مقیاس فنی در دهه 1960 توسعه یافته است ، از دهه 1980 به طور فزاینده ای استفاده می شود و با توسعه ماژول های غشای مارپیچی در اواسط دهه 1980 به عنوان یک فرآیند استاندارد مورد تایید قرار گرفت . الکتروديونيزاسيون بعنوان فرآيندي براي زلال سازی به آب معدنی در مقياس بزرگتر در اوايل دهه 1980 توسعه يافت، از اواخر دهه 1980 به آهستگی در حال افزايش است و از اوايل دهه 2000 بعنوان فرآيند تصفيه جایگزین برقرار شده است.
فرآیندهای جداسازی غشا برای تصفیه آب بر اساس عبور یونهای محلول در آب توسط غشا نیمه نفوذ پذیر کار میکند. یونهای عبورداده شده در یک محلول آبی غلیظ باقی می مانند، که به طور مداوم تخلیه می شود. بنابراین آب پساب باید تخلیه گردد و در نتیجه مصرف آب خام در فرآیندهای غشایی نسبتاً زیاد است، اما با کیفیت آب خام در سایر واحد های طراحی شده به روش های دیگر تغییر قابل توجهی نمی کند.
فرآیندهای غشایی به طور مستقیم مواد شیمیایی را برای تصفیه مصرف نمی کنند. با این حال، نوعی پس تصفیه خوراک آبی شامل بازسازی با مواد شیمیایی، به عنوان مثال در روش تبادل یونی یا نوعی ضدعفونی خوراک شیمیایی تقریباً بدون استثنا، علاوه بر تمیز کردن شیمیایی دوره ای عناصر غشا، مورد نیاز است. این بدان معناست که فرآیندهای جداسازی غشا برای تصفیه آب به طور کلی “بدون مواد شیمیایی” اساساً وجود ندارد. صرف نظر از این، مصرف کلی مواد شیمیایی معمولاً در مقایسه با روش مین زدایی با مبادله یونی به طور قابل توجهی کمتر است، به این معنی که تجهیزات گسترده ای برای ذخیره سازی و جابجایی یا مواد شیمیایی یا خنثی سازی پساب معمولاً مورد نیاز نیست.

اولین مرحله از مین زدایی آب با جداسازی غشا با استفاده از یک سیستم اسمز معکوس حاصل می شود. به این ترتیب آب معدنی شده نفوذ می کند. هدایت الکتریکی نفوذ در مورد یک نیروگاه اسمز معکوس با فشار بالا در حدود 5 الی 30 میکرو ثانیه بر سانتی متر، و دریک کارخانه اسمز معکوس فشار پایین در حدود 30 الی 100 میکروگرم بر سانتی متر و در حدود 0.2 الی 2 میکرو ثانیه در سانتی متر در مورد واحد های اسمز معکوس دو پاس می باشد.
به این ترتیب، برای انجام فرآیند نفوذ اسمز معکوس، از یک واحد EDI استفاده می شود. آب زلال شده تحت شرایط مطلوب دارای هدایت الکتریکی 8 0.08 μS / cm و غلظت اسید سیلیسیک μ 10 میکروگرم / L است، بنابراین مطابق با استانداردهای اروپایی برای عملکرد توربین بخار مناسب است. اثر بخشی سیستم های EDI با توجه به کیفیت خوراک به طور قابل توجهی متفاوت است، نیاز به خوراک با غلظت جامد محلول در کل (TDS) کم و غلظت دی اکسید کربن کم است. مراحل تصفیه بالادست باید بر این اساس طراحی شوند، به عنوان مثال با یک گازگیر غشا در بالادست واحد EDI، یا یک سیستم حاوی هیدروکسید سدیم همراه با یک کارخانه اسمز معکوس دو پاس می توان فرآیند موفقی را طراحی نمود. به منظور حصول اطمینان از کیفیت قابل اطمینان آب دمین حتی در صورت نوسانات کیفیت خوراک، روال معمول این است که یک دستگاه زلال ساز بستر ترکیبی در پایین دست واحد EDI ترتیب دهید. به عنوان یک جایگزین برای موارد فوق، استفاده از روش های تصفیه ترکیبی توصیه می گردد. اسمز معکوس نیز می تواند فقط با یک مبدل بستر مخلوط، یا با ترتیبی از مبدل کاتیونی، مبدل آنیونی در یک بستر ترکیبی مورد بهره برداری قرار گیرد.

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

آب مین زدایی شده در کارخانه های تولید دیگ های صنعتی

در مورد کارخانه های تولید دیگ بخار پوسته صنعتی، تصفیه آب برای تولید آب از روش هدایت الکتریکی μ 30 μS / cm استفاده می شود. بسته به شرایط عملیاتی خاص و کیفیت آب خام، ممکن است در بعضی موارد فرایندهای تبادل یونی خاصی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر باشد، به عنوان مثال: غیرآلیکالیزاسیون یا مین زدایی از تبادل یونی. با این حال ، ذخیره سازی مواد مورد نیاز و استفاده از اسیدها و مواد سوزاننده اغلب به عنوان یک نقطه ضعف قابل توجه برای چنین کاربردهایی محسوب نمی شود.

ملاحظات اقتصادی ، هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری
به منظور مقایسه اقتصادی طرح های مختلف تصفیه خانه از بین بردن مایعات ، هر دو هزینه سرمایه گذاری و هزینه های عملیاتی باید بر اساس منبع آب خام، کیفیت آب خام، هزینه آب خام، هزینه تخلیه پساب، هزینه برق و هزینه های مواد مصرفی مورد ارزیابی قرار گیرد.
هزینه های سرمایه گذاری برای سیستم های تبادل یونی وجداسازی غشا معمولاً با طراحی های استاندارد نزدیک به یکدیگر هستند. ارزیابی دقیق تر نیاز به در نظر گرفتن موارد خاص دارد. با در نظر گرفتن تجهیزات مورد نیاز برای ذخیره و جابجایی مواد شیمیایی یا خنثی سازی پساب، هزینه های کلی سرمایه گذاری برای کارخانه های تبادل یونی اغلب کمی بیشتر است. با این حال، این تجهیزات ممکن است به هر حال برای کارخانه پرداخت میعانات تبادل یونی مورد نیاز باشد، بنابراین در نظر گرفتن تنها هزینه های تقسیم شده امکان پذیر است. به دلیل کار متناوب، واحدهای تبادل یونی معمولاً با 100٪ افزونگی طراحی می شوند که برای سیستم های غشایی مورد نیاز نیست. براین اساس، یک سیستم غشایی اسمز معکوس با افزونگی کمتر ممکن است در تئوری هنوز در دسترس بودن بیشتری نسبت به تبادل یونی داشته باشد. از طرف دیگر، یک واحد غشایی با افزونگی یکسان در مقایسه با واحد تبادل یونی حدود 50٪ تا 100٪ گران تر است. بنابراین، مقایسه مستقیم افزونگی و در دسترس بودن در مقابل هزینه های سرمایه گذاری به راحتی امکان پذیر نیست. هزینه های پرسنل برای کار و نگهداری کارخانه های تبادل یونی و جداسازی غشا تقریباً برابر است. با این حال، هزینه های مواد برای تعمیر و نگهداری – به معنی هزینه های رزین های تبادل یونی یا غشا، تقسیم بر طول عمر مربوطه – ممکن است برای سیستم های جداسازی غشا به میزان قابل توجهی بالاتر باشد. این امر عمدتاً به دلیل هزینه های نسبتاً بالای ماژول های EDI است که معمولاً در صورت خرابی نیاز به تعویض کامل دارند.

تفاوت های تهیه آب دمین میان دو روش تبادل یونی و اسمز معکوس

بین فرآورده های تبادل یونی و جداسازی غشا در مورد مواد مصرفی برای انجام فرآیند تصفیه تفاوت های قابل توجهی وجود دارد. برای مین زدایی آب شیرین، مبدل های یونی در مقایسه با فرآیند جداسازی غشا به میزان قابل توجهی آب کمتری مصرف می کنند، اما ممکن است به نوبه خود مواد شیمیایی بیشتری مصرف کند. مصرف مواد شیمیایی و هم تخلیه فاضلاب در واحد های مجهز به سیستم های تبادل یونی تقریباً به طور خطی به غلظت کل جامدات معلق (TDS) آب خام وابسته است، در حالی که در واحد های شامل جداسازی غشایی این رابطه برقرار نیست. در صورت کم بودن TDS (رسانایی الکتریکی <500 μS / cm)، تبادل یونی اغلب مقرون به صرفه تر است، در حالی که فرایندهای جداسازی با غشا، در صورت داشتن TDS بالا، مقرون به صرفه تر هستند (هدایت الکتریکی 1000 ≥ μS / cm).

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

آب مین زدایی شده سیستم تصفیه آب تولید آب دمین (DM)

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO_

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

/0 دیدگاه /در /توسط

در مرحله شناورسازی ناخالصی های ذرات معلق سلول های جلبکی، روغن و گریس هایی که با رسوب قابل حذف نیستند، شناور شده و از بین می روند و به صورت لخته های تولید شده از بین می روند. شناور سازی هوای محلول به عنوان موثرترین فناوری برای این مرحله یافت شده است. فناوری DAF توسعه یافته ترکیبی از اصول شناور سازی هوا و رسوب گذاری با طراحی بهینه تجهیزات است.
فناوری DAF به عنوان بخشی کلیدی از پیش تصفیه خانه های آب شیرین کن در واحد های SWRO

یکی از کاربردی ترین فناوری برای عملکرد موثر در پیش تصفیه اسمز معکوس در تصفیه آب دریا، شناور سازی هوا در محلول (DAF) و به دنبال آن فیلتراسیون و قبل از آن فرآیندهای غربالگری و لخته شدن است. DAF یک فرآیند جداسازی با سرعت بالا است. زنجیره فرآیند انعقاد-لخته شدن و تنظیم pH و به دنبال آن DAF و به دنبال آن فیلتراسیون (می تواند محیط UF / MF بسته به نیاز باشد) یک مفهوم نسبتاً رایج است و در طول سال ها نشان داده است که کارآمدترین، پیش تصفیه برای شیرین سازی آب دریا با استفاده از اسمز معکوس می باشد.

اهمیت فرآیند DAF تا آنجاست که بدون این فرآیند، ممکن است فلزات و مواد اولیه غیر آلی بسیار کمیاب و پرهزینه باشند ، زیرا سنگ معدنهای با عیار بالا که می توان با روشهای ساده فیزیکی و مکانیکی پردازش کرد مدتهاست که مصرف نشده اند. DAF در ابتدا از زمینه فرآوری مواد معدنی نشات گرفته است. تکنیک DAF برای ذراتی اعمال می شود که تراکم آنها کمتر از مایعی است که در آن قرار دارند. در حین DAF ، هوای فشرده شده به یک جریان بازیافتی و خام ورودی وارد می شود، حل می شود و متعاقب آن هنگام تولید حباب های 30 تا 50 میکرومتر هنگام آزاد شدن از طریق هدر پراکندگی در یک DAF ، مخزن ذرات لخته شده مانند جلبک ها، به حباب ها متصل می شوند و در بالای ستون آب شناور می شوند، جایی که به صورت مکانیکی از طریق جاروب های هیدرولیکی خارج می شوند. ثابت شده است که فناوری DAF همراه با لخته شدن و تنظیم pH برای از بین بردن چربی، روغن، مواد جامد معلق، کدورت، رنگ، برخی باکتریها، جلبک ها، آهن، منگنز، فسفر و کل کربن آلی موثر است. شناور سازی یونهای فلزی حاصل از محلول آبی با افزودن مناسبترین ماده منعقد کننده تحقق می یابد و در نتیجه باعث بیحرکتی فلز و سپس شناورسازی آنها انجام می شود.

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

 

مزایای سیستم های DAF عبارتند از

کیفیت بهتر آب تصفیه شده
راه اندازی سریع
عملیات با سرعت بالا
لجن ضخیم تر (تولید کمتر لجن)
کار با آن آسان است
قابلیت محافظت از تصفیه خانه های آب دریا در برابر آسیب های ناشی از HAB ها
حذف میکرواوگانسیم ها در طی فرآیند شناورسازی با هوا در واحد های SWRO

در شناور سازی هوای محلول (DAF) وقتی انحلال هوا در آب تحت فشار بسیار زیاد اتفاق می افتد، حباب تولید می شود. در این روش ، قطر حباب ها به طور معمول بین 10 تا 100 میکرومتر است (Chen et al.، 2011؛ Naghdi and Schenk، 2016). برخی از عواملی که بر کارایی این روش تأثیر می گذارد شامل اندازه حباب ها، فشار اشباع ، pH ، زمان احتباس هیدرولیکی و جریان بازیافت هستند (Fuad et al.، 2018). برای تقویت تشکیل سنگدانه ها و افزایش اندازه ذرات ریز جلبکی (و در نتیجه بهبود کارایی فرآیند)، می توان از کلکتورها استفاده کرد (Pragya و همکاران ، 2013). این روش نسبت به شناور سازی هوای پراکنده موثرتر است زیرا حبابهای تولیدی کوچکتر از حبابهای تولید شده در شناور سازی هوا پراکنده هستند. با این حال ، این روش گران تر است، بیشتر به این دلیل که به هوای تحت فشار نیاز دارد (Laamanen و همکاران ، 2016). بسون و گویرود (2013) هنگام برداشت سالینا با استفاده از DAF با هیدروکسید سدیم (1 / 1-1 میلی متر) به عنوان سورفاکتانت، راندمان 90٪ را گزارش کردند. ژانگ و همکاران (2014) Chlorella zofingiensis را با استفاده از DAF برداشت و چندین سورفکتانت را در غلظت های مختلف آزمایش کرد. در این مطالعه، با استفاده از کیتوزان (70 میلی گرم در گرم 1)، Al3 + (180 میلی گرم در هر گرم 1)، Fe3 + (250 میلی گرم در گرم)، RES 81٪ ، 86٪ ، 91٪ و 87٪ بدست آمد. 1) و استیل تریمتیلامامونیوم بروماید (CTAB ، 500 میلی گرم در گرم 1). ژانگ و همکاران (2016) به مدت 10 دقیقه از DAF برای برداشت Nannochloropsis sp استفاده کرد و غلظتهای مختلف منیزیم سورفاکتانت را آزمایش کرد، بدون اینکه مواد اضافی اضافی به آن اضافه شود، راندمان شناورسازی 92٪ بدست آورد، زیرا این ریز جلبک از آب دریا بود و در ابتدای سال غلظت بالایی از این کاتیون (1330 میلی گرم در لیتر 1) را ارائه داد. همچنین در مطالعه دیگری S. dimorphus ، ریز جلبک آب شیرین را که در یک محیط کشت با غلظت منیزیم کم (6/45 میلی گرم در لیتر 1) رشد می کند، برداشت و کارایی شناور سازی 85٪ را بدست آوردند. وایلی و همکاران (2009) ، با هدف مقایسه DAF و شناور سازی هوا در حالت تعلیق ، یک کالچر ترکیبی را (که عمدتا از کلرلا و Scenedesmus تشکیل شده بود) را با استفاده از DAF در حالت دسته ای را با راندمان 84 درصد برداشت نمود شیا و همکاران (2017) برای برداشت Chlorella sp از ترکیبی از 40 میلی گرم در گرم یون آلومینیوم به عنوان منعقد کننده و 60 میلی گرم در گرم CTAB به عنوان جمع کننده استفاده کرد. این آزمایش در حالت دسته ای به مدت 15 دقیقه با سرعت جریان گاز 50 میلی لیتر در دقیقه و دستیابی به راندمان 98.7٪ انجام شد.

 

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

 

علاوه بر فرآیند مرسوم DAF ، یک نسخه اصلاح شده از این فرآیند وجود دارد که PosiDAF نام دارد. در این فرآیند، حباب های تولید شده به دلیل افزودن مواد شیمیایی در دستگاه اشباع ، بار مثبت دارند. مواد شیمیایی استفاده شده در اشباع کننده می تواند سورفاکتانت ها، منعقد کننده ها یا پلیمرهایی باشد که دارای بخشی آبگریز و آب دوست هستند، تا پیوند بین سلول ها و حباب ها را تقویت کند (فواد و همکاران ، 2018).
در سیستم شناور سازی هوای محلول ، جریان مایع اشباع شده با هوای تحت فشار به واحد شناور سازی هوا محلول اضافه می شود و در آنجا با خوراک ورودی مخلوط می شود. با بازگشت فشار به جو، هوای محلول از مایع خارج می شود و حبابهای ریز تشکیل می دهد و ذرات ریز را با خود می آورد. اینها به سطح بالا می آیند و سپس توسط یک اسکیمر برداشته می شوند.
پیشنهاد شده است که جداسازی جلبک ها توسط شناور سازی هوای محلول باید همراه با لخته سازی شیمیایی عمل کند. کیفیت پساب شفاف شده به پارامترهای عملیاتی مانند میزان بازیافت ، فشار مخزن هوا ، زمان احتباس هیدرولیک و میزان شناور شدن ذرات بستگی دارد، در حالی که غلظت دوغاب به سرعت کفگیر و بیش از حد بالای سطح آب بستگی دارد. پساب استخر جلبک حاوی طیف گسترده ای از گونه های جلبک ها ممکن است با شناور سازی در هوا محلول و دستیابی به دوغاب غلیظ شده تا 6٪ با موفقیت پاک شود. غلظت جامد دوغاب برداشت شده را می توان با شناور سازی مرحله دوم پایین دست افزایش داد. قابلیت اطمینان بالای جداسازی جلبکهای شناور سازی در هوا محلول را می توان پس از مشخص شدن پارامترهای عملیاتی بهینه بدست آورد. لکه گیری اتوماتیک جلبک ها توسط اکسیژن محلول (DO) به روش فتوسنتزی ناشی از لخته شدن با آلوم یا پلیمر C-31 مورد بررسی قرار گرفت. حذف جلبک 80٪ – 90٪ همراه با غلظت جلبک بدون چربی و مواد جامد با سرعت سرریز مایع تا 2 متر در ساعت به دست آمد. گزارش شد که لکه به شکل خودکار در معرض غلظت اکسیژن محلول است. اما در این تحقیقات در غلظت های کمتر از 16 میلی گرم از اکسیژن محلول هیچ اتوفلوتاسیون مشاهده نشد.
در برخی فرآیند های فرآیند شناور سازی هوا فاضلاب خام (یا پیش تصفیه شده) دوز یک ماده منعقد کننده شیمیایی (به عنوان مثال نمک فلز) را دریافت می کند و سپس به یک مخزن لخته کننده می رسد. پس از انعقاد مواد مورد نظر، مخلوط به مخزن شناور منتقل می شود و در آنجا با حضور پساب بازیافتی که تحت چندین فشار اتمسفر موجود در سیستم فشاردهی نشان داده شده، با هوا اشباع می شده و آزاد می شود. یک پلیمر آنیونی (کمک انعقادی) درست پس از ورود به مخزن شناور به فاضلاب منعقد شده تزریق می شود.

