Ontdek hoe de industrie water efficiënter, effectiever en duurzamer behandelt
In de afgelopen jaren is er een verschuiving geweest in de waterbehandelingsindustrie naar het gebruik van materialen die minder schadelijk zijn voor mens en milieu. Dit kan op grote schaal worden toegeschreven aan nieuwe regelgeving, technologieën en duurzame innovaties.
Lees verder om vier manieren te ontdekken waarop de industrie water efficiënter, effectiever en duurzamer behandelt.
Omgekeerde osmose bij waterbehandeling
Omgekeerde osmose is het proces waarbij druk wordt gebruikt om ongefilterd water door een semipermeabel membraan te duwen om verontreinigingen te verwijderen en uiteindelijk schoon water te creëren. Van alle filtratiebenaderingen voor waterbehandeling, microfiltratie, ultrafiltratie en nanofiltratie, is omgekeerde osmose het meest effectief, omdat 99,9% van de materialen wordt geblokkeerd, waaronder monovalente ionen, multivalente strijkijzers, virussen, bacteriën en zwevende bodems.
Deze aanpak is om drie redenen beter voor het milieu:
- In plaats van te vertrouwen op chemicaliën om het water te reinigen, gebruikt omgekeerde osmose water onder hoge druk en elektriciteit om het proces uit te voeren.
- Hoewel chemicaliën ook worden gebruikt in apparatuur voor omgekeerde osmose, zijn de hoeveelheden laag en de producten niet gevaarlijk.
- Het heeft zeer weinig onderhoud nodig omdat detergenten en dispergeermiddelen worden gebruikt om de zelfreiniging te ondersteunen, waardoor de levensduur uiteindelijk wordt verlengd.
- Gemiddeld is de levensduur van een membraan ongeveer 3 tot 5 jaar, maar dit hangt sterk af van het juiste gebruik.
Er zijn echter uitdagingen verbonden aan deze aanpak.
- Vervuiling en kalkaanslag kunnen de efficiëntie van omgekeerde osmose verminderen en een frequente vervanging van het membraan noodzakelijk maken, waarbij een nauwkeurige controle van de waterkwaliteit en het gebruik van filtermedia vereist is.
- Omgekeerde osmose maakt gebruik van osmotische druk om water door het membraan te pompen, wat een energie-intensief proces is dat de impact op het milieu en de operationele kosten kan verhogen.
- Dit proces produceert een geconcentreerde pekel van afgekeurde insluitingen en hooggeconcentreerde zouten die moeilijk te verwijderen zijn.
- De membranen zelf zullen ook moeten worden verwijderd, waardoor uiteindelijk afval ontstaat.
Bij omgekeerde osmose is een initiële investering in infrastructuur vereist, maar dan hoeven alleen de membranen te worden gekocht. En hoewel de kosten van membranen blijven dalen en er steeds meer opties zijn, is het vaak nog steeds duurder dan chemische behandeling, vooral in toepassingen zoals koeltorens en gesloten circuits.
Ionenuitwisselingsharsen in waterbehandeling
Ionenuitwisseling is het proces waarbij ongewenste ionen uit water worden verzacht en verwijderd door ze uit te wisselen met een andere ionische stof. Dit proces heeft tot doel het water te zuiveren met minder chemicaliën dan andere benaderingen en kan continu worden uitgevoerd, waardoor het een effectieve en efficiënte benadering van waterbehandeling is.
Deze aanpak heeft duidelijke voordelen, waaronder:
- Ionenuitwisselingsharsen zijn ontworpen om specifieke ionen selectief uit water te verwijderen op basis van hun chemische eigenschappen, waardoor specifieke verontreinigingen kunnen worden aangepakt.
- Het kan worden geïntegreerd met de huidige waterbehandelingsprocessen, zowel als voorbehandeling als als polijststap om de waterkwaliteit te verbeteren.
- Er is een mogelijkheid om regenereer de harsen, waardoor de capaciteit van de hars voor verder gebruik wordt hersteld en de bedrijfskosten en het geproduceerde afval worden verlaagd.
- Hun levensduur kan gemakkelijk 5 jaar bedragen, en in sommige gevallen tot 7 of 8 jaar, afhankelijk van het juiste gebruik.
Daarnaast zijn er enkele uitdagingen die deze aanpak met zich meebrengt, waaronder:
- Het ontwerp van het ionenuitwisselingssysteem vereist een analyse van de diepte van het harsbed, het contact, tijd- en regeneratiecycli, en het opschalen hiervan zou een nieuwe analyse vereisen.
- Fluctuaties in pH, temperatuur of de aanwezigheid van verschillende verontreinigingen kunnen invloed hebben op de prestaties van de harsen en op de waterkwaliteit.
- De harsen moeten voortdurend worden gecontroleerd, en waterbehandelingsprofessionals moeten klaar staan om snel corrigerende maatregelen te nemen om de harsen niet in gevaar te brengen.
