Bereitstellung einer nachhaltigen Wasserversorgung in Afrika mithilfe einer Umkehrosmoseanlage mit spezialisierter Vor- / Nachbehandlung
Die Meerwasserentsalzung ist ein spezifischer Prozess, der die molekulare Trennung mittels Membrantechnologie umfasst, um den Gehalt an gelöstem Salz und Mineralien in Meerwasser auf ein Niveau zu reduzieren, das für den menschlichen und tierischen Verzehr, gewerbliche / industrielle Zwecke und Bewässerungszwecke geeignet ist. Bei diesem Verfahren werden drei Wasserströme eingesetzt, nämlich Meerwasser als Einnahmequelle, Produkt- / Permeatwasser mit Trinkwasserqualität mit niedrigem Salzgehalt und Reject- / Konzentratwasser mit hohem Salzgehalt. Der Prozess ist relativ einfach und funktioniert nach dem Prinzip der Umkehrosmose.
Der Eingang zum Meerwasserentsalzungssystem ist Meerwasser, das aus den Ozeanen oder einer Quelle eines Küstenstrandbrunnens entnommen wird. Dieses Wasser wird dann einer Vorbehandlung unterzogen. Der Vorbehandlungsprozess beinhaltet das Filtern von Makro- und Mikropartikeln durch spezifische Vorfiltration, gefolgt von der Dosierung einer speziellen Antifiskantformulierung, um die Bildung oder Bildung von Mineralablagerungen zu verhindern, die zu Verschmutzungsbedingungen im Umkehrosmoseprozess führen. Sobald die Vorbehandlung abgeschlossen ist, wird das Wasser in die Schichten der Membranen des Umkehrosmosesystems eingespeist, um Salz und andere molekulare Verunreinigungen zu entfernen.
Das Sole / Reject- oder konzentrierte Salzwasser wird normalerweise in einem separaten Speichertank gesammelt und in den Ozean abgelassen. Das Produkt / Permeat oder Trinkwasser wird dann in einem Nachbehandlungsverfahren behandelt, bei dem der Calcit-pH-Wert eingestellt und durch UV-Licht und Chlor desinfiziert wird, um die Desinfektion im Wasserverteilungssystem aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus können dem behandelten Wasser normalerweise bestimmte Mineralien und Salze zugesetzt werden, um den Geschmack des behandelten Wassers so anzupassen, dass er den Geschmackspräferenzen der Kunden vor Ort entspricht und den örtlichen Normen entspricht. Für den Prozesswasserbedarf in bestimmten Industriebereichen muss das System jedoch gemäß den Anforderungen der jeweiligen Industriebranche ausgelegt werden. Daher muss die Entscheidung, wie und wo das entsalzte Wasser verwendet werden soll, in Absprache mit dem Kunden getroffen werden ihre internen Operationen. Dieses aufbereitete Wasser kann dann nach Bedarf gespeichert und verteilt werden.
Die Meerwasserentsalzung ist eine der führenden Technologien der Wahl für die Wasseraufbereitung, und zwar aus zwei Hauptgründen: Produktion von hochwertigem aufbereitetem Wasser und anhaltender Trend zu höherer Produktion bei sinkenden Investitions- und Betriebskosten. Nach Untersuchungen von Global Water Intelligence ist die typische Investitionsaufschlüsselung für das Meerwasserentsalzungsprojekt nachstehend aufgeführt:
Der Trend zur Kostensenkung im Zusammenhang mit dem typischen Meerwasserentsalzungssystem ist in erster Linie auf den technologischen Fortschritt zurückzuführen: die Membranleistung unter schwierigen Bedingungen und eine höhere Energierückgewinnung im Zusammenhang mit dem Reinigungsprozess.
