Com triar un sistema de tractament d'aigua recuperada en funció dels requisits de reutilització de l'aigua

Quan les empreses industrials planifiquen un projecte de reutilització d'aigua, una de les primeres preguntes que es fan sovint és: "Hem de triar ultrafiltració, osmosi inversa o altres equips de tractament?" Tanmateix, des de la perspectiva del disseny real del projecte, sovint aquest no és el punt de partida adequat.

Seleccionant atractament d'aigües recuperadesLa solució no hauria de començar per decidir quin equip comprar i després considerar quin tipus d'aigua pot tractar aquest equip. Un enfocament més lògic és determinar primer com es reutilitzarà l'aigua tractada i després seleccionar el procés de tractament en funció de la qualitat de l'aigua objectiu, les característiques de l'aigua de font i la composició dels contaminants. En altres paraules, un sistema adequat de tractament d'aigües regenerades per a la reutilització industrial no està determinat per un únic equip, sinó pel proper ús previst de l'aigua.

Comenceu amb com s'utilitzarà l'aigua, no quin equip comprar

Moltes empreses industrials ja disposen d'instal·lacions de tractament d'aigües residuals. Després del tractament, l'efluent pot complir els requisits d'abocament local, però això no vol dir necessàriament que l'aigua es pugui reutilitzar directament en la producció. Complir amb els estàndards de descàrrega i complir els requisits de reutilització són dos conceptes diferents.

El tractament convencional d'aigües residuals se centra generalment a reduir els contaminants perquè l'efluent compleixi els requisits d'abocament. L'objectiu del tractament de l'aigua regenerada, però, és més específic: millorar encara més l'aigua tractada fins a una qualitat adequada per a una aplicació de reutilització concreta. Per exemple, l'aigua que s'utilitza per rentar el sòl de les plantes no requereix la mateixa qualitat de l'aigua que l'aigua d'aportació subministrada a una torre de refrigeració, mentre que els requisits per a l'aigua d'aportació de la torre de refrigeració i l'aigua d'alimentació de la caldera poden diferir encara més significativament. Per tant, no hi ha un únic sistema fix de tractament de reutilització d'aigua que sigui adequat per a cada projecte.

Un procés de presa de decisions-més pràctic es pot entendre com:

Definir l'aplicació de reutilització → Determinar els requisits de reutilització de l'aigua → Analitzar la font d'aigua → Identificar els contaminants que s'han d'eliminar → Seleccionar tecnologies de tractament → Desenvolupar el sistema complet

Aquest és també un dels aspectes més freqüentment passats per alt dels projectes de reutilització d'aigua industrial. L'equip en si és només una part de la solució, més que el punt de partida de tot el projecte.

Pas 1: determineu l'aplicació final de reutilització de l'aigua recuperada

L'ús previst de l'aigua recuperada determina l'objectiu de tractament. Per exemple,sistemes de refrigeració industrialsgeneralment, posa més èmfasi en els sòlids dissolts totals, la duresa, la sílice i el control microbiològic. Fins i tot si l'aigua sembla visualment clara, les altes concentracions de sal o la duresa encara poden augmentar el risc de descamació i corrosió a mesura que l'aigua es concentra durant la circulació.

Sil'aigua regenerada s'utilitza en processos de producció industrial, la situació es fa més complexa. Les diferents indústries manufactureres poden tenir requisits de qualitat de l'aigua completament diferents. Alguns processos de producció es preocupen principalment dels sòlids en suspensió i la terbolesa, mentre que d'altres requereixen un control més estricte de la conductivitat, les sals dissoltes o els ions específics.

Aigua d'alimentació de la calderageneralment requereix un nivell de tractament més alt. En aquest cas, l'eliminació de sòlids en suspensió només mitjançant la filtració convencional sol ser insuficient, i el sistema pot necessitar reduir encara més la duresa, la sílice i les sals dissoltes.

En comparació,aigua que s'utilitza per rentar equips, netejar sòls o determinades aplicacions industrials no-crítiquespot no requerir un costós tractament de dessalació profunda.

Per tant, abans de dissenyar unprocés de tractament d'aigües regenerades per a ús industrial, la primera pregunta que una empresa hauria de fer no és "Quin tipus de membrana es necessita?" sinó més aviat:Quina font d'aigua substituirà finalment aquesta aigua recuperada?Un cop aquesta pregunta està clarament definida, els objectius del tractament posteriors són molt més fàcils d'establir.

Pas 2: tradueix l'ús previst en requisits específics de reutilització d'aigua

Un cop determinada l'aplicació de reutilització, el següent pas és definir la qualitat de l'aigua requerida. Les diferents aplicacions se centren en diferents paràmetres.Aigua de refrigeraciópot requerir una atenció especial a la duresa, la sílice, el clorur i els sòlids dissolts totals;aigua de procés industrialpot posar més èmfasi en contaminants específics, conductivitat o matèria orgànica; mentresistemes de calderesgeneralment requereixen un control més estricte dels constituents que poden provocar incrustacions i dipòsits.