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO--

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

 

پساب بازیافت شده تحت فشار به صورت زیر با هوا اشباع می شود: پمپ گریز از مرکز مناسب بخشی از پساب تصفیه شده را به یک مخزن نگهدارنده فشار وادار می کند. یک دریچه در خروجی از مخزن نگهدارنده فشار میزان جریان از مخزن و زمان نگهداری در مخزن را به طور همزمان تنظیم می کند. کمپرسور هوا جریان مناسبی از هوا را در مخزن نگهدارنده فشار حفظ می کند. تحت فشار موجود در مخزن ، هوای کمپرسور در فشار عادی جو در غلظت بالاتر از مقدار اشباع آن در آب پخش می شود. به عبارت دیگر ، در حدود 24 ppm “هوا” (نیتروژن به علاوه اکسیژن) می تواند در آب تحت فشار اتمسفر معمولی “حل شود” (14.7 psig). به عنوان مثال در فشار شش اتمسفر (6/14 6 6 = در حدود 90 psig) ، قانون هنری پیش بینی می کند که حدود 130 ppm هوا می تواند در آب پخش شود. در عمل، انحلال هوا در آب در مخزن نگهدارنده تحت فشار کمتر از 100٪ کارآمد است و برای محاسبه غلظت واقعی از ضریب تصحیح f ، که بین 5/0 تا 8/0 متغیر است ، استفاده می شود.
پساب بازیافتی پس از نگهداری در مخزن نگهدارنده فشار در حضور هوای تحت فشار، در انتهای مخزن شناور، در نزدیکی محل آزاد شدن فاضلاب منعقد شده آزاد می شود. فشاری که پساب بازیافتی به آن وارد می شود اکنون به یک فشار کاهش یافته است، به علاوه فشار ناشی از عمق آب در مخزن شناور. در اینجا ، “حلالیت” هوا با ضریب کمی کمتر از اتمسفرهای فشار در سیستم فشار است، اما مقدار آب موجود برای انتشار هوا توسط حجم بازیافت افزایش یافته است.
با این حال ، عملاً ، فاضلاب با توجه به نیتروژن اشباع می شود ، اما ممکن است اکسیژن نداشته باشد، زیرا فعالیت بیولوژیکی دارد. بنابراین ، “حلالیت” هوا در پایین مخزن شناور حدود 25 ppm خواهد بود و هوای اضافی از پساب تحت فشار و بازیافتی از “محلول” رسوب می کند. با رسوب این هوا به صورت حباب های ریز، تقریباً میکروسکوپی ، حباب ها به مواد منعقد شده متصل می شوند. وجود پلیمر آنیونی (کمک انعقادی) ، بعلاوه ادامه عمل انعقاد ، باعث ایجاد اجتماعی از جامدات درشت تر می شود و بسیاری از حباب های جذب شده هوا را به دام می اندازد. اثر خالص این است که مواد جامد به سطح مخزن شناور می شوند، جایی که می توان آنها را به نوعی جمع آوری کرد و بنابراین از فاضلاب خارج کرد.

شرایط عملیاتی، پارامترهای طراحی و ویژگی های فرآیند های بهینه و موثر در شنارسازی هوا جهت تصفیه آب واحد های SWRO
بعضی از سیستم های DAF سیستم بازیافت تحت فشار ندارند، بلکه کل جریان رو به جلو در مخزن شناور آنها تحت فشار است. به این نوع DAF “فشار مستقیم” گفته می شود و به دلیل برش نامطلوب شیارهای شیمیایی توسط پمپ و شیر به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب های صنعتی استفاده نمی شود. شناور سازی هوا در محلول، متداول ترین روش، با اتصال حباب های کوچک هوا به مواد جامد معلق کار می کند. این حباب ها با اشباع جریان بازیافتی آب با هوا تحت فشار تولید می شوند و سپس سریعاً فشار را آزاد می کنند تا ابرهایی از میکروحباب ها تولید شوند. اتصال حباب ها به مواد جامد نیاز به کاهش بار ذرات و تولید لکه های آبگریز بر روی سطح مواد جامد از طریق پیش تصفیه شیمیایی / فیزیکی دارد.
یک طراحی اصول اولیه شامل پیش بینی میزان هوا در هر کیلوگرم آب با استفاده از قانون Henry در یک دما و فشار معین در آب است، و سپس جریان آب بازیافت مورد نیاز را بر اساس مقدار هوا در هر بار جامد ورودی کار می کند. این دومین عامل است که نمی توان از اصول اولیه تعیین کرد. می توان آن را به صورت آزمایشی اندازه گیری کرد و یا بیشتر براساس تجربه تخمین زد.

شناور سازی هوای محلول از طریق اتصال حباب های هوا، اصل انتقال فلوک به سطح آب را انجام می دهد. لخته های جمع شده روی سطح ، معروف به “شناور” ، به عنوان لجن حذف می شوند. آب شفاف شده از کف خارج می شود و گاهی اوقات آب subnatant یا “شناور” نامیده می شود. از آنجا که باران ، برف ، باد ، یخ زدگی می تواند باعث ایجاد مشکل در شناور سازی شود، مخازن شناور باید به طور کامل در یک ساختمان محصور شوند. برخی از کاربران مخازن لخته سازی را نیز محصور می کنند. این فرآیند به ویژه برای تصفیه آبهای دشتی اوتروفیک، ذخیره شده و یا در غیر این صورت جلبکهای آبدار و آبهای رنگی رو به بالا نرم و قلیایی کم (Longhurst، 1987؛ Rees، 1979) مناسب است. مانند تمام فرآیندهای شفاف سازی عملکرد شناورسازی به اثر انعقاد و لخته سازی بستگی دارد. دوز پلی الکترولیت اغلب برای جبران کاهش عملکرد در دمای پایین آب یا شکننده بودن لخته وجود دارد. اگرچه این فرآیند با موفقیت برای برخی از آبهای انتزاعی مستقیم مورد استفاده قرار گرفته است، روشهای روشن سازی دیگر برای تصفیه چنین آبهایی مناسب تر هستند، مخصوصاً وقتی کدورت به طور مداوم بیش از 100 NTU باشد (Gregory، 1999).
با این وجود ، تجربه ای در مورد آبهای اتروفیک با تعداد بسیار زیاد جلبک وجود دارد که در آن شناور سازی هوای محلول موفق نبوده است، بنابراین احتیاط در هنگام انتخاب فرآیند لازم است. لازم به ذکر است که اگر جلبکها برای اولین بار با کلرزنی غیرفعال شوند، رسوب می تواند به درجه حذف قابل مقایسه با شناورسازی برسد. با این حال، این امر منجر به تشکیل DPB توسط اثر کلر بر روی محصولات متابولیکی جلبک می شود.
قبل از شناور سازی مرحله لخته سازی از نوع هیدرولیکی یا مکانیکی که معمولاً به هر سلول شناور اختصاص داده می شود وجود دارد. مخزن لخته سازی باید حداقل دارای دو محفظه به صورت سری باشد. شناورسازی به طور معمول در مخازن مستطیلی شکل انجام می شود که با نرخ بارگیری سطحی بین 8-12 متر مکعب در ساعت بر متر مربع طراحی شده اند اما از نرخ هایی مانند 5 متر مکعب در ساعت استفاده شده است (فایفر ، 1997 ؛ نیکلز ، 1997). با چنین نرخ های بالایی، خطر احتباب هوا در آب تصفیه شده وجود دارد که باعث مشکلاتی از جمله سر منفی به دلیل اتصال هوا در فرآیندهای فیلتراسیون پایین دست می شود. با نصب لاملا در قسمت آب شفاف مانند می توان بر این مشکل غلبه کرد. استفاده از صفحات لاملا باعث افزایش حباب های هوا برای جداسازی فیزیکی می شود (Edzwald، 2007). با به حداقل رساندن سرعت بالایی که می تواند باعث کشیدن حباب در خروجی DAF شود، می توان یک اثر مشابه را به دست آورد.
در شناورسازی، بارگذاری مواد جامد می تواند در محدوده 4-15 کیلوگرم مواد جامد خشک در ساعت باشد. عمق معمول مخزن 2-3 متر و طول ترجیح داده شده عبارتست از: نسبت عرض 1.33-2.5: 1 با طول های تا 15 متر با استفاده از تغذیه نهایی هوا یا 20 متر با تغذیه مرکزی هوا است. عرض برای مخازن مخروطی حدود 6 متر است. زمان ماند در مخزن شناور بین 10-20 دقیقه است. سرعت در دهانه فرعی نباید بیش از 0.05 متر بر ثانیه باشد. دبی بیش از گودال تخلیه آب تصفیه شده باید کمتر از 100 متر مکعب در ساعت در هر متر طول گودال باشد.
برای شناور سازی موثر ، مقدار هوای مورد نیاز حدود 6-10 گرم در متر مکعب یا 4-6 لیتر در متر مکعب آب تصفیه شده است و نیاز به سرعت جریان بازیافت در حدود 6-15٪ (معمولاً 8-10٪) بسته به دما و غلظت اکسیژن محلول در آب ورودی دارد (Edzwald، 1992). جریان بازیافت باید در جریان مورد استفاده برای محاسبه نرخ برای واحد شناور و فیلترهای پایین دست گنجانده شود. آب بازیافتی ترجیحاً باید آب تصفیه شده باشد. در صورت استفاده از آب تصفیه شده باید صاف شود تا از انسداد نازل بازیافت جلوگیری شود. کمپرسورهای بدون روغن ترجیح داده می شوند اما برای تأمین هوا ضروری نیستند. هوا در آب بازیافت تحت فشار یا در مخازن تحت فشار مجهز به هادی در قسمت ورودی برای افزودن هوا و یا در یک ستون بسته شده حل می شود. فشار عملیاتی دو سیستم اشباع مربوطه 6-7 بار و 3.5-6 بار است. در ستون های بسته بندی شده از عمق بسته بندی 0.8 تا 1.2 متر از حلقه های Pall یا Rashig از پلی پروپیلن (برای آب کلر نامناسب) یا PVDF استفاده می شود. سرعت بارگذاری هیدرولیکی واحدهای حلال هوا در محدوده 50-90 متر مکعب در ساعت است. کارایی اشباع کننده برای نوع ستون بسته بندی شده حدود 90-95٪ است در حالی که برای نوع بسته بندی نشده حدود 65-75٪ است (آماتو ، 1997). بازده اشباع 100 برابر مقدار هوای اندازه گیری شده در آب بازیافت تقسیم بر مقدار هوایی است که می تواند به صورت نظری حل شود. آب اشباع شده هوا از طریق یک سری نازل یا دریچه سوزن به مخزن شناور برگردانده می شود تا فشار ناگهانی و انتشار حباب های هوا را در یک لایه آب سفید را کاهش دهد. اندازه حباب به طور معمول از 10 تا 100 میکرومتر با قطر متوسط 40 میکرومتر متغیر است (Zabel، 1984). فاصله دهانه خروجی معمولاً برای شیرهای سوزنی 0.3-0.6 متر و برای نازلهای 0.1 تا 0.3 متر است (Dhalquist ، 1997). تراکم نازل معمولاً حدود 10 در مترمربع است که در 2 یا 3 منیفولد ارائه می شود که می تواند به طور مستقل جدا شود تاجریان بازیافت بیشتر و بدون کاهش فشار را تسهیل کند. زمان تماس در قسمت بالابر باید حدود 100–120 ثانیه باشد. در واحدهایی که نیاز به ازن زنی و شناور سازی آب خام وجود دارد، می توان دو فرآیند را با هوا ترکیب کرد و در فرآیند شناورسازی با یک مخلوط ازن-هوا یا ازن-اکسیژن جایگزین گردد (Boisdon، 1994).

