تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان

با توجه به اینکه آب جاری از برج های خنک کننده بازمانده مقدار آبی است که به شکل خالص حین فرآیند خنک سازی برج تبخیر شده است، این آب شامل غلظت های بالایی از نمک ها و املاح معدنی و سایر ناخالصی های جامد می باشد. بازگردانی چنین آبی حتی در صورتیکه آب خام جدید برای رقیق سازی املاح آن اضافه شود، می تواند منجر به مشکلات زیادی در برج خنک کننده مانند خوردگی ، پوسته پوسته شدن ، رسوب زدگی و رشد میکروبی شود. این آثار در عملکرد و نگهداری برج تأثیر دارند. به منظور محافظت از کارایی و افزایش عمر قطعات دستگاه ، آب بلودان غلیظ نیاز به تخلیه دارد. به این آب بایستی تخلیه شود بلودان می گویند.

ترکیبات و غلظت مواد موجود در آب بلود دان وابسته تعداد سیکل هایی که از این آب استفاده شده و مورد تغلیظ قرار گرفته وهمچنین به بیش فرآیندهایی است که بر روی این آب انجام می شود بستگی دارد، به عنوان مثال مواد افزودنی برای کاهش اسیدیته، خوردگی و یا از بین بردن ترکیبات زنده و جلبک ها به آب اضافه می شود، که این افزودنی ها نیز نمی تواند به شکل کامل راه گشا باشد.

روش های مدیریت خروج بلودان در برج های خنک کن

• تخلیه به آب های سطحی
• هدایت به واحد تصفیه و پیش تصفیه در تصفیه خانه ها
• تصفیه و بازچرخانی و استفاده مجدد از بلودان که این راه به قوانین موجود در زمینه استفاده مجدد و کیفیت آب بلود دان بستگی دارد. با توجه به اینکه آب بلوددان حاوی ترکیبات متعددی است تصفیه آن بسیار پیچیده می باشد. و استفاده از ترکیبی از فن آوری های تصفیه استفاده می شود.

مزایای استفاده از آب تصفیه شده پایین ریز از برج های خنک کننده

• کاهش هزینه های نگهداری، بهره برداری و مصرف انرژی
• رسوب و خوردگی کمتر
• کاهش مواد شیمیایی استفاده شده و آب خام مصرفی در واحد های خنک کننده
• کیفیت آب پایدارتر
• کمک به حفظ زیست بوم نواحی اطراف واحد صنعتی

انواع روش های تصفیه آب بلودان و مقایسه آنها با هم

روش های ترکیب با اسمز معکوس: یکی از روش های موفق تصفیه  بلودان می باشد. از ممبران های اسمز معکوس برای جداسازی یون های محلول در بلودان استفاده می شود.  تا آبی با کیفیت بدست آید. البته پیش از انجام این فرآیند فرآیندهای پبش تصفیه مانند فیلتراسیون، سختی گیری، حذف TSS، تعدیل اسیدیته و تبادل یونی بر روی آب اعمال می شود.آبی که از مرحله تصفیه با RO  خارج می شود 70-45 درصد تصفیه شده و خلوص دارد.

تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 1

در یکی از نیروگاه های بیابانی کالیفرنیا از روش میکروفیلتراسیون و اسمز معکوس برای تصفیه آب بلودان استفاده شده است. و آب تصفیه شده مجددا در فرآیند ZLD  مورد استفاده مجدد قرار می گیرد. البته پس از فرآیند اسمز معکوس نیز امکان دارد به چندین مرحله فیاتراسیون برای افزایش کیفیت آب نیاز باشد.

استفاده از سیستم ممبران VSEP (Vibratory Sheared Enhanced Process)

این سیستم یک سیستم ممبران منحصر به فرد میباشد که سایر سیستم های اسمز معکوس یا میکرو فیلتر ها بر روی آن می توانند سوار شوند و نقش موثری در جلوگیری از فولینتگ ممبران ها و افزایش دبی آب تصفیه شده و جداسازی شده خروجی از سیستم تصفیه دارد.

تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 2

مکانسیم عمکرد آن بدین صورت است که پکیج ممبران ها حول یک فنر پیچشی در حال لرزش و حرکات متناوب می باشد. دامنه بالا و پایین رفتن ممبران در این حرکات نوسانی نیم اینچ و 54 نوسان در ثانیه می باشد. این حرکت شباهت زیادی به حرکات آبگیری در ماشین های لباسشویی دارد اما با سرعتی بیشتر! تنش ایجاد شده در این فرآیند بر روی ممبران s^-1   150000 می باشد که ده برابر فشار در سیستم های ممبران با جریان متقاطع متداول می باشد. بلودآن تصفیه شده در واحد VSEP-RO قابلیت 90-75 درصد تصفیه خالص را دارد.

تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 3

مناسبترین روش تصفیه بلودان چیست ؟

به طور کلی می توان گفت ترکیب روش اسمز معکوس با پیش فرایندهایی مانند  آلترا فیلتراسیون و یا پس فرآیندهایی مانند میکروفیلتراسیون به عنوان مناسب ترین و بهینه ترین روش برای تصفیه بلودان بشمار می روند.

