16 فبراير 2023
أيهما أفضل ، التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات أم التبادل الأيوني التقليدي؟
الاسم الإنجليزي الكامل للتبادل الإلكتروني للبيانات هو تأين القطب الكهربائي ، المعروف أيضا باسم تقنية التأين الكهربائي ، أو الغسيل الكهربائي في السرير المعبأ
تجمع تقنية التأين الكهربائي بين تقنيتي التبادل الأيوني والغسيل الكهربائي. إنها تقنية تحلية تم تطويرها على أساس غسيل الكلى الكهربائي ، وهي تقنية معالجة المياه التي تم استخدامها على نطاق واسع وحققت نتائج أفضل بعد راتنجات التبادل الأيوني.
إنه لا يستفيد فقط من مزايا التحلية المستمرة بواسطة تقنية الغسيل الكهربائي ، ولكنه يستخدم أيضا تقنية التبادل الأيوني لتحقيق تأثير تحلية المياه العميقة ؛
إنه لا يحسن فقط العيب المتمثل في انخفاض الكفاءة الحالية عند استخدام عملية غسيل الكلى الكهربائي لمعالجة المحاليل منخفضة التركيز ، ويعزز نقل الأيونات ، ولكنه يتيح أيضا تجديد المبادل الأيوني ، وتجنب استخدام المتجددات ، وتقليل الثانوية المتولدة أثناء استخدام المجددات الحمضية القاعدة. التلوث الثانوي ، تحقيق التشغيل المستمر لإزالة الأيونات.
Tيشمل 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 عبر راتنج التبادل الأيوني في الماء ويتم تصريفه بالماء المركز ، وبالتالي إزالة الأيونات الموجودة في الماء.
2. عملية التبادل الأيوني
يتم تبادل أيونات الشوائب في الماء بواسطة راتنج التبادل الأيوني ، ويتم الجمع بين 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 الماء الخام ، ينخفض معدل إزالة الإلكتروليتات الضعيفة بواسطة التبادل الإلكتروني للبيانات ، وتزداد أيضا 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 التيار المحدد ، و H + المتولد وكمية OH- أكثر ، بحيث يكون تأثير التجديد لراتنج التبادل الأنيون والكاتيوني المملوء في غرفة المياه العذبة جيدا.
لذلك ، من الضروري التحكم في موصلية المياه المؤثرة بحيث تكون موصلية المياه المؤثرة EDI أقل من 40us / cm ، مما يضمن الموصلية المؤهلة لمياه النفايات السائلة وإزالة الإلكتروليتات 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 ، فإن عددا كبيرا من الأيونات الفائضة تعمل كأيونات حاملة للتوصيل ، وفي نفس الوقت بسبب الكمية الكبيرة من عملية حركة الأيونات الحاملة يحدث تراكم وانسداد في الوسط ، وحتى يحدث الانتشار الخلفي ، مما يؤدي إلى انخفاض 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 انسداد القناة ، مما يؤدي إلى زيادة فرق ضغط النظام وانخفاض إنتاج المياه.
لذلك ، يلزم المعالجة المسبقة المناسبة ، وتفي النفايات السائلة بالتناضح العكسي بشكل عام بمتطلبات تأثير التبادل الإلكتروني للبيانات.
4. تأثير الصلابة
إذا كانت الصلابة المتبقية لمياه التغذية في التبادل الإلكتروني للبيانات عالية جدا ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث قاذورات على سطح غشاء قناة المياه المركزة ، وسينخفض معدل تدفق الماء المركز ، وستنخفض مقاومة المياه المنتجة ، وستتأثر جودة المياه. في الحالات الشديدة ، سيتم حظر قنوات المياه المركزة والمياه القطبية للوحدة. مما يؤدي إلى تدمير المكونات بسبب التسخين الداخلي.
يمكن دمجه مع إزالة ثاني أكسيد الكربون لتليين وإضافة القلويات إلى المياه المؤثرة RO ؛ عندما يكون محتوى الملح في المياه المؤثرة مرتفعا ، يمكن دمجه مع تحلية المياه لزيادة مستوى التناضح العكسي أو الترشيح النانوي لضبط تأثير الصلابة.
5. تأثير TOC (إجمالي الكربون العضوي)
إذا كان محتوى المادة العضوية في المياه المؤثرة مرتفعا جدا ، فسوف يتسبب ذلك في تلوث عضوي للراتنج والغشاء القابل للاختراق 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 الحديد والمنگنزيد
ستسبب أيونات المعادن مثل الحديد والمنگنزيد "تسمم" الراتنج ، وسيؤدي "تسمم" الراتنج المعدني إلى التدهور السريع لجودة النفايات السائلة EDI ، وخاصة الانخفاض السريع في معدل إزالة السيليكون.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن التأثير التحفيزي التأكسدي لمعادن التكافؤ المتغيرة على راتنجات التبادل الأيوني سيؤدي إلى تلف دائم للراتنجات.
بشكل عام ، يتم التحكم في الحديد في تأثير التبادل الإلكتروني للبيانات ليكون أقل من 0.01 مجم / لتر أثناء التشغيل.
7. تأثير C02 في المؤثرين
HCO3- الناتج عن ثاني أكسيد الكربون2 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 ارتفاع TEA من مقاومة الماء المنتج EDI ، أو يزيد من تيار تشغيل التبادل الإلكتروني للبيانات ، في حين أن تيار التشغيل المرتفع بشكل مفرط سيزيد من تيار النظام ، ويزيد من تركيز الكلور المتبقي في ماء القطب ، ويكون ضارا بعمر 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 تقنية معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات لها الخصائص الست التالية:
1. جودة المياه عالية وإخراج المياه مستقر
تجمع تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات بين مزايا التحلية المستمرة عن طريق الغسيل الكهربائي والتحلية العميقة عن طريق التبادل الأيوني. أظهر البحث العلمي والممارسة المستمرة أن استخدام تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات لتحلية المياه مرة أخرى يمكن أن يزيل الأيونات في الماء بشكل فعال ، ونقاء مياه الصرف الصحي مرتفع.