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO_

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

 

آشنایی با جدیدترین فرآیند های شناورسازی هوا در آب برای تصفیه آبهای صنعتی

فرآیندهای شناور سازی با سرعت بالا شامل یک کف کاذب سوراخ دار ساخته شده از قبل ساخته شده با توزیع سوراخ هایی با اندازه های مختلف در سطح کف است که برای خروج یکنواخت جریان در کل سطح مخزن طراحی شده است که گفته می شود برای لایه حباب عمیق تری نیز در سراسر منطقه شناور است. همچنین تصور می شود که سوراخ ها به عنوان جمع کننده حباب عمل می کنند و از انسجام حباب جلوگیری می کند تا از انتقال به فیلترها جلوگیری کند. اعتقاد بر این است که ترکیبی از این اثرات عملکردی قابل مقایسه با شناور معمولی را فراهم می کند (جایی که آب شفاف در یک انتهای آن جمع شده و لایه حباب در انتهای ورودی متمرکز شده و در امتداد طول مخزن کم عمق تر رشد می کند) اما با سرعتی بسیار بالاتر. نرخ بارگذاری سطح بین 25-50 متر مکعب در ساعت است. عرض مخزن نسبت به طول 1.5-2: 1 است و عمق آن حدود 4 متر است. سایر پارامترهای طراحی (مانند نیاز لخته سازی، اندازه حباب، نسبت بازیافت و دوز هوا) مشابه شناورسازی معمولی هستند. هندسه مخزن Clari-DAF مشابه طراحی شناور معمولی است، اما آب عمیقتر و شفاف از طریق یک سیستم جانبی لوله واقع در کف مخزن خارج می شود. نرخ بارگذاری سطح تا 50 متر مکعب در ساعت مکعب ادعا می شود.
از آنجا که آب شفاف شده در فرآیند شناورسازی از پایین مخزن گرفته می شود ، می توان آن را با فیلتراسیون جاذبه سریع در همان مخزن با قسمت فیلتراسیون در زیر (DAFF) ترکیب کرد. بنابراین سرعت بارگذاری سطح دو فرآیند باید یکسان باشد و باید شامل جریان بازیافت باشد. COCO DAFF (فیلتراسیون شناور سازی هوا در محلول ضد جریان) یک طرح نوآورانه شناور-فیلتراسیون ترکیبی است که در آن جریان هوا و آب جریان متضاد و متقابل با جریان همگام در فرآیند شناور سازی هوا محلول متداول دارد. هوا با آب بازیافت در کل سطح مقطع مخزن زیر منطقه شناور وارد می شود و بنابراین فقط میزان بارگذاری سطح فیلتر باید شامل جریان بازیافت باشد. COCO DAFF اثر متقابل ذرات و حباب کارآمدتری را ایجاد می کند و بنابراین افزایش کدورت در هنگام فرار از آب به حداقل می رسد. این فرایند شناورسازی و فیلتراسیون جاذبه را در یک مخزن ترکیب می کند و از گروهی از مخازن لخته سازی مشترک در همه سلول های شناور استفاده می کند. لخته سازی معمولاً هیدرولیکی است و درون لایه حباب دار ادامه می یابد. از آنجا که جریان بازیافت در آب تصفیه شده و نه در آب لخته مانند DAF معمولی پراکنده می شود، آسیب فلاک به حداقل می رسد. این فرایند به نازل های بازیافت بسیار کمتری نیاز دارد.
این نوع فرآیند شناور سازی برای عملیات متوقف کردن / شروع مناسب است و بسته به طراحی منیفولدهای هوادهی دارای جریان دودی در حدود 2: 1 یا بیشتر است. مورد اول یکی از مزایای آن در هنگام برخورد با آب تحت بار جلبکی زیاد است. یک واحد را می توان در صورت لزوم “روشن” کرد و در مدت 45 دقیقه آب تصفیه شده با کیفیت ثابت از آن بدست آورد (Rees، 1979). جدا از اشکالاتی که در همه شفاف سازی های با سرعت بالا وجود دارد، فرآیند شناور سازی نیاز به انرژی بالایی دارد (حدود 0.05-0.075 کیلووات ساعت در متر مکعب آب تصفیه شده).

 

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO_

شناورسازی هوای محلول در آب در سیستم های SWRO

 

عملکرد شناور سازی هوا محلول (DAF) برای پیش تصفیه نمک زدایی آب دریا در یک مطالعه در سایت راس الخیر در عربستان سعودی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ، DAF با فیلتراسیون دوگانه داخلی (DMF) برای عملکرد حذف ذرات و کاهش مواد آلی در مقیاس آزمایشی مقایسه شد. یک نیروگاه DAF در مقیاس آزمایشی با ظرفیت 3.2 متر در ساعت در ساحل جنوبی دریای شرقی نصب شد و به مدت چهار ماه (ژوئن-سپتامبر 2009) کار کرد. طبق نتایج این مطالعه ، عملکرد کاهش مواد آلی DAF با عملکرد DMF قابل مقایسه است. هر دو فرآیند DAF و DMF کسر آلی یکسانی را حذف کردند. با این حال، DAF نمی تواند DMF را در حذف ذرات تحت پوشش قرار دهد. ارتباط DAF و DMF می تواند عملکرد پیش تیمار را بهبود بخشد و کیفیت فیلترات بهتری از نظر حذف ذرات بدست آمده داشته باشد. این ارتباط باعث کاهش گرفتگی بالا دست جریان و دستیابی به موفقیت در کدورت اولیه شد. فاضلاب تصفیه خانه با غلظت های مختلف آلاینده تصفیه شده و اثرات مختلف پارامترهای عملیاتی بر راندمان حذف آلاینده ها از نظر تقاضای اکسیژن بیولوژیکی (BOD) و COD مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که برای دوزهای کربن فعال در محدوده 50-150 میلی گرم L-1 ، بازده حذف BOD از 27-70٪ به 76-94٪ افزایش یافته است.

منابع

Alshahri A., Fortunato L., Zaouri N., Chaffour N., Leiknes T. (2021) Role of dissolved air flotation (DAF) and liquid ferrate on mitigation of algal organic matter (AOM) during algal bloom events in RO desalination. Separation and Purification Technology. 256, 117795
Bui T., Nam S., Han M (2015) Micro-bubble flotation of freshwater algae: a comparative study of differing shapes and sizes. Separation Science and Technology.
Haarhoff J., Edzwald J. (2013) Adapting dissolved air flotation for the clarification of seawater. Desalination. 311, 90-94.
Kim S.H., Min C.S., Lee S. (2011) Application of dissolved air flotation as pretreatment of seawater desalination. Desalination and Water Treatment. 33, 261-266.
Peleka E., Matis K. (2008). Applications of flotation as a pretreatment process during desalination. Desalination. 222, 1-8.
Seung-Hyun Kim et ai., Application of dissolved air flotation as pretreatment of seawater desalination, Desalination and Water Treatment, 2011.

 

فرآیند-تبادل-آنیونی-پی-اچ-آب-بویلر

فرآیند تبادل آنیونی برای کنترل خلوص و پی اچ در آب ورودی به بویلر

/0 دیدگاه /در , /توسط

فرآیند تبادل آنیونی یکی از روش های کنترل خلوص و پی اچ در آب ورودی به بویلرهاست. در این فرآیند اتم ها و مولکول ها در آب پراکنده شده و طی فرآیندی الکترون های خود را از دست میدهند یا میگیرند .و در دستگاه تبادل یونی در یک واکنش بازگشت پذیر یونی شرکت می کنند. این یون ها به مواد جامد معلق در آب پیوند خورده و ترکیبات یونی جدیدی ساخته میشود.
در این فرآیند تصفیه آب با استفاده از رزین های تبادلی یا اکسچنج رزین صورت میگیرد. با توجه به اینکه یون ها آنیون و کاتیون هستند بسته به بار آنها رزین های تبادلی فرق خواهند کرد.
رزین های کاتیونی مواد نامطلوب با بار منفی را حذب خود کرده و در رزین های آنیونی بالعکس!