- Net als membranen worden harsen ook beschadigd door chloor, dat nog steeds een van de meest gebruikte industriële biociden is.
Net als bij omgekeerde osmose vereist het ionenuitwisselingsproces een eerste investeringen in infrastructuur zijn vereist en dan hoeven van daaruit alleen de harsen te worden gekocht. Over het algemeen is de ionenuitwisseling in prijs gedaald en komen er steeds meer opties op de markt.
Combinatie van beide
Zowel omgekeerde osmose als ionenuitwisseling zijn op zichzelf sterke benaderingen, maar in combinatie zijn ze uiterst effectief in de waterbehandeling.
Bij het starten van de ionenuitwisseling dienen de ionenuitwisselingsharsen als bescherming tegen osmose, waarbij de verontreinigingen worden gereinigd en verwijderd die de omgekeerde osmose kunnen aantasten of schalen membranen en het beter geschikt maken van het voorbehandelde water voor het omgekeerde osmoseproces.
Na de water is behandeld, de ionenuitwisselingsharsen kunnen vervolgens worden ingezet in de overgebleven concentraatstroom voor omgekeerde osmose, waarbij specifieke ionen, zoals metalen of andere resterende verontreinigingen, worden verwijderd voordat ze verder worden behandeld of verwijderd. De harsen kunnen ook worden toegepast als polijststap, waarbij de opgeloste ionen of organische verbindingen worden verwijderd die door omgekeerde osmose mogelijk niet zijn opgevangen.
In sommige gevallen kunnen speciale harsen worden geregenereerd met de afwijzing van osmose, wat een besparing op chemische producten betekent. Ze kunnen ook worden gebruikt om siliciumdioxide bij de instroom te verminderen, wat moeilijk en duur is om met chemicaliën te behandelen, wat resulteert in een toename van de permeaatterugwinning tot 50%, een vergelijkbaar percentage in de afvalproductie en minder silicavervuiling. Het is ook mogelijk om membraanvervuiling door colloïden en organisch materiaal aanzienlijk te verminderen, de kosten voor chemische toepassingen te verlagen en met een hogere stroomsnelheid te werken, waardoor de productie van behandeld water toeneemt.
Ten slotte, omdat omgekeerde osmose vaak de pH verlaagt door de verwijdering van alkalische mineralen, kunnen ionenuitwisselingsharsen worden toegevoegd om de pH in evenwicht te brengen en het gewenste bereik voor het behandelde water te behouden.
Zoals u kunt zien, kunnen ionenuitwisselingsharsen worden toegevoegd om de pH in evenwicht te brengen en het gewenste bereik voor het behandelde water te behouden.
Zoals u kunt zien, met behulp van een combinatie van ionen harsuitwisseling en omgekeerde osmose overwinnen veel van de uitdagingen die we eerder hebben geschetst. Wanneer ze worden gecombineerd, kunnen ze de verwijdering van verontreinigingen maximaliseren en tegelijkertijd de operationele kosten en het energieverbruik minimaliseren.
Watervoorbehandeling
Voorbehandeling is het proces waarbij het water wordt gereinigd om de eigenschappen van het water vanaf het begin te verbeteren. Door dit te doen, zijn we tijdens het hele proces minder afhankelijk van chemicaliën en kunnen we het afvalwater na gebruik beter hergebruiken of afvoeren.
Verschillende technologieën kunnen worden gebruikt voor voorbehandeling, waaronder omgekeerde osmose en ionenuitwisseling, afzonderlijk of in combinatie om een grotere efficiëntie te bereiken. Deze aanpak wordt tegenwoordig gebruikt voor proceswater dat wordt gebruikt in het productieproces van producten en om de waterkwaliteit in ketels te verbeteren, waar het essentieel is om water van hoge kwaliteit te gebruiken. Hoewel deze aanpak algemeen bekend is, zal ze steeds relevanter worden nu de onderwerpen hergebruik en vermindering van het waterverbruik wereldwijd hoog op de duurzaamheidsagenda's komen te staan.
Hoewel de vier methoden die we vandaag hebben besproken worden gezien als de toekomst van waterbehandeling, heeft de industrie nog een lange weg te gaan voordat dit volledig is geïntegreerd in de dagelijkse normen. Daarnaast is het belangrijk op te merken dat het gebruik van chemicaliën bij waterbehandeling nog lang niet aan het verdwijnen is. Integendeel, we zien dat de industrie meer evolueert naar het gebruik van meer biologisch afbreekbare en duurzame oplossingen.
Over de auteur
Enrique Ramirez is verkoopmanager bij IMCD Mexico voor de Industrial Solutions Business Unit met een focus op de waterbehandelingsactiviteiten. Met meer dan 11 jaar ervaring in de waterbehandelingsindustrie heeft Enrique uitgebreide technische en commerciële ervaring op dit gebied die hij naar al zijn klantrelaties brengt.