تعیین روش بهینه فرآیند ZLD برای استفاده مجدد از پساب دستگاه اسمز معکوس

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی آب و فاضلاب، دانشگاه آزاد بندرعباس

2 بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

چکیده

در مناطق وسیعی از ایران آب شور وجود دارد که با استفاده از روش­های مناسب تصفیه مانند اسمز معکوس (RO) تصفیه می­گردد ولی پساب بسیار شور و غلیظ RO که دفع آن به صورت روزافزونی دشوار شده است، باید مدیریت شود. پساب سیستم­های RO به تدریج در حین تصفیه آب، غلیظ و از املاح کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سولفات باریم و سیلیکا فوق اشباع می­شود. بنابر این برای استفاده مجدد از این پساب باید به دنبال فرآیندهایی برای ممانعت از رسوب این املاح روی سطح غشاء و در نتیجه کاهش نفوذپذیری آن بود. یکی از پیشرفته­ترین روش­های مدیریت پساب شور سیستم­های RO، فرایند تخلیه مایع به میزان صفر (ZLD) است. هدف این تحقیق، ارزیابی فرآیندهای چند مرحله­ای ZLD برای رسیدن به حداکثر بازده ترسیب نمک­های محلول در پساب و استفاده مجدد از آن در RO می­باشد. این تحقیق بر روی پساب اسمز معکوس منطقه ویژه اقتصادی خلیج فارس در شهر بندرعباس انجام شد. برای حذف کلسیم و منیزیم از ترسیب شیمیایی با آلوم و بستر سیال کریستالی و برای حذف سیلیکا و باریم از بستر سیال کریستالی (جذب سطحی) با آلوم و آلومینای فعال استفاده شد. از بین فرآیندهای فوق فرآیند بهینه ZLD شامل بستر سیال کریستالی با آلومینای فعال (g/L 1) همراه با آلوم (mg/L 100) بود که مقادیر کلسیم، منیزیم، سختی کل، سیلیسیم و باریم را به ترتیب 75/76، 14/84، 26/87، 12/78 و 0/52 درصد کاهش داد. کاهش مقدار سیلیسیم در همه آزمایشات نسبت به یکدیگر و نسبت به پساب خام در سطح 5% معنی­دار بود به جز آزمایش­های بستر سیال کریستالی همراه با آلومینای فعال با و بدون ماده منعقد کننده که نسبت به یکدیگر معنی­دار نبودند. مقدار کاهش باریم در کلیه آزمایش­ها نسبت به پساب خام در سطح 5% معنی­دار بود. بنابر این با این روش می­توان برخی پارامترهای مضر برای سیستم اسمز معکوس (سیلیسیم و باریم) را به حد قابل توجهی کاهش داد به گونه­ای که بتوان این پساب را مجدداً به سیستم اسمز معکوس بدون آن که برای سیستم مشکلی ایجاد کند برگشت داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determine the Optimal ZLD Process for Reuse of Reverse Osmosis Effluent

نویسندگان [English]

  • Mehrnaz Sheibanifar 1
  • Masoud Noshadi 2
1 Faculty of Water Engineering, Bandar Abbas Azad University
2 Faculty of Water Engineering, Shiraz University
چکیده [English]

Need for urban water supply in many parts of the world has become a crisis. The need for affordable inland desalination has become critical in many regions of the world where communities strive to meet rapidly growing water demands with limited freshwater supplies [1].
Among various desalination technologies, reverse osmosis (RO) membranes currently have wide acceptance [2].
In ZLD, concentrated water is treated to produce desalinated water and essentially dry salts. Consequently, there is no discharge of liquid waste from the process [3]. There are a variety of process options that can be considered for the intermediate concentrate step including adsorption processes, chemical precipitation, and ion exchange, or even combinations of these processes [4]. Water that passes through the membrane is recovered as product water. As recovery of product water in RO is pushed to its sustainable limit, water on the feed side of the membrane becomes increasingly concentrated and supersaturated, with respect to sparingly soluble salts such as calcium carbonate (CaCO3), calcium sulfate (CaSO4), barium sulfate (BaSO4), and silica (SiO2) [5, 6, 7]. If the feed solution becomes sufficiently supersaturated, these salts precipitate and form deposits on the membrane surface. Deposition of these inorganic precipitates on the membrane surface, referred to as scaling, reduces the permeability of the membrane [8, 9]. Therefore, recovery in RO systems is limited by the precipitation potential of sparingly soluble salts [10].

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluidized bed crystallization
  • Activated alumina
  • Silica
  • Barium
[1]     Gardner-Outlaw, T., Engelman, R., "Sustaining Water, Easing Scarcity: A Second Update", Population International, Washington DC, 1997.
[2]     Ning, R., "Reverse Osmosis Process Chemistry Relevant to the Gulf", Desalination, 1999, 123 (2-3), 157-164.
[3]     Mohsen, M. S., Al-Jayyousi, O. R., "Brackish Water Desalination: An Alternative for Water Supply Enhancementin Jordan", Desalination, 1999, 124, 163-174.
[4]     Vergili, I., Kaya, Y., Sen, U., Gönder, Z. B., Aydiner, C., "Techno-Economic Analysis of Textile Dye Bath Wastewater Treatment by Integrated Membrane Processes under the Zero Liquid Discharge Approach", Resources, Conservation and Recycling, 2012, 58, 25-35.
[5]     Li, M., "Reducing Specific Energy Consumption in Reverse Osmosis (RO) Water Desalination: An analysis from First Principles”, Desalination, 2011, 276 (1–3), 128-135.
[6]     Bond, R., Veerapaneni, S., "Zero Liquid Discharge for Inland Desalination", Awwa Research Foundation, US, 2007.
[7]     Ning, Y. R., Troyer, T. L., "Tandom Reverse Osmosis Pprocess for Zero-Liquid Discharge", Desalination, 2009, 237 (1-3), 238-242.
[8]     Oren, Y., Korngold, E., Daltrophe, N., Messalem, R., Volkman, Y., Aronov, L., Weismann, M., "Pilot Studies on High Recovery BWRO-EDR for Near Zero Liquid Discharge Approach", Desalination, 2010, 261 (3), 321-330.
[9]     Nadeem, A. M., Khan, S. H., Mushtaq, S. H., "Management of Treated Pulp and Paper Mill Effluent to Achieve Zero Discharge", Journal of Environmental Management, 2008, 88 (4), 1285-1299.
[10]   Ning, R. Y., Tarquin, A., Trzcinski, M. C., Patwardhan, G., "Recovery Optimization of RO Concentrates from Desert Wells", Desalination, 2006, 20, 315-322.
[11]   Sheikholeslami, R., Tan, S., "Effects of Water Quality on Silica Fouling of Desalination Plants", Desalination, 1999, 126, 267-280.
[12]   Sheikholeslami, R., "Nucleation and Kinetics of Mixed Salts in Scaling", AIChE Journal, 2003, 49, 194-202.