1. Introducere în instalația de desalinizare

Instalație de desalinizare îndepărtează sărurile și mineralele din sursele de apă sărată (apă de mare, apă subterană salmastră, apă uzată tratată) pentru a produce apă dulce pentru consumul de alcool, irigații și uz industrial. Creșterea cererii internaționale de apă dulce, determinată de creșterea populației, de agricultură și de piață, în special în zonele cu deficit de apă, face din desalinizare un serviciu esențial pentru creșterea resurselor tradiționale. Principalele metode sunt procedurile termice (încălzirea și evaporarea la domiciliu) și procesele cu strat de membrană (utilizarea straturilor de membrane semipermeabile).

2. Tehnologiile instalațiilor de desalinizare

Desalinizarea modernă utilizează în principal proceduri termice și membranare, fiecare cu concepte, beneficii și constrângeri specifice.

a.Procese de desalinizare termică

Abordările termice încălzesc apa sărată pentru a o evapora, apoi condensează vaporii. Acestea sunt energo-intensive, necesitând energie termică.

  • Purificare rapidă în mai multe etape (MSF): Apa este încălzită sub presiune, după care este introdusă în faze la presiuni reduse, declanșând transformarea rapidă în abur. Vaporii se condensează, preîncălzind apa care intră. MSF este energo-intensivă (aproximativ 17,1 kWh/m trei termice) și reprezintă aproximativ 18% din piața mondială.
  • Distilare multi-efect (MEDICATION): medicația utilizează numeroase faze (rezultate) la temperaturi și stres mai scăzute decât MSF. Vaporii de la un efect îl încălzesc pe următorul, îmbunătățind eficiența energetică (aproximativ 11,9 kWh/m patru termic). MED reprezintă aproximativ 7% din piață și este, în general, mult mai eficient din punct de vedere energetic decât MSF pentru un rezultat similar.

b. Proceduri de desalinizare cu membrană

Procesele cu straturi membranare utilizează straturi membranare semipermeabile pentru a separa apa de săruri. Acestea necesită în mare parte energie electrică pentru pompe.

  • Osmoza inversă (RO): Tehnologia modernă dominantă (aproximativ 69% capacitate globală). Un stres ridicat forțează apa cu un strat de membrană, lăsând sărurile în urmă într-un flux de saramură. RO cu apă sărată (SWRO) prevalează pentru instalațiile de mari dimensiuni. Consumul de energie SWRO este de obicei de 4-5 kWh/m trei cu dispozitive de recuperare a energiei (ERD). Energia academică minimă este de aproximativ 1 kWh/m THREE. Costurile O&M includ energia, substanțele chimice și înlocuirea stratului de membrană. Cheltuielile de desalinizare a apei sărate pe bază de membrană variază de la $0,5 la $3/m THREE . * Electrodializa (ED) și întoarcerea electrodializei (EDR): Procese electrochimice care utilizează un câmp electric pentru a deplasa ionii cu ajutorul straturilor membranare. Utilizate pentru apă sărată sau pentru lustruire, mai puțin eficiente în cazul salinității ridicate. Poate separa ionii în mod unic pentru vindecarea resurselor.

Proceduri de desalinizare cu membrană

c. Sisteme hibride

Sistemele încrucișate încorporează diverse proceduri (de exemplu, termice cu RO) pentru a optimiza utilizarea energiei, a îmbunătăți vindecarea și, eventual, a minimiza cheltuielile. Acestea profită de duritate, cum ar fi utilizarea căldurii reziduale sau a unei saramuri mai concentrate.

3. Circulația de rafinare a instalației integrate

O instalație obișnuită de desalinizare, în special SWRO uriașă, implică mai multe etape:.

  1. Intrarea apei brute: Extragerea apei sărate din resursă. Stilul scade absorbția microorganismelor acvatice și a resturilor. Consumul subteran minimizează aceste probleme.
  2. Pretratament: Etapă critică de eliminare a solidelor în suspensie, a materiilor prime și a microbilor care pot murdări straturile membranei. Abordările constau în coagulare/flocculare, igienizare, filtrare pe medii, ultrafiltrare (UF) și microfiltrare (MF). Pretratarea eficientă este importantă pentru eficiență și costuri. Înfloririle algale periculoase (HAB) necesită o pretratare durabilă, cum ar fi protecția prin flotare cu aer dizolvat (DAF) sau filtrarea stratului de membrană (MF/UF).
  3. Faza de divizare a nucleului: Procedura principală de desalinizare (termică sau cu membrană) are loc mai jos. RO utilizează pompe de înaltă presiune și membrane; instalațiile termice utilizează evaporatoare și condensatoare.
  4. Post-tratament: Tratament suplimentar al apei pentru a satisface standardele de calitate (de exemplu, modificarea pH-ului, remineralizare, igienizare, degazare).
  5. Articolul Circulația apei: Salvarea și distribuirea apei dulci finale către utilizatori.

