ED vs. RO: Os Benefícios De Electrodiálise Para Dessalinização

Por Kevin Westerling,
@KevinOnWater

não Há dúvida de que a osmose reversa (RO), atualmente reina entre técnicas de dessalinização, se a métrica é o número total de instalações. Mas surgiu um novo concorrente, pelo menos para aplicações específicas. Se você tem água salobra na gama de 2000 a 15.000 ppm de sólidos dissolvidos totais( TDS), você pode querer considerar eletrodiálise (ED) sobre RO.

ED é projetado principalmente para dessalinização, então se você está usando RO para remover sólidos suspensos, carbono orgânico total( cot), ou outros contaminantes, você pode parar de ler agora (eu suponho) e ficar com RO. Existem muitas aplicações, no entanto, particularmente no espaço industrial, onde a dessalinização da água salobra é parte integrante das operações. Está também a ser cada vez mais utilizado para complementar a diminuição dos recursos disponíveis e mitigar a intrusão de água salgada de aquíferos. Historicamente custo-proibitivo, a eletrodiálise é agora uma alternativa viável para reverter osmose — talvez até mesmo uma melhor.

o que se segue são os benefícios de ED em comparação com RO, uma vez que este último é o padrão atual. Eles foram compartilhados por Pat Buzzell da Evoqua Water Technologies, que tem realizado extensas R&D na tecnologia ED desde 2008 em sua (bem sucedida) tentativa de tornar a dessalinização eletroquímica via eletrodiálise viável para a adoção generalizada. Os benefícios estavam sempre lá para ED, voltando ao seu início há meio século, mas uma maior acessibilidade de preços lança essas vantagens em uma nova luz.O que significa ser sintonizável? No contexto da dessalinização, significa a capacidade de mudar a entrada e saída facilmente. O ED tem-na, A RO não.

” nós realmente pilotamos em alguns locais que são movidos pelo oceano, áreas de água salobra,com 2.000 ppm durante a maré de saída e talvez 35.000 ppm durante a maré de entrada. É uma grande mudança do ponto de vista do TDS. Tudo o que fazemos do ponto de vista ED é aumentar a quantidade de energia necessária para tirar esses sais da solução”, explicou Buzzell.

“a quantidade de energia necessária é baseada inteiramente na quantidade de sal que você precisa para expulsar, então é uma função completamente da taxa de fluxo e concentração de sal na água que flui através do módulo.”

com ED, a qualidade da água não é afectada pela redução da energia. Qualquer energia que não seja necessária é salva, mas a saída é consistente. Com RO, a qualidade consistente da água é dependente de uma certa pressão (alta) para bombear e filtrar a água de alimentação através de pequenos poros de membrana, independentemente de quanto sal está sendo removido.

“em certa medida, é uma espécie de tecnologia Idiota”, disse Buzzell da RO. “É apenas remoção direta, e não há muito que você pode fazer para mudar a saída. Você pode mudar a pressão, mas você tem uma saída bastante semelhante.”

Operação de baixa pressão

enquanto RO é dependente de alta pressão para o seu tratamento por membrana, ED funciona por separação de fluxo cruzado usando membranas de troca iônica (IX), que é um processo de fluxo de baixa pressão/tangencial. Ao contrário da Força bruta da filtração RO, ED opera silenciosamente e não requer tubagens especializadas, válvulas e bombas para acomodar a pressão intensa da RO.

“estamos operando em menos de 7 bar; eles estão operando em 70 bar”, observou Buzzell. “Para uma bomba de 1000 psi funcionar, é chocante. Você tem que projetar para dar conta do ruído, vibração e pressão.”

custo do ciclo de vida

de acordo com Buzzell, tais requisitos de equipamento exigentes para RO têm o seu preço. O ED é conduzido principalmente por água de alimentação do sistema, não por bombas, o que ajuda a reduzir os custos do ciclo de vida. Citando os estudos internos da Evoqua, Buzzell relatou que o novo sistema NEXED ed mostra uma vantagem de 10 por cento sobre a RO no custo total do ciclo de vida para aplicações de água salobra, incluindo uma redução de 30 por cento no uso de energia (baseado no uso de energia RO de 3 kWh/m3). “Mas a osmose reversa não parou”, reconheceu Buzzell. “Eles fizeram avanços.”

embora possam mudar ao longo do tempo, os custos de capital e energia são fáceis de calcular e comparar; os custos de o&M são mais difíceis de avaliar. Buzzell argumentou que, como RO requer mais equipamentos operando em um ambiente severo, ED ganha uma vantagem com relação a longo prazo o&M. não apenas menos caro, mas também mais simples.

manutenção fácil

tanto a RO como a ED necessitam de regimes de limpeza no local (CIP) para manter as membranas livres de cicatrização e incrustação.; no entanto, quando uma derrapagem RO é desligada para limpeza, há uma queda necessária na capacidade de tratamento-e isso não é o caso com ED. Buzzell explicou:

” para tirar uma derrapagem para fazer uma limpeza no local, nada realmente muda . A nossa taxa de fluxo e a água do produto permaneceriam iguais. O sistema apenas aplicaria mais energia aos módulos que estão tratando o fluxo aumentado. Fazemos a operação CIP no módulo que está fora de operação, ligamo-lo de novo e passamos para o próximo.”

uma vez que não há necessidade de considerar a perda de capacidade, os horários CIP são fáceis de manter com ED. Além disso, a manutenção física é “um pouco mais fácil no geral”, de acordo com Buzzell.

pegada ajustável … and Change Afoot

finalmente, a tunibilidade de ED permite que os operadores funcionem com maior potência e reduzam sua pegada física; ou, inversamente, para aumentar o número de módulos e manter o consumo de energia baixo. Essa flexibilidade é mais vantajosa quando a pegada ou a energia são uma mercadoria especialmente cara — por exemplo, o preço premium para o espaço a bordo de navios e plataformas offshore. Se o tempo e o espaço igualarem o dinheiro, os dois últimos benefícios falam da poupança de custos que a “tunability” traz para suportar.

o crédito por reduzir o custo de ED é atribuível a uma nova membrana de permuta iónica desenvolvida pela Evoqua e incorporada nos seus módulos de dessalinização electroquímica. Buzzell me informou que a membrana não só quebra barreiras de custo, mas também melhora o design e desempenho de qualquer membrana IX anterior. Pode até ser utilizado para dessalinização de água do mar nos próximos anos, mas esse não é o foco atual da empresa (embora uma perspectiva emocionante). Por agora, o renascimento ED de Evoqua é centrado em aplicações de água salobra em particular-2,000 a 15,000 ppm, principalmente industrial-onde os benefícios acima listados podem ofuscar RO. As oportunidades para o futuro dependerão de como a tecnologia funciona nesta primeira fase, e não há lugar melhor para determinar ‘bang for the buck’ do que o setor privado.