CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶN

cong-nghe-xu-ly-nuoc-man

Nước mặn được sử dụng trong sản xuất (ví dụ, trong quá trình clor-kiềm sử dụng điện phân natri clorua để tạo ra clo và natri hydroxit), đôi khi chúng cũng được tạo ra từ một sản phẩm phụ công nghiệp hoặc là chất thải có thể khó xử lý thải bỏ (chẳng hạn như nước chảy ngược từ các giếng khí đốt tự nhiên nứt vỡ).

Lọc và cô đặc nước mặn thường tạo ra các chất thải khác mà có thể khó xử lý để tái sử dụng hoặc gây hại cho môi trường nếu thải hoặc xử lý không đúng cách. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi các quy định về xử lý nước mặn ngày càng trở nên nghiêm cấm và khó khăn đối với các cơ sở công nghiệp.

Nếu cơ sở của bạn muốn có thông tin hơn về việc xử lý chất thải nước muối đúng cách, một trong những câu hỏi mà bạn có thể có là “Công nghệ áp dụng trong xử lý nước mặn?”

Bài viết này cung cấp tổng quan chung về nước mặn là gì và công nghệ xử lý nước mặn thường được sử dụng, có thể thay đổi tùy thuộc vào chất gây ô nhiễm nào có mặt và liệu cơ sở có xử lý nước mặn để xả thải, tái chế và tái sử dụng trong quy trình của mình hay không.

Nước mặn là gì?

Nói chung, “nước mặn” là bất kỳ dung dịch nào có nồng độ muối cực cao, chẳng hạn như natri clorua , có thể xảy ra trong tự nhiên (như với nước biển, hồ nước sâu, hồ muối, v.v.) hoặc là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp. Các sản phẩm phụ này, hay dòng nước mặn thường là các dung dịch muối đậm đặc, trong một số trường hợp, chứa nhiều hơn hai lần lượng muối đậm đặc so với các dung dịch nước muối tự nhiên.

Các dòng nước mặn cũng có thể tập trung cao với tổng chất rắn hòa tan (TDS), chẳng hạn như dòng chất thải trong nhiều quy trình sản xuất hóa chất và chúng có thể là một trong những thách thức nhất  để xử lý hoặc xả thải vì các yêu cầu về thành phần và độ tinh khiết của chúng rất phức tạp.

Một số ví dụ về chất thải ngâm muối được tạo ra như một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp bao gồm:

  • Tháp giải nhiệt và nước thải lò hơi;
  • Thẩm thấu ngược (RO) và dòng thải trong quá trình trao đổi ion
  • Nước sản xuất từ ​​khai thác dầu và khí tự nhiên
  • Chlor-kiềm và chất thải nhà máy hóa chất
  • Đá axit và thoát nước mỏ
  • Bảo quản thực phẩm và sản xuất dòng chất thải
  • Chất thải khử muối từ quá trình tạo nước uống được
  • Nước chảy tràn

Nước muối thường được tái chế để sử dụng trong quy trình của cơ sở sản xuất hoặc được xử lý để thải bỏ,nhưng những quy trình này hiếm khi đơn giản hoặc thực tế, và thậm chí có thể tốn kém.

Một hệ thống xử lý nước muối điển hình có thể bao gồm:

Màng lọc

Một trong những công nghệ hiệu quả hơn về chi phí để xử lý nước muối là lọc màng, công nghệ này vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Khi xử lý nước mặn, chúng ta thường thấy các hệ thống bắt đầu bằng siêu lọc (UF) và kết thúc bằng thẩm thấu ngược (RO).

Khi UF được sử dụng trước RO, nó loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm khác nhau đồng thời bảo vệ màng hạ lưu khỏi bị mài mòn sớm và bám bẩn. Màng UF có sẵn với kích thước lỗ từ 0,001 đến 0,1 μm, có nghĩa là UF loại bỏ một loạt các chất gây ô nhiễm toàn diện hơn so với một số màng khác (chẳng hạn như vi lọc) trong khi vẫn để lại các ion và hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp. UF thích hợp để loại bỏ các hạt rất mịn, bao gồm protein, silica dạng keo và phù sa.

Sau đó, dòng này được đưa qua hệ thống RO, là công nghệ màng lọc sử dụng môi trường bán thấm để loại bỏ các ion và hạt nhất định khỏi dòng chất lỏng có kích thước 0,0001 µm hoặc lớn hơn, bao gồm cả muối. Điều này tạo ra một dòng nước chất lượng cao cùng với một dòng chất thải, có thể được sử dụng hoặc loại bỏ, tùy thuộc vào nhu cầu của cơ sở.

Trình tự xử lý màng này hiệu quả để bảo vệ thiết bị và giảm thiểu chi phí hóa chất cũng như thời gian ngừng hoạt động của hệ thống để làm sạch và thường được coi là một công nghệ tiêu thụ năng lượng thấp.

Bốc hơi và kết tinh

Sau khi nước muối được cô đặc bằng cách lọc màng, các quá trình nhiệt hoặc bay hơi thường được sử dụng như bước tiếp theo để làm khô chất rắn. Nước thừa được bốc hơi, thu gom và tái sử dụng (thêm axit vào thời điểm này sẽ giúp trung hòa dung dịch, do đó, khi đun nóng, bạn có thể tránh đóng cặn và gây hại cho các bộ trao đổi nhiệt). Quá trình khử khí  thường được sử dụng ở giai đoạn này, để giải phóng oxy hòa tan, carbon dioxide và các khí không đặc khác để bảo vệ thiết bị khỏi bị ăn mòn và các sự cố có hại khác.

Chất thải còn sót lại sau đó đi từ thiết bị bay hơi đến thiết bị kết tinh, tiếp tục đun sôi hết nước cho đến khi tất cả các tạp chất trong nước kết tinh và được lọc ra ở dạng rắn. Quá trình này thường được sử dụng trong các cơ sở nhằm mục đích không xả chất lỏng, nhưng nó thường chỉ dành cho các cơ sở yêu cầu nó (rất có thể do các quy định nghiêm ngặt về môi trường và xả thải) vì nó được coi là một quá trình tốn kém và tiêu tốn nhiều năng lượng.

Trao đổi ion

Hệ thống trao đổi ion (IX) được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau cho các mục đích làm mềm, lọc và tách nước. Các hệ thống này tách các chất gây ô nhiễm ion ra khỏi dung dịch thông qua một quá trình vật lý – hóa học trong đó các ion không mong muốn được thay thế bằng các ion khác có cùng điện tích. Phản ứng này xảy ra trong cột hoặc bình IX, nơi một quá trình hoặc dòng chất thải được đi qua một loại nhựa chuyên dụng tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi các ion.

Khi nhu cầu loại bỏ chất gây ô nhiễm rất đặc biệt nhiều lần IX là lý tưởng. Nhựa chelating là loại nhựa đặc biệt phổ biến nhất và thường được sử dụng để làm mềm nước mặn.

Nhựa trao đổi cation axit yếu (WAC) cũng thường được sử dụng để loại bỏ các cation liên quan đến độ kiềm (độ cứng tạm thời) và do đó cũng lý tưởng để làm mềm nước muối. Các cơ sở cũng có thể sử dụng nhiều loại nhựa độc quyền khác nhau để tách các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như kim loại, khỏi dòng nước muối để hỗ trợ sản xuất và chế tạo lithium cacbonat và lithium hydroxit .

Điện phân cũng là một hình thức trao đổi ion được sử dụng trong hệ thống xử lý nước mặn. Đó là một quá trình màng sử dụng các ion tích điện dương hoặc âm để cho phép các hạt tích điện chảy qua màng bán thấm