آنیون های تبادل یونی معمولا به دو دسته تقسیم بندی می شوند: اول، دستگاه های تک بستره یا تک یونی و دوم ، دستگاهای ترکیبی (ترکیب آنیون و کاتیون) یا میکس بد تقسیم بندی می شوند .

دستگاه دبرو - تصفیه آب - عمران سازان مهاب

دستگاه دبرو

/2 دیدگاه /در , /توسط

دستگاهی است فشار بالا و مقاوم در برابر خوردگی که المان های غشایی متعددی در داخل آن تعبیه شده است. این مجموعه غشاها در داخل یک ساختار کامپوزیتی و شبیه کندویی به صورت متراکم قرارداده شده اند. روش کار با این دستگاه به این صورت است که جریان آب دریا با فشار وارد این سیستم می شود. آب ورودی به این سیستم ، در دسته های غشایی نشان داده شده جریان یافته و وارد میشوند. نمک، سختی و ناخالصی های آب با عبور از غشاهای اسمزی از آب جدا شده و جریان آب پرمیت تصفیه شده از بخش مرکزی غشاها خارج شده و به لوله های اصلی (کلکتورهای ) جمع آوری آب تصفیه شده هدایت می شوند. آب شور سختی دار نیز از لوله های تخلیه پساب خارج می شوند.
با توجه به قابلیت اتصال این سیستم ها به وای فای قابلیت کنترل و مانیتورینگ از راه دور در آنها امکان پذیر و ساده می باشد. با توجه به خروجی های ارسال شده از سنسورهای این دستگاه ها امکان استفاده بهینه، اسکجولینگ و تعمیر و نگهداری به موقع و صحیح در آنها فراهم می باشد

پمپ های مستغرق و عملکرد آنها در تصفیه آب

/0 دیدگاه /در , /توسط

پمپ مستغرق با تبدیل انرژی چرخشی به انرژی جنبشی به انرژی فشار ، آب را به سطح زمین هدایت می کنند. اجزای استفاده شده در سیستم پمپ های مستغرق شناور برای استفاده در شرایط سخت عملیاتی بسیار قابل اطمینان طراحی شده اند. در مواردی که جریان جاذبه عملی نیست، ممکن است به ایستگاه بالابر جهت جریان یافتن جریان پساب نیاز باشد. یک ایستگاه آسانسور که ایستگاه پمپ نیز نامیده می شود، حوضچه ای با ارتفاع پایین تر است که فاضلاب را جمع می کند و آن را تا ارتفاعات بالاتر پمپ می کند. ایستگاه های پمپ در فاضلاب های ثقلی ، فاضلاب های تحت فشار و در محل کارخانه تأسیسات تصفیه فاضلاب یافت می شوند. سیستم های پمپاژ زیر آب کوچک بوده و نسبت به سایر سیستم ها اغلب هزینه کمتری برای نصب دارند. این سیستم ها با نصب در ارتفاع پایین تر، خطوط دید را مانع نمی شوند و در حین کار عملاً بدون صدا هستند.

پمپ مستغرق و عملکرد پمپ های مستغرق در تصفیه آب

پمپ مستغرق و عملکرد پمپ های مستغرق در تصفیه آب

انواع پمپ های مستغرق

انواع پمپ های مستغرق عبارتند از : پمپ های مخصوص آبیاری زیر زمینی، پمپ های شناور ماسه ای ، پمپ های زیر آب فاضلاب ، پمپ های خورشیدی ، پمپ های 12 ولت زیر آب ، و پمپ های آب وجود دارد.
بسیاری از کاربران نمی دانند که دقیقا از چه روغنی برای محفظه تحمل روغن روان کننده پمپ زیر آب استفاده می کنند. ما توصیه می کنیم از روغن هیدرولیک نوع 32A استفاده کنید. در صورت نیاز برای کاربردهای غذایی ، می توانید از روغن درجه مواد غذایی استفاده کنید. پمپ های زیر آب همانطور که از نام آن پیداست ساخته می شوند تا کاملاً در آب غوطه ور شوند.

در پمپ آب گریز از مرکز دارای یک موتور است که به یک پروانه مجهز می شود و برای چرخش و فشار دادن آب به بیرون طراحی شده است. این موتور در داخل یک آب بندی ضد آب قرار دارد و از نزدیک با بدنه پمپی که تغذیه می کند، اتصال دارد. این به شما کمک می کند تا بازه زمانی را که پمپ زیر آب شما نیاز به نگهداری دارد ارزیابی کنید. در پمپ های زیر آب ، فاصله پروانه و دیفیوزر بسیار کمتر است. همچنین ، فشار و دبی در این پمپ ها زیاد است. برای جلوگیری از آلودگی زیر پمپ ها ، شستشو با آب تمیز لازم است.
در حالت ایده آل ، یک سیستم طوری طراحی شده است که فاضلاب از طریق نیروی جاذبه جریان یابد. با این حال، شرایط خاک و توپوگرافی گاهی عواملی هستند که ممکن است مانع جریان جاذبه شوند. خاک سنگلاخی یا جریان بالای آب ممکن است مانعی برای نصب فاضلاب ثقلی باشد. لوله طولانی که از طریق مناطق مسطح یا خطوط تپه ای عبور می کند جریان جاذبه را منع می کند. پمپ های مستغرق از آهن ریخته گری شده ناهموار ساخته شده اند، که اغلب با اپوکسی پوشش داده شده پودر محافظت می شوند. پمپ ها با مهر و موم های مکانیکی مقاوم در برابر سایش، بلبرینگ های با طول عمر بالا و سیستم ورودی سیم خاص برای جلوگیری از نفوذ مایع به داخل موتور در دسترس هستند. از آنجا که این پمپ ها در دمای مایع غوطه ور می شوند که معمولاً زیر 100 درجه فارنهایت است، موتور سرعت اتلاف حرارت مطلوبی خواهد داشت. این امر باعث می شود موتور حتی در حین کار مداوم نیز خنک بماند. متداول ترین مواد حوضچه ای بتن و فایبرگلاس است که سیستم های کوچکتر آن معمولاً فایبرگلاس است. اکثر سیستم ها با سیستم های ریلی ارائه می شوند، که نصب و حذف پمپ های حوضچه را در صورت نیاز به سرویس ساده می کنند.

پمپ مستغرق و عملکرد پمپ های مستغرق در تصفیه آب

پمپ مستغرق و عملکرد پمپ های مستغرق در تصفیه آب

انواع ایستگاه های پمپ مستغرق

با توجه به تنوع در ساخت پمپ ها دسته های مختلف، ایستگاه های آنها عبارتند از :
 تاسیسات داخلی / زیرزمینی
 تاسیسات مسکونی در فضای باز
 سیستم های پمپاژ خلا
 سیستم های پمپ خود شوفاژ
 سیستم های پمپ معلق عمودی
 ایستگاه های پمپ خشک

غالبا پمپ های مستغرق دارای موتور، پمپ، سیستم توزیع و کنترل برق، سوپاپ ها، لوله های مکش و تخلیه و چاه مرطوب هستند. لوله کشی تخلیه معمولاً از نوع PVC یا فولاد ضد زنگ (SS) است. براکت ها و کابل ها یا زنجیرهای بلند کننده معمولاً از SS ساخته می شوند. دریچه های بررسی، شیرهای خاموش و دریچه های تسکین هوا در اکثر سیستم ها نصب می شوند.
عملکرد پمپ توسط سنسورهای سطح مایع کنترل می شود که به یک صفحه کنترل متصل هستند. متداول ترین سنسور سطح مایع، سوئیچ شناور است، در حالی که غالباً از مبدل ها و سایر دستگاه های سنجش فشار استفاده می شود. پانل کنترل شامل کنتاکتورهای موتور، اضافه بار، ویژگی های محافظت از پمپ و عملکردهای هشدار دهنده است. در ایستگاه های پمپ شناور دو نوع پمپ وجود دارد. پمپ های جامد در سیستم های بزرگتر که نیاز به دبی بالا دارند استفاده می شوند. پمپ های آسیاب در سیستم های کوچکتر یافت می شوند، در فاضلاب های تحت فشار استفاده می شوند و پمپ های سربالایی با جریان کم هستند.

 

دفع نمک آب شور Brine Disposal

Brine Disposal یا نمک زدایی آب شور

/0 دیدگاه /در /توسط

دفع نمک آب شور یا Brine Disposal یک مشکل زیست محیطی است که هنگام نصب دستگاه آب شیرین کن باید مورد توجه و بررسی قرار گیرد. در بیشتر موارد، راحت ترین راه برای خلاص شدن از جریان اصلی آب شور (70 تا 55 درصد جریان ورودی) تخلیه آن در دریا از طریق لوله خروجی آب شور است. غلظت آب نمک از 50 تا 75 گرم در لیتر متغیر است و چگالی آن بسیار بیشتر از آب دریا است و بنابراین تمایل دارد که در کف دریا نزدیک به خروجی آب نمک بیفتد (اثر توده) ، یک لایه بسیار شور ایجاد می کند که می تواند تأثیرات منفی روی گیاهان ، زندگی دریایی و هرگونه فعالیت انسانی مرتبط داشته باشد.
سه مکانسیم به عنوان روش های واقع بینانه دفع نمک شناخته می شوند: 1- مخلوط کردن 2- انتشار و 3- رقت
برای جلوگیری از اثر ستون ، آب نمک باید در یک جریان شدید دریا پایان یابد تا به مخلوط آب نمک با آب دریا کمک کند. برای افزایش نفوذ آب نمک ، راه حل دیگر سوراخ کردن لوله خروجی در کف و افزودن پخش کننده های نازل متشکل از شیرهای کنترل لاستیکی است. برای تأمین فشار کافی باید پمپ تخلیه آب نمک پیش بینی شود.
هنگامی که حداکثر حد تخلیه آب نمک اعمال می شود، یک راه حل این است که آب نمک را با یک منبع آب دیگر از قبل رقیق کنید: – جریان آب شیرین طبیعی اگر گیاه نزدیک به دلتا واقع شده باشد – جریان پساب فاضلاب تخلیه شده به دریا – خود آب دریا از پمپ مکش ناشی می شود که به ظرفیت ورودی بیشتری نیاز دارد.

دفع نمک آب شور Brine Disposal

دفع نمک آب شور Brine Disposal

 

آب نمک صنعتی چه تفاوتی با آب شور معمولی دارد؟

پیچیدگی بیشتری دارد و گاهی اوقات حاوی مواد آلی است. نمک های موجود در آب نمک می تواند به عنوان مثال کلریدها و سولفات های سدیم ، کلسیم و منیزیم باشد.

کدام صنایع آب نمک تولید می کنند؟

صنایعی که جریانهای فاضلاب شوری زیادی را به عنوان محصولات اصلی یا فرعی تولید می کنند مانند صنایع سنگین ، نفت و گاز ، نساجی ، ذغال سنگ به مواد شیمیایی ، نمک زدایی ، صنایع غذایی و لبنی یا باتری هستند.

روش های معمول دفع آب نمک کدامند؟

دبی آب سطحی متداول ترین گزینه است زیرا می تواند در تمام اندازه های دستگاه آب شیرین کن اعمال شود. دفع فاضلاب روشی است که بیشتر برای تخلیه آب شیرین کن کوچک استفاده می شود. کاربرد تزریق چاه عمیق برای واحدهای داخلی و بزرگ BW مناسب است. استخرهای تبخیری معمولاً برای واحدهای کوچک و متوسط که شرایط آب و هوایی و خاکی سرعت تبخیر زیاد و رشد در طول سال و برداشت گیاهان هالوفیتی را فراهم می کند ، مورد استفاده قرار می گیرند.

هزینه های دفع آب نمک چقدر است؟

هزینه های دفع آب نمک در عمل می تواند بین 10 تا 1000 دلار در متر مکعب باشد. همه اینها به ترکیب آب نمک و روش دفع بستگی دارد. به عنوان مثال ، هزینه های ساخت برای 40،000 متر مکعب در روز نیروگاه آب شیرین کن SWRO با 45 درصد بازیابی – 48900 متر مکعب در روز آب نمک مستلزم آن ، تخلیه آب سطحی 6.5-30 $ میلیونی ، تخلیه فاضلاب 1.5-6 $ میلی متر ، تزریق چاه عمیق 15 -25 دلار میلیونی ، حوضچه تبخیر 140-180 دلار میلیونی ، آبیاری اسپری 30-40 میلیون دلار

چرا قبل از دفع آب نمک باید تصفیه شود؟

دلایل اصلی تصفیه آب نمک عبارتند از :
1) رعایت مقررات دولتی دفع شور ،
2) بازیابی مواد با ارزش در جریان های زباله ،
3) کاهش حجم زباله و هزینه های مدیریت ،
4) بازیافت آب در محل ،
5) کاهش هزینه های کامیون برای دفع خارج از سایت

تصفیه آب نمک چیست؟

تصفیه آب نمک فرآیندی است که برای فاضلاب های دارای شوری بالا استفاده می شود و هدف آن کاهش / از بین بردن حجم مایع پساب یا حذف / بازیابی / آلاینده های خاص است.

روش های معمول تصفیه آب نمک کدامند؟

روش های تصفیه آب نمک شامل فن آوری های متداول مانند کریستالیزور است. در سال های اخیر روش های ابتکاری مانند (فشار بالا) اسمز معکوس ، نانو فیلتراسیون ، الکترودیالیز ، اسمز رو به جلو و تقطیر غشایی هرچه بیشتر در بازار آب ظاهر می شود.

نمونه های تصفیه آب نمک چیست؟

برخی از نمونه های کاربردهای تصفیه آب نمک شامل

1) تخریب برج وآشامیدنی

2) گوگردزدایی گاز دودکش

3) جریان فاضلاب مرطوب

4) سیستم های آب آشامیدنی شهری ، جریان های فاضلاب

5) استفاده مجدد از آب در جریان های کشاورزی ، صنعتی و شهری

6) جریان های مختلف فاضلاب صنعتی از صنایع نساجی ، ذغال سنگ به مواد شیمیایی ، لبنیات یا باتری.

چگونه می توان فاضلاب آلی با شوری بالا را تصفیه کرد؟

فناوری هایی مانند حامل های زیستی پیشرفته ، اکسیداسیون پیشرفته یا تبلور غیر گرمایی می توانند این فاضلاب های سخت را تصفیه کنند.

چگونه می توانید هزینه های درمان شور را کاهش دهید؟ معمولاً با استفاده از روش های الکترودياليز (ED) يا فرآيندهاي غشايي حاصل از اسمز جلو (FO) و تقطير غشايي (MD) حاصل مي شود.

بازیابی آب نمک چیست؟

به منظور مقابله با مدیریت آب نمک ، تلاش های فراوانی در سراسر جهان برای کاهش حجم آب نمک با فناوری صفر تخلیه مایع (ZLD) صورت گرفته است. یک گزینه برای کاهش هزینه های نسبی ZLD بازیابی آلاینده های با ارزش در آب نمک شور است. از این طریق می توان مواد بازیابی شده را فروخت و در نتیجه سود یک کارخانه آب شیرین کن را افزایش داد. روش دیگر این است که مواد بازیابی شده می توانند در تاسیسات صنعتی با استفاده از فرآیند نمک زدایی مورد استفاده قرار گیرند و بنابراین هزینه بهره برداری را کاهش می دهند. امکان انجام فرآیند بازیابی مواد از آب نمک به محدودیت های فنی فن آوری های موجود و ملاحظات انرژی و هزینه آنها بستگی دارد ، اما همچنین به نوسانات بازار برای مواد بازیابی شده نیز وابسته است.

مزایا و چالش های استفاده از تزریق چاه عمیق

روشی که در آن آب نمک به یک آبخوان عمیق موجود در زیر لایه های آب زیرزمینی وارد می شود. این آبخوان باید به صورت هیدرولیکی از محیط متخلخل اطراف جدا شود. این روش برای دفع آب نمک بدون کاتیون یک ظرفیتی و فلزات سنگین مناسب ترین است زیرا می تواند از رسوب چنین موادی قبل از دفع جلوگیری کند. این روش معمولاً برای پسماندهای خطرناک مایع شهری، صنعتی و مایع استفاده می شود و نیاز به شرایط زمین شناسی مناسب دارد. لازم است قبل از حفر چاه تزریق، شرایط زمین شناسی محل تزریق به طور دقیق مورد ارزیابی قرار گیرد و عمق و محل دقیق محیط متخلخل مناسب مشخص شود. تزریق چاه عمیق بالاترین نرخ هزینه سرمایه را در میان سایر گزینه های دفع دارد. یافتن یک محل چاه مناسب ، خوردگی و نشت مواد زائد در داخل چاه و آلودگی بعدی آب زیرزمینی مهمترین چالشهای این گزینه دفع هستند. بر این اساس ، این روش فقط زمانی استفاده می شود که گزینه مناسب دیگری وجود نداشته باشد.

 

نمک زدایی از آب شور با تزریق چاه عمیق

نمک زدایی از آب شور با تزریق چاه عمیق

 

حوضچه های تبخیر

حوضچه های تبخیر به طور گسترده در بعضی از مکان ها که درجه حرارت و خشکی آنقدر زیاد است که بتواند آب را در زمان مورد نظر تبخیر کند، استفاده می شود. از آنجا که نگرانی های اساسی در مورد آلودگی آب های زیرزمینی وجود دارد ، این روش باید به طور مناسب طراحی و اجرا شود. به طور کلی ، بر اساس مقررات زیست محیطی ، حوضچه های تبخیر مجبور می شوند با استفاده از پوشش غیر قابل نفوذ ، از سفره های زیرزمینی جدا شوند. در برخی شرایط با مقادیر بالای فلزات نادر ، باید حوضچه ای با آستر دوتایی احداث شود. بعلاوه ، هنگامی که استخرها ورقه ورقه نمی شوند یا آستر نقطه ای آسیب دیده است، برخی از آب نمک ها ممکن است به آبخوان زیر استخر نفوذ کرده و کیفیت آب آن را کاهش دهند. برخی از عوامل در انتخاب این گزینه دفع موثر هستند مانند وجود و قیمت زمین، شرایط آب و هوایی و کیفیت آب زیرزمینی. دامنه هزینه این روش دفع از 3.28 تا 10 دلار آمریکا می باشد.

