ED vs RO: de voordelen van elektrodialyse voor ontzilting

door Kevin Westerling,
@KevinOnWater

er bestaat geen twijfel dat omgekeerde osmose (RO) momenteel heerst onder ontziltingstechnieken, als uw metriek het totale aantal installaties is. Maar er is een nieuwe concurrent ontstaan, althans voor bepaalde toepassingen. Als u brak water heeft in het bereik van 2000 tot 15.000 ppm van totaal opgeloste vaste stoffen (TDS), kunt u elektrodialyse (ED) overwegen boven RO.

ED is voornamelijk ontworpen voor ontzilting, dus als u RO gebruikt om gesuspendeerde vaste stoffen, totale organische koolstof (TOC) of andere verontreinigingen te verwijderen, kunt u nu stoppen met lezen (neem ik aan) en vasthouden aan RO. Er zijn echter veel toepassingen, met name in de industriële ruimte, waar brakwaterontzilting een integraal onderdeel is van de activiteiten. Het wordt ook steeds meer gebruikt om de slinkende beschikbare hulpbronnen aan te vullen en het binnendringen van zoutwater door aquifers te beperken. Historisch kosten-prohibitief, elektrodialyse is nu levensvatbaar alternatief voor omgekeerde osmose-misschien zelfs een betere.

wat volgt zijn de voordelen van ED in vergelijking met RO, aangezien dit laatste de huidige standaard is. Ze werden gedeeld door Pat Buzzell van Evoqua Water Technologies, die sinds 2008 uitgebreide R&D Op ED-technologie heeft uitgevoerd in zijn (succesvolle) poging om de elektrochemische ontzilting via elektrodialyse haalbaar te maken voor brede toepassing. De voordelen waren er altijd voor ED, terug te gaan naar haar oprichting een halve eeuw geleden, maar een grotere betaalbaarheid werpt deze voordelen in een nieuw licht.

Tunability

wat betekent het om afstembaar te zijn? In het kader van ontzilting betekent dit de mogelijkheid om de input en output gemakkelijk te veranderen. ED heeft het, RO niet.

” we hebben eigenlijk piloted op sommige sites die oceaangedreven, brak water gebieden, met 2.000 ppm tijdens uitgaande getij en misschien 35.000 ppm tijdens inkomende getij. Dat is nogal een swing vanuit het standpunt van TDS. Alles wat we doen vanuit een ED-standpunt is het verhogen van de hoeveelheid vermogen die nodig is om die zouten uit de oplossing te drijven, ” verklaarde Buzzell.

” de benodigde hoeveelheid vermogen is volledig gebaseerd op de hoeveelheid zout die je nodig hebt om uit te drijven, dus het is een functie volledig van debiet en zoutconcentratie in het water dat door de module stroomt.”

bij ED wordt de waterkwaliteit niet beïnvloed door vermindering van de energie. De energie die niet nodig is, wordt bespaard, maar de output is consistent. Bij RO is een consistente waterkwaliteit afhankelijk van een bepaalde (hoge) druk om water te pompen en te filteren door kleine membraanporiën, ongeacht hoeveel zout er wordt verwijderd.

“tot op zekere hoogte is het een soort domme technologie,” zei Buzzell over RO. “Het is gewoon direct verwijderen, en er is niet veel dat je kunt doen om de output te veranderen. Je kunt de druk veranderen, maar je krijgt een vergelijkbare output.”

Lagedrukwerk

terwijl RO afhankelijk is van hoge druk voor de membraanbehandeling ervan, werkt ED door middel van cross-flow scheiding met behulp van ionenwisselmembranen (IX), een proces waarbij lagedruk/tangentiële stroom wordt verkregen. In tegenstelling tot de brute kracht van RO filtratie, ED werkt rustig en vereist geen gespecialiseerde leidingen, kleppen en pompen om Ro ‘ s intense druk tegemoet te komen.