Això vol dir que en seleccionar asistema de tractament d'aigües recuperades, no és adequat suposar simplement que "com més neta sigui l'aigua, millor". Un tractament excessiu també pot crear problemes. Per exemple, si una aplicació de reutilització concreta només requereix una reducció estable de la terbolesa i els sòlids en suspensió, l'ús directe d'osmosi inversa d'alta-pressió per a la dessalinització profunda pot augmentar el consum d'energia, els requisits de neteja de membranes i concentrar els costos de gestió sense proporcionar beneficis proporcionals a la inversió addicional.

Un principi més pràctic per a la reutilització de l'aigua industrial és:

Tracteu l'aigua al nivell necessari per a l'aplicació prevista en lloc de buscar cegament la màxima qualitat de l'aigua possible.

Pas 3: el mateix objectiu de reutilització pot requerir processos de tractament completament diferents per a aigües de font diferents

Aquest és un altre factor crític a l'hora de seleccionar un sistema de tractament d'aigua recuperada. Suposem que dues fàbriques tenen la intenció de reutilitzar l'aigua tractada com a aigua de maquillatge de la torre de refrigeració. La seva aplicació de reutilització prevista és la mateixa, però les seves aigües d'origen poden ser completament diferents. Un projecte pot utilitzar efluents secundaris d'una planta de tractament d'aigües residuals municipals amb una qualitat d'aigua relativament estable, mentre que un altre pot tractar aigües residuals industrials d'alta-salinitat que contenen petroli, contaminants orgànics o contaminants específics generats durant el procés de producció. Tot i que l'aplicació final de reutilització és la mateixa, aquests dos projectes clarament no poden utilitzar exactament el mateix sistema de reciclatge d'aigües residuals.

Per tant, abans de seleccionar l'equip, cal analitzar l'aigua d'origen per identificar-ne els principals reptes. A més del DQO, els sòlids en suspensió i la terbolesa, els projectes industrials també han de tenir en compte les fluctuacions de la salinitat, la duresa, el contingut d'oli i la qualitat de l'aigua.

Les aigües residuals industrials, en particular, poden variar segons els cicles de producció. Si es dissenya un sistema basant-se només en els resultats d'una única mostra d'aigua sense tenir en compte les variacions a llarg termini-, poden aparèixer problemes com ara una capacitat de tractament insuficient, l'encrasament accelerat de la membrana o la qualitat de l'efluent inestable durant el funcionament real.

Pas 4: seleccioneu les tecnologies de tractament de reutilització de l'aigua en funció dels contaminants que s'han d'eliminar

Una vegada que l'aigua d'origen i la qualitat de l'aigua objectiu s'han definit clarament, la selecció d'equips pot començar realment.

Peraigua recuperada afectada principalment per sòlids en suspensió, col·loides i terbolesa, les tecnologies de filtració solen ser unitats de tractament importants. Entre ells,Sistemes industrials d'ultrafiltraciópot proporcionar una separació estable de sòlids-líquids en aplicacions de reutilització d'aigua industrial i oferir condicions d'aigua d'alimentació més consistents per al tractament avançat posterior.

Si el repte principal són les sals dissoltes, la conductivitat o altres contaminants dissolts, la ultrafiltració sola generalment no pot aconseguir l'objectiu de tractament requerit. En aquests casos, poden ser necessàries tecnologies de separació de membranes com la nanofiltració o l'osmosi inversa.

Peraigües residuals industrials que contenen oli-, la separació d'oli-aigua o altres processos de pretractament poden ser necessaris abans del tractament de la membrana. Si es permet que altes concentracions d'oli entrin directament en un sistema de membrana, l'equip pot experimentar una contaminació més ràpida i un augment dels requisits de neteja.

Per tant, un completsistema de tractament de reutilització d'aiguaSovint no es basa en una sola tecnologia, sinó en una combinació de múltiples unitats de tractament.

Per exemple, un sistema de reutilització d'aigua industrial relativament senzill pot utilitzar:

Efluent de tractament d'aigües residuals existents → Filtració → Desinfecció → Reutilització

Els projectes amb majors requisits de qualitat de l'aigua poden utilitzar:

Tractament Biològic → Sistemes d'ultrafiltració industrial → Osmosi inversa → Emmagatzematge d'aigua recuperada → Reutilització

Per als projectes industrials amb característiques complexes de l'aigua de font, es poden afegir unitats de pretractament addicionals, com ara la separació, la coagulació i la sedimentació d'aigua de petroli{0}, o altres processos de tractament aigües amunt.

No us centreu només en la capacitat de tractament-Considereu el balanç hídric de tot el sistema

En els projectes reals, moltes empreses se centren principalment en quantes tones d'aigua pot tractar l'equip al dia. Tanmateix, per asistema de tractament d'aigües recuperades per a la reutilització industrial, la capacitat de tractament per si sola no és suficient. El sistema també ha de tenir en compte quanta aigua residual es genera realment cada dia, quanta aigua recuperada requereix el procés de producció, quanta aigua pot recuperar el sistema i com es manejarà el concentrat, l'aigua de rentat i altres corrents residuals.

