SWRO теңіз суын тұщыландыру ерітіндісі ---- Су тазартқышқа арналған теңіз суын тұщыландырудың кері осмос жүйесі

Су – тіршілік көзі, адам баласы үшін құнды әрі таптырмас табиғи байлық, әлеуметтік және экономикалық дамудың күре тамыры. Су ресурстарының жетіспеушілігі және судың күрт ластануы әлеуметтік прогресс пен экономикалық дамуды шектейтін кедергіге айналды. Су ресурстарын ғылыми басқару мен оңтайлы бөлуден басқа, суды қайта пайдалануда жоғары технологиялық құралдардың рөлін толыққанды беру өте маңызды. Теңіз суын тұщыландыру су ресурстарының жетіспеушілігін шешудің маңызды жүйесі болып табылады. Осы уақытқа дейін теңіз суын тұзсыздандырудың ондаған әдістері болды, олардың ішінде негізінен дистилляция, мембраналық әдіс, электродиализ әдісі және мұздату әдісі. Олардың ішінде мембраналық әдістің кері осмос (SWRO) әдісі ең жылдам дамып келе жатқан, ең аз инвестиция, энергияны үнемдейтін және ең аз шығынды тұзсыздандыру технологиясы болып табылады. Кері осмос жүйесі теңіз суын тұщыту, өнеркәсіптік суды тазарту, ауыз суды тазарту және басқа салаларда кеңінен қолданылатын тиімді және экологиялық таза суды тазарту технологиясы болып табылады.

Кері осмоспен теңіз суын тұщыту жүйесінің жұмыс принципі негізінен мембраналық бөлу технологиясына негізделген. Мембраналық бөлу технологиясы - полимерлі пленкалардан іріктеп өту арқылы әртүрлі заттарды бөлу және тазарту технологиясының бір түрі. Кері осмоспен тұзсыздандыру жүйелерінде полимерлі пленка тығыз кортекстен және бос тірек қабаттан тұратын асимметриялық құрылым болып табылады. Тығыз кортекс мембрананың сүзгі қабаты болып табылады және микрометр деңгейіндегі кеуек өлшеміне ие, ол көптеген тоқтатылған заттардың, еріген заттардың және микроорганизмдердің өтуіне жол бермейді. Борпылдақ тірек қабаты үлкен тесік диаметрі бар және мембрананың жалпы механикалық беріктігін қамтамасыз ете алатын мембрананың тірек қабаты болып табылады.

Теңіз суын тұщыландыру кері осмос жүйесінің технологиялық ағыны

Кері осмоспен теңіз суын тұщыландыру (SWRO) жүйелері теңіз суын тұщыландыру саласындағы маңызды технологияға айналды, бұл барған сайын күрделі жаһандық су тапшылығы мәселесінің тұрақты шешімін қамтамасыз етеді. Теңіз суының кері осмос процесі теңіз суынан жоғары сапалы ауыз су өндірілуін қамтамасыз ету үшін бірнеше негізгі қадамдарды қамтиды. Кері осмос жүйесінің ағынының жылдамдығын түсіну оның тұзсыздандыру тиімділігі мен артықшылықтарын түсіну үшін өте маңызды. Жүйе процесі келесі қадамдарды қамтиды: 1. Бастапқы сүзу: Шикі теңіз суы алдымен ірі бөлшектерді, тоқтатылған қатты заттарды және кейбір қоспаларды тиімді жою үшін бастапқы сүзгіден өтеді. Бұл қадам теңіз суын одан әрі өңдеуге дайындау үшін өте маңызды, бұл кейінгі өңдеудің тиімдірек болуын қамтамасыз етеді.

2. Екінші сүзу: бастапқы сүзгіден өткен су қайталама сүзу үшін белсендірілген көмір сүзгісі арқылы өтеді. Бұл кезеңнің мақсаты – органикалық заттар мен қалдық хлор сияқты зиянды заттарды жою, теңіз суын одан әрі тазарту және келесі өңдеу кезеңіне дайындау. 3. Дәлдік сүзгілеу: Содан кейін бөлшектерді, бактерияларды және басқа қоспаларды жою үшін су дәлдік сүзгі арқылы дәлдікпен сүзіледі. Бұл қадам кері осмос процесінің жүрегіне кірмес бұрын судың мұқият тазартылуын қамтамасыз етеді. 4. Кері осмос мембранасы: дәлдікпен сүзілген су жүйенің негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын кері осмос мембранасы арқылы бағытталады. Кері осмос мембраналары таза, тұзсыздандырылған суды алу үшін тұздарды, органикалық заттарды, ауыр металдарды және басқа заттарды бөлуге және жоюға көмектеседі. 5. Дезинфекция және сақтау: Су кері осмос мембранасынан өткеннен кейін қалған микроорганизмдерді жою үшін дезинфекцияланады. Содан кейін тазартылған су таратуға және пайдалануға дайын резервуарларда сақталады.

