نوشته‌ها

Zero Liquid Discharge

بدون پسماند مایع ZLD

ZLD که مخفف Zero Liquid Discharge یا همان بدون پسماند مایع است در واقع یک مفهوم در سیستم های تصفیه پساب یا همان استحصال پساب می باشد.

همان طور که از اسم این مفهوم مشخص است هدف دستیابی به سیستمی است که در آن هیچگونه پسماندی به صورت مایع وجود نداشته باشد و کلیه ی پسماند ها به صورت جامد باشد.

تفاوت ZLD با RO

یکی از مهمترین مشکلات پیش رو در فرایندهایی نظیر اسمز معکوس تولید پساب مایع می باشد. این پساب اغلب دارای TDS یا شوری بالایی می باشد که دفع آن را با مشکل روبه رو می کند. در بسیاری از پروژه های استفاده مجدد از پساب آخرین مرحله سیستم اسمز معکوس است که در نتیجه آن پساب شور تولید می شود. شوری پساب ایجاد شده بستگی به شوری آب خام ورودی و تعداد مراحل RO می باشد. هرچه تعداد مراحل RO بیشتر باشد راندمان شیرین سازی و تولید آب بالاتر می رود ولی پساب ایجاد شده شورتر خواهد شد. با توجه به محدودیت های موجود در سیستم های RO نمی توان به بیش از یک راندمان مشخص دست یافت.

Zero Liquid Discharge

Zero Liquid Discharge

 

معرفی روش ZLD در سیستم های استحصال پساب

همانگونه که پیشتر گفته شد مهفوم ZLD به عنوان زنجیره ای از فرایندهای مختلف می باشد که در نهایت منجر به تولید پسماند جامد می شود. پساب خروجی از تصفیه خانه فاضلاب شهری یا صنعتی به منظور استفاده مجدد در صنعت، مراحل مختلفی نظیر سیستم های زلال ساز، DAF، فیلتر های شنی و کربنی، سیستم های الترافیلتراسیون و … را رد کرده و در نهایت وارد سیستم های RO می شود. محصول تولید شده در سیستم RO یا همان آب تصفیه شده برای استفاده وارد مخازن ذخیره می شود ولی پساب حاصل از آن بایست مدیریت شود. اما با توجه به هزینه های بسیار سنگین مدیریت این پساب باید بهترین روش برای دفع آن اتخاد گردد. نکته ی مهم این است که هر چقدر دبی این پساب کمتر و شوری آن بالاتر باشد هزینه های دفع آن از طریق سیستم ZLD کاهش خواهد یافت. بنابراین تا جایی که ممکن است باید از سیستم هایی نظیر RO یا EDR (الکترودیالیز معکوس) برای کاهش میزان پساب استفاده کرد.

پوند های تبخیری نمونه ای از سیستم های ZLD می باشند در صورتی که دبی ورودی به این پوند ها با میزان تبخیر سالیانه برابری کنند.

زمانی که فضای لازم برای احداث پوند تبخیری وجود نداشته باشد و شدت تبخیر در منطقه پایین باشد لازم است از روش های دیگر استفاده نمود.

یکی از این روش ها که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است و پروژه های مختلفی در ایران و کشورهای دیگر اجرا شده است استفاده از سیستم های تبخیر و کریستال سازی می باشد.

Evaporation and crystallization

در این فرایند، پساب شور حاصل از واحدهای RO وارد تبخیر کننده می شود و بخشی از آب در تبخیر کننده به صورت بخار جدا شده  سپس سرد شده و در اثر میعان، آب نسبتا خالص ایجاد می شود. پساب غلیظ تر وارد کریستالایزر شده و تبدیل به جامد می گردد.  در برخی از پروژه ها جامد حاصل به دلیل دارا بودن نمک های خاص قابل فروش می باشد.

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص طراحی سیستم های ZLD با کارشناسان این شرکت تماس حاصل نمایید.

همچنین به منظور آگاهی بیشتر در خصوص سیستم های ZLD به قسمت مقالات مراجعه فرمایید.

