اسمز معکوس لوله دیسکی (DTRO) به عنوان یک فناوری جداسازی غشایی پیشرفته، به ویژه در سناریوهای تصفیه فاضلاب با غلظت بالا ظاهر شده است. این مقاله بر روی سیستم دو مرحلهای DTRO تمرکز دارد و مزایای ساختاری، مکانیسمهای عملیاتی و موارد کاربرد آن در صنایعی مانند شیرابههای دفن زباله، فاضلاب صنعتی و فاضلاب شهری را تحلیل میکند. با پرداختن به محدودیتهای DTRO تک مرحلهای - از جمله بازیابی کم آب و رسوب غشایی - پیکربندی دو مرحلهای به عملکرد برتر دست مییابد و آن را به یک راهحل محوری برای بازیافت منابع آب مدرن تبدیل میکند. مقدمه اسمز معکوس (RO) سنگ بنای تصفیه فاضلاب پیشرفته است، اما غشاهای RO با پیچ مارپیچی سنتی با چالش هایی در تصفیه فاضلاب با شوری بالا و بار آلاینده بالا (مانند شیرابه دفن زباله با COD > 5000 میلی گرم در لیتر و TDS > 30000 میلی گرم در لیتر) مواجه هستند. DTRO که برای اولین بار در دهه 1980 تجاری شد، از طراحی منحصر به فرد ماژول دیسکی با پروموتورهای تلاطم استفاده می کند که آن را قادر می سازد در شرایط عملیاتی سخت مقاومت کند. سیستم دو مرحلهای DTRO - ترکیبی از مرحله اول فشار بالا و مرحله دوم فشار متوسط - بازیابی آب و دفع آلایندهها را بیشتر بهینه میکند و به تقاضای رو به رشد برای مدیریت پایدار فاضلاب میپردازد. اصول فنی دو مرحلهای DTRO2.1 پیکربندی یکمرحلهای در مقابل پیکربندی دو مرحلهای DTRO تک مرحلهای: فاضلاب خام را در یک گذر تصفیه میکند و 70 تا 80 درصد بازیابی آب را به دست میآورد، اما غلظت بالایی از آن باقی میماند (TDS > 60,000mgwoS-St00). DTRO: مرحله اول: در فشار 60 تا 80 بار عمل می کند، فاضلاب خام را تصفیه می کند تا تراوش (بازیابی 60 تا 70 درصد) و کنسانتره اولیه تولید کند. مرحله دوم: کنسانتره اولیه را در 40 تا 60 بار تصفیه می کند، 30 تا 40 درصد آب اضافی را از کنسانتره بازیابی می کند. 70-80٪ در مقایسه با سیستم های تک مرحله ای. 2.2 اجزای کلیدی ماژول های دیسک-لوله: دیسک های پلی پروپیلن روی هم با کانال های جریان، از فشردگی غشاء جلوگیری می کند و سرعت جریان متقاطع بالا (1 تا 3 متر بر ثانیه) را برای به حداقل رساندن رسوب ممکن می کند. پمپ های فولادی بدون فشار بالا با فرکانس بالا، پمپ های متغییر درایو: برای کنترل دقیق فشار. سیستم تمیز کردن شیمیایی: واحدهای CIP (Clean-in-Place) با محلول های اسیدی/قلیایی برای حذف پوسته پوسته شدن (به عنوان مثال، CaCO3، SiO2) و رسوب آلی. مزایای عملکرد 3.1 بازیابی آب بالاتر با پردازش مجدد کنسانتره، DTRO دو مرحله ای مصرف آب شیرین و تخلیه فاضلاب را کاهش می دهد. برای مثال، یک کارخانه شیرابه دفن زباله 1000 مترمکعب در روز با استفاده از DTRO دو مرحلهای، 900 مترمکعب در روز تراوش (با استانداردهای GB/T 19923-2005 مطابقت دارد) و تنها 100 متر مکعب در روز کنسانتره نهایی تولید میکند. (از 10000 میلی گرم در لیتر تا کمتر از 100 میلی گرم در لیتر). مواد معدنی: رد TDS > 98٪، رد فلز سنگین (Pb, Cd, Cr6+) > 