16 فبراير 2023
أيهما أفضل ، التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات أم التبادل الأيوني التقليدي؟
الاسم الإنجليزي الكامل ل EDI هو تأين القطب ، المعروف أيضا باسم تقنية التأين الكهربائي ، أو غسيل الكلى الكهربائي ذو السرير المعبأ
تجمع تقنية التأين الكهربائي بين تقنيتي التبادل الأيوني وغسيل الكلى الكهربائي. إنها تقنية لتحلية المياه تم تطويرها على أساس غسيل الكلى الكهربائي ، وهي تقنية لمعالجة المياه تم استخدامها على نطاق واسع وحققت نتائج أفضل بعد راتنجات التبادل الأيوني.
فهي لا تستفيد فقط من مزايا التحلية المستمرة بواسطة تقنية غسيل الكلى الكهربائي ، ولكنها تستخدم أيضا تقنية التبادل الأيوني لتحقيق تأثير تحلية المياه العميقة.
فهو لا يحسن فقط العيب الذي تنخفض فيه الكفاءة الحالية عند استخدام عملية غسيل الكلى الكهربائي لعلاج المحاليل منخفضة التركيز ، ويعزز نقل الأيونات ، ولكنه يتيح أيضا تجديد المبادل الأيوني ، وتجنب استخدام المجددات ، وتقليل الثانوية المتولدة أثناء استخدام المولدات الحمضية القاعدية. التلوث الثانوي ، وتحقيق التشغيل المستمر لإزالة الأيونات.
Tيتضمن المبدأ الأساسي لإزالة الأيونات من التبادل الإلكتروني للبيانات العمليات الثلاث التالية:
1. عملية غسيل الكلى الكهربائي
تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، سوف يهاجر المنحل بالكهرباء في الماء بشكل انتقائي من خلال راتنج التبادل الأيوني في الماء ويتم تفريغه بالماء المركز ، وبالتالي إزالة الأيونات في الماء.
2. عملية التبادل الأيوني
يتم تبادل أيونات الشوائب في الماء بواسطة راتنج التبادل الأيوني ، ويتم دمج أيونات الشوائب في الماء لتحقيق تأثير إزالة الأيونات في الماء بشكل فعال.
3. عملية التجديد الكهروكيميائية
يتم تجديد الراتنج كهروكيميائيا باستخدام H + و OH- الناتج عن استقطاب الماء البيني لراتنج التبادل الأيوني لتحقيق التجديد الذاتي للراتنج.
02 العوامل المؤثرة ووسائل التحكم في التبادل الإلكتروني للبيانات؟
1. تأثير الموصلية المؤثرة
تحت نفس تيار التشغيل ، مع زيادة موصلية المياه الخام ، ينخفض معدل إزالة الشوارد الضعيفة بواسطة التبادل الإلكتروني للبيانات ، كما تزداد موصلية النفايات السائلة.
إذا كانت موصلية الماء الخام منخفضة ، فإن محتوى الأيونات منخفض أيضا ، والتركيز المنخفض للأيونات يجعل تدرج القوة الدافعة الكهربائية المتشكل على سطح الراتنج والغشاء في غرفة المياه العذبة كبيرا أيضا ، مما يؤدي إلى تعزيز تفكك الماء ، وزيادة في التيار المحدد ، و H + المتولد وكمية OH- أكثر ، بحيث يكون تأثير تجديد راتنج تبادل الأنيون والكاتيون المملوء في غرفة المياه العذبة جيدا.
لذلك ، من الضروري التحكم في موصلية الماء المؤثر بحيث تكون موصلية المياه المتدفقة EDI أقل من 40us / cm ، والتي يمكن أن تضمن الموصلية المؤهلة لمياه الصرف الصحي وإزالة الشوارد الضعيفة.
2. تأثير جهد العمل والتيار
مع زيادة تيار العمل ، تستمر جودة المياه المنتجة في التحسن.
ومع ذلك ، إذا زاد التيار بعد الوصول إلى أعلى نقطة ، بسبب الكمية الزائدة من أيونات H+ و OH- الناتجة عن تأين الماء ، بالإضافة إلى استخدامها لتجديد الراتنج ، يعمل عدد كبير من الأيونات الفائضة كأيونات حاملة للتوصيل ، وفي نفس الوقت بسبب الكمية الكبيرة من عملية حركة الأيونات الحاملة يحدث التراكم والانسداد في الوسط ، وحتى يحدث الانتشار الخلفي ، مما يؤدي إلى انخفاض في جودة المياه المنتجة.
لذلك ، يجب اختيار جهد العمل والتيار المناسبين.