2. ظروف تركيب المعدات المنخفضة والبصمة الصغيرة
بالمقارنة مع سرير التبادل الأيوني ، فإن جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات صغير الحجم وخفيف الوزن ، ولا يحتاج إلى تجهيز بخزانات تخزين حمض وقلوية ، والتي يمكن أن توفر المساحة بشكل فعال.
ليس ذلك فحسب ، فإن جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات عبارة عن هيكل قائم بذاته ، وفترة البناء قصيرة ، وعبء عمل التثبيت في الموقع صغير.
3. تصميم بسيط ، تشغيل وصيانة مريحة
يمكن إنتاج جهاز معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات بطريقة معيارية ، ويمكن تجديده تلقائيا وبشكل مستمر بدون معدات تجديد كبيرة ومعقدة. بعد تشغيله ، من السهل تشغيله وصيانته.
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 النظام وإدارته سهل التحكم في البرنامج وسهل التشغيل.
5. لا تصريف نفايات الأحماض والنفايات الغسول ، مما يؤدي إلى حماية البيئة
لا يحتاج جهاز التبادل الإلكتروني للبيانات إلى تجديد كيميائي حمضي وقلوي ، ولا يوجد تصريف للنفايات الكيميائية بشكل أساسي.
6. معدل استرداد المياه مرتفع ، ومعدل استخدام المياه لتكنولوجيا معالجة التبادل الإلكتروني للبيانات يصل بشكل عام إلى 90٪ أو أكثر
باختصار ، 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 على جودة المياه المؤثرة ، 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 الطبقة المختلطة ، إلا أن تقنية التبادل الإلكتروني للبيانات لا تزال تتمتع بمزايا معينة بعد النظر في تكلفة تشغيل الجهاز.
على سبيل المثال ، قارنت محطة المياه النقية 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 الإلكتروني للبيانات مقابل التبادل الأيوني التقليدي
1. مقارنة الاستثمار الأولي في المشروع
من حيث الاستثمار الأولي للمشروع ، في نظام معالجة المياه بمعدل تدفق مياه صغير ، لأن عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات تلغي نظام التجديد الضخم الذي تتطلبه عملية التبادل الأيوني التقليدية ، خاصة يلغي صهريجين لتخزين الأحماض وخزانين لتخزين القلويات. لا تقلل تايوان بشكل كبير من تكلفة شراء المعدات فحسب ، بل توفر أيضا حوالي 10٪ إلى 20٪ من مساحة الأرض ، وبالتالي تقلل من تكلفة الهندسة المدنية وحيازة 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 يتبنى النظام عملية التخثر والتوضيح والترشيح التقليدية ، يجب زيادة الاستثمار الأولي بحوالي 20٪ مقارنة بنظام المعالجة المسبقة لعملية التبادل الأيوني.
بالنظر الشامل ، فإن 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 التشغيل لعملية 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.
بالنظر الشامل ، فإن تكلفة التشغيل والصيانة الإجمالية لعملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات أعلى بنسبة 50٪ إلى 70٪ من تكلفة عملية التبادل الأيوني التقليدية.
3. التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات لديه قدرة قوية على التكيف ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وقليل من التلوث البيئي
عملية التناضح العكسي + التبادل الإلكتروني للبيانات قابلة للتكيف بدرجة كبيرة مع ملوحة المياه الخام. يمكن استخدام عملية التناضح العكسي من مياه البحر والمياه قليلة الملوحة ومياه تصريف المناجم والمياه الجوفية إلى مياه الأنهار ، في حين أن عملية التبادل الأيوني تحتوي على محتوى صلب مذاب يزيد عن 500 مجم في المياه الواردة / لتر غير اقتصادية.
لا يتطلب التناضح العكسي والتبادل الإلكتروني للبيانات تجديدا حمضيا ، ويستهلكان كمية كبيرة من القاعدة الحمضية ، ولا يولدان كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدة. يحتاجون فقط إلى إضافة كمية صغيرة من الأحماض والقلويات وعامل التكلس والاختزال
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 المحلول الملحي المركز
على الرغم من أن عملية التناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات لها العديد من المزايا ، إلا أنه عند فشل الجهاز ، 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 يبلغ بشكل عام 75٪ فقط ، وسيتم إنتاج كمية كبيرة من الماء المركز. سيكون محتوى الملح في الماء المركز أعلى بكثير من محتوى الماء الخام. تدابير العلاج ، بمجرد تفريغها ، ستلوث البيئة.
في الوقت الحاضر ، في محطات الطاقة المنزلية ، يتم إعادة تدوير معظم المحلول الملحي المركز من التناضح العكسي واستخدامه لغسل الفحم وترطيب الرماد. تجري بعض الجامعات أبحاثا حول تبخر وتبلور المحلول الملحي المركز ، لكن التكلفة مرتفعة وصعبة ، ولا توجد مشكلة رئيسية حتى الآن. مجموعة من التطبيقات الصناعية.
تكلفة معدات التناضح العكسي والتبادل 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 التبادل الإلكتروني للبيانات بالتناضح العكسي بالإضافة إلى التبادل الإلكتروني للبيانات. هذه العملية لها استثمار أولي منخفض ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وتلوث بيئي منخفض.
انقر فوق عرض