ED vs. RO: az elektrodialízis előnyei a Sótalanításhoz
Kevin Westerling,
@KevinOnWater
nem kétséges, hogy a fordított ozmózis (RO) jelenleg uralkodik a Sótalanítási technikák között, ha a metrika a telepítések teljes száma. De új versenytárs merült fel, legalábbis bizonyos alkalmazásokhoz. Ha sós víz van a teljes oldott szilárd anyagok (TDS) 2000-15 000 ppm tartományában, érdemes megfontolni az elektrodialízist (ED) RO felett.
az ED-t elsősorban sótalanításra tervezték, így ha ro-t használ a szuszpendált szilárd anyagok, a teljes szerves szén (TOC) vagy más szennyező anyagok eltávolítására, akkor most abbahagyhatja az olvasást (azt hiszem), és ragaszkodhat a RO-hoz. Számos alkalmazás létezik, különösen az ipari térben, ahol a sós víz sótalanítása szerves része a műveleteknek. Egyre inkább használják a rendelkezésre álló erőforrások fogyatkozásának kiegészítésére és a víztartó rétegek sósvízbe való behatolásának enyhítésére. Történelmileg költség-megfizethetetlen, az elektrodialízis ma már életképes alternatívája a fordított ozmózisnak — talán még jobb is.
az alábbiakban bemutatjuk az ED előnyeit az RO-hoz képest, mivel ez utóbbi a jelenlegi szabvány. Osztotta őket Pat Buzzell nak, – nek Evoqua Water Technologies, amely kiterjedt R&D-t végez az ED technológián 2008 óta (sikeres) kísérletében, hogy az elektrokémiai sótalanítást elektrodialízis útján megvalósíthatóvá tegye a széles körű elfogadáshoz. Az előnyök mindig ott voltak ED, megy vissza a kezdetektől fél évszázaddal ezelőtt, de nagyobb megfizethetőség vet ezeket az előnyöket egy új megvilágításba.
Hangolhatóság
mit jelent hangolhatónak lenni? A sótalanítás összefüggésében ez azt jelenti, hogy a bemenet és a kimenet könnyen megváltoztatható. EDNÉL van, RO-nál nincs.
“valójában olyan helyeken kísérleteztünk, amelyek óceán által vezérelt, sós vizű területek, kimenő árapály idején 2000 ppm, bejövő árapály idején pedig talán 35 000 ppm. Ez elég lendület a TDS szempontjából. ED szempontból csak annyit teszünk, hogy növeljük az energia mennyiségét, amely szükséges ahhoz, hogy ezeket a sókat kiszorítsuk az oldatból” – magyarázta Buzzell.
“a szükséges energia mennyisége teljes mértékben attól függ, hogy mennyi sót kell kiűzni, tehát ez a modulon átfolyó víz áramlási sebességének és sókoncentrációjának függvénye.”
az ED-vel a víz minőségét nem befolyásolja az energia csökkentése. Bármilyen energia, amelyre nincs szükség, megtakarításra kerül, de a kimenet következetes. Az RO-val a víz állandó minősége bizonyos (magas) nyomástól függ, hogy az apró membránpórusokon keresztül szivattyúzzon és szűrje a betáplált vizet, függetlenül attól, hogy mennyi sót távolítanak el.
“bizonyos mértékig ez egyfajta buta technológia” – mondta Buzzell RO-ról. “Ez csak egyenes eltávolítás, és nem sokat tehetünk a kimenet megváltoztatásáért. Megváltoztathatja a nyomást, de meglehetősen hasonló kimenetet kap.”
alacsony nyomású működés
míg az RO membránkezelése nagy nyomástól függ, az ED keresztáramú elválasztással működik ioncserélő (IX) membránok alkalmazásával, amely alacsony nyomású/tangenciális áramlási folyamat. A Ro szűrés nyers erejével szemben az ED csendesen működik, és nem igényel speciális csöveket, szelepeket és szivattyúkat az RO intenzív nyomásának kielégítésére.