3. تأثير مؤشر التعكر والتلوث (SDI)
تمتلئ قناة إنتاج المياه لوحدة التبادل الإلكتروني للبيانات براتنج التبادل الأيوني. سيؤدي التعكر المفرط ومؤشر التلوث إلى سد القناة ، مما يؤدي إلى زيادة فرق ضغط النظام وانخفاض إنتاج المياه.
لذلك ، هناك حاجة إلى المعالجة المسبقة المناسبة ، وتفي النفايات السائلة RO عموما بمتطلبات EDI المؤثرة.
4. تأثير الصلابة
إذا كانت الصلابة المتبقية لمياه التغذية في التبادل الإلكتروني للبيانات عالية جدا ، فسوف يتسبب ذلك في تلوث سطح الغشاء لقناة المياه المركزة ، وسينخفض معدل تدفق المياه المركزة ، وستنخفض مقاومة المياه المنتجة ، وستتأثر جودة المياه. في الحالات الشديدة ، سيتم حظر قنوات المياه المركزة والمياه القطبية للوحدة. مما يؤدي إلى تدمير المكونات بسبب التدفئة الداخلية.
يمكن دمجه مع إزالة CO2 لتليين وإضافة القلويات إلى الماء المؤثر RO ؛ عندما يكون محتوى الملح في المياه المؤثرة مرتفعا ، يمكن دمجه مع تحلية المياه لزيادة مستوى الترشيح العكسي أو الترشيح النانوي لضبط تأثير الصلابة.
5. تأثير الكربون العضوي الكلي (TOC)
إذا كان محتوى المادة العضوية في الماء المؤثر مرتفعا جدا ، فسوف يتسبب ذلك في تلوث عضوي للراتنج والغشاء القابل للنفاذ بشكل انتقائي ، مما سيؤدي إلى زيادة جهد التشغيل للنظام وانخفاض جودة المياه المنتجة. في الوقت نفسه ، من السهل أيضا تكوين غرواني عضوي في قناة المياه المركزة وسد القناة.
لذلك ، عند التعامل معها ، يمكن إضافة مستوى واحد من R0 مع متطلبات المؤشر الأخرى لتلبية المتطلبات.
6. تأثير أيونات المعادن مثل Fe و Mn
سوف تتسبب أيونات المعادن مثل Fe و Mn في "تسمم" الراتنج ، وسيؤدي "التسمم" المعدني للراتنج إلى التدهور السريع لجودة النفايات السائلة EDI ، وخاصة الانخفاض السريع في معدل إزالة السيليكون.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن التأثير الحفاز التأكسدي لمعادن التكافؤ المتغيرة على راتنجات التبادل الأيوني سيؤدي إلى تلف دائم للراتنجات.
بشكل عام ، يتم التحكم في Fe في تأثير التبادل الإلكتروني للبيانات ليكون أقل من 0.01mg / L أثناء التشغيل.
7. تأثير C02 في المؤثر
HCO3- الناتجة عن CO2 في الماء المؤثر هو إلكتروليت ضعيف ، والذي يمكن أن يخترق بسهولة طبقة راتنج التبادل الأيوني ويتسبب في انخفاض جودة المياه المنتجة.
يمكن إزالته عن طريق برج التفريغ قبل دخول الماء.
8. تأثير محتوى الأنيون الكلي (TEA)
سيقلل TEA العالي من مقاومة المياه المنتجة EDI ، أو يزيد من تيار التشغيل EDI ، في حين أن تيار التشغيل المرتفع بشكل مفرط سيزيد من تيار النظام ، ويزيد من تركيز الكلور المتبقي في ماء القطب ، ويكون ضارا بحياة غشاء القطب.
بالإضافة إلى العوامل الثمانية المؤثرة المذكورة أعلاه ، فإن درجة حرارة الماء الداخل وقيمة الأس الهيدروجيني و SiO2 والأكاسيد لها أيضا تأثير على تشغيل نظام التبادل الإلكتروني للبيانات.
03 ميزات التبادل الإلكتروني للبيانات
في السنوات الأخيرة ، تم استخدام تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات على نطاق واسع في الصناعات ذات متطلبات جودة المياه العالية مثل الطاقة الكهربائية والصناعات الكيماوية والطب.
تظهر أبحاث التطبيق طويلة الأجل في مجال معالجة المياه أن تكنولوجيا معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات لها الخصائص الست التالية:
1. نوعية المياه عالية وإنتاج المياه مستقر
تجمع تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات بين مزايا التحلية المستمرة عن طريق غسيل الكلى الكهربائي والتحلية العميقة عن طريق التبادل الأيوني. أظهرت الأبحاث والممارسات العلمية المستمرة أن استخدام تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات لتحلية المياه مرة أخرى يمكن أن يزيل الأيونات في الماء بشكل فعال ، كما أن نقاء مياه الصرف الصحي مرتفع.