کریستالایزرهای متداول در دفع آب نمک

آب نمک حاوی برخی از فلزات است که می تواند به عنوان یک راه حل جذاب بازیابی شود تا از مشکلات دفع با مزایای اقتصادی اضافی جلوگیری کند. بنابراین ، یک چالش اساسی برای محققان و فعالان صنعتی این است که غلظت نمک را در رابطه با بازیابی منابع مفید آن ، کنترل کنند. در طی روند بازیابی ، اگر اجزای کمیاب و با ارزشی یافت شوند، می توان آن را به عنوان یک هدف دوگانه در نظر گرفت. این دستاورد می تواند با کاهش اثرات دفع کنسانتره RO بر محیط زیست ، بهره وری کلی اقتصادی فرآیند تصفیه را افزایش دهد. در آخرین مرحله از فرآیند دفع آب نمک ، برخی عملیات برای تبلور شور انجام می شود. در مقایسه با سایر روش های دفع نظیر حوضچه تبخیر و تزریق چاه عمیق ، فرآیند تبلور آب نمک گران است. این فرآیند فقط در مواردی قابل اجرا است که روش تزریق چاه عمیق گران باشد، استخرهای تبخیر هزینه زیادی برای دستورالعمل آن دارند و میزان تبخیر کم است.

فرآیند SWRO-CCD Desalitech آب شیرین کن نمک زدایی تصفیه آب

تصفیه صنعتی آب شور با روش اسمز معکوس مدار بسته CCD

/0 دیدگاه /در /توسط

سیستم نمک زدایی و تصفیه مدار بسته (CCDTM) یک بستر نوظهور برای تصفیه آب و نمک زدایی اسمز معکوس است، که فشار را کاهش می دهد، عملکرد غشا را بهبود می بخشد، انعطاف پذیری عملیاتی را افزایش و نیاز به دستگاه های بازیاب انرژی را فقط با استفاده از تجهیزات استاندارد RO از بین می برد. برای کاربردهای تصفیه آب صنعتی و آب شیرین کن، فناوری CCD با صرفه جویی در مصرف انرژی ، حداکثر بازیابی را در واحد تک مرحله ای به دست می آورند. متناوبا ، یک واحدCCD می تواند به یک فرآیند معمولی RO اضافه شود تا آب نمک را متمرکز کرده و بازیابی را افزایش دهد. بیش از 97 ٪ بهبودی بازیابی آب در یک عملیات تک مرحله ای نشان داده شده است. میزان بازیابی یک واحد CCD می تواند در صفحه کنترل بدون تغییر در سخت افزار سیستم تنظیم شود، و فقط با ویژگیهای مقیاس گذاری آب محدود می شود.

SWRO-CCD Process Water Filtration Desalination

SWRO-CCD Process Water Filtration Desalination

حداکثر عملیات بازیابی و انعطا ف پذیری بالا پیامدهای قابل توجهی در کاهش هزینه ها برای تصفیه آب صنعتی و نمک زدایی آب شور داخلی دارد ، جایی که هم هزینه تأمین آب خوراک و هم هزینه های دفع آب نمک می تواند قابل توجه باشد. سیستم ها CCD مقاومت بسیار خوبی در برابر رسوب و رسوب گذاری نشان می دهند. جریان متقاطع تأمین شده توسط پمپ گردش در غشاها را شسته و چرخه شوری را مختل می کند و پوسته پوسته شدن و رسوب گذاری را تا حد زیادی کاهش می دهد. مولفه های غشای کوتاه و جریان متقاطع بالا به فرایند CCD اجازه می دهد تا در جریان های متوسط بالاتر نسبت به فرآیندهای معمولی RO کار کند ، بدون این که از مشخصات تولیدی یا بازیابی غشا بیشتر باشد. در این مقاله طراحی و مدل سازی فرآیندهای CCD با بازده بالا ارایه می شود، و سطح مصرف انرژی خاص اندازه گیری شده و محاسبه شده برای تأیید روش ها و ابزارهای مدل سازی مقایسه می شود. دو مورد RO آب شور در نظر گرفته شده است ، یکی با استفاده از فرآیند SWRO-CCD Desalitech و دیگری با استفاده از فرآیند ترکیبی PFD-SWRO-CCD سیستم های CCD با روش مرسوم RO که با همان آب تغذیه ، پمپ ها و غشاهای فشار بالا کار می کنند و با همان شار متوسط و درصد بازیابی کلی ، مطلوب هستند .

 

فناوری نمک زدایی مدار بسته CCD

فناوری نمک زدایی مدار بسته CCD به عنوان یک فرآیند پیشرفته اسمز معکوس (RO) برای تصفیه آب در نمک زدایی شور و آب دریا ، تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد و تصفیه آب در حال ظهور است 1 – 5 . از همان ابزارهای مورد استفاده برای طراحی سیستم های RO معمولی برای طراحی سیستم های CCD استفاده می شود ، یعنی مدل های فرافکنی سازنده غشا ، مشخصات غشا و پمپ و سایر داده ها ، منابع و روش های مهندسی مکانیک به طور کلی موجود. به ندرت می توان برای مقایسه عملکرد آنها، از دو فناوری RO متفاوت در یک شرایط استفاده کرد. با این وجود ، میتوان در یک مطالعه با استفاده از ابزارها و مدل های طراحی RO ، یک مقایسه ایده آل A-B از طرح ها یا اجزای فرایند جایگزین انجام داد، یا عملکرد در طیف گسترده ای از خصوصیات آب تغذیه یا شرایط عملیاتی را در نظر گرفت.

SWRO-CCD

طراحی و مدل سازی فرآیند SWRO-CCD در شکل 1 نشان داده شده است، با یک مخزن تحت فشار غشا ، نمایانگر چندین ماژول است که به طور موازی کار می کنند. پمپ فشار قو ی (HP) یک حلقه بسته متشکل از یک مرحله غشاها و پمپ گردش خون CP را تغذیه میکند. نفوذ با سرعت برابر با دبی HP تولید می شود. آب نمک در عملیات دسته ای مانند دوباره گردش می کند. با رسیدن به سطح بازیابی مطلوب ، آب نمک با آ ب تغذیه از محفظه کناری تحت فشار هیدرواستاتیک جابجا می شود. مبادله آب نمک و خوراک بدون توقف پمپ فشار بالا، پمپ گردش خون یا تولید نفوذ آب انجام می شود. فشار تغذیه غشایی اولیه هر دنباله CCD دقیق بالاتر از فشار اسمزی آب تغذیه است و حداکثر فشار دقیقا بالاتر از فشار اسمزی آب نمک نهایی است و در نتیجه فشار تغذیه غشایی به طور متوسط بس یار کمتر از فشار تغذیه معمول است.

RO میزان جریان ، فشار و انرژی مورد نیاز یک سیستم CCD را می توان با استفاده مجدد از نرم افزار پیش بینی استاندارد تولید کنندگان غشا 6 – 8 و اطلاعات مربوط به آب تغذیه و پمپ محاسبه کرد. روند کار به صورت زیر است :
– یک پیش بینی غشایی برای اولین چرخش CCD با پیکربندی فرآیند به طور معمولی 4 غشا در هر ماژول و سرعت جریان و سرعت بازیابی ماژول اجرا می شود. بازیابی ماژول معمولا 20 تا 50 ٪ است – بسیار کمتر از میزان بازیابی کلی در بیشتر برنامه های آب شور و صنعتی.

 

فرآیند SWRO-CCD Desalitech آب شیرین کن نمک زدایی تصفیه آب

فرآیند SWRO-CCD Desalitech آب شیرین کن نمک زدایی تصفیه آب

– ترکیب خوراک غشا در چرخش دوم با ترکیب آب نمک از طرح اولیه با ترکیب خوراک تازه به نسبت مربوط به میزان بازیابی غشا محاسبه می شود. نرم افزار برای بار دوم اجرا می شود که دارای فشار تغذیه غشای بالاتر، فشار دیفرانسیل مشابه و ترکیب جدید شور است .
– مرحله 2 برای هر گردش مجدد اضافی لازم است برای دستیا بی به بهبود کلی مورد نظر تکرار می شود. متناوبا ، مرحله 2 را می توان برای آخرین گردش مطابق با بهبود کلی مورد نظر اعمال کرد .
– مصرف انرژی با میانگین فشارهای تغذیه غشا، میانگین فشارهای دیفرانسیل غشا، میزان جریان پمپ و بازده پمپ و موتور محاسبه می شود. محاسبه همچنین وظایف پمپ و کیفیت نفوذ را ارائه می دهد.

 

Feed Water comprosition SWRO-CCD desalination

Feed Water comprosition SWRO-CCD desalination

یک سیستم RO به طور معمول با همان آب خوراک تا درصد با زیابی یکسان کارکند به سه مرحله نیاز دارد. برای متعادل کردن شار سه مرحله و درنتیجه جلوگیری از رسوب بیش از حد عناصر غشای سرب ، به گاز مایع نفوذ می کنید و یا افزایش فشار بین مرحله ای. حداکثر شار هد در تمام تنظیمات فرآیند در نظر گرفته شده 34 لیتر در متر مربع در ساعت (Imh) یا 21.3 گالن در فوت مربع در روز (gfd) مطابق با حداکثر شار برآورد شده در نصب میدان CCD بود. نتایج آزمایش میدانی 2 ، نتایج مدلسازی CCD و عملکرد پیش بینی شده سیستم های مرسوم RO سه مرحله ای با گاز مایع در مرحله اول و دوم یا گاز مایع در مرحله اول و پمپ تقویت کننده تغذیه کننده مرحله سوم در جدول 2 آورده شده است. مصرف انرژی RO بدون فشار منبع تغذیه خورده ذکر شده محاسبه شد.

