Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Fyzikálně chemické procesy

Skupina technologií

Membránové procesy

Název procesu

Reverzní osmóza

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.

Reverzní osmóza patří mezi tzv. tlakové separační procesy, u kterých je hnací silou rozdíl tlaků mezi koncentrátovou a permeátovou stranou. Membrány pro reverzní osmózu jsou neporézní se schopností odstraňovat částice o velikosti 0,1 - 1 nm a větší.

Aktuálnost

stávající high-tech

Vhodné pro srážkové vody

ano

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: kompozitní polymerní (polyvinylidenfluorid PVDF, polytetrafluorethylen PTFE, polypropylen PP, polysulfon PS, acetát celulózy CA, polyamid PA).

Typy membránových modulů: s dutými vlákny, vinuté.

Typické schéma

Cílené znečištění

Ionty, rozpuštěné organické i anorganické látky

Typické koncentrace cílového znečištění

v širokém rozmezí od desítek po tisíce mg/l

Kritické parametry

Osmotický tlak koncentrátu: je úměrný koncentraci rozpuštěných látek a pracovní tlak (tedy hnací síla procesu) musí být vyšší než osmotický tlak na koncentrátové straně membrány.

Inhibiční vlivy

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

Nízká odolnost některých materiálů membrán. Např.– estery celulózy (zejména diacetát a triacetát) vykazují nízkou bakteriální a teplotní odolnost, aromatické polyamidy jsou citlivé vůči volnému chloru a dalším oxidačním činidlům.

Další relevantní parametry

pracovní tlak: 3 - 10 MPa

tok permeátu (objem permeátu na jednotkovou plochu membrány za časovou jednotku): 10 - 35 l/(m².h)

relativní podíl permeátu (podíl permeátu ku vstupu): 30 - 85 % (podle vstupní koncentrace solí)

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

90 - 98 % v parametru rozpuštěné látky (RL)

90 – 98 % v parametru celkový organický uhlík (TOC)

90 – 99 % NaCl

90 – 99 % Na₂SO₄

90 – 99 % CaCl₂

Hygienizační funkce

Ano, membránová filtrace je někdy využívána i pro hygienické zabezpečení vody.

Investiční náklady

Závisí především na typu zvoleného membránového modulu a typu (materiálu) membrány.

Vztaženo na objem vstupní vody ≥ 1000 EUR na m³/d.

Prostorová náročnost

kompaktní zařízení

Energetická náročnost

Dána zejména generováním pracovního tlaku.

Protože technologie produkuje koncentrátový proud pod vysokým tlakem, některé jednotky pracují s využitím energie při jeho odtlakování.

Náročnost na obsluhu

Je nutná schopnost vyhodnotit data procesu (průtoky, tlaková ztráta) na jejich základě rozhodnout o dávkování pomocných činidel a čištění membrány.

Provozní náklady

Spojené se spotřebou elektrické energie a používanými činidly (pro čištění, případně kondicionaci vstupu).

Chemikálie

Činidla pro čištění membrány, případně chemikálie pro kondicionaci vstupující vody (např. proti inkrustaci, tvorbě biofilmů).

Měření a regulace

Měření všech toků, měření a regulace tlaku.

Kapalné

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

Vyžadovaná předúprava

dokonalá separace nerozpuštěných látek, někdy desinfekce jako prevence tvorby biofilmů

Vyžadované dočištění

Konečný stupeň, v případě požadavků na zcela demineralizovanou vodu možnost doplnění o ionexy.

Typická průmyslová odvětví

Veškerá odvětví využívající ultračistou vodu Odsolování vody Energetika

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.