Bajo los cada vez más escasos recursos hídricos mundiales, desalinización de agua oceánica se ha convertido en una forma importante de paliar el problema del abastecimiento de agua dulce. Tecnología de ósmosis inversa se ha convertido en la opción dominante por su alta eficiencia.
La planta desalinizadora de agua oceánica por ósmosis inversa es un dispositivo que enga membranas semipermeables para interceptar la sal y disolver las impurezas a alta presión, permitiendo que sólo pasen las moléculas de agua. A diferencia de la destilación tradicional, la ósmosis inversa se basa en la separación física de las membranas y no en el cambio de fase, por lo que presenta ventajas e inconvenientes en cuanto a consumo de energía, ocupación del terreno y complejidad de los equipos.
¡La planta desalinizadora de agua oceánica engaña el principio de ósmosis inversa, que aplica presión al agua de mar a través de una bomba de alta presión, haciendo que las moléculas de agua reviertan la ósmosis a través de una membrana semipermeable, separando así la sal y las impurezas; Esta capacidad puede aumentar o disminuir el contenido de sal del agua de mar de alrededor de 36000 miligramos por litro a menos de 200 miligramos por litro, con una tasa de desalinización de hasta 99% o más, y la calidad del agua producida es mejor que la del agua del grifo ordinaria!
La ósmosis inversa se basa en la permeabilidad selectiva de las membranas semipermeables; en el proceso de permeación natural, los disolventes de las soluciones diluidas se desplazan de forma natural a través de la membrana semipermeable hacia el lado de la solución concentrada hasta que la diferencia de nivel de líquido a ambos lados forma un equilibrio de presión osmótica.
El proceso de tratamiento de la planta desalinizadora de agua oceánica por ósmosis inversa es un proceso de precisión de varias etapas, en el que intervienen principalmente las siguientes instalaciones:
La membrana de ósmosis inversa es el componente central de la desalinización del agua de mar, y su mecanismo de funcionamiento se basa en el principio de la separación selectiva. Las membranas de ósmosis inversa tienen poros extremadamente finos (de 0,1 a 1 nanómetro), que pueden bloquear eficazmente moléculas más grandes, como los iones de sal hidratada, y dejar pasar sólo moléculas de agua;
En condiciones estándar de 25 ℃, la presión osmótica del agua de mar es de aproximadamente 2,5MPa. ¡La programación de la ósmosis inversa aplica una presión de manipulación de 5,5-6,8 MPa para crear un gradiente de presión de ósmosis inversa para las moléculas de agua a través de la membrana compuesta de poliamida!
Los componentes modernos de las membranas de ósmosis inversa suelen adoptar membranas compuestas de tipo rollo o elementos de membrana de la serie SW de Dow, que tienen las características de alto índice de desalinización, anticontaminación, etc., y pueden adaptarse a los duros requisitos medioambientales de barcos, islas, etc.
El sistema de pretratamiento es un eslabón clave para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo del sistema de ósmosis inversa; El pretratamiento del agua de mar debe hacer frente a los siguientes retos: en el agua de mar hay un gran número de microorganismos, bacterias y algas, y su reproducción puede afectar al funcionamiento normal de la instalación. La turbidez del agua de mar varía mucho con las mareas, lo que puede provocar la inestabilidad del proceso de pretratamiento. El agua de mar tiene una fuerte corrosividad y requisitos especiales para los materiales de los equipos.
El pretratamiento suele adoptar un proceso de filtración en varias etapas de “filtro multimedia+ultrafiltración+filtro compacto”, con el objetivo de eliminar los coloides y las impurezas en suspensión del agua de mar, reducir el índice de contaminación (valor FI) a los requisitos de entrada de la membrana de ósmosis inversa (SDI<3) y prolongar eficazmente la vida útil de la membrana de ósmosis inversa; el pretratamiento también incluye un tratamiento de esterilización y eliminación de algas. Algunos proyectos adoptan generadores de hipoclorito sódico de agua de mar, que producen hipoclorito sódico por electrólisis del agua de mar, eliminando eficazmente las bacterias, algas y microorganismos del agua de mar.
