Comment fournir un approvisionnement en eau durable en Afrique en utilisant un système d'osmose inverse avec un pré / post traitement spécialisé
Le dessalement de l'eau de mer est un processus spécifique impliquant une séparation moléculaire via une technologie membranaire pour réduire la teneur en sel dissous et en minéraux de l'eau de mer à un niveau approprié pour la consommation humaine et animale, les utilisations commerciales / industrielles et l'irrigation. Ce processus implique trois courants d'eau à savoir l'eau de mer comme source de prise, l'eau de produit / perméat de qualité d'eau potable potable avec une faible salinité et l'eau de rejet / concentré de haute salinité. Le processus est relativement simple et fonctionne sur le principe du système d'osmose inverse.
L'entrée du système de dessalement de l'eau de mer est l'eau de mer qui est tirée des océans ou d'une source de puits de plage côtière. Cette eau subit ensuite un processus appelé prétraitement. Le processus de prétraitement consiste à filtrer à la fois les macroparticules et les microparticules grâce à une préfiltration spécifique, suivie du dosage d'une formulation antitartre spécialisée pour empêcher la formation ou l'accumulation d'écailles minérales qui conduisent à des conditions d'encrassement dans le processus d'osmose inverse. Une fois le prétraitement terminé, l'eau est introduite dans les couches des membranes du système d'osmose inverse pour éliminer le sel et d'autres impuretés moléculaires.
La saumure / rejet ou l'eau salée concentrée est généralement collectée dans un réservoir de stockage séparé et rejetée dans l'océan. Le produit / perméat ou l'eau potable est ensuite traité dans un processus de post-traitement impliquant l'ajustement du pH de la calcite et la désinfection par la lumière UV et le chlore pour maintenir la désinfection résiduelle dans le système de distribution d'eau. De plus, certains minéraux et sels peuvent généralement être ajoutés à l'eau traitée pour «ajuster» le goût de l'eau traitée afin de répondre aux préférences gustatives des clients locaux et de se conformer aux normes locales. Cependant, pour les besoins en eau de procédé dans certaines industries, le système devra être conçu en fonction des exigences des industries spécifiques et, par conséquent, la décision sur la manière et le lieu d'utiliser l'eau dessalée sera basée sur une consultation avec le client pour comprendre leurs opérations internes. Cette eau traitée peut ensuite être stockée et distribuée selon les besoins.
Le dessalement de l'eau de mer est une technologie de choix de premier plan pour le traitement de l'eau pour deux raisons principales: la production d'eau traitée de haute qualité et une tendance continue à l'augmentation de la production avec une diminution des coûts CAPEX et OPEX. Selon une étude menée par Global Water Intelligence, la ventilation typique des CAPEX pour le projet de dessalement de l'eau de mer est indiquée ci-dessous:
La tendance à la baisse des coûts associée au système typique de dessalement d'eau de mer est principalement due à une augmentation des progrès technologiques: performances de la membrane dans des conditions difficiles et récupération plus élevée d'énergie liée au processus de purification.
Les matériaux de construction de la plupart des membranes d'osmose inverse sont l'acétate de cellulose et le polyamide. Aujourd'hui, les systèmes de dessalement d'eau de mer sont conçus, fabriqués et construits sur mesure sur la base d'une analyse d'eau spécifique fournie par les clients pour répondre à leurs besoins spécifiques en eau. Les systèmes de dessalement d'eau de mer commerciaux / industriels construits sur mesure peuvent incorporer des éléments de conception économiques et à faible entretien. Celles-ci incluent l'incorporation de membranes avec des nanotechnologies spécialisées; le nano composite est incorporé dans le matériau de la membrane, ce qui permet des débits d'éléments et des pourcentages de rejet de sel plus élevés. Ces membranes produisent généralement 20% plus d'eau tout en utilisant généralement 20% de consommation d'énergie en moins par rapport à une membrane RO d'eau de mer comparative pour un débit d'eau donné. Cela permet de réduire l'encombrement du système. De plus, l'utilisation de cette approche peut réduire les dépenses en capital, les coûts d'exploitation et de maintenance et est capable de fonctionner efficacement dans de multiples applications telles que les installations pétrolières et gazières et les plates-formes pétrolières, les centrales électriques, les développements côtiers commerciaux / résidentiels, les hôtels / centres de villégiature et dans Les villes / villages côtiers avec des niveaux variables de TDS en eau salée vont de 10,000 42,000 ppm à 45,000 XNUMX - XNUMX XNUMX ppm.
Préfiltration de nanofibres dans un système d'osmose inverse
La technologie avancée de préfiltration des nanofibres permet une réduction significative de l'encrassement biologique et colloïdal, un problème majeur dans les systèmes membranaires. L'encrassement de la membrane est l'une des principales causes de défaillance du système d'osmose inverse et de l'augmentation des coûts d'exploitation et de maintenance associés. Des économies de coûts d'exploitation peuvent être observées grâce à la réduction de la fréquence de nettoyage de la membrane et à une durée de vie utile prolongée de la membrane avec une durée de performance de la membrane plus élevée. De plus, cette technologie assure des débits de système plus élevés avec une consommation d'énergie réduite en raison de la réduction significative de l'encrassement colloïdal, ce qui permet une production d'eau plus élevée tout en réduisant les coûts d'exploitation.
