Erfahren Sie, wie die Industrie Wasser effizienter, effektiver und nachhaltiger aufbereitet
In den letzten Jahren hat sich in der Wasseraufbereitungsbranche ein Wandel hin zur Verwendung von Materialien vollzogen, die sowohl für Menschen als auch für unsere Umwelt weniger schädlich sind. Dies ist weitgehend auf neue Vorschriften, Technologien und nachhaltige Innovationen zurückzuführen.
Lesen Sie weiter, um vier Methoden zu entdecken, mit denen die Branche Wasser effizienter, effektiver und nachhaltiger aufbereitet.
Umkehrosmose bei der Wasseraufbereitung
Umkehrosmose ist ein Prozess, bei dem ungefiltertes Wasser durch eine semipermeable Membran gedrückt wird, um Verunreinigungen zu entfernen und letztendlich sauberes Wasser zu erzeugen. Von allen Methoden der Wasseraufbereitung, Mikrofiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration, ist die Umkehrosmose die effektivste. Sie blockiert 99,9% der Materialien, einschließlich monovalenter Ionen, multivalenter Eisen, Viren, Bakterien und Schwebstoffe.
Dieser Ansatz ist aus drei Gründen besser für die Umwelt:
- Anstatt sich bei der Wasserreinigung auf Chemikalien zu verlassen, verwendet die Umkehrosmose Hochdruckwasser und Elektrizität für den Prozess.
- Obwohl Chemikalien auch in Umkehrosmoseanlagen verwendet werden, sind die Mengen gering und die Produkte nicht gefährlich.
- Sie ist sehr wartungsarm, da Wasch- und Dispergiermittel verwendet werden, um die Selbstreinigung zu unterstützen, was letztlich ihre Lebensdauer verlängert.
- Im Durchschnitt beträgt die Lebensdauer einer Membran etwa 3 bis 5 Jahre, aber das hängt stark von ihrer korrekten Verwendung ab.
Mit diesem Ansatz sind jedoch Herausforderungen verbunden.
- Ablagerungen und Ablagerungen können die Effizienz der Umkehrosmose beeinträchtigen und einen häufigen Membranwechsel erforderlich machen, was eine genaue Überwachung der Wasserqualität und den Einsatz von Filtermedien erfordert.
- Bei der Umkehrosmose wird osmotischer Druck verwendet. Wasser durch die Membran zu drücken, was ein energieintensiver Prozess ist und die Umweltbelastung und die Betriebskosten in die Höhe treiben kann.
- Bei diesem Verfahren entsteht eine konzentrierte Sole mit Rückständen und hochkonzentrierten Salzen, die schwer zu entsorgen sind.
- Die Membranen selbst müssen ebenfalls entsorgt werden, wodurch letztendlich Abfall entsteht.
Bei der Umkehrosmose ist eine anfängliche Investition in die Infrastruktur erforderlich, aber dann müssen nur die Membranen gekauft werden. Und obwohl die Kosten für Membranen weiter sinken und es immer mehr Optionen gibt, ist sie oft immer noch teurer als die chemische Behandlung, insbesondere in Anwendungen wie Kühltürmen und geschlossenen Kreisläufen.
Ionenaustauscherharze bei der Wasseraufbereitung
Beim Ionenaustausch werden unerwünschte Ionen durch Austausch gegen eine andere ionische Substanz enthärtet und aus dem Wasser entfernt. Dieses Verfahren zielt darauf ab, das Wasser mit weniger Chemikalien zu reinigen als andere Verfahren und kann kontinuierlich ablaufen, was es zu einem effektiven und effizienten Ansatz für die Wasseraufbereitung macht.
Dieser Ansatz hat klare Vorteile, darunter:
- Ionenaustauscherharze sind so konzipiert, dass sie aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften selektiv bestimmte Ionen aus dem Wasser entfernen, sodass bestimmte Verunreinigungen gezielt angegriffen werden können.
- Es kann sowohl als Vorbehandlung als auch als Poliervorgang in aktuelle Wasseraufbereitungsverfahren integriert werden. Schritt zur Verbesserung der Wasserqualität.
- Es besteht die Möglichkeit regenerieren Sie die Harze, wodurch die Kapazität des Harzes für die weitere Verwendung wiederhergestellt wird und die Betriebskosten und der anfallende Abfall reduziert werden.
- Ihre Lebensdauer kann leicht bis zu 5 Jahre erreichen, in einigen Fällen sogar bis zu 7 oder 8 Jahre, je nach richtiger Verwendung.
Abgesehen von diesen Problemen bringt dieser Ansatz einige Herausforderungen mit sich, darunter:
- Das Design des Ionenaustauschsystems erfordert eine Analyse der Harzbetttiefe, der Durchflussrate und der Kontaktzeit und Regenerationszyklen, und eine Skalierung würde eine neue Analyse erfordern.
- Schwankungen des pH-Werts, der Temperatur oder des Vorhandenseins von Verschiedene Verunreinigungen können die Leistung der Harze und die Wasserqualität beeinträchtigen.