Die Konstruktionsmaterialien der meisten Umkehrosmosemembranen sind Celluloseacetat und Polyamid. Heutzutage werden Meerwasserentsalzungssysteme basierend auf einer spezifischen Wasseranalyse, die von Kunden bereitgestellt wird, um ihren spezifischen Wasserbedarf zu decken, entworfen, konstruiert und kundenspezifisch gebaut. Kundenspezifische gewerbliche / industrielle Meerwasserentsalzungssysteme können kostengünstige und wartungsarme energiesparende Designelemente enthalten. Dazu gehören der Einbau von Membranen mit spezialisierter Nanotechnologie; Der Nanokomposit wird in das Membranmaterial eingearbeitet, wodurch höhere Elementflussraten und Prozentsätze der Salzabweisung erzielt werden. Diese Membranen produzieren typischerweise 20% mehr Wasser, während sie typischerweise 20% weniger Strom verbrauchen als eine vergleichbare Meerwasser-RO-Membran für eine gegebene Wasserdurchflussrate. Dies ermöglicht eine Reduzierung des System-Footprints. Darüber hinaus kann die Verwendung dieses Ansatzes einen geringeren Kapitalaufwand sowie geringere Betriebs- und Wartungskosten verursachen und ist in der Lage, in mehreren Anwendungen wie Öl- und Gasanlagen und Ölplattformen, Kraftwerken, Küstenentwicklungen im gewerblichen / privaten Bereich, Hotels / Resorts und in anderen Ländern effektiv zu arbeiten Städte / Küstendörfer mit unterschiedlichen Salzwasser-TDS-Werten von 10,000 ppm bis 42,000 - 45,000 ppm.
Vorfiltration von Nanofasern in einer Umkehrosmoseanlage
Die fortschrittliche Nanofaser-Vorfiltrationstechnologie sorgt für eine signifikante Reduzierung der biologischen und kolloidalen Verschmutzung, ein Hauptproblem bei Membransystemen. Membranverschmutzung ist eine der Hauptursachen für das Versagen der Umkehrosmoseanlage und die damit verbundenen erhöhten Betriebs- und Wartungskosten. Betriebskosteneinsparungen können durch die Verringerung der Membranreinigungshäufigkeit und die Verlängerung der Membrannutzungsdauer bei höherer Membranleistungsdauer beobachtet werden. Darüber hinaus sorgt diese Technologie für höhere Systemdurchflussraten bei verringertem Stromverbrauch, da die Kolloidverschmutzung erheblich reduziert wird, wodurch eine höhere Wasserproduktion bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebskosten erzielt wird.
In Kombination mit Spezialmedien ermöglicht das Vorfiltrationsverfahren eine höhere Partikelvorfiltrationseffizienz im Meerwasserentsalzungssystem und einen geringeren Rückspülwasserbedarf.
Eine effiziente, umweltfreundliche Ansaug- und Abflusslösung reduziert sowohl die mit dem Meerwasserentsalzungsprozess verbundenen Gesamtkosten als auch den Schutz und die Erhaltung der Küstenökosysteme auf der ganzen Welt.
Strategien, die mit dem RO umgehen, konzentrieren sich
Es gibt zwei Strategien, mit denen das RO-Konzentrat / Ausschusswasser mit hohem Salzgehalt effizient und effektiv gehandhabt werden kann. Die erste Strategie ist eine optimierte Abflusssystemlösung mit geringen Kapital- und Betriebskosten, die speziell entwickelt wurde, um das konzentrierte Salzwasser mit hohem Salzgehalt durch hocheffiziente Offshore-Umgebungswassermischung ohne Beeinträchtigung des Meereslebens an der Küste abzuleiten.
Die zweite Strategie beinhaltet eine spezialisierte Null-Flüssigkeits-Abgabelösung mit einem höheren anfänglichen Kapitalkostenaufwand, aber relativ niedrigen Betriebskosten von etwa 1-2%. Durch die Verwendung eines Null-Flüssigkeits-Abfluss-Ansatzes, der mit hybriden erneuerbaren Energien betrieben werden kann, kann die gesamte Trinkwasserproduktion von der typischen Systemrückgewinnung von 35-45% auf etwa 85% aus einer Meerwasserquelle gesteigert werden. Die verbleibenden 15% dieses Konzentratstroms würden für die Trockensalzproduktion verwendet, die zu kommerziellen Zwecken verkauft werden kann, wodurch eine kleine gegenläufige Einnahmequelle erzeugt wird.