En combinaison avec des milieux spécialisés, le processus de préfiltration permet une meilleure efficacité de préfiltration des particules dans le système de dessalement de l'eau de mer et réduit les demandes en eau de lavage à contre-courant.
Une solution efficace d'admission et de rejet respectueuse de l'environnement réduit à la fois les coûts globaux associés au processus de dessalement de l'eau de mer tout en protégeant et en préservant les écosystèmes côtiers du monde entier.
Stratégies qui gèrent le concentré RO
Il existe deux stratégies qui peuvent gérer efficacement et efficacement le concentré d'OI / rejet d'eau de haute salinité. La première stratégie est une solution de système de décharge optimisée avec de faibles coûts d'investissement et d'exploitation et de maintenance, spécialement conçue pour rejeter l'eau concentrée à haute salinité sans nuire à la vie marine côtière grâce à un mélange très efficace de l'eau ambiante en mer.
La deuxième stratégie implique une solution spécialisée sans rejet de liquide avec un coût d'investissement initial plus élevé, mais des coûts d'exploitation et de maintenance relativement faibles d'environ 1 à 2%. L'utilisation d'une approche sans rejet liquide qui peut être alimentée par une énergie renouvelable hybride peut augmenter la production globale d'eau potable de la récupération typique du système de 35 à 45% à environ 85% à partir d'une source d'eau de mer. Les 15% restants de ce flux de concentrés seraient utilisés pour la production de sel sec qui peut être vendu à des fins commerciales générant une petite source de revenus compensatoires.
D'autres tendances impliquent l'utilisation d'une combinaison d'énergie hybride renouvelable / conventionnelle pour alimenter une plus grande communauté et l'installation de systèmes à l'échelle municipale afin de réduire les coûts d'exploitation et d'améliorer la durabilité environnementale.
Défi
Face aux problèmes de pénurie d'eau potable en Afrique du Nord, il fallait faire quelque chose pour augmenter l'approvisionnement en eau propre afin de répondre aux besoins croissants en eau potable des communautés côtières.
Ces communautés ressentaient les effets de la rareté de l'eau, mais la situation côtière offrait un large accès à l'eau de mer. Des mesures de protection de l'environnement pour la vie marine devaient être prises en compte dans cette approche de dessalement.
Solution
Sachant que la demande en eau augmentait, Technologies de l'eau Genesis a été engagé par un partenaire local pour concevoir, concevoir et construire une solution de dessalement d'eau de mer optimisée. Cette solution système devait être sensible à l'environnement marin local.
Genesis Water Technologies a demandé une analyse de l'eau pour analyser la composition de la source d'eau de mer qui devrait être traitée.
Après avoir examiné l'analyse, les niveaux de TDS variaient de 40,000 43,000 à XNUMX XNUMX mg / l.
Une discussion plus approfondie a porté sur la question de savoir si la solution du système pouvait être capable de zéro rejet liquide.
Cette approche était possible et réalisable, cependant, dans cette solution particulière; l'utilisation d'un système optimisé d'évacuation de la saumure a été conçue en raison des limites du budget initial des dépenses d'investissement.
Genesis Water Technologies a conçu et conçu un système de dessalement modulaire de la série GWT sur mesure. Ce système comprend un système avancé de prise d'eau de mer ouverte et un émissaire conçu pour minimiser considérablement les effets potentiels sur l'environnement marin de sa prise et de son rejet de saumure. L'eau du système d'admission est pompée vers un réservoir de stockage d'eau d'entrée. À partir du réservoir de stockage d'eau, l'eau est traitée par un processus de filtration en plusieurs étapes, puis dans un système d'osmose inverse d'eau de mer. Le système de dessalement de l'eau de mer a été conçu en utilisant un processus breveté de préfiltration en nanofibres de la série GWT DLP et de technologie de membrane en nano composite pour éliminer les matières organiques colloïdales, l'encrassement biologique et les sels dissous. Suite à ce processus, l'eau est reminéralisée pour améliorer le goût et est envoyée dans des réservoirs de stockage d'eau traitée. L'eau est désinfectée après le réservoir pour la distribution de l'eau.
Résultats
La solution du système devrait être mise en œuvre par étapes au cours des 1 à 2 ans, la qualité initiale de l'eau dépassant toutes les normes de l'US EPA et de l'OMS pour l'eau potable. Cette solution de système fournira une source sûre d'eau potable pendant de nombreuses années à venir pour répondre aux besoins en eau de la région avec la possibilité d'ajouter de la capacité au besoin dans le futur.
