بیایید با این شروع کنیم که کنسانتره اسمز معکوس چیست؟ به زبان ساده، به آبی اشاره دارد که از غشا عبور نکرده و هنگام فیلتر شدن توسط تجهیزات اسمز معکوس «رهگیری» شده است. این آب تمیز نیست و حاوی نمک، مواد آلی، فلزات سنگین و سایر مواد است که چندین برابر بیشتر از آب اصلی غلیظ شده است. اگر مستقیماً تخلیه شود، چه به رودخانه و چه به زیر زمین، باعث آلودگی می شود و حفاظت از محیط زیست قطعاً موافقت نخواهد کرد. بنابراین، تصفیه این آب غلیظ شده اسمز معکوس یک مشکل ضروری است. امروز، بیایید با هم در مورد روشهای قابل اعتمادی که برای تصفیه آب غلیظ شده در دسترس هستند، صحبت کنیم.
اول از همه، هنگام برخورد با کنسانتره اسمز معکوس، فقط یافتن یک راه حل کافی نیست. ابتدا باید به وضعیت خود کنسانتره نگاه کنید. به عنوان مثال، میزان نمک موجود در داخل چقدر است؟ آیا آلاینده های خاصی وجود دارد که رسیدگی به آنها دشوار باشد؟ همچنین، پس از پردازش، چگونه می خواهید از آب استفاده کنید؟ آیا می خواهید به استفاده از آن برای بازیافت ادامه دهید، یا فقط آن را مستقیماً تخلیه کنید تا استانداردهای انتشار را برآورده کنید؟ تفاوت های قابل توجهی در روش های پردازش انتخاب شده برای نیازهای مختلف وجود دارد.
بیایید ابتدا در مورد درمان «کاهش» که معمولاً استفاده می شود صحبت کنیم، که به معنای کاهش مقدار آب غلیظ شده برای صرفه جویی در تلاش در پردازش های بعدی است. متداول ترین روش «تغلیظ مجدد آب غلیظ شده اسمز معکوس» است، که به سادگی به معنای ارسال آب غلیظ شده از اسمز معکوس اول به مجموعه جدیدی از تجهیزات اسمز معکوس و فیلتر کردن مجدد آن است. به این ترتیب، مقدار اضافی آب تمیز وجود خواهد داشت و آب غلیظ شده باقی مانده غلظت بالاتری خواهد داشت، اما مقدار آن بسیار کمتر خواهد بود. با این حال، در اینجا یک مشکل وجود دارد. هنگامی که غلظت آب غلیظ شده زیاد باشد، نمک داخل آن تمایل به تبلور و چسبیدن به غشای اسمز معکوس دارد. با گذشت زمان، غشا بی فایده می شود. بنابراین به طور کلی، پیش تصفیه باید از قبل اضافه شود، مانند افزودن بازدارنده های رسوب برای جلوگیری از رسوب نمک، و غشا باید به طور منظم تمیز شود تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات می توانند به طور معمول کار کنند.
همچنین روشی برای کاهش وجود دارد که به آن «تغلیظ تبخیری» می گویند، همانطور که از نامش پیداست، که به گرم کردن برای تبخیر آب در آب غلیظ شده متکی است و پشت سر گذاشتن نمک آب یا باقیمانده جامد قوی تر است. این روش برای رسیدگی به آب غلیظ شده با محتوای نمک بسیار بالا مناسب است. مهم نیست چقدر نمک در آن وجود دارد، می توان آن را تا مقدار بسیار کمی غلیظ کرد. اما این هم معایب خود را دارد، انرژی زیادی مصرف می کند! گرمایش به مقدار زیادی برق یا بخار نیاز دارد و هزینه آن کم نیست. و در طول تبخیر، برخی از مواد آلی موجود در آب غلیظ شده ممکن است تجزیه شوند و گازهای مضری تولید کنند که باید تصفیه شوند، در غیر این صورت باعث آلودگی هوا می شود. همچنین فناوری های تبخیر بهبود یافته ای وجود دارد، مانند تبخیر چند اثره و فشرده سازی مکانیکی بخار (MVR)، که می تواند در مقایسه با روش های تبخیر سنتی، انرژی زیادی را ذخیره کند. با این حال، سرمایه گذاری تجهیزات نسبتاً زیاد است و باید با توجه به وضعیت واقعی سنجیده شود.
پس از کاهش، مقدار آب غلیظ شده کاهش می یابد، اما آلاینده های داخل آن هنوز وجود دارند. گام بعدی درمان «بی ضرر» است، یا حذف آلاینده ها یا تبدیل آنها به مواد بی ضرر. متداول ترین روش، «فناوری اکسیداسیون پیشرفته» است که عمدتاً برای تصفیه مواد آلی در آب غلیظ شده استفاده می شود. اصل آن تولید چیزی به نام «رادیکال های هیدروکسیل» است که به ویژه فعال هستند و می توانند مواد آلی را به دی اکسید کربن و آب یا به مولکول های کوچکتر که رسیدگی به آنها آسان تر است، تجزیه کنند. فناوری های اکسیداسیون پیشرفته رایج عبارتند از اکسیداسیون ازن، اکسیداسیون فنتون، اکسیداسیون فوتوکاتالیستی و غیره. به عنوان مثال، اکسیداسیون فنتون شامل افزودن سولفات آهن و پراکسید هیدروژن به آب غلیظ شده برای تولید رادیکال های هیدروکسیل در شرایط اسیدی است که در برخورد با ترکیبات آلی که به سختی تجزیه می شوند، به ویژه موثر هستند. با این حال، هنگام استفاده از این روش، لازم است دوز مواد شیمیایی و شرایط واکنش را کنترل کنید، در غیر این صورت یا درمان کامل نخواهد بود، یا مواد شیمیایی هدر می روند و لجن نیز تولید می شود. درمان بعدی لجن موضوع دیگری است.
اگر غلظت فلزات سنگین در آب غلیظ شده زیاد باشد، در این صورت «روش رسوب شیمیایی» مفید است. این است که عوامل شیمیایی مانند آهک، هیدروکسید سدیم و سولفید سدیم را به آب غلیظ شده اضافه کنید و به عوامل اجازه دهید با یون های فلزات سنگین واکنش نشان دهند تا رسوبات نامحلول تشکیل شود. سپس، رسوبات را می توان با رسوب و فیلتراسیون جدا کرد و مقدار فلزات سنگین موجود در آب را کاهش داد. به عنوان مثال، هنگام برخورد با آب غلیظ شده حاوی کروم، افزودن سولفید سدیم می تواند رسوب سولفید کروم ایجاد کند و هنگام برخورد با آب غلیظ شده حاوی سرب، افزودن آهک می تواند رسوب هیدروکسید سرب ایجاد کند. با این حال، این روش مقدار زیادی لجن تولید می کند که حاوی فلزات سنگین است و به عنوان زباله های خطرناک طبقه بندی می شود. باید به واحدهای واجد شرایط برای درمان تحویل داده شود و نمی توان آن را به طور اتفاقی دور انداخت، در غیر این صورت همچنان باعث آلودگی ثانویه می شود.
روش دیگری برای تصفیه فلزات سنگین وجود دارد که به آن «روش جذب» می گویند که از موادی با ظرفیت جذب، مانند کربن فعال، زئولیت، رزین تبادل یونی، مواد نانو و غیره استفاده می کند تا یون های فلزات سنگین را از آب غلیظ شده «جذب» کند. روی سطح ماده، در نتیجه به هدف حذف می رسد. به عنوان مثال، کربن فعال دارای سطح بسیار وسیع و ظرفیت جذب قوی است. علاوه بر جذب فلزات سنگین، می تواند برخی از مواد آلی را نیز جذب کند. رزین تبادل یونی دقیق تر است، قادر به جذب انتخابی یون های فلزات سنگین خاص است و می تواند پس از اشباع شدن بازسازی و استفاده مجدد شود و آن را مقرون به صرفه تر می کند. با این حال، مواد جاذب ظرفیت جذب معینی دارند. هنگامی که کاملاً جذب شدند، بی فایده هستند و باید به طور منظم جایگزین یا بازسازی شوند. اگر غلظت فلزات سنگین در آب غلیظ شده خیلی زیاد باشد، ماده جاذب به سرعت اشباع می شود و هزینه پردازش افزایش می یابد.
علاوه بر کاهش و بی ضرر بودن، ما اکنون از «استفاده از منابع» حمایت می کنیم، که به معنای استخراج مواد مفید از آب غلیظ شده و تبدیل زباله به گنج است. به عنوان مثال، آیا نمک زیادی در آب غلیظ شده وجود ندارد؟ نمک را می توان با استفاده از روش های جداسازی غشایی یا تبلور تبخیری برای تولید نمک صنعتی استخراج کرد. به عنوان مثال، با استفاده از روش تبلور تبخیری، آب غلیظ شده گرم و تبخیر می شود تا نمک متبلور شود و سپس تصفیه می شود تا کلرید سدیم و کلرید پتاسیم با استاندارد صنعتی به دست آید که می تواند در صنایعی مانند مواد شیمیایی و مصالح ساختمانی استفاده شود. با این حال، هنگام استخراج نمک، لازم است اطمینان حاصل شود که هیچ ماده سمی یا مضری در آب غلیظ شده وجود ندارد، در غیر این صورت نمی توان از نمک استخراج شده استفاده کرد. علاوه بر این، فرآیند تصفیه نیز به فناوری برای حذف ناخالصی ها از نمک نیاز دارد که هزینه کمی ندارد. با این حال، در درازمدت، می تواند مشکلات آلودگی را حل کند و منابع را بازیابی کند و آن را بسیار مقرون به صرفه می کند.
همچنین، در صورت رعایت استانداردهای مربوطه، می توان از آب تصفیه شده بازیافت کرد. به عنوان مثال، آب تصفیه شده را می توان برای آبیاری گیاهان، کاشت چمن، پاشیدن سطوح جاده ها یا به عنوان آب تکمیلی برای آب در گردش صنعتی، مانند آب خنک کننده برای کارخانه های فولاد و نیروگاه ها استفاده کرد. به این ترتیب، نه تنها مقدار آب شیرین مصرفی را کاهش می دهد، بلکه مقدار فاضلاب تخلیه شده را نیز کاهش می دهد و با یک تیر دو نشان می زند. با این حال، قبل از استفاده مجدد، کیفیت آب باید با توجه به کاربرد مورد نظر آن آزمایش شود تا از انطباق با الزامات اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، هنگامی که به عنوان آب خنک کننده استفاده می شود، سختی و غلظت یون کلرید آب باید کنترل شود تا از خوردگی یا رسوب تجهیزات جلوگیری شود.
در نهایت، برای جمع بندی با همه، هیچ راه حل واحدی برای تصفیه آب غلیظ شده اسمز معکوس وجود ندارد. لازم است چندین فناوری تصفیه را بر اساس کیفیت آب، کمیت، اهداف تصفیه و بودجه هزینه آب غلیظ شده، که به عنوان «فرآیند ترکیبی» شناخته می شود، ترکیب کنید. به عنوان مثال، ابتدا پیش تصفیه کنید تا برخی از ناخالصی ها حذف شوند، سپس از اسمز معکوس برای تغلیظ و کاهش استفاده کنید، سپس از فناوری اکسیداسیون پیشرفته برای حذف مواد آلی استفاده کنید، از رسوب شیمیایی برای حذف فلزات سنگین استفاده کنید و در نهایت آب تصفیه شده را برای استخراج نمک برای استفاده از منابع بازیافت کنید. و در فرآیند رسیدگی، توجه به صرفه جویی در انرژی و کاهش مصرف نیز باید مورد توجه قرار گیرد، کاهش آلودگی ثانویه، به منظور سازگاری با محیط زیست و اقتصادی.
امروزه، الزامات حفاظت از محیط زیست به طور فزاینده ای سختگیرانه می شود و تصفیه آب غلیظ شده اسمز معکوس نیز توجه بیشتری را به خود جلب می کند. ما معتقدیم که در آینده، فناوری های تصفیه کارآمدتر و اقتصادی تری ظهور خواهند کرد و به آب غلیظ شده اجازه می دهند تا واقعاً از «فاضلاب» به یک «منبع» تبدیل شود.