 

فرآیند سیستم های ZLD در تصفیه پساب

فرآیند سیستم های ZLD در تصفیه پساب

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم

طراحی فرآیند سیستمهای ZLD

۱٫    نگرشی متفاوت به آب و پساب

امروزه شاهد نگرشی متفاوت در مورد پساب‌های خروجی از یک فرایند می‌باشیم. این نگاه جدید ناشی از بحران آب در بسیاری از مناطق گرمسیر جهان از جمله ایران می‌باشد. دلیل دیگر قوانین جدید و سختگیرانه زیست محیطی است، که اجازه ورود شورابه‌ و لجن ایجاد شده در سیستم تصفیه را به محیط به طور مستقیم نمی‌دهد. اصطلاحی که در این شکل از مواجه با پساب به کار برده می‌شود ZLD
(Zero Liquid Discharge) می‌باشد. .همانطور که از نام این سیستم‌ها مشخص است، هیچگونه خروجی مایع از فرایند نخواهیم داشت. در حقیقت کل آب به کارگرفته شده بازیابی شده و باقیمانده نمک‌ها و املاح موجود به شکل جامد در می‌آیند. این مواد جامد که حجم بسیار کمتری نسبت به پساب مایع دارند، می‌توانند در صورت داشتن ارزش اقتصادی دوباره استفاده شده و یا طبق اصول زیست محیطی منطقه دفع شوند.

۲٫    نگاه اجمالی به ZLD از گذشته تا کنون

از حدود سی سال گذشته تکنولوژی تبخیر و کندانس مایع برای داشتن یک فرایند ZLD به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است. تبخیر در حدود ۹۵ درصد از پساب را می‌تواند بازیابی کند. میزان کم شورابه و لجن باقیمانده وارد بخش آبزدایی و کریستالیزاسیون شده تا تمامی آب موجود جدا شود. مشکل اساسی این روش هزینه‌ی بالا در سیستم‌های با حجم بالای پساب می‌باشد. یکی از بهترین راه‌ حل‌ها را می‌توان به کار گیری غشا در کنار سیستم‌های تبخیری نام برد. امروزه این تکنولوژی برای دستیابی به یک سیستم ZLD مناسب به کارگرفته می‌شود. در این فرایند به طور معمول از غشاهای اسمز معکوس یا RO (Reverse Osmosis) و الکترودیالیز برعکس یا EDR (Electro Dialysis Reversal) استفاده می‌شود. با استفاده از این سیستم جدید که ترکیبی از غشا، تبخیر و کریستالیزاسیون است، می‌توان در هزینه‌های ZLD بسیار صرفه‌جویی کرد. البته شکل ترکیب فرایندها و نوع فرایندهای پیش‌تصفیه به ترکییب شیمیایی پساب ورودی و دبی‌ آن بستگی دارد. از این رو نمی‌توان یک روش عمومی و واحد برای تمامی پساب‌ها ارائه کرد.
در زیر برخی از فرایندهای عمومی به کار رفته به عنوان پیش‌تصفیه و جداسازی یا Polishing را مشاهده می کنیم:
–    تنظیم pH
–    گاز زدایی
–    استفاده از بسترهای رزین
–    جداسازهای آب/روغن
–    خنثی سازی یون‌ها
–    اکسیداسیون(UV، سدیم هیپوکلریت، ازن)
–    شناور سازی با هوای فشرده یا DAF (Dissolved Air Flotation)
–    جذب با کربن فعال
–    حذف هوازی و بی‌هوازی

۳٫    طراحی یک سیستم ZLD

جهت طراحی یک سیستم ZLD مانند هر فرایند دیگری توجه به دو نکته بسیار حائز اهمیت می‌باشد. نکته‌ی اول دبی خوراک ورودی است که در اینجا همان پساب می‌باشد. میزان دبی ورودی بر میزان هزینه‌ی سرمایه گذاری اولیه بسیار موثر می‌باشد. نکته‌ی دوم ترکیب شیمیایی پساب است. برای یافتن ترکیب شیمیایی بسته به فرایند موجود، نیاز به آنالیز پساب از چند نقطه‌ی مختلف می‌باشد. عموما برای غلظت ترکیبات آلی پارامترهایی مانند COD، BOD، TOC و برای ترکیبات غیر آلی پارامترهایی مانند TDS، ORP مورد سنجش قرار می‌گیرند. با داشتن اطلاعات مذکور می‌توان یک طراحی بهینه برای سیستم ZLD انجام داد.