 

مصرف انرژی سیستم تصفیه آب SWRO-CCD

مصرف انرژی سیستم تصفیه آب SWRO-CCD

این داده ها همبستگی خوبی بین مصرف انرژی ، جریان ها و فشارهای خاص سیستم SWRO-CCD اندازه گیری شده و مدل شده را نشان می دهد. داده ها همچنین نشان می دهد که یک سیستم RO معمولی با نفوذ 56 ٪ انرژی بیشتری مصرف می کند زیرا سیستم CCD در حال اجرا و یک سیستم معمولی با پمپ تقویت کننده بینا بینی 22 ٪ بیشتر مصرف میکند.
توصیف و عملکرد فرآیند ترکیبی PFD-CCD و RO فرآیند ترکیبی PFD-CCD از یک مرحله معمولی RO (PFD) تغذیه یک سیستم SWRO-CCD تشکیل شده است. مجرای جانبی سیستم CCD می تواند از طریق آب نمک تحت فشار از مرحله PFD تغذیه شود یا در موردی که در اینجا در نظر گرفته شده، با آب کم فشار تغذیه می شود. بنابراین ، واحد CCD به عنوا ن یک کنسانتره آب نمک عمل می کند. فرایندی که به این روش پیکربندی شده است می تواند به عنوان مقاوم سازی در فرآیند RO اجرا شود و تقریبا به هیچ تغییری در سیستم RO اصلی احتیاج ندارد. یک واحد هیبریدی PFD-CCD 1320 متر در روز به عنوان یک تاسیسات تجاری در حال بهره برداری است و برای شیرین سازی آب شور در سایت ماگان مایکل در اسرائیل استفاده می شود. مانند منبع Reim ، آب منبع Maagan دارای شوری متغیر است و مملو از مواد گل آلوده ای است که ثابت شده است برای سیستم های معمولی RO که از یک منبع تغذیه میشوند مشکل ساز است. مرحله PFD به عناصر غشایی 400 فوت مجهز است و مرحله CCD دارای عناصر غشایی 440 فوت است. جزئیات واحد و عملکرد آن در مقاله 3 مرجع آورد ه شده است. به منظور مقایسه ، مرحله اول سیستم متعارف RO فرضی با عناصر غشا 400 فوت و مراحل دوم و سوم با عناصر 440 فوت مدل سازی شده است. آب خوراک ترکیبی است که در جدول 3 ذکر شده است .

 

فرآیند SWRO-CCD desalination آب شیرین کن تصفیه آب صنعتی

فرآیند SWRO-CCD desalination آب شیرین کن تصفیه آب صنعتی

یک سیستم که همان درصد نفوذ را از همان آب خوراک استخراج کند، به سه مرحله نیاز دارد. برای ایجاد تعادل در شار، از مرحله اول و دوم نفوذ می کنند یا به تناوب، از مرحله اول نفوذ می کنند و بین مرحله دوم و سوم از یک پمپ تقویت کننده استفاده می شود. حداکثر شار عنصر هد به 33 Imh (20.6 gfd) محدود شد. نتایج آزمایش میدانی نتایج مدل سازی CCD و عملکرد پیش بینی شده و سیستم متناوب RO در جدول آورده شده است. مقادیر مصرف انرژی گزارش شده منحصر به فشارها ی تأمین آب خوراک ذکر شده در جدول 4 است
این داده ها همبستگی خوبی بین مصرف انرژی ویژه سیستم SWRO-CCD اندازه گیری شده و مدل شده تا 6 ٪ با مصرف انرژی کمتر توسط سیستم نصب شده دارد. همچنین داده ها نشان می دهد که یک سیستم RO معمولی با گاز نفوذ دو برابر بیشتر از سیستم CCD در حال اجرا و یک سیستم معمولی با پمپ تقویت کننده بین مرحله 41 ٪ بیشتر انرژی مصرف می کند. توجه داشته باشید که بازده ترکیبی پمپ گردش و موتور در سیستم CCD واقعی بسیار کم بود – فقط 30 ٪ – نشان می دهد که اندازه این پمپ به درستی برای این کاربرد مناسب نبوده است. با این وجود، همان کارایی پمپ در سیستم CCD مدل فرض شده است. اگر بازده پمپ گردش و موتور 60 ٪ معمولی تر باشد، مصرف انرژی ویژه سیستم CCD حدود 2 ٪ از مقادیر مشخص شده در جدول 4 کاهش می یابد. در مدل سیستم RO معمولی با پمپ تقویت کننده بین مرحله، راندمان پمپ 60 ٪ فرض شده است.

 

فرآیند SWRO-CCD desalination آب شیرین کن تصفیه آب صنعتی

فرآیند SWRO-CCD desalination آب شیرین کن تصفیه آب صنعتی

اگر در عوض ، یک پمپ تقویت کننده بین مرحله ای 30 ٪ کارآمد در نظر گرفته شود یا اگر بازده پمپ از 60 ٪ به 30 ٪ کاهش یابد، زیرا نقطه کار پمپ از بهترین نقطه کارایی خود دور شده است، مصرف انرژی خاص سیستم RO معمولی0.92 کیلووا ت ساعت در متر مکعب یا 11 درصد بیشتر از آنچه در جدول 4 پیش بینی شده است. این ملاحظات نشان می دهد که مصرف انرژی در سیستم های مرسوم RO چند مرحله ای نسبت به فرآیندهای مشابه CCD نسبت به فرآیندهای مشابه CCD بس یار حساس تر به تغییر در شرایط کارکرد سیستم یا خصوصیات آب خوراک است

 

نتیجه گیری

عملکرد میدانی و تجزیه و تحلیل فوق مشاهدات و نتیجه گیری های زیر را پشتیبان ی می کند:
• با استفاده از مدل تکرار غشایی و محاسبات استاندارد مهندسی مکانیک ، با مقایسه عملکرد اندازه گیری شده در تأسیسات تجاری ، مصرف انرژی سیستم و اندازه پمپ را می توان به طور دقیق مدل سازی کرد. بنابراین ، از این روش مدل سازی می توان برای مقایسه عملکرد و تجهیزات مورد نیاز سیستمهای CCD و RO معمولی برای طیف وسیعی از ترکیبات آب و با طیف و سیعی از مدلهای غشایی و پمپ استفاده کرد.
• تجزیه و تحلیل یک واحد SWRO-CCD تک مرحله ای است که با بیش از 88 درصد بازیابی کار میکند. آزمایشات میدانی با فناوری CCD نشان داده است که بیش از 97 ٪ بازیابی قابل دستیابی است.
• پیش بینی شده است که سیستمهای در نظر گرفته شده به میزان قابل توجهی انرژی کمتری نسبت به سیستمهای RO ساخته شده با غشاها و پمپهای فشار قوی با همان شار و بازیابی مصر ف می کنند. سیستم های CCD نسبت به سیستم های مرسوم RO چند مرحله ای انعطاف پذیرتر هستند در برابر تغییر شرایط کار یا خصوصیات آب تغذیه ، زیرا بازیابی، جریان متقابل و شار را می توان به طور مستقل وحتی به طور خودکار با نقاط تنظیم شده صفحه کنترل، کنترل کرد.
• ثابت شده است که دو سیستم نصب شده در مزرعه ، در تصفیه آبهای سخت منبع که به احتمال زیاد باعث غرق شدن غشاها در فرآیندها ی معمولی RO می شوند ، بسیار مطمئن هستند. این عملکرد عالی از آرایه های غشای کوتاه ، جریان متقاطع نسبت بالا و نرخ بازیابی ماژول پایین که در طراحی های فرایند CCD استفاده می شود ، ناشی می شود. علاوه بر این، چرخه شوری ذاتی در عملیات نیمه دسته ای سیستم های CCD تمایل به برهم زدن تشکیل بیو فیلم و رسوب مقیاس دارد.
• این فرآیند می تواند برای ایجاد ساختمان های جدید یا به عنوان مقاوم سازی مجدد سیستم های مرسوم RO موجود برای بهبود باز یابی کلی ، کاهش مصرف انرژی خاص و بهبود قابلیت اطمینان فرایند RO استفاده شود. ترکیبات آب، میزان بازیابی و شارهای انتخاب شده برای این تجزیه و تحلیل دلخواه بودند. عملکرد میدانی سیستم های CCD که در اینجا توضیح داده شده تأیید کرده است که میزان بازیابی هر واحد CCD می تواند در پنل کنترل با پمپ های نصب شده و بدون تغییر سخت افزار سیستم تنظیم شود. حداکثر عملیات بازیابی و انعطا ف پذیر ی با لاپیامده ای قابل توجهی در هزینه های تصفیه آب صنعتی و نمک زدایی شور داخلی دارد، جایی که کمپوزیتون آب تغذیه می تواند متفاوت باشد و هر دو هزینه تأمین آب و هزینه های دفع آب نمک قابل توجه است .

 

References

1. A. Efraty, R. Barak and Z. Gal, Closed Circuit Desalination — A New Low Energy High Recovery Technology without Energy Recovery Desalination and Water Treatment, 31 (2011) 95-101.
2. A. Efraty, Closed Circuit Desalination Series No-4: High Recovery Low Energy Desalination of Brackish Water by a New Single Stage Method without any loss of Brine Energy, Desalination and Water Treatment, in press 2011.
3. A. Efraty, Z. Gal, Closed Circuit Desalination Series No 7: Retrofit Design for Improved Performance of Conventional BWRO System, Desalination and Water Treatment, in press 2011.
4. R. Stover, CCD Starts a New Generation for RO, Desalination and Water Reuse, November-December 2011, pp. 34 – 35.
5. R. Stover and N. Efraty, Record Low Energy Consumption with Closed Circuit Desalination, Proceedings of the International Desalination World Congress Meeting in Perth Australia, Paper Number 375, October 2011.
6. Integrated Membrane Solution Design Software, IMS Design Ver. 2011, Hydranautics, A Nitto Denko Company, 2011.
7. Reverse Osmosis System Analysis, ROSA, The Dow Chemical Company, 2010.
8. RO Membrane System Design Software, CSMPRO Ver. 4, Woojin Chemical Company, 2012.