Теңіз суын тұщыландыруда кері осмос жүйелерінің артықшылықтары өте көп. Жүйе жоғары тиімділік, қоршаған ортаны қорғау, энергияны үнемдеу және қауіпсіздік сипаттамаларына ие. Кері осмос технологиясы тұз, органикалық заттар, ауыр металдар және т.б. сияқты зиянды заттардың 99% -дан астамын жоя алады, бұл теңіз суынан таза су өндіруді қамтамасыз етеді және тұщы су ресурстарының шұғыл қажеттілігін шешеді. Кері осмос жүйелерінің қоршаған ортаға тигізетін пайдасы да айтарлықтай. Теңіз суын тұзсыздандырудың дәстүрлі әдістерінен айырмашылығы, RO жүйелері көп мөлшерде химиялық заттарды қажет етпейді, ағынды суларды шығармайды және экологиялық таза. Тұщыландыруға қатысты бұл тұрақты көзқарас экологиялық таза суды тазарту және сақтау шешімдерін ілгерілету жөніндегі жаһандық күш-жігермен үйлеседі.

Қоршаған ортаның артықшылықтарынан басқа, кері осмос жүйелері техникалық қызмет көрсетудің төмендігі, пайдалану оңай және әртүрлі су жағдайларына жарамды. Бұл қасиеттер кері осмос жүйелерін, әсіресе тұщы сумен қамтамасыз ету шектеулі аймақтарда тұщыландырудың практикалық және сенімді нұсқасына айналдырады. Қорытындылай келе, тұщыландырудағы кері осмос жүйесінің процесі түбінде теңіз суынан таза ауыз суды өндіретін бірқатар негізгі қадамдардан тұрады. Тиімділігімен, қоршаған ортаға пайдасы мен бейімделгіштігімен кері осмос жүйелері су тапшылығын шешудің және тұщы су ресурстарына тұрақты қолжетімділікті қамтамасыз ететін негізгі технология болып табылады.

Инфильтрация және кері осмос

Кері осмос – осмостың кері процесі. Өткізгіштік – табиғи құбылыс. Сұйылтылған ерітіндідегі су молекулалары жартылай өткізгіш мембрана арқылы концентрлі ерітіндінің жағына салыстырмалы түрде жоғары жылдамдықпен таралады. Суретте көрсетілгендей, тұщы су жағындағы сұйықтық деңгейі төмендей береді, нәтижесінде гидростатикалық қысым айырмашылығы болады. Осы нүктедегі гидростатикалық қысымның айырмашылығы осмостық қысым деп аталады (теңіз суы мен тұщы су шекарасы арасындағы осмостық қысым шамамен 2,4 МПа).

Кері осмос процесі керісінше. SWRO-да бір жағынан теңіз суының осмостық қысымынан жоғары қысым теңіз суындағы су молекулаларының мембранадан өтуіне және тұздың ұсталуына әкеледі. Теориялық тұрғыдан алғанда, сыртқы қысым неғұрлым жоғары болса, теңіз суындағы су молекулаларының кері осмосы соғұрлым жылдамырақ болады. Кері осмос процесінің негізгі құрамдас бөлігі су молекулаларының ғана өтуіне мүмкіндік беретін синтетикалық жартылай өткізгіш мембрана болып табылады. Кері осмос мембранасының жалпақ мембранасы суды тазарту техникасында пайдаланбас бұрын белгілі бір конфигурацияға келтірілуі керек. Қазіргі уақытта теңіз суын тұщыландыруда негізінен хош иісті полиамидті катушкалар мембраналық элементі қолданылады.

Су шығаратын диафрагма екі жалпақ мембрана бөлігінің арасына енгізіледі, ал мембраналық қабат мембраналық қабаттың үш жиегі бойымен бірге цементтеледі, содан кейін су кіретін диафрагмамен біріктіріліп, кеуекті орталық түтікке оралады. Соңында, перфорацияланған ұштық қақпақ екі ұшына орнатылады және оралған мембраналық элементті жасау үшін инкапсуляцияланады. Коммерциялық кері осмос мембранасының элементтері әртүрлі сипаттамаларға ие, тұзсыздандыруда ең көп қолданылатын мембраналық элемент диаметрі 200 мм және стандартты ұзындығы 1000 мм.

SWRO жоғары қысымды сорғыдан, қысымды ыдыстан және энергияны қалпына келтіру құрылғысынан тұрады. Теңіз суы алдын ала өңделіп, кері осмос қондырғысының қысымды ыдысына жоғары қысымды сорғы арқылы қысым түсірілгеннен кейін, теңіз суы алдымен бірінші мембраналық элемент арқылы өтеді және спиральды түрде оралған мембраналық элементтің кіріс тосқауыл арнасына ағады. Жоғары қысымда су молекулаларының бір бөлігі мембрана арқылы үздіксіз еніп, суды тудыратын тосқауылдың ағыны арнасы арқылы ширатылған мембрана элементінің орталық түтігіне еніп, өнім суын тудырады. Кіретін судың қалған бөлігі келесі мембраналық элементке ағын бағыты бойынша ағуды жалғастырады. Бұл процесс кезекпен жүзеге асырылады. Ағынды су келесі мембраналық элемент арқылы өткенде ағын суының концентрациясы артады. Соңғы мембрана элементі арқылы ағып жатқанда, құйылатын су концентрлі суға айналады.