4. Metrici de eficiență operațională

Parametrii secreți evaluează eficiența, integritatea și economia instalației:.

  • Specific Power Usage (SEC): Energie per metru cub de apă dulce (kWh/m FOUR). Energia este o cheltuială semnificativă (30-50%). O salinitate mai mare a apei de alimentare crește energia RO. SWRO cu ERD este de 4-5 kWh/m TWO. Procesele termice (MSF, MED) au SEC mai mari (17,1, 11,9 kWh/m CINCI). SEC în RO crește odată cu murdărirea membranei.
  • Ratele de vindecare a apei: Procentul de apă de alimentare convertit în apă de produs. Prețurile mai ridicate optimizează utilizarea sursei și minimizează cantitatea de saramură. Vindecarea ridicată în procesele cu strat membranar crește riscul de scalare/încrustații. Recuperarea SWRO este în general de 35-50%.
  • Cheltuieli de funcționare și întreținere (O&M): Costurile zilnice de funcționare și întreținere (energie, produse chimice, înlocuirea stratului de membrană, manoperă, întreținere). Energia este, de obicei, cea mai mare componentă. Murdărirea și scalarea cresc prețurile O&M.
  • Accesibilitatea plantelor: Procentul de timp în care instalația este funcțională. Vital pentru o aprovizionare sigură. Timpul de nefuncționare neprogramat afectează accesibilitatea.

Diverse alte variabile care afectează eficiența constau în calitatea superioară a apei de alimentare, capacitatea instalației și performanța de pre/posttratare. Examinarea ia în considerare aspectele tehnologice, ecologice (consumurile de energie) și economice (prețul apei).

5. Impactul asupra mediului și reducerea acestuia

Efectele desalinizării includ evacuarea apei sărate, utilizarea substanțelor chimice și impactul asupra captărilor.

Administrarea concentratului de apă sărată

Saramura este un rezultat foarte salin. Deversarea necorespunzătoare afectează comunitățile acvatice. Strategiile de gestionare includ:.

  • Descărcarea de lichid zero (ZLD): Eliminarea deșeurilor de fluide prin concentrarea saramurii și cristalizarea sărurilor. Consumă multă energie, dar minimizează impactul asupra mediului.
  • Vindecarea resurselor: Extragerea mineralelor valoroase (NaCl, Mg, Ca, K, Li, Br) din apa sărată. Recuperarea NaCl este cea mai obișnuită.
  • Injectarea în puțuri adânci: Infuzarea saramurii în exploatări geologice profunde. Necesită o opțiune și o monitorizare atentă a site-ului.
  • Iazuri de disipare: Utilizarea evaporării solare în medii uscate. Necesită o suprafață mare de teren și poate avea impact asupra aerului/ecosistemelor locale.
  • Tehnologii unice cu consum redus de energie: Cercetarea unor tehnici precum deionizarea capacitivă (CDI), osmoza cu presiune retardată (PRO) și celulele de desalinizare microbiană (MDC) pentru apa sărată.

Utilizarea substanțelor chimice .

Substanțele chimice sunt utilizate pentru pretratare, anticalcar, antifouling și posttratare. Reducerea utilizării substanțelor chimice prin procese optimizate și tehnologii alternative este esențială.

Efectele consumului .

Consumul poate dăuna vieții marine prin împingere (captarea microorganismelor mai mari) și prin antrenare (ilustrarea microorganismelor de dimensiuni mai mici). Alegerile de amenajare (ecrane, viteză redusă, amplasare) și consumurile subterane le minimizează.

Abordări de atenuare .

Strategiile constau în maximizarea evacuării apei sărate (difuzoare, colocare), pretratare avansată, ZLD/captarea resurselor, prize subterane, evaluarea ciclului de viață (LCA) și respectarea politicilor.

