سیستم تصفیه بدون پساب (ZLD)

سیستم تصفیه بدون پساب (ZLD)
ZERO LIQUID DISCHARGE
فرایند بدون پساب (ZLD) یک فرآیند تصفیه آب است که در آن تمام فاضلاب تصفیه و بازیافت می شود. بنابراین ، در پایان چرخه تصفیه ، هیچ پسابی باقی نمی ماند. فرایند ZLD یک روش پیشرفته تصفیه فاضلاب است که شامل اولترافیلتراسیون، اسمز معکوس ، تبخیر / تبلور ، و الکترودیونیزه کردن است.



صنعت برق و همچنین نفت و گاز ، مواد شیمیایی ، پتروشیمی ، معدن و سایر صنایع، حجم زیادی از فاضلاب تولید می کنند که باید مدیریت شود. معمولاً این فاضلابها به آب سطحی وارد می شود یا به حوضچه تبخیرو در بعضی موارد به آب چاه ها وارد می شوند. بنابراین، نگرانی های زیست محیطی ای که در مورد چنین روش های تخلیه وجود دارد، منجر به توسعه فرآیندهای ZLD شده است.

فرایند ZLD می تواند به عنوان یک فرآیند برای حداکثر بازیابی آب از منبع فاضلاب تعریف شود. از این آب مجددا استفاده می شود و نمک ها و سایر مواد جامد موجود در فاضلاب در محل دفن زباله دفع می شوند.
در یک سیستم ZLD ، فاضلاب در حال پردازش به حد حلالیت نمک های محلول غلیظ می شود. وقتی از حد حلالیت فراتر رفت، نمک ها تبلور می شوند و می توانند با استفاده از یک وسیله مناسب برداشته شوند.

در فن آوری های ZLD به طور از تغلیظ کننده های آب و تبلور استفاده می شود که از تبخیر حرارتی برای تبدیل آب شور به آب بسیار تمیز و محصولات خشک جامد جهت دفع یا برای بازیافت استفاده می کند.

سیستم های تبخیر کننده / تبلور رایج ترین مراحل در فرآیندهای ZLD هستند.


مهمترین عواملی که طراحی ZLD را تعیین می کند به موارد زیر بستگی دارد:
• آلاینده ها و ذراتی که تخلیه می شود
• حجم مواد حل شده در فاضلاب
• میزان جریان طراحی مورد نیاز

مواد شیمیایی که باید در فرایند ZLD در نظر گرفته شود:
لازم است این پارامترها با دقت اندازه گیری شوند تا تخمین دقیقی ازهزینه سیستم بدست آید. اگر خوراک مستعد تغییر در جریان و غلظت آلاینده ها باشد، مخازن بافر نوسانات را تنظیم می کنند.

مراحل تصفیه در سیستم ZLD



طراحی ZLD


با وجود منابع متغیر جریان فاضلاب ، یک سیستم ZLD معمولاً از دو مرحله تشکیل شده است که در شکل زیر نشان داده شده است:



1- پیش تغلیظ(Pre-Concentration)
2- تبخیر و تبلور (Evaporation/Crystallization)

مرحله ی پیش تغلیظ:

فاضلاب با استفاده از فرایند غشایی یا الکترودیالیز(ED) تغلیظ می شود. این فناوری ها جریان را تا غلظت شوری زیاد تغلیظ می کنند و قادر به بازیابی حداکثر 60-80٪ از آب هستند. معمولاً با استفاده از الکترودیالیز (ED) و الکترودیالیز معکوس(EDR) یا فرآیندهای غشایی حاصل از اسمز مستقیم (FO) اسمز معکوس (RO)و تقطیر غشایی (MD) حاصل می شود.

1) الکترودیالیز(ED)
2) اسمز مستقیم (FO)
3) تقطیر غشایی (MD)

 

مقایسه فرایندهای پیش تغلیظ:



مرحله ی تبخیر / تبلور

فرآیندهای حرارتی یا تبخیر ، تمام آب باقیمانده را تبخیر می کند ، آن را جمع آوری می کند و برای استفاده مجدد هدایت می کند. ضایعاتی که از آن باقی مانده است به سمت تبلور می رود که تمام آب را جوش می آورد تا اینکه همه ناخالصی ها متبلور شوند و به صورت جامد فیلتر شوند.
تبخیر کننده ها دارای مبدل حرارتی هستند که وظیفه آن جوشاندن محلول است و آن ها همچنین دارای روشی هستند که بخار را از محلول جوش جدا می کند. انواع تبخیر کننده ها را می توان با توجه به طول آن ها و موقعیت (افقی یا عمودی) لوله های تبخیر طبقه بندی کرد.

انتخاب تبخیر کنندهی مناسب به موارد زیر بستگی دارد:
• خوراک ورودی
• ویسکوزیته محلول (و افزایش آن در طی تبخیر)
• حساسیت تبخیر کننده به گرما و خوردگی
• ویژگی های رسوب گذاری
• ویزگی های کف زایی


مرحله ی تبلور:


تبلور عبارت است از تولید یک جامد (کریستال یا رسوب) از یک مایع همگن که به سطح اشباع (غلظت> حلالیت) در آن درجه حرارت تغلیظ می شود.
فرآیند تبلور سه مورد زیر را شامل می شود:
• اشباع کردن محلول همراه با خنک کردن همراه با تبخیر جزیی
• اشباع کردن از طریق تبخیر حلال همراه با کمی خنک کردن
• تبخیر با ترکیبی از خنک کننده و تبخیر در تبخیر کننده های آدیاباتیک (تبلورهای خلاء)



ZLD همچنین می تواند برای بازیابی منابع با ارزش از پساب فاضلاب که قابل فروش هستند یا استفاده مجدد از آن ها استفاده شود. برخی از نمونه ها به شرح زیر است:
• تولید کود سولفات پتاسیم (K2SO4) از معدن نمک
• سود سوز آور (NaOH) تا خلوص 50 و 99 درصد
• بازیابی سولفات سدیم خالص و نمکی (NaSO4) از مراکز تولید باتری
• کاهش هزینه های تصفیه فاضلاب معدن زغال سنگ با بازیابی کلرید سدیم خالص (NaCl) که می تواند به عنوان نمک جاده به فروش برسد
• گچ (CaSO4.2H2O) از فاضلاب معادن

مزایای دیگر کاربرد ZLD عبارتند از:
• کاهش حجم فاضلاب باعث کاهش هزینه های مدیریت پسماند می شود.
• بازیافت آب باعث کاهش نیاز به مصرف آب و رفع نیازهای تصفیه می شود.
• کاهش هزینه های حمل و نقل
• بازیابی مواد با ارزش در جریان فاضلاب
• کاهش حجم زباله و هزینه های مدیریت
• بازیافت آب در محل
• کاهش هزینه کامیون برای دفع خارج از سایت


فرایند ZLD دارای کاربرهای زیادی می باشد که شامل موارد زیر است:
• بلودان برج خنک کننده در صنايع سنگين و نيروگاهها
• جریان احیا کننده تبادل یونی به خصوص در فرایندهای مواد غذایی و آشامیدنی
• سیستم های آب آشامیدنی شهری و جریان فاضلاب
• آب جریان های کشاورزی ، صنعتی و شهری
• فاضلاب صنعتی مختلفی از صنایع نساجی ، ذغال سنگ، مواد شیمیایی ، صنایع غذایی و لبنیات یا باتری