“7 bar alatt működünk; 70 bar alatt működnek” – jegyezte meg Buzzell. “Ahhoz , hogy egy 1000-psi szivattyú működjön, ez zavaró. Terveznie kell, hogy figyelembe vegye a zajt, a rezgést és a nyomást.”
életciklus költség
Buzzell szerint az RO ilyen igényes felszerelési követelményei megtérülnek. Az ED-t leginkább a rendszer tápvize hajtja, nem szivattyúk, ami segít csökkenteni az életciklus költségeit. Az Evoqua házon belüli tanulmányaira hivatkozva Buzzell arról számolt be, hogy az új NEXED ED rendszer 10% – os előnyt mutat az RO-val szemben a sósvízi alkalmazások teljes életciklus-költségében, beleértve az energiafelhasználás 30% – os csökkentését (az RO energiafelhasználása alapján 3 kWh/m3). “De a fordított ozmózis egyáltalán nem állt meg” – ismerte el Buzzell. “Előrelépéseket tettek.”
bár idővel változhatnak, a tőkeköltségeket és az energiát könnyű kiszámítani és összehasonlítani; O& M a költségeket nehezebb értékelni. Buzzell azt állította, hogy mivel az RO több berendezést igényel súlyos környezetben, az ED előnyt szerez a hosszú távú O&M tekintetében.
könnyű karbantartás
mind a RO, mind az ED megköveteli a tiszta hely (CIP) rendszert, hogy a membránok mentesek legyenek a méretezéstől és a szennyeződéstől; azonban, ha egy RO csúszást eltávolítanak a tisztításhoz, szükség van a kezelési kapacitás csökkenésére-és ez nem így van az ED esetében. Buzzell kifejtette:
“ahhoz, hogy egy csúszást kivegyünk a megbízásból, hogy tiszta helyet csináljunk, semmi sem változik . Az áramlási sebesség és a termék víz ugyanaz marad. A rendszer csak több energiát alkalmazna a megnövekedett áramlást kezelő modulokra. Elvégezzük a CIP műveletünket a modulon, ami nem működik, hozzuk vissza online, és lépjünk tovább a következőre.”
mivel nem kell figyelembe venni az elveszett kapacitást, a CIP ütemterveit könnyű fenntartani az ED-vel. Plusz, a fizikai karbantartás “egy kicsit könnyebb összességében,” szerint Buzzell.
állítható lábnyom … és változtatható láb
végül az ED hangolhatósága lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy nagyobb teljesítményen működjenek, és csökkentsék fizikai lábnyomukat; vagy fordítva, növelni a modulok számát és alacsonyan tartani az energiafogyasztást. Ez a rugalmasság a legelőnyösebb, ha a lábnyom vagy az energia különösen drága árucikk — például a tengeri hajók és platformok fedélzetén lévő tér prémium ára. Ha mind az idő, mind a tér megegyezik a pénzzel, az utolsó két előny a költségmegtakarításra utal, amelyet a “hangolhatóság” hoz.
az ED költségeinek csökkentése az Evoqua által kifejlesztett új ioncserélő membránnak tulajdonítható, amelyet a NEXED elektrokémiai sótalanító moduljaiba építettek be. Buzzell arról tájékoztatott, hogy a membrán nem csak a költségkorlátokat szünteti meg, hanem javítja a korábbi IX membrán kialakítását és teljesítményét is. Az elkövetkező években akár tengervíz sótalanítására is felhasználható, de ez nem a vállalat jelenlegi fókusza (bár izgalmas kilátás). Jelenleg az Evoqua ED revival különös sós vízalkalmazásokra összpontosít — 2000-15 000 ppm, főleg ipari -, ahol a fent felsorolt előnyök felülmúlhatják az RO-t. A jövő lehetőségei attól függnek, hogy a technológia hogyan teljesít ebben az első szakaszban, és nincs jobb hely a ‘bumm for the buck’ meghatározására, mint a magánszektor.