” We werken onder de 7 bar; ze werken op 70 bar, ” merkte Buzzell op. “Om een 1000 psi pomp te laten werken, is het schokkend. Je moet ontwerpen om rekening te houden met het lawaai, trillingen en druk.”

levenscycluskosten

volgens Buzzell eisen dergelijke veeleisende uitrustingseisen voor RO hun tol. ED wordt voornamelijk aangedreven door systeemvoedingswater, niet pompen, wat helpt om de levenscycluskosten te verlagen. Onder verwijzing naar de interne studies van Evoqua, meldde Buzzell dat het nieuwe NEXED ED-systeem een 10 procent voordeel ten opzichte van RO laat zien op de totale levenscycluskosten voor brakwatertoepassingen, inclusief een 30 procent vermindering van het energieverbruik (gebaseerd op RO-energieverbruik van 3 kWh/m3). “Maar omgekeerde osmose heeft helemaal niet stil gestaan,” Buzzell erkend. “Ze hebben vooruitgang geboekt.”

hoewel zij in de loop van de tijd kunnen veranderen, zijn kapitaalkosten en energie gemakkelijk te berekenen en te vergelijken; O&M kosten zijn moeilijker te evalueren. Buzzell voerde aan dat, omdat RO meer apparatuur vereist die in een zware omgeving werkt, ED een voordeel verdient met betrekking tot langdurige O&M. niet alleen goedkoper, maar ook eenvoudiger.

gemakkelijk onderhoud

zowel RO als ED vereisen clean-in-place (CIP) – schema ‘ s om membranen vrij te houden van schilfering en vervuiling; echter, wanneer een ro-slip offline wordt genomen voor reiniging, is er een noodzakelijke daling van de behandelingscapaciteit — en dat is niet het geval met ED. Buzzell legde uit:

” om een slip uit de Commissie te halen om een clean-in-place te doen, verandert er niets. Ons debiet en productwater zouden hetzelfde blijven. Het systeem zou gewoon meer energie toepassen op de modules die de verhoogde stroom behandelen. We doen onze CIP operatie op de module die buiten werking is, brengen het weer online, en gaan door naar de volgende.”

omdat het niet nodig is om verloren capaciteit te overwegen, zijn CIP-schema ‘ s gemakkelijk te onderhouden met ED. Plus, het fysieke onderhoud is” een beetje gemakkelijker over het algemeen, ” volgens Buzzell.

instelbare voetafdruk … en verandering in gang

ten slotte stelt de afstembaarheid van ED gebruikers in staat om op hoger vermogen te draaien en hun fysieke voetafdruk te verkleinen; of, omgekeerd, om het aantal modules te verhogen en het energieverbruik laag te houden. Een dergelijke flexibiliteit is het voordeligst wanneer voetafdruk of energie een bijzonder dure grondstof is — bijvoorbeeld de premiumprijs voor ruimte aan boord van offshoreschepen en platforms. Als zowel tijd als ruimte gelijk geld, de laatste twee voordelen spreken van de kostenbesparingen die “afstembaarheid” brengt te dragen.

krediet voor het verlagen van de kosten van ED is toe te schrijven aan een nieuw ionenwisselmembraan dat door Evoqua is ontwikkeld en in zijn elektrochemische ontziltingsmodules is opgenomen. Buzzell liet me weten dat het membraan niet alleen kostenbarrières doorbreekt, maar ook het ontwerp en de prestaties van een vorig IX-membraan verbetert. Het kan zelfs worden gebruikt voor zeewater ontzilting in de komende jaren, maar dat is niet de huidige focus van het bedrijf (hoewel een spannend vooruitzicht). Voor nu, EVOQUA ‘ s Ed revival is gericht op bepaalde brak water toepassingen — 2.000 tot 15.000 ppm, voornamelijk industrieel — waar de hierboven genoemde voordelen RO kunnen overtreffen. Kansen voor de toekomst zullen afhangen van hoe de technologie presteert in deze eerste fase, en er is geen betere plek om ‘bang for the buck’ te bepalen dan de private sector.