در  فرآیند تصفیه و خذف ناخالصی های آب بلودان ، دو‌نوع ذرات جامد وجود دارند، الف) جامدات سوسپانسیونی در بلودان و ب) جامدات حل شده در بلودان

جامدات حل شده در آب با استفاده از روش RO , CDI جداسازی میشوند. یکی از ترکیباتی که سبب متوقف شدن استفاده از اب بلودآن در سیکل های کاری بعدی است، وجود سیلیکون در آب می باشد که با روش RO می توان آن را حذف نمود. البته کیفیت آب ورودی به واحد تصفیه اسمزمعکوس در طول عمر مصرفی اب تصفیه شده و بازده خالص سازی بسیار موثر است .
پارامتر SDI یا ضریب دانسیته شکاف ، نشان میدهد که آیا آب بلودان‌ ورودی به سیستم ‌اسمز معکوس برای تصفیه با این روش مناسب است یا خیر ! و همچنین وضعیت کمی ذرات آلاینده در آب و درجه فولینگ  را نیز مشخص میکند . مقدار SDI آبی که وارد سیستم اسمز معکوس خواهد شد نباید بیش از ۵ باشد.
استفاده از تکنولوژی های بروز در پیش تصفیه باعث افزایش طول عمر ممبران ها و کاهش هزینه های نگهداری و زمان دون تایم (زمان استراحت سیستم ) خواهد شد.
به طور کلی درصد ریکاوری آب از ممبران های اسمزی پس از پیش تصفیه محدود به فشار اسمزی ریجکت شده میباشد .‌ آلترافیلتراسیون یکی از موثرترین روش های پیش تصفیه می باشد زیرا SDI آب را به پایین تر از یک میرساند. مرحله بعدی پیش تصفیه سختی گیری می باشد.
انجام فرآیند سختی گیری در تصفیه بلودان

بنابراین زمانی که TDS آب بلودان بالا می باشد، معمولا با استفاده از سختی گیر ، ناخالصی های کربنات سدیم و آهکی سختی گیری شده و به دنبال این فرآیند فیلتراسیون و تبادل یونی اسید ضعیف کاتیونی WAC بر روی آب انجام می شود. یکی از به صرفه ترین سختی گیرها ، دستگاه های زلال ساز جامد تماس می باشند . این روش بخوبی می تواند کلسیم، منیزیم ، باریم و استرنسیوم را از آب سخت بزداید. آب خروجی از مرحله سختی گیری با دو محیط فیلتراسیون فیلتر می شود که عبارتند از فیلتر های گرانشی و یا فیلتر های فشاری حدالامکان جامدات سوسپانسیونی را از آب حذف می کنند.
سپس آب تصفیه شده خروجی تحت عملیات پس تصفیه دیگری قرار گرفته و این آب به عنوان آب خام ‌قابل مصرف در فرآیند های بعدی مورد استفاده قرار میگیرد. و مواد حذف شده در صورتیکه در منطقه خشکی واحد صنعتی باشد به داخل حوضچه های مواد تبخیری هدایت میشود و‌اگر این کار امکان پذیر نباشد، مستقیما مواد به کریستالایزر یا خشک کن پاششی ( دلیل استفاده از خشک کن های پاششی کاهش انتشار آلاینده های SO_x و تبخیر مواد پس داده شده و تصفیه نشده می باشد. ) و‌نهایتا واحد دفن زباله هدایت میشوند. علت استفاده از تغلیظ گر ای آب شور در برخی واحد های تصفیه بلودان خالص سازی هر چه بیشتر آب بازگردانی شده به عنوان آب ورودی به دیگ های بخار است.
بالا بودن تعداد سیکل های تغلیظ ناخالصی ها در بلودان  بسیار مهم است زیرا هر چه سیکل ها بیشتر شوند مقدار ناخالصی های ریجکت شده از اسمز معکوس کاهش می دهد.

چالش های تصفیه بلودان با استفاده از روش اسمز معکوس

عوامل زیر در فرآیند تصفیه بلودان طول عمر مفید ممبران های اسمز معکوس را به مخاطره خواهند انداخت:
۱) وجود ترکیبات شیمیایی مملو از ترکیبات معدنی و سخت و نیز آلودگی های بیولوژیک

۲) با توجه به دمای بالای آب بلود آن امکان تخریب و کاهش طول عمر ممبران وجود دارد

3) افت فشار ایجاد شده بر ممبران های اسمز معکوس مرحله اول

مزایای استفاده از RO  جهت تصفیه بلودان در زیست بوم های گرم و خشک

در تصاویر زیر نمونه ای از نصب سیستم اسمز معکوس در تصفیه بلودان برج خنک کننده در دوبی را مشاهده می کنید. این فرآیند به جهت استفاده مجدد از بلودان انجام می گردد. در این سیستم گزارش شده است که 70 درصد از بلودان بازچرخانی و تصفیه شده و مجددا در واحد خنک کننده مورد استفاده قرار گرفته است.

با توجه به اینکه در شرایط عدم استفاده از تصفیه بلودان در این واحد لازم بود که روزانه 25-20 تانکر پساب بلودان به محیط اطراف خارج گردد، استفاده از سیستم تصفیه موجب شد که به شکل غیر مستقیم  درصد انتشارات کربنی به محیط زیست درصد قابل ملاحظه ای کاهش یابد. برآورد شد که هزینه ای که برای نصب واحد تصفیه با اسمز معکوس بلودان انجام شد با صرفه جویی آب خام و انرژی پس از گذشت سه سال دوبازه بازخواهد گشت.

‌

برای حل مشکل دمای بالای بلودان ورودی به سیستم RO , همانطور که در شکل زیر دیده میشود یک PHEX  در مسیر آب ورودی به دستگاه RO نصب میشود که در نتیجه ان مشاهده می شود که درصد نمک های عبوری از غشا کاهش یافته و خلوص آب خروجی افزایش می یابد.  اختلاف  فشار بر روی ممبران نیز کاهش پیدا می کند.