2. ظروف تركيب المعدات منخفضة وبصمة صغيرة
بالمقارنة مع سرير التبادل الأيوني ، فإن جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات صغير الحجم وخفيف الوزن ، ولا يحتاج إلى أن يكون مجهزا بصهاريج تخزين حمضية وقلوية ، والتي يمكن أن توفر مساحة فعالة.
ليس ذلك فحسب ، فجهاز التبادل الإلكتروني للبيانات عبارة عن هيكل قائم بذاته ، وفترة البناء قصيرة ، وعبء عمل التثبيت في الموقع صغير.
3. تصميم بسيط ، عملية مريحة وصيانة
يمكن إنتاج جهاز معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات بطريقة معيارية ، ويمكن تجديده تلقائيا وبشكل مستمر بدون معدات تجديد كبيرة ومعقدة. بعد تشغيلها ، من السهل تشغيلها وصيانتها.
4. التحكم الآلي في عملية تنقية المياه بسيط ومريح
يمكن توصيل جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات بالنظام بالتوازي مع وحدات متعددة. الوحدات آمنة ومستقرة في التشغيل وموثوقة في الجودة ، مما يجعل تشغيل وإدارة النظام سهل التحكم في البرنامج وسهل التشغيل.
5. لا تصريف النفايات الحمضية وغسول النفايات ، مما يفضي إلى حماية البيئة
لا يحتاج جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات إلى تجديد كيميائي حمضي وقلوي ، ولا يوجد في الأساس تصريف للنفايات الكيميائية.
6. معدل استرداد المياه مرتفع ، ومعدل استخدام المياه لتكنولوجيا معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات يصل بشكل عام إلى 90٪ أو أكثر
خلاصة القول ، تتمتع تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات بمزايا كبيرة من حيث جودة المياه واستقرار التشغيل وسهولة التشغيل والصيانة والسلامة وحماية البيئة.
ولكن لديها أيضا بعض أوجه القصور. يحتوي جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات على متطلبات أعلى بشأن جودة المياه المتدفقة ، واستثماره لمرة واحدة (تكاليف البنية التحتية والمعدات) مرتفع نسبيا.
وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن تكلفة البنية التحتية والمعدات الخاصة بالتبادل الإلكتروني للبيانات أعلى قليلا من تكلفة عملية السرير المختلط ، إلا أن تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات لا تزال تتمتع بمزايا معينة بعد النظر في تكلفة تشغيل الجهاز.
على سبيل المثال ، قارنت محطة مياه نقية تكاليف الاستثمار والتشغيل للعمليتين ، ويمكن لجهاز التبادل الإلكتروني للبيانات تعويض فرق الاستثمار مع عملية السرير المختلط بعد عام واحد من التشغيل العادي.
04 التناضح العكسي + التبادل الأيوني التقليدي
1. مقارنة الاستثمار الأولي للمشروع
من حيث الاستثمار الأولي للمشروع ، في نظام معالجة المياه بمعدل تدفق مياه صغير ، لأن عملية التناضح العكسي + EDI تلغي نظام التجديد الضخم الذي تتطلبه عملية التبادل الأيوني التقليدية ، خاصة تلغي خزانين لتخزين الأحماض وخزانين لتخزين القلويات. تايوان ، لا تقلل بشكل كبير من تكلفة شراء المعدات فحسب ، بل توفر أيضا حوالي 10٪ إلى 20٪ من مساحة الأرض ، مما يقلل من تكلفة الهندسة المدنية والاستحواذ على الأراضي لبناء المصانع.
نظرا لأن ارتفاع معدات التبادل الأيوني التقليدية يزيد بشكل عام عن 5 أمتار ، في حين أن ارتفاع معدات التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات في حدود 2.5 متر ، يمكن تقليل ارتفاع ورشة معالجة المياه بمقدار 2-3 أمتار ، وبالتالي توفير 10٪ -20٪ أخرى من استثمارات البناء المدني للمصنع.
بالنظر إلى معدل استرداد التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات ، يتم استرداد المياه المركزة للتناضح العكسي الثانوي والتبادل الإلكتروني للبيانات بالكامل ، ولكن يجب تصريف المياه المركزة للتناضح العكسي الأولي (حوالي 25٪) ، ويجب زيادة ناتج نظام المعالجة المسبقة وفقا لذلك. عندما يعتمد النظام عملية التخثر والتوضيح والترشيح التقليدية ، يحتاج الاستثمار الأولي إلى زيادة بنحو 20٪ مقارنة بنظام المعالجة المسبقة لعملية التبادل الأيوني.
دراسة شاملة ، عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات تعادل تقريبا عملية التبادل الأيوني التقليدية من حيث الاستثمار الأولي في أنظمة معالجة المياه الصغيرة.
2. مقارنة تكاليف التشغيل
كما نعلم جميعا ، من حيث استهلاك الكاشف ، فإن تكلفة تشغيل عملية التناضح العكسي (بما في ذلك جرعات التناضح العكسي ، والتنظيف الكيميائي ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وما إلى ذلك) أقل من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية (بما في ذلك تجديد راتنج التبادل الأيوني ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وما إلى ذلك).
ومع ذلك ، من حيث استهلاك الطاقة ، واستبدال قطع الغيار ، وما إلى ذلك ، فإن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات ستكون أعلى بكثير من عملية التبادل الأيوني التقليدية.
وفقا للإحصاءات ، فإن تكلفة تشغيل عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى قليلا من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية.
النظر الشامل ، فإن تكلفة التشغيل والصيانة الإجمالية لعملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بنسبة 50٪ إلى 70٪ من عملية التبادل الأيوني التقليدية.
3. التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات لديه قدرة قوية على التكيف ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وتلوث بيئي قليل
عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات قابلة للتكيف بدرجة كبيرة مع ملوحة المياه الخام. يمكن استخدام عملية التناضح العكسي من مياه البحر والمياه المالحة ومياه تصريف المناجم والمياه الجوفية إلى مياه النهر ، في حين أن عملية التبادل الأيوني تحتوي على محتوى صلب مذاب يزيد عن 500 مجم في المياه الواردة / لتر غير اقتصادي.
لا يتطلب التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات تجديدا حمضيا قاعديا ، ويستهلكان كمية كبيرة من القاعدة الحمضية ، ولا يولدان كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدية. يحتاجون فقط إلى إضافة كمية صغيرة من الحمض والقلويات ومضادات التكلس وعامل الاختزال.
من حيث التشغيل والصيانة ، يتمتع التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات أيضا بمزايا الأتمتة العالية والتحكم السهل في البرنامج.
4. معدات التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات باهظة الثمن ويصعب إصلاحها ، ومن الصعب معالجة محلول ملحي مركز
على الرغم من أن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات لها العديد من المزايا ، إلا أنه عندما تفشل المعدات ، خاصة عند تلف غشاء التناضح العكسي ومكدس غشاء التبادل الإلكتروني للبيانات ، لا يمكن استبداله إلا بإيقاف التشغيل. في معظم الحالات ، يلزم وجود موظفين محترفين وتقنيين لاستبداله ، وقد يكون وقت الإغلاق أطول.
على الرغم من أن التناضح العكسي لا ينتج كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدية ، إلا أن معدل استرداد التناضح العكسي الأولي هو عموما 75٪ فقط ، وسيتم إنتاج كمية كبيرة من المياه المركزة. سيكون محتوى الملح في الماء المركز أعلى بكثير من محتوى الماء الخام. تدابير العلاج ، بمجرد تفريغها سوف تلوث البيئة.
في الوقت الحاضر ، في محطات الطاقة المحلية ، يتم إعادة تدوير معظم المحلول الملحي المركز من التناضح العكسي واستخدامه لغسل الفحم وترطيب الرماد. تجري بعض الجامعات أبحاثا حول تبخر وبلورة محلول ملحي مركز ، لكن التكلفة مرتفعة وصعبة ، ولا توجد مشكلة كبيرة حتى الآن. مجموعة من التطبيقات الصناعية.
تكلفة التناضح العكسي ومعدات التبادل الإلكتروني للبيانات مرتفعة نسبيا ، ولكنها في بعض الحالات أقل من الاستثمار الأولي لعملية التبادل الأيوني التقليدية.
في أنظمة معالجة المياه واسعة النطاق (عندما ينتج النظام كمية كبيرة من الماء) ، يكون الاستثمار الأولي لأنظمة التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بكثير من عمليات التبادل الأيوني التقليدية.
في أنظمة معالجة المياه الصغيرة ، فإن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات تعادل تقريبا عملية التبادل الأيوني التقليدية من حيث الاستثمار الأولي في أنظمة معالجة المياه الصغيرة.
باختصار ، عندما يكون ناتج نظام معالجة المياه صغيرا ، يمكن إعطاء الأولوية لعملية معالجة التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات. هذه العملية لديها استثمار أولي منخفض ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وتلوث بيئي منخفض.
انقر على عرض