Термиялық әдістен айырмашылығы, SWRO-да булану мен конденсацияның фазалық түрлендіру процесі жоқ. SWRO-ның негізгі энергия тұтынуы кері осмос процесін жүзеге асыру үшін жоғары қысымды айдау энергиясы болып табылады, бұл кері осмостың су өндіру құнын термиялық әдіске қарағанда төмен етеді. Сонымен қатар, термиялық әдіспен салыстырғанда оның жабдығы да модульдік құрылым сипаттамаларына және жоғары технологиялық икемділікке ие. Жергілікті нысандарды тоқтата тұру және күтіп ұстау бүкіл жүйенің қалған бөлігінің жұмысына әсер ете алмайды. Дегенмен, SWRO күрделі және жақсы алдын ала өңдеу процесін талап етеді және әртүрлі коммерциялық мембраналарды өндірушілер SDI, рН, температура, қалдық хлор және полиамидті кері осмос мембранасының басқа көрсеткіштеріне қатаң талаптар қояды. Алдын ала өңдеу стандартқа сай болмаса, мембрана бетінің ластануы және масштабталуы тездетіледі, ал мембраналық модульдің қызмет ету мерзімі, энергия тұтынуы және өнім суының сапасы жұмыс кезінде әсер етеді, осылайша суды өндіру құны артады.

Энергияны қалпына келтіру құрылғысы тағы бір негізгі жабдық болып табылады. SWRO-ның қарқынды дамуы мембраналық материалдар мен мембраналық компоненттерді үздіксіз оңтайландыруға қосымша кері осмос жүйесінде тиімділігі жоғары энергияны қалпына келтіру құрылғысын қолданумен байланысты. Бүгінгі таңда жоғары тиімді PX типті қысымды қалпына келтіру қондырғылары концентрлі судағы энергияның 95%-дан астамын қалпына келтіріп, оны теңіз суына қысыммен түсіре алады, бұл кері осмос процесінің энергия шығынын екі есеге дерлік азайтады. Бірінші реттік кері осмос ағынды суларының TDS шамамен 300-500 мг/л құрайды, бұл Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының ауыз судың TDS индексінің (500 мг/л) шектеулі талаптарына сәйкес келеді. SWRO су тапшылығы бар аудандарда кең көлемде ауыз сумен қамтамасыз ету үшін пайдаланылды. 1980 жылдары SWRO дәстүрлі жылу процесімен бәсекелесе бастады. Жабдықты аз инвестициялау, қысқа құрылыс циклі, төмен энергия тұтыну және басқа да көптеген артықшылықтардың артықшылығына байланысты SWRO тез дамып, жаһандық тұщыту нарығында ең маңызды процесс болды. Қазіргі уақытта бастапқы SWRO көбінесе коммуналдық өнеркәсіпте қолданылады, сондықтан кері осмос процесінің сыйымдылығы тез өсуде. Кері осмос үдерісі бойынша болашақ зерттеулер энергияны үнемдейтін және ұзаққа созылатын жаңа кері осмос мембранасы мен мембраналық құрамдас бөліктерін жасауға, операциялық энергияны тұтынуды және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтуға және суды өндіру құнын төмендетуге бағытталған. S19qen

Іс жүзінде кері осмос жүйесі суды тазарту саласындағы маңызды технологияға айналды. Мысалы, теңіз суын тұщыландыру саласында кері осмос жүйелері теңіз суын тиімді тұщыландыруға қол жеткізе отырып, теңіз суынан 99%-дан астам тұзды және басқа да зиянды заттарды тиімді түрде жоя алады. Өнеркәсіптік суды тазарту саласында кері осмос жүйесі жоғары сапалы технологиялық сумен қамтамасыз ете алады, өндіріс тиімділігі мен өнім сапасын жақсартады. Ауыз суды тазарту саласында кері осмос жүйесі судағы әртүрлі зиянды заттарды алып тастап, қауіпсіз және пайдалы ауыз сумен қамтамасыз ете алады. Бір сөзбен айтқанда, кері осмос жүйесі – қолдану перспективаларының кең ауқымы бар тиімді және экологиялық таза суды тазарту технологиясы. Ғылым мен технологияның үздіксіз дамуымен кері осмос жүйесі жақсарту және оңтайландыру, адам баласын сапалы ауыз сумен және өнеркәсіптік сумен қамтамасыз етуді жалғастырады.