Zusätzliche Trends umfassen die Verwendung einer Hybridkombination aus erneuerbarer und konventioneller Energie, um die Installation von Systemen in größeren Gemeinden und auf kommunaler Ebene zu betreiben, um niedrigere Betriebskosten und eine verbesserte Umweltverträglichkeit zu erzielen.
Herausforderung
Angesichts der Herausforderungen durch den Mangel an sauberem Wasser in Nordafrika musste etwas unternommen werden, um die Versorgung mit sauberem Wasser zu verbessern und den wachsenden Bedarf an Trinkwasser in Küstengemeinden zu decken.
Diese Gemeinden spürten die Auswirkungen der Wasserknappheit, aber die Küstenlage bot reichlich Zugang zu Meerwasser. Umweltschutzmaßnahmen für Meereslebewesen mussten bei diesem Entsalzungsansatz berücksichtigt werden.
Lösung
Zu wissen, dass der Wasserbedarf zunahm, Genesis Water Technologies wurde von einem lokalen Partner beauftragt, eine optimierte Meerwasserentsalzungslösung zu entwerfen, zu konstruieren und zu bauen. Diese Systemlösung musste für die lokale Meeresumwelt umweltsensibel sein.
Genesis Water Technologies forderte eine Wasseranalyse an, um die Zusammensetzung der Meerwasserquelle zu analysieren, die behandelt werden müsste.
Nach Durchsicht der Analyse lagen die TDS-Spiegel im Bereich von 40,000-43,000 mg / l.
Weitere Diskussion beinhaltete, ob die Systemlösung in der Lage sein könnte, eine Flüssigkeitsentladung von Null zu verursachen.
Dieser Ansatz war jedoch in dieser speziellen Lösung möglich und machbar; Die Verwendung eines optimierten Soleabgabesystems wurde aufgrund der anfänglichen Beschränkungen des Kapitalkostenbudgets konzipiert.
Genesis Water Technologies hat ein modulares Entsalzungssystem der GWT-Serie entwickelt und konstruiert. Dieses System umfasst ein fortschrittliches System zur Aufnahme und zum Abfluss von Meerwasser, mit dem potenzielle Auswirkungen auf die Meeresumwelt durch die Aufnahme und Ableitung von Salzlake drastisch minimiert werden sollen. Das Wasser aus dem Einlasssystem wird in einen Einlasswasserspeichertank gepumpt. Aus dem Wasserspeicher wird das Wasser in einem mehrstufigen Filtrationsprozess zu einer Meerwasserumkehrosmoseanlage aufbereitet. Das Meerwasserentsalzungssystem wurde unter Verwendung eines patentierten Verfahrens der Nanofaser-Vorfiltration und der Nanoverbundmembrantechnologie der DLP-Serie von GWT entwickelt, um kolloidale organische Stoffe, Biofouling und gelöste Salze zu entfernen. Nach diesem Vorgang wird das Wasser zur Geschmacksverbesserung remineralisiert und in aufbereitete Wassertanks gegeben. Das Wasser wird nach dem Tank für die Wasserverteilung desinfiziert.
Die Ergebnisse
Es wird erwartet, dass die Systemlösung in den nächsten 1-2-Jahren schrittweise implementiert wird und die anfängliche Wasserqualität alle US-amerikanischen EPA- und WHO-Standards für Trinkwasser übertrifft. Diese Systemlösung wird über viele Jahre hinweg eine sichere Trinkwasserquelle sein, um den Wasserbedarf des Gebiets zu decken, und in Zukunft Kapazitäten nach Bedarf hinzufügen zu können.
