Новая система очистки сточных вод с использованием передовых мембранных процессов

Вопросы сохранения и сохранения водных ресурсов становятся все более серьезными. Нехватка воды, снижение качества воды и, в некоторых случаях, полная потеря доступа к воде становятся все более распространенными явлениями во всем мире. К сожалению, эти водные проблемы больше не связаны только с развивающимися странами или засушливыми регионами, но теперь могут быть замечены и ощущены всеми в виде высохших озер, обрушенных и истощенных водоносных горизонтов, а также рек, которые больше не текут в свое прежнее место назначения. . По данным ООН-Водные ресурсы, к 2025 году 1,8 миллиарда человек будут жить в условиях абсолютной нехватки воды.1 В Калифорнии стоимость водоснабжения сельскохозяйственных угодий увеличилась в десять раз в 2022 году;2 в Британской Колумбии, Канада, территория, обозначенная как тропический лес осенью 2022 года действовали жесткие ограничения из-за засухи3, а в 2017 году в Кейптауне в Южной Африке наступил «нулевой день» – день, когда водохранилища практически высохли, и правительство было вынуждено отключить подачу воды4.

Даже Европа сталкивается с препятствиями на пути производства, когда в 2022 году компания Tesla приостановила реализацию своих планов по созданию электромобилей (EV) из-за ограничений на воду.5 Недостаток воды представляет собой серьезную угрозу для нескольких секторов, включая промышленное производство, транспорт и даже продовольственную безопасность. Если дефицит воды продолжит обостряться, начнут ли люди и промышленность конкурировать за нее или, что еще хуже, бороться за нее? Если мы хотим повернуть в этот угол, нам нужно начать лучше управлять нашей водой, но, что более важно, нам нужно начать ценить воду как ресурс. Для промышленных процессов возможность повторного использования воды может стать решающим фактором между экономическим и устойчивым производством и прекращением бизнеса из-за отсутствия воды. Улучшение водосбережения подчеркнуло необходимость внедрения новых методов очистки сточных вод, чтобы содержащуюся в них ценную воду можно было извлекать, очищать и повторно использовать обратно в промышленных процессах или возвращать в окружающую среду для пополнения водоносных горизонтов или пополнения запасов. водоснабжения.

Есть решения проблемы нехватки воды. Хотя устранение водного стресса потребует усилий на нескольких фронтах, одно из этих полей битвы будет сосредоточено на промышленном использовании и повторном использовании воды. Во всем мире ежегодно образуется 359 миллиардов кубических метров промышленных сточных вод, и только около 50% из них очищается.6 Экономически эффективное восстановление воды с минимальными затратами энергии сегодня достижимо с использованием более передовых и доступных в настоящее время технологий. Для существующих предприятий модернизация или модификация существующих процессов очистки сточных вод может, по сути, означать, что вода, поступающая на завод, может использоваться повторно бесконечно, что делает ее единоразовой покупкой и ресурсом станции. В качестве примера можно привести компанию L'Oréal Groupe, которая взяла на себя обязательство к 2030 году 100% воды, используемой в ее промышленных процессах, будет перерабатываться и повторно использоваться в непрерывном водном контуре.7

За последние несколько десятилетий прогресс в технологиях и методах очистки потоков промышленно загрязненных отходов стал появляться чаще. Наиболее заметным из этих достижений стало появление новых мембранных технологий, способных превратить обычные очистные сооружения для очистки сточных вод в передовые устойчивые установки повторного использования. Наиболее зрелой из мембранных технологий является обратный осмос (RO), прогнозируемый размер рынка которого к 2025 году составит 13,5 млрд долларов США, а совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 8,7%.8 Этот рост рынка частично обусловлен нехваткой воды. требования по очистке промышленных и муниципальных сточных вод, а в последнее время и по управлению рассолами в результате строительства новых опреснительных установок для удовлетворения потребностей в питьевой воде.9

Потребность и спрос на большее количество воды привели к разработке новых мембранных технологий и развитию других. Недавние разработки в области мембранных технологий включают осмотический обратный осмос (OARO), обратный осмос с замкнутым контуром (CCRO), мембранную дистилляцию (MD) и прямой осмос (FO). FO является хорошим примером технологической эволюции, реализованной только благодаря достижениям химии и материаловедения за последние 15 лет. Компания FO использовала эти достижения за счет использования недавно выпущенных на рынок водоселективных мембран и нового термолитического вытяжного раствора (TDS), обеспечивающего более высокие скорости восстановления воды при более низких энергиях. Конечным результатом этих достижений является то, что большие объемы чистой воды могут быть извлечены и восстановлены из сточных вод, используя свободную осмотическую энергию, содержащуюся в «вытягиваемом» растворе. Исторически проблема коммерциализации волоконно-оптических технологий заключалась в поиске экономически выгодных решений по вытяжке, которые легко регенерировать с минимальными затратами энергии. Выбор и использование раствора для термолитической вытяжки решает эту задачу. Решения для термолитической вытяжки FO способны обеспечить сокращение энергии на 40-50% по сравнению с традиционным термическим испарением (TE) при добыче и производстве чистой воды.10 Поскольку FO потребляет меньше энергии, чем TE, FO имеет гораздо меньший углеродный след, что доказывает быть полезным для компаний, стремящихся улучшить свой экологический, социальный и управленческий рейтинг (ESG). Кроме того, поскольку FO использует осмотическую энергию для протягивания воды через полупроницаемую мембрану, а не давление, общие проблемы/проблемы, связанные с операциями RO, такие как уплотнение/сжатие твердых частиц, закупорка пор и необратимая потеря потока, были устранены или сведены к минимуму благодаря Надежный характер работы FO.