Гибридная технология опреснения морской воды на основе методов обратного осмоса и мембранной дистилляции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье приведены результаты расчетно-аналитического исследования гибридных ОO–MД (Обратный осмос–Мембранная дистилляция) технологий опреснения воды Каспийского моря, предусматривающих получение дополнительного количества опресненной воды методом МД из концентратов ОО, нагретых до 50–80°C за счет бросового тепла продуктов сгорания топлива в паровых котлах. Изучены два варианта решения проблемы образования осадков СаСO3 и СаSO4 на мембранах: с предварительной нанофильтацией (НФ) или Na-катионированием (Na) морской воды, как альтернативы использованию антискалантов (АС) и кислоты. Учтен негативный экологический эффект большинства АС (эвтрофикация водоемов) и их низкая эффективность при высоких степенях концентрирования опресняемой воды. В качестве критериев выпадения отложений на мембранах использованы индекс Ланжелье (СаСO3) и степень насыщения концентрата (СаSO4). Процессы НФ и ОО исследованы с использованием компьютерной программы ROSA, а МД и Na – путем компьютерной симуляции соответствующих расчетных моделей. Установлено, что при 70%-ом выходе пермеата на стадиях НФ и ОO возможность образования кальциевых осадков на мембранах ОO и MД предотвращается, но прогнозируется их выпадение на мембранах НФ, что делает вынужденным использование АС. При этом, дополнительная выработка пермеата на стадии MД из концентратов ОO достигает 40% от количества пермеата cтадии ОO, а расход электроэнергии в целом по схеме составляет – 1.88 кВт час/м3. Снижение кальциевой жесткости морской воды до 50 мкг-экв/дм3 методом Na-катионирования позволяет отказаться как от применения АС, так и подкисления серной кислотой с дополнительной выработкой пермеата МД – 27% относительно пермеата ОО. Расход электроэнергии повышается до 2.5 кВт ч/м3. Для использования известных достоинств НФ без применения АС предложена гибридная схема Na–НФ–ОO–MД. Установлено, что при 80%-ых выходах пермеатов НФ и ОO, для предотвращения образования осадков СаSO4 на всех стадиях обработки достаточно снизить жесткость морской воды с 16 до 5.5 мг-экв/дм3, а подкислением умягченной воды исключить образование осадков СаСO3.

Об авторах

Д. А. Ахмедова

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности

Автор, ответственный за переписку.
Email: ahmedova_cahan1975@mail.ru
Азербайджан, 1000, Баку

Список литературы

  1. Curto D., Franzita V., Guercio A. // A Review of the Water Desalination Technologies. Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 670.
  2. Salinas-Rodriguez S.G. et al. // Seawater Reverse Osmosis Desalination. Assessment and Pre-treatment of Fouling and Scaling. IWA PABLISHING. London. 2021. P. 301.
  3. Elmesmary M.M. et al. // Hybridization of desalination processes. Int. J. Eng. Res. and Appl. 2017. V. 7. Issue 4. P. 41–44.
  4. Parisa Biniaz et al. // Water and Wastewater Treatment Systems by Novel Integrated Membrane Distillation. ChemEngineering. 2019. V. 3. P. 8. 10.3390
  5. Daniel Gonzalez et al. // Membrane Distillation: Perspektives for sustainable and improved desalination. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 80. P. 237–259.
  6. Anton A. Kiss, Olga M. Kattan Readi // An industrial perspective on membrane distillation processes. J. Chem Technol Biotechnol. 2018. V. 93. P. 2047–2055.
  7. Jantaporn Waritha et al // Specific energy requirement of direct contact membrane distillation. Chemical Engineering Research and Design. 2017. V. 128. P. 15–26.
  8. Feiner M. et al. Increased RO concentrate toxicity following application of antiscalants–acute toxicity tests with the amphipods Gammarus pulex andGammarus roeseli, Environmental Pollution. 2015. V. 197. P. 309–312.
  9. Konstantin Popov et al. A Comparative Performance Evaluation of Some Novel (Green) and Traditional Antiscalants in Calcium Sulfate Scaling. Advances in Materials Science and Engineering, 2016. P. 1–10.
  10. Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е., Хоружий О.В. // Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовка. М.: ДеЛи плюс, 2012. С. 429.
  11. Dong Zou et al. // Development of lower cost seawater desalination process using NF technologies — A review. J. Desalination. 2015. V. 376. P. 109–116.
  12. Bassel A. et al. // Nanofiltration as Preatreatment Step in Seawater Desalination: A Review. Arabian J. For Science and Engineering. 2000. V. 43(9). P. 4413–4432.
  13. Фейзиев Г.К. // Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. Изд. 2-е. Баку: “Тахсил” ТПП, 2009. С. 442.
  14. Карелин Ф.Н. // Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Стройиздат, 1988. С. 208.
  15. Martin Futterlieb et al. // Limits of High Recovery Inland Desalination: Closed-Curcuit Reverse Osmosis-a Viable Option? Chem. Ing. Tech. 2021. V. 9. P. 1–11.
  16. Hussam Jouhare et al. // Waste heat recovery technologies and applications. Thermal Science and Engineering Progress. 2018. V. 6. P. 268–289.
  17. www.rosa9.software.informer.com.
  18. Рудобашта С.П., Махмуд С.Ю. // Математическое моделирование процесса мембранной дистилляции. Химия и химическая промышленность. 2012. Т. 55. С. 100–103.
  19. Khalifa A. et al. // Experimental and theoretical investigation on water desalination using direct contact membrane distillation. Desalination. 2017. V. 404. P. 22–34.

Дополнительные файлы


© Д.А. Ахмедова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах