Partner serwisu
04 października 2018

Elektrodializa odwracalna. Nowoczesne metody uzdatniania w zawracaniu strumieni wodnych

Kategoria: Artykuły z czasopisma

Aktualne potrzeby rynkowe kreują powstawanie nowych technologii uzdatniania wody. Technologia EDR1 to niskociśnieniowa technologia membranowa o zaawansowanej konstrukcji. Zapewnia wyższy poziom odzysku, przy mniejszym zapotrzebowaniu energetycznym, w stosunku do metod konwencjonalnych. Takie rozwiązanie wpisuje się w aktualne trendy zamykania obiegów wodno-ściekowych
(MLD2, ZLD3).

Elektrodializa odwracalna, czyli odsalanie elektrochemiczne, jest postępem w odsalaniu wody. Odsalanie elektrochemiczne – duży postęp w ED4 – wkrótce stanie się preferowaną metodą usuwania soli z wody dla zawracania strumieni. Czym dokładnie jest odsalanie elektrochemiczne? Jest to proces polegający na odsalaniu wody, poprzez transport jonów przez selektywne membrany, przepuszczające jony. Aktualnie dominującą, membranową metodą odsalania wody jest technologia odwróconej osmozy. Odwrócona osmoza pozwala na uzyskanie średnio 75% odzysku5 oraz 99% odrzutu soli. EDR natomiast pozwala uzyskać 90-95% odzysku przy zachowaniu 50-90% odrzutu soli, w zależności od potrzeb. System EDR jest kompaktowy, zajmuje mało przestrzeni przy niskim wydatku energetycznym (proces jest prowadzony przy ciśnieniu mniejszym niż 1.7 bara).

Zasada działania

Zjawisko odsalania wody w procesie odwróconej osmozy zachodzi pod wpływem przyłożonego ciśnienia oraz specjalnej membrany. EDR jest to proces membranowy, w którym jony transportowane są przez membrany kationowo i anionowo selektywne, z użyciem prądu. Dodatnio oraz ujemnie naładowane jony są przyciągane przez elektrody, zlokalizowane na dwóch końcach obudowy modułu. Cały proces jest możliwy dzięki specjalnej konstrukcji membran jonoselektywnych, które przepuszczają dodatnio oraz ujemnie naładowane jony. Pary membran są agregowane w tzw. subblocki i umożliwiają przepływ dwóch strumieni o wysokiej i niskiej zawartości soli. Recyrkulacja strumienia wysoko zasolonego jest procesem kontrolowanym i automatycznym, co powoduje, że przed osiągnięciem granicy rozpuszczalności soli i scalligiem6 następuje zmiana polaryzacji.

RYS. 1 Wymagane parametry wody zasilającej

Dzięki zmianie kierunku przepływu strumieni odbywa się samooczyszczenie modułu. Taki mechanizm nazywamy elektrodializą odwracalną.

Zastosowanie technologii EDR

Dzięki zastosowaniu technologii elektrodializy odwracalnej możliwe jest zmniejszenie ilości ścieków powstających w zakładach przemysłowych. Technologie odwróconej osmozy pozwalają na odsolenie wody w 99%, przy czym są to technologie energochłonne (kosztowny proces). Stosowanie tej technologii ma sens wyłącznie wtedy, gdy priorytetem jest najwyższy poziom odsolenia wody – stosowanej do obiegów wodno-parowych na bloki energetyczne. W wyniku pracy instalacji odwróconej osmozy produkowany jest permeat (woda uzdatniona) oraz koncentrat („ściek” – odpad uboczny procesu). Stosunek permeatu do koncentratu wynosi średnio 3/1 (75%/25%), a w przypadku wód wysokozasolonych stosunek ten wynosi 1/1 (50%/50%). W przypadkach, gdzie nie jest wymagana wysokiej jakości woda (o bardzo niskim zasoleniu) – potrzebą rynkową są obniżone koszty eksploatacyjne, przy akceptacji niższego poziomu odsolenia. Technologia EDR wymaga niskiego ciśnienia medium zasilającego (poniżej 1,7 bar), natomiast technologia odwróconej osmozy pracuje przy ciśnieniu od 10 do 110 bar. Dzięki temu, w technologii EDR mamy znacznie niższe zużycie energii. Proces odwróconej osmozy wymaga odpowiedniej jakości wody zasilającej. Technologia EDR może zastąpić część technologii uzdatniania wstępnego oraz pierwszy stopień odsalania (I-stopień odwróconej osmozy) w instalacjach II-stopniowej instalacji odwróconej osmozy.

RYS. 2 Przepływ jonoselektywny pomiędzy membranami w module EDR

Zastosowanie technologii EDR sprawdza się dla wód zawierających substancje rozpuszczone, substancje zawieszone w wodzie, wolny chlor oraz inne utleniacze i wysoki współczynnik SDI (Salt Density Index) powyżej 5, które są ograniczeniem do stosowania w powszechnie znanych technologiach membranowych. Elektrodializa odwracalna dobrze pracuje przy wyższych poziomach mętności oraz wskaźnika SDI, a jej membrany są odporne na utleniacze. Jest również odporna na substancje organiczne, a w przypadku zanieczyszczenia cząstkami stałymi istnieje możliwość ich usunięcia. Ze względu na potrzebę ograniczenia poboru wody – ograniczenia ilości zrzucania ścieków (np. konkluzje BAT), w tym w zakresie pomiarów wód powierzchniowych oraz podziemnych i związanych z tym opłat – istnieje potrzeba uzdatniania koncentratu z odwróconej osmozy, który aktualnie nie jest wykorzystywany. Uśredniając, we wszystkich instalacjach odwróconej osmozy we wszystkich branżach, ok. 25% wody zasilającej instalacje nie jest ponownie wykorzystana – trafia do ścieków w postaci koncentratu. Zastosowanie technologii EDR jako rozwiązania wypełniającego niszę, pozwoli na zawrócenie do procesów produkcyjnych przynajmniej 50% z powstałego koncentratu. Konwencjonalne technologie jonitowe stosowane są w szczególności w dużych obiektach przemysłowych, wstępnego odsalania, przed ciągami jonitowymi, zagwarantuje stałą jakość wody zasilającej pod względem zasolenia, niezależnie od zmienności sezonowej (ustabilizowanie zasolenia wody).

NASTĘPNA STRONA

Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
ZAMKNIJ X
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