6. Adaptări pentru sursa de apă și zona de răspândire

Stilul și procedura instalației se adaptează la salinitatea apei sursă și la capacitatea necesară.

Sursa de apă

  • Apă de mare: Salinitatea ridicată necesită o pretratare robustă și RO de înaltă presiune (50-80 bar) sau procese termice (MSF, MEDICATION).
  • Apă salmastră: Salinitatea mai scăzută necesită o presiune mult mai mică pentru RO (10-40 bar) și un pretratament mult mai redus. ED/EDR sunt și mai practice.
  • A avut de-a face cu apele reziduale: Necesită o pretratare inovatoare (MBR, UF) înainte de OI pentru a elimina poluanții și virusurile pentru reutilizare.

Gama de plante

  • Instalații la scară largă: Producerea de cantități substanțiale (mii de mii m FIVE/zi) pentru nevoi mari. Să profite de situațiile economice de scară (costuri mai mici/m FIVE). Fluxurile complexe, încorporate, necesită un cadru substanțial.
  • Soluții modulare și containerizate: Flexibile, ușor de lansat și scalabile pentru zone mici, locuri îndepărtate sau situații de urgență. Dispozitivele prefabricate eficientizează transportul/instalarea. Cost unitar mai ridicat/m doi decât instalațiile mari, însă investiție financiară în avans redusă. Accent pe automatizare și supraveghere la distanță pentru procedura descentralizată.

Diverse alte ajustări constau în desalinizarea offshore pentru o dispersie mult mai bună a saramurii și RO la mare adâncime (DSRO) care utilizează stresul hidrostatic pentru a minimiza puterea.

7. Componente și subsisteme ale instalației secrete

Elementele necesare garantează o producție de apă de încredere:.

  • Pompe de înaltă presiune: Vital pentru RO, oferind presiune pentru a scăpa de stresul osmotic. Performanța influențează consumul de energie. Pompele cu piston axial sunt foarte fiabile.
  • Instrumente de vindecare energetică (ERD): Îmbunătățirea semnificativă a eficienței energetice RO prin recuperarea energiei hidraulice din saramură. Poate recupera aproximativ 60% de energie. Criteriu în SWRO contemporan.
  • Dispozitive izobarice: Putere foarte eficientă, în mișcare directă (de exemplu, PX Stress Exchanger, DWEER). Dispozitivele PX ating performanțe de până la 98%.
  • Dispozitive centrifuge: Convertesc presiunea apei sărate în energie de rotație pentru a crește presiunea apei de alimentare (de exemplu, turbocompresoare, turbine Pelton). Mai puțin eficiente decât gadgeturile izobarice, dar cheltuieli de finanțare reduse.
  • ERD izobarice energetice: Integrați un motor pentru control sporit, automatizare și anticiparea întreținerii.
  • Membrane: Proceduri de bază ale stratului de membrană, concepute pentru respingerea ridicată a sării sub presiune. Murdărirea, scalarea și deteriorarea influențează eficiența. Nanotehnologia și membranele biomimetice sunt în curs de apariție.
  • Evaporatoare și schimbătoare de căldură: Introduceți procedurile termice pentru încălzire, evaporare, condensare și vindecare termică.
  • Unități avansate de pretratare: Tehnologii precum DAF, UF, NF, membrane ceramice pentru a spori eliminarea poluanților înainte de separare.
  • Sisteme de post-tratare: Instrumente pentru ultimele ajustări ale calității superioare a apei (pH, remineralizare, igienizare, degazare).

Pompele, straturile membranare și ERD sunt esențiale pentru timpul de funcționare, performanță și rentabilitate. Întreținerea preventivă este economică.

8. Tehnologii emergente și perspective de viitor

C&D se concentrează pe creșterea eficienței, scăderea prețurilor și minimizarea influenței asupra mediului.

Metode emergente de desalinizare

  • Osmoza avansată (FO): Proces cu membrană acționat de diferența de presiune osmotică folosind o soluție de absorbție. Funcționează la o presiune hidraulică mai mică decât OI, potențial mai rezistent la murdărire. Blocajul energetic este reprezentat de separarea apei produse de soluția de extracție.

Studii de caz recente

Obțineți o soluție astăzi!