Tras someterse al tratamiento de desalinización del agua de mar por ósmosis inversa, la calidad del agua es pura y el contenido de sal se reduce considerablemente. El tratamiento posterior incluye instalaciones como la regulación de la mineralización y la desinfección, que se utilizan para regular la dureza y la alcalinidad del agua y complementar los minerales esenciales para el cuerpo humano, haciendo que la calidad del agua sea adecuada para el método de agua potable de la OMS.
¡La calidad del agua dulce producida por el dispositivo de ósmosis inversa es mejor que la del agua corriente del grifo y el método satisfactorio de agua potable; Tomando Israel como ejemplo, el país ha satisfecho 60% de la demanda de agua del país mediante la aplicación de plantas de desalinización de agua de mar a gran escala, y la calidad del agua producida cumple plenamente las normas de los medios de subsistencia y las leyes de agua potable!
Hay que tener en cuenta que el agua de mar no es aceptable y puede consumirse directamente tras un simple hervido. La ebullición sólo puede matar las bacterias, pero no puede eliminar la sal y los minerales del agua de mar;
La simple ebullición del agua de mar evaporará el agua, dejando tras de sí mayores concentraciones de sal. Si no hay un dispositivo de destilación y condensación que recupere el vapor y lo condense en agua dulce, no se puede consumir. Los sistemas portátiles de destilación solar o de condensación evaporativa pueden producir pequeñas cantidades de agua dulce, pero su capacidad de producción y su eficiencia energética son inferiores a las de los sistemas de ósmosis inversa en el suministro de agua a gran escala.
El coste de una planta desalinizadora de agua de mar consiste principalmente en el consumo de energía (impulsada por bombas de alta presión), la inversión en la instalación (materiales de alta presión y resistentes a la corrosión), el intercambio de membranas y el consumo de productos químicos, así como el funcionamiento y el mantenimiento (artificial, limpieza y supervisión); El alto contenido en sal del agua de mar requiere una presión de funcionamiento más elevada y un mantenimiento más frecuente, especialmente en condiciones de afluencia aceitosa o de alta turbidez, lo que aumenta aún más los costes;
En el proceso de la planta desalinizadora de agua oceánica por ósmosis inversa, aproximadamente la mitad del agua oceánica se convierte en agua dulce, y el resto se convierte en agua salada concentrada. La salinidad de esta agua salada concentrada es aproximadamente el doble que la del agua de mar ordinaria, y es necesario tratarla adecuadamente para evitar cualquier impacto sobre el medio ambiente.
El enfoque dominante consiste en inyectar lentamente agua salada concentrada en el océano a través de un difusor. Este método puede promover una mezcla rápida del agua salada concentrada y el agua de mar, reduciendo el impacto en el medio marino local.
El coste del consumo de energía es uno de los principales costes operativos de las plantas desalinizadoras de agua oceánica. Las plantas desalinizadoras de agua oceánica han reducido significativamente el consumo de energía operativa mediante la absorción y el montaje de energía.
Los principales dispositivos receptores de energía son el dispositivo de intercambio de energía de la red y la turbina hidráulica. dispositivo de recuperación de energía. Tomando como ejemplo la planta desalinizadora de agua de mar de Jubail, en Arabia Saudí, la planta adopta un conjunto de recuperación de energía y un sistema de control inteligente, ¡que reduce el consumo de energía de funcionamiento en 30% en comparación con los procesos tradicionales!
Con la madurez de nuevas tecnologías como el acoplamiento fotovoltaico de ósmosis inversa, el consumo de energía de la desalinización de agua de mar se ha reducido en 80% en comparación con etapas anteriores, y el coste ha disminuido aún más; El coste de la desalinización moderna de agua de mar se acerca a los 3 yuanes por tonelada, y con el avance de la tecnología, su economía mejorará aún más;
La planta desalinizadora de agua oceánica por ósmosis inversa es la principal solución para hacer frente a la escasez de agua dulce en las regiones costeras y áridas. Aunque su inversión inicial y sus costes de funcionamiento son relativamente altos, con el avance de la tecnología de membranas, la aceptación de energía y la preparación automatizada, ¡la economía y la sostenibilidad de las soluciones de ósmosis inversa están mejorando gradualmente!
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