Per exemple, un sistema d'osmosi inversa pot millorar la qualitat de l'aigua permeada, però també genera concentrat. Si un projecte se centra només en la producció de permeat sense tenir en compte la gestió del concentrat per endavant, el funcionament del conjuntsistema de reciclatge d'aigües residualspot estar restringit. Per tant, el disseny del sistema s'ha de basar en un balanç hídric complet.

Les empreses han de tenir en compte:

El volum d'aigües residuals generades coincideix amb la demanda d'aigua recuperada?

La taxa de recuperació del sistema compleix els objectius operatius globals?

Com es tractaran o gestionaran el concentrat i altres corrents residuals?

Només quan aquests problemes s'aborden conjuntament, un projecte de reutilització d'aigua pot aconseguir la viabilitat operativa a llarg termini-.

Els costos operatius són igualment importants a l'hora de seleccionar un sistema

Des del punt de vista de la inversió inicial, l'addició de més equips de tractament pot semblar que produirà efluents de millor{0}}qualitat. Tanmateix, els projectes industrials de reutilització d'aigua estan dissenyats generalment per a un funcionament a llarg termini-. La neteja de la membrana, el consum de productes químics, el consum d'energia, la substitució de peces de desgast i la mà d'obra per a l'operació i el manteniment afecten el cost operatiu real del sistema.

Per tant, en seleccionar atractament d'aigües recuperadessolució, les empreses no haurien de comparar només els costos d'adquisició d'equips, ni simplement haurien d'assumir que una major profunditat de tractament sempre és millor. Una solució més adequada hauria d'equilibrar els factors següents:objectiu de la qualitat de l'aigua, l'estabilitat del sistema, la taxa de recuperació d'aigua, el consum d'energia i els costos de manteniment-a llarg termini.

Per exemple, si l'ultrafiltració ja és capaç de satisfer els requisits de reutilització d'aigua d'una aplicació concreta, afegir osmosi inversa pot no ser l'opció més econòmica. Per contra, si el procés de producció aigües avall requereix un control estricte de les sals dissoltes, ometre el tractament avançat necessari pot afectar l'equip de producció o la qualitat del producte. Per tant, el que cal optimitzar no és un únic equip, sinó tot el sistema de tractament.

Una lògica de selecció de sistema senzilla però eficaç

Per a la majoria de projectes de reutilització d'aigua industrial, el procés de selecció pot seguir una seqüència clara. En primer lloc, determineu on s'utilitzarà l'aigua recuperada. A continuació, establiu la qualitat de l'aigua objectiu en funció de l'aplicació prevista. A continuació, analitzar les característiques reals de les aigües residuals o efluents de tractament d'aigües residuals existents i identificar els contaminants que requereixen una eliminació prioritària. Un cop definida aquesta informació bàsica, procedeixtecnologies de tractament de reutilització de l'aiguaes pot combinar per desenvolupar finalment un sistema complet de tractament d'aigües recuperades.

Aquest procés es pot resumir com:

Ús → Requisit → Qualitat de l'aigua → Contaminant → Tecnologia → Sistema

Aquest enfocament s'acosta més al disseny d'enginyeria real que simplement preguntar: "S'ha d'utilitzar UF o RO?"

Conclusió

La selecció d'un sistema de tractament d'aigües recuperades industrials és fonamentalment un procés que comença amb els requisits reals de reutilització.

Un sistema adequat de tractament d'aigües regenerades no s'ha de determinar amb un únic equip. En canvi, s'hauria de dissenyar en funció de l'aplicació final de reutilització de l'aigua recuperada, els requisits de reutilització de l'aigua, la qualitat de l'aigua de font i els contaminants que s'han d'eliminar.

Per a alguns projectes, la filtració i la desinfecció ja poden ser suficients. Per a aplicacions de reutilització industrial que requereixen un control estable dels sòlids en suspensió, els sistemes d'ultrafiltració industrial poden servir com a unitat de tractament important. Per als projectes que requereixen una reducció addicional de les sals dissoltes i la conductivitat, és possible que s'hagin d'incorporar tecnologies de tractament avançades com l'osmosi inversa.

Per tant, a l'hora de planificar un projecte de tractament d'aigües recuperades, la pregunta més important no és "Quin equip és el millor?" sinó més aviat:Quina qualitat d'aigua es necessita realment per a la seva reutilització?Un cop s'ha respost clarament aquesta pregunta, la direcció per a la selecció del procés, la configuració de l'equip i el disseny general del sistema de reciclatge d'aigües residuals es fa molt més clara.

Per a les empreses industrials, un procés de tractament d'aigua recuperada dissenyat correctament per a ús industrial hauria d'equilibrar la qualitat de l'aigua, la taxa de recuperació, l'estabilitat operativa i els costos a llarg termini-, alhora que proporciona una solució que s'adapti als requisits reals de reutilització de l'aigua del projecte específic.