- Die Harze müssen kontinuierlich überwacht werden, und Wasseraufbereiter müssen in der Lage sein, schnell Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, um die Harze nicht zu gefährden.
- Wie Membranen werden auch Harze durch Chlor geschädigt, das nach wie vor eines der am häufigsten verwendeten industriellen Biozide ist.
Wie bei der Umkehrosmose erfordert der Ionenaustauschprozess eine anfängliche Investition in die Infrastruktur. und dann müssen von da an nur noch die Harze gekauft werden. Insgesamt ist der Preis für den Ionenaustausch gesunken und es kommen immer mehr Optionen auf den Markt.
Kombination der beiden
Sowohl Umkehrosmose als auch Ionenaustausch sind für sich genommen starke Ansätze, aber wenn sie kombiniert werden, sind sie äußerst effektiv bei der Wasseraufbereitung.
Zu Beginn des Ionenaustauschs dienen die Ionenaustauscherharze als Osmoseschutz und reinigen und entfernen die Verunreinigungen, die die Umkehrosmose verunreinigen oder verkrusten können Membranen und machen das vorbehandelte Wasser besser für den Umkehrosmoseprozess geeignet.
Nach dem Nachdem das Wasser behandelt wurde, können die Ionenaustauscherharze dann in den Reststrom des Umkehrosmosekonzentrats eingebracht werden, wobei spezifische Ionen wie Metalle oder andere Restverunreinigungen vor der weiteren Behandlung oder Entsorgung entfernt werden. Die Harze können auch als Polierschritt aufgetragen werden, um die gelösten Ionen oder organischen Verbindungen zu entfernen, die die Umkehrosmose möglicherweise nicht aufgenommen hat.
In einigen Fällen können spezielle Harze regeneriert werden, wobei die Osmose zurückgehalten wird, wodurch chemische Produkte eingespart werden. Sie können auch verwendet werden, um die Kieselsäure am Zufluss zu reduzieren, deren Behandlung mit Chemikalien schwierig und teuer ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Permeatrückgewinnung um bis zu 50%, bei der Ausschussproduktion um einen ähnlichen Prozentsatz und zu einer geringeren Verschmutzung der Kieselsäure. Es ist auch möglich, die Membranverschmutzung durch Kolloide und organische Stoffe deutlich zu reduzieren, die Kosten für chemische Anwendungen zu senken und mit einer höheren Durchflussrate zu arbeiten, wodurch die Produktion von behandeltem Wasser erhöht wird.
Schließlich können Ionenaustauscherharze hinzugefügt werden, um den pH-Wert auszugleichen und den gewünschten Bereich für das behandelte Wasser beizubehalten.
Wie Sie sehen können, verwenden Sie eine Kombination aus Ionenharz. Austausch und Umkehrosmose überwinden viele der zuvor skizzierten Herausforderungen. In Kombination können sie die Schadstoffentfernung maximieren und gleichzeitig die Betriebskosten und den Energieverbrauch minimieren.
Wasservorbehandlung
Bei der Vorbehandlung wird das Wasser gereinigt, um die Eigenschaften des Wassers von Anfang an zu verbessern. Dadurch sind wir während des gesamten Prozesses weniger auf Chemikalien angewiesen und können das Abwasser nach seiner Verwendung besser wiederverwenden oder entsorgen.
Verschiedene Technologien können zur Vorbehandlung eingesetzt werden, einschließlich Umkehrosmose und Ionenaustausch, entweder getrennt oder in Kombination, um eine höhere Effizienz zu erzielen. Dieser Ansatz wird heute für Prozesswasser verwendet, das bei der Produktherstellung verwendet wird, und um die Wasserqualität in Kesseln zu verbessern, wo es wichtig ist, qualitativ hochwertiges Wasser zu verwenden. Obwohl dieser Ansatz weithin bekannt ist, wird er angesichts der Tatsache, dass die Themen Wiederverwendung und Reduzierung des Wasserverbrauchs weltweit immer mehr an die Spitze der Nachhaltigkeitsagenden rücken.
Die vier Methoden, die wir heute besprochen haben, gelten zwar als die Zukunft der Wasseraufbereitung, aber die Branche hat noch einen weiten Weg vor sich, bis sie vollständig in die alltäglichen Standards integriert wird. Darüber hinaus ist es wichtig zu beachten, dass der Einsatz von Chemikalien bei der Wasseraufbereitung noch lange nicht verschwindet. Vielmehr beobachten wir, dass sich die Branche zunehmend dem Einsatz biologisch abbaubarerer und nachhaltigerer Lösungen zuwendet.
Über den Autor
Enrique Ramirez ist Vertriebsleiter bei IMCD Mexico für den Geschäftsbereich Industrial Solutions mit Schwerpunkt Wasseraufbereitung. Mit mehr als 11 Jahren Erfahrung in der Wasseraufbereitungsbranche verfügt Enrique über umfangreiche technische und kommerzielle Erfahrung in diesem Bereich, die er in jede seiner Kundenbeziehungen einbringt.