ED vs.RO: beneficiile Electrodializei pentru desalinizare

de Kevin Westerling,
@KevinOnWater

nu există nicio îndoială că osmoza inversă (ro) domnește în prezent printre tehnicile de desalinizare, dacă valoarea dvs. este numărul total de instalații. Dar a apărut un nou concurent, cel puțin pentru anumite aplicații. Dacă aveți apă salmastră în intervalul de 2.000 până la 15.000 ppm de solide dizolvate totale (TDS), vă recomandăm să luați în considerare electrodializa (ED) peste RO.

ED este conceput în principal pentru desalinizare, deci dacă utilizați RO pentru a elimina solidele suspendate, carbonul organic total (TOC) sau alți contaminanți, puteți opri citirea acum (presupun) și rămâneți cu RO. Cu toate acestea, există multe aplicații, în special în spațiul industrial, unde desalinizarea apei salmastre este parte integrantă a operațiunilor. De asemenea, este utilizat din ce în ce mai mult pentru a suplimenta resursele disponibile în scădere și pentru a atenua pătrunderea apei sărate în acvifere. Din punct de vedere istoric, costul prohibitiv, electrodializa este acum o alternativă viabilă la osmoza inversă — poate chiar una mai bună.

ceea ce urmează sunt beneficiile ED în comparație cu RO, deoarece acesta din urmă este standardul actual. Acestea au fost împărtășite de Pat Buzzell de la Evoqua Water Technologies, care a efectuat r&D pe tehnologia ED din 2008 în încercarea sa (reușită) de a face desalinizarea electrochimică prin electrodializă fezabilă pentru adoptarea pe scară largă. Beneficiile au fost întotdeauna acolo pentru ED, revenind la începuturile sale cu o jumătate de secol în urmă, dar o mai mare accesibilitate aruncă aceste avantaje într-o lumină nouă.

Acordabilitate

ce înseamnă să fii acordabil? În contextul desalinizării, înseamnă capacitatea de a schimba ușor intrarea și ieșirea. ED îl are, RO nu.

„am pilotat de fapt pe unele site-uri care sunt zone de apă salmastră conduse de ocean, cu 2.000 ppm în timpul mareei de ieșire și poate 35.000 ppm în timpul mareei de intrare. Asta e destul de un leagăn din punctul de vedere al TDS. Tot ce facem din punct de vedere ED este să creștem cantitatea de energie necesară pentru a scoate acele săruri din soluție”, a explicat Buzzell.

„cantitatea de energie necesară se bazează în întregime pe cantitatea de sare de care aveți nevoie pentru a elimina, deci este o funcție complet de debit și concentrație de sare în apa care curge prin modul.”

cu ED, calitatea apei nu este afectată de reducerea energiei. Orice energie care nu este necesară este economisită, dar producția este consecventă. Cu RO, calitatea consistentă a apei depinde de o anumită presiune (ridicată) pentru a pompa și filtra apa de alimentare prin porii mici ai membranei, indiferent de cantitatea de sare îndepărtată.

„într-o anumită măsură, este un fel de tehnologie proastă”, a spus Buzzell despre RO. „Este doar îndepărtarea dreaptă și nu puteți face prea multe pentru a schimba ieșirea. Puteți schimba presiunea, dar obțineți o ieșire destul de similară.”

funcționare la presiune joasă

în timp ce RO este dependentă de presiune ridicată pentru tratamentul cu membrană, ED funcționează prin separarea fluxului încrucișat folosind membrane de schimb ionic (IX), care este un proces de joasă presiune/flux tangențial. Spre deosebire de forța brută a filtrării RO, ED funcționează liniștit și nu necesită conducte, supape și pompe specializate pentru a se potrivi presiunii intense A RO.

„operăm la sub 7 bar; ei operează la 70 bar”, a remarcat Buzzell. „Pentru ca o pompă de 1000 psi să funcționeze, este deranjant. Trebuie să proiectați pentru a ține cont de zgomot, vibrații și presiune.”

costul ciclului de viață

potrivit Buzzell, astfel de cerințe de echipamente exigente pentru RO își iau efectul. ED este condus în principal de apa de alimentare a sistemului, nu de pompe, ceea ce ajută la reducerea costurilor ciclului de viață. Citând studiile interne ale Evoqua, Buzzell a raportat că noul sistem ed NEXED prezintă un avantaj de 10% față de RO în ceea ce privește costul total al ciclului de viață pentru aplicațiile de apă salmastră, inclusiv o reducere de 30% a consumului de energie (bazată pe utilizarea energiei RO de 3 kWh/m3). „Dar osmoza inversă nu s-a oprit deloc”, a recunoscut Buzzell. „Au făcut progrese.”

deși se pot schimba în timp, costurile de capital și energia sunt ușor de calculat și comparat; o & m costurile sunt mai greu de evaluat. Buzzell a susținut că, deoarece RO necesită mai multe echipamente care funcționează într-un mediu sever, ED câștigă un avantaj în ceea ce privește O&m pe termen lung.

întreținere ușoară

atât RO, cât și ED necesită regimuri clean-in-place (CIP) pentru a menține membranele libere de scalare și murdărire; cu toate acestea, atunci când un skid RO este luat offline pentru curățare, există o scădere necesară a capacității de tratament — și nu este cazul ED. Buzzell a explicat:

„pentru a scoate o alunecare din comisie pentru a face un loc curat, nimic nu se schimbă cu adevărat . Debitul nostru și apa produsului ar rămâne aceleași. Sistemul ar aplica mai multă energie modulelor care tratează fluxul crescut. Facem operația CIP pe modulul care nu funcționează, îl readucem în funcțiune și trecem la următorul.”

deoarece nu este nevoie să se ia în considerare capacitatea pierdută, programele CIP sunt ușor de întreținut cu ED. În plus, întreținerea fizică este „un pic mai ușoară în general”, potrivit Buzzell.

amprentă reglabilă … și schimbare în mișcare

în cele din urmă, tunabilitatea ED permite operatorilor să ruleze la o putere mai mare și să-și reducă amprenta fizică; sau, invers, să crească numărul de module și să mențină consumul de energie scăzut. O astfel de flexibilitate este cea mai avantajoasă în cazul în care amprenta sau energia este o marfă deosebit de costisitoare — de exemplu, prețul premium pentru spațiul de la bordul navelor și platformelor offshore. Dacă atât timpul, cât și spațiul sunt bani egali, ultimele două beneficii vorbesc despre economiile de costuri pe care le aduce „tunabilitatea”.

creditul pentru reducerea costului ED este atribuit unei noi membrane schimbătoare de ioni dezvoltată de Evoqua și încorporată în modulele sale de desalinizare electrochimică următoare. Buzzell m-a informat că membrana nu numai că sparge barierele de cost, dar îmbunătățește și designul și performanța oricărei membrane IX anterioare. Poate fi chiar utilizat pentru desalinizarea apei de mare în următorii ani, dar acesta nu este obiectivul actual al companiei (deși o perspectivă interesantă). Pentru moment, evoqua ‘ s Ed revival este centrat pe anumite aplicații de apă salmastră — 2.000 până la 15.000 ppm, în principal industriale — unde beneficiile enumerate mai sus pot depăși RO. Oportunități pentru viitor va depinde de modul în care tehnologia funcționează în această primă fază, și nu există nici un loc mai bun pentru a determina ‘bang pentru dolar’ decât sectorul privat.