۴٫    برخی نکات عمومی برای سیستم های ZLD

همانطور که توضیح داده شد، یکی از پارامترهای مهم طراحی شدت جریان آب می‌باشد. در شدت جریان ‌های پایین سیستم می‌تواند بسیار ساده تر از مقیاس‌های بزرگ باشد. در زیر یکسری از دستورالعمل‌های پذیرفته شده برای این سیستم‌ها را در شدت جریان ‌های مختلف مشاهده می‌کنیم.

 

شدت جریان پساب(gpm) فرایند مورد استفاده برای سیستم ZLD
کمتر از ۱۰ ترکیب کریستالایزر و اسپری درایر
۱۰ تا ۵۰ کریستالایزر
۵۰ تا ۱۰۰ (خوراک غیر اشباع) ترکیب RO، EDR و کریستالایزر
۵۰ تا ۱۰۰ (خوراک اشباع) ترکیب تبخیرکننده و کریستالایزر
۱۰۰ تا ۵۰۰ ترکیب RO و کریستالایزر یا ترکیب تبخیرکننده و کریستالایزر
۵۰۰ تا ۱۰۰۰ ترکیب سه فرایند RO، تبخیرکننده و کریستالایزر

منظور از خوراک اشباع، پساب هایی با شاخص TDS بیشتر از حدود ۳۰۰٫۰۰۰ میلی گرم در لیتر می باشد. در ادامه شکل شماتیک فرآیند ZLD در یک نیروگاه نشان داده شده است.
نکته قابل توجه در فرآیند ZLD استفاده از آلیاژهای خاص در بخش مربوط به کریستالایز می باشد. زیرا به دلیل املاح زیاد آب در این بخش و همچنین دمای بالای آب، نرخ خوردگی برای فلزات و آلیاژ های معمول به شدت بالا می باشد و برای جلوگیری  از خوردگی باید از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی استفاده نمود.

۵٫    بخش کریستالایزر

در بخش کریستالایزر که عموما از ترکیب یک یا چند بدنه تبخیر کننده و مبدل حرارتی استفاده می شود، با توجه به انرژی که به پساب از طریق بخار (یا هوای داغ و یا گازهای حاصل از احتراق) داده می شود، باعث بالا رفتن دمای پساب شده و نرخ تبخیر زیاد شده و پساب رفته رفته از وضعیت غیر اشباع، به حالت اشباع و بعد از آن به حالت فوق اشباع می رسد و در این شرایط در مبدل با کاهش جزئی دما، بخشی از املاح محلول به حالت جامد تبدیل شده با تجهیزاتی از قبیل سانتریفیوژ مواد جامد جدا شده و از طرف دیگر بخار (اشباع یا فوق داغ) بعد از تبادل انرژی با خوراک (به دلیل بهینه سازی مصرف انرژی) به سمت مصرف کننده و یا ذخیره سازی آب ارسال می گردد. این آب، کیفیت آب مقطر را داشته و بخشی از آن می تواند دوباره در همین واحد استفاده شود.
با توجه به توضیحات داده شده هرچه خوراک ورودی به کریستالیزر به حالت اشباع نزدیک تر باشد (TDS بالاتری داشته باشد) میزان مصرف انرژی کاهش می یابد.
از این سیستم برای خالص سازی انواع نمک های خوراکی و معدنی مانند نمک طعام، کود پتاس و … استفاده می شود.

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم