Jauns laikmets augstas{0}}sāļuma ūdens attīrīšanas raktuvēs Ķīnā: RO-NF/NF-RO hibrīdās membrānas sistēmas vadošā enerģija-atsāļošanas izrāviens

1. Jauns virziens RO–NF hibrīdsistēmām

Augstas{0}}mineralizācijas raktuvju ūdens plašā klātbūtne Ķīnas rietumos ir radījusi jaunu virzienu hibrīda atsāļošanas sistēmām. Lielos kalnrūpniecības reģionos tādās provincēs kā Iekšējā Mongolija, Shanxi un Shaanxi ir liels sālsūdens raktuvju ūdens īpatsvars, kur tradicionālās attīrīšanas metodes nespēj izpildīt gan vides, gan ekonomiskās prasības.

Parastās pilnas reversās osmozes (RO) sistēmas var panākt dziļu atsāļošanu, bet bieži vien rada pārmērīgu ūdens tīrību, augstu darba spiedienu un lielu enerģijas patēriņu. Turpretim hibrīdsistēmas, kas apvieno reversās osmozes (RO) un nanofiltrācijas (NF) tehnoloģijas, ir parādījušas ievērojamu enerģijas taupīšanas un optimizētas sāls atdalīšanas potenciālu. Šo sistēmu mērķis ir nevis īpaši tīrs ūdens, bet gan ūdens, kas atbilst faktiskajām atkārtotas izmantošanas prasībām, piemēram, lauksaimniecības apūdeņošanai vai ekoloģiskai papildināšanai.

2. Tehniskais pamatojums un princips

RO membrānas ir paredzētas augstai sāls atgrūšanai, kas parasti pārsniedz 99%, un ir efektīvas dziļai atsāļošanai un jūras ūdens attīrīšanai. Tomēr to augstajam osmotiskajam spiedienam ir nepieciešams ievērojams enerģijas patēriņš. No otras puses, NF membrānām ir mērena atsāļošanas jauda (noņemot divvērtīgos jonus, piemēram, Ca²⁺ un SO₄²⁻), un tās darbojas daudz zemākā spiedienā.

Ja šie divi membrānu veidi ir apvienoti virknē vai paralēli konfigurācijās, -veidojot RO-NF vai NF-RO hibrīda sistēmas-, tās var selektīvi noņemt sāļus un organiskās vielas atbilstoši padeves ūdens īpašībām. Galvenais ir līdzsvarot atsāļošanas dziļumu, enerģijas patēriņu un produkta{5}}ūdens kvalitāti.

3. Sistēmas konfigurāciju salīdzinošā analīze

Pētījumi, kas veikti ar diviem reprezentatīviem raktuvju ūdeņiem -iesāļajos raktuvēs no Yubei North ieguves apgabala un sāļu raktuvju ūdeni no Huanglingas kalnrūpniecības apgabala-pierāda hibrīdu konfigurāciju priekšrocības.

• Sāls raktuvju ūdenim, kur SO₄²⁻ ir ierobežojošais jons, NF-RO konfigurācija (septiņi NF elementi, kam seko viens RO elements) sasniedza par 41,4% zemāku darba spiedienu nekā pilnai -RO sistēmai. Iegūtā ūdens sāļums bija zemāks par 1 000 mg/l, kas atbilst Ķīnas III klases virszemes ūdens{5}}standartiem.
• Sāls raktuvju ūdenim, kurā dominē Cl⁻ un kopējais sāļums, RO-NF konfigurācija (pieci RO elementi, kam seko trīs NF elementi) panāca spiediena samazinājumu par 19,2%, vienlaikus saglabājot standartam -atbilstošu ūdens kvalitāti.

Šie rezultāti liecina, ka hibrīdsistēmas nodrošina elastīgāku dizainu un enerģijas optimizāciju, salīdzinot ar parastajiem vienas{0}membrānas procesiem.

4. Priekšrocības un inovāciju potenciāls

1. Energoefektivitāte: izmantojot NF membrānas ar zemāku darba spiedienu, hibrīdprocess samazina kopējo enerģijas patēriņu, vienlaikus saglabājot pietiekamu sāls atgrūšanu.
2. Mērķtiecīga atsāļošana: sistēma ražo atbilstošas ​​kvalitātes ūdeni paredzētajam atkārtotas izmantošanas mērķim, izvairoties no nevajadzīgas pār{0}}apstrādes.
3. Samazināts koncentrāta tilpums: NF membrānas uzlabo ūdens atgūšanu un samazina sālsūdens izplūdi, kas ir ļoti svarīgi ilgtspējīgai raktuvju{0}}ūdens apsaimniekošanai.
4. Materiāla attīstība: pret-RO membrānu un pret-kaļķošanās NF membrānu izstrāde uzlabo ilgtermiņa-stabilitāti un tīrīšanas efektivitāti, pagarinot sistēmas kalpošanas laiku.
5. Pielāgojamība: Hibrīdsistēmas var modularizēt un pielāgot dažādiem sāļuma līmeņiem, plūsmas jaudām un atkārtotas izmantošanas mērķiem dažādās kalnrūpniecības vidēs.

Paredzams, ka Ķīnā notiekošās rūpnieciskās pārmaiņas un stingrāki vides standarti sagaidāms, ka hibrīdās RO-NF sistēmas kļūs par galveno risinājumu raktuvju-ūdens attīrīšanai augsta-sāļuma reģionos. Nākotnē galvenā uzmanība tiks pievērsta viedai darbībai, enerģijas atgūšanai un membrānas materiālu uzlabošanai, tostarp zema-spiediena, augstas -plūsmas RO elementiem un nanokompozītu NF membrānām.

Ilgstošas{0}}tehnoloģijas tēmas, piemēram,enerģijai-optimizēti reversās osmozes membrānas moduļi, Pret-kompozīta RO plēves dizains, unraktuvju-ūdens hibrīdās atsāļošanas sistēmasparedzams, ka tie veidos nākamo desmitgadi inovāciju membrānas separācijas nozarē.

Integrējot selektīvo jonu atdalīšanu, adaptīvo spiediena kontroli un viedo uzraudzību, Ķīnas hibrīda RO-NF sistēmas ir gatavas virzīt ilgtspējīgas ūdens resursu izmantošanas attīstību kalnrūpniecībā un ārpus tās.