Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Fyzikálně chemické procesy

Skupina technologií

Membránové procesy

Název procesu

Elektrodialýza

Popis technologie

Membránové separační procesy využívají selektivní polopropustné membrány. Voda vstupuje do modulu s membránou, na které dochází k rozdělení na dva proudy: membránou prostupuje permeát, zbavený části znečištění, oddělené znečištění zůstává v tzv. retentátu.

Membránové procesy se liší hnací silou, principem separace a charakterem separovaných/propouštěných látek.

Elektrodialýza využívá membrány na bázi měničů iontů a slouží k separaci iontů na základě jejich různé pohyblivosti ve stejnosměrném elektrickém poli. V elektrodialyzačním modulu jsou mezi anodou a katodou vloženy střídavě anexové a katexové membrány (desítky až stovky párů). Katexová membrána má záporný náboj, a je proto propustná pouze pro kationty, anionty jsou odpuzovány, u anexové membrány je tomu přesně naopak. Výjimkou jsou vodíkové a hydroxidové ionty schopné migrovat bez omezení.

Prostorem mezi membránami protéká elektrolyt – voda obsahující ionty. Ionty v elektrickém poli migrují k opačně nabité elektrodě a membrány je podle svého charakteru propouštějí nebo zadržují. Tím dochází k vytvoření proudu se sníženou koncentrací iontů, (diluátu) a proudu zakoncentrovaného (koncentrátu).

Aktuálnost

stávající high-tech

Vhodné pro srážkové vody

ne

Typické reaktory a jejich uspořádání

Membrány jsou uloženy v tzv. membránových modulech, které se liší jednak materiálem membrán, jednak vnitřním uspořádáním (tvar membrán, směr toku kapaliny vůči membráně).

Běžné materiály membrán: iontově selektivní (ionexové), tj. polymerní s funkčními skupinami nesoucími kladný nebo záporný náboj.

Typy membránových modulů: deskové.

Typické schéma

Cílené znečištění

Ionty

Typické koncentrace cílového znečištění

v tisících mg/l

Inhibiční vlivy

Potenciál vstupní vody k zanášení membrán. Tvorba anorganických inkrustací, gelových organických vrstev a biofilmů může vést k nevratnému znehodnocení membrány.

Podle typu materiálu mohou mít některé membrány omezenou chemickou nebo biologickou odolnost.

Další relevantní parametry

Vložené stejnosměrné napětí 0,5 - 2 V na jeden pár membrán.

Tok permeátu (objem permeátu na jednotkovou plochu membrány za časovou jednotku): 35 - 45 l/(m².h)

relativní podíl permeátu (podíl permeátu ku vstupu): 75 - 90 % (podle vstupní koncentrace solí)

Proudová účinnost 85 - 95 %

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

V jednom stupni se účinnost odsolení pohybuje mezi 40 - 60 %. Pro vyšší účinnost je třeba použít vícestupňové uspořádání.

Lze docílit koncové koncentrace rozpuštěných látek na úrovni povrchové vody. Pro nižší koncentrace se proces stává neekonomickým, protože se většina vložené elektrické energie mění na teplo.

Hygienizační funkce

ne

Investiční náklady

Spojené především s membránovými moduly. Záleží na vstupní koncentraci čištěných vod. U koncentrovaných roztoků relativně vysoké, vyšší než u jiných membránových procesů.

Prostorová náročnost

Ve srovnání s tlakovými membránovými procesy je zastavěná plocha větší, vzhledem k nutnosti několika stupňů.

Bezpečnostní rizika

Práce se zařízením pod napětím.

Energetická náročnost

Dána spotřebou elektrické energie na samotný proces.

Náročnost na obsluhu

Nízká

Provozní náklady

Dané především spotřebou elektrické energie.

Měření a regulace

Průtok, napětí, prošlý proud, kvalita vstupu, diluátu a koncentrátu (typicky pomocí parametru konduktivita).

Kapalné

Koncentrátový proud, vypouštěný, případně čištěn/zpracován odděleně (např. reverzní osmózou nebo na odparce).

Vyžadovaná předúprava

dokonalá separace nerozpuštěných látek a rozpuštěných organických látek

Vyžadované dočištění

Podle požadavků na kvalitu vody koncový stupeň, nebo navazující reverzní osmóza.

Typická průmyslová odvětví

Povrchová úprava kovů Těžba - čištění důlních vod Odsolování vody

Tchobanoglous, G., et al. (2014). Wastewater engineering: treatment and resource recovery. New York, NY, McGraw-Hill Education.

Judd, S. and B. Jefferson (2003). Membranes for industrial wastewater recovery and re-use. Kidlington, Elsevier.

Davis, M. L. (2011). Water and wastewater engineering: design principles and practice. New York, McGraw-Hill.