99.9٪. میکرو آلاینده ها: حذف مؤثر داروها (به عنوان مثال، ایبوپروفن) و غشاهای غشای انزال کننده EDC و غشاهای شیمیایی غشاء کننده ED جذب سطحی 3.3 کاهش رسوب غشایی طراحی دو مرحله ای بار آلاینده را بین مراحل توزیع می کند: مرحله اول با مواد جامد معلق بالا (SS) و کلوئیدها برخورد می کند که توسط یک سیستم پیش تصفیه محافظت می شود (به عنوان مثال، اولترافیلتراسیون، کربن فعال). سیستم های تک مرحله ای. طول عمر غشاء: 3-5 سال، 2-3 برابر بیشتر از RO با مارپیچ در کاربردهای مشابه. کاربردهای صنعتی 4.1 مطالعه موردی تصفیه شیرابه محل دفن زباله: یک محل دفن زباله شهری در شانگهای (2023) یک سیستم 500 مترمربع در روز دو مرحله ای DTRO را نصب کرد. نتایج: کیفیت تراوا: COD < 80 میلی گرم در لیتر، NH3-N < 10 میلی گرم در لیتر، TDS < 2000 میلی گرم در لیتر (منطبق با استاندارد 《GB 16889-2008》 چین). DTRO به دلیل کاهش هزینه های دفع کنسانتره. 4.2 فاضلاب صنعتی صنعت پتروشیمی: آب تولید شده با شوری بالا (TDS > 100000 میلی گرم در لیتر) و هیدروکربن ها را تصفیه می کند. DTRO دو مرحله ای 85 درصد آب را برای استفاده مجدد در برج های خنک کننده بازیابی می کند. صنعت معدن: زهکشی معدن اسیدی (AMD) را با فلزات سنگین بالا (Cu2+، Zn2+) درمان می کند. تراوش استانداردهای آب آشامیدنی (دستورالعمل های WHO) را پس از درمان پس از درمان برآورده می کند. چالش ها و چشم اندازهای آینده 5.1 چالش های فعلی مصرف انرژی: سیستم های دو مرحله ای به 2-3 کیلووات ساعت در متر مکعب الکتریسیته نیاز دارند که بیشتر از تک مرحله ای (~1.5 کیلووات ساعت در متر مکعب) است. ترندهای آینده ادغام با انرژی های تجدیدپذیر: جفت شدن با انرژی خورشیدی/بادی برای کاهش ردپای کربن (به عنوان مثال، یک کارخانه 1000 مترمکعب در روز در استرالیا از پنل های خورشیدی 500 کیلوواتی برای تامین انرژی پمپ ها استفاده می کند). نظارت هوشمند: سیستم های مبتنی بر هوش مصنوعی (به عنوان مثال، الگوریتم های یادگیری ماشین) برای پیش بینی زمان خرابی مجدد و بهینه سازی زمان خرابی زمان پاکسازی. نوآوری مواد: توسعه غشاهای DTRO اصلاح شده با گرافن با شار بالاتر (تا 40 L/m²·h) و مقاومت شیمیایی.6. ConclusionThe سیستم دو مرحله ای DTRO نشان دهنده یک تغییر پارادایم در تصفیه فاضلاب، متعادل کردن راندمان بالا، پایداری و قابلیت اطمینان است. توانایی آن در مدیریت شرایط شدید پساب و در عین حال به حداکثر رساندن بازیافت آب، آن را برای صنایعی که با کمبود آب و مقررات سختگیرانه زیست محیطی مواجه هستند ضروری می کند. با پیشرفت فناوری غشاء و کاهش هزینه ها، DTRO دو مرحله ای نقش مرکزی را در گذار جهانی به سمت اقتصاد آب دایره ای خواهد داشت. کلیدواژه ها: DTRO دو مرحله ای. تصفیه فاضلاب؛ بازیابی آب؛ رسوب غشایی؛ شیرابه محل دفن زباله این مقاله مروری جامع بر DTRO دو مرحلهای، از اصول فنی تا کاربردهای واقعی، ارائه میکند و پتانسیل آن را برای مقابله با چالشهای آب در قرن بیست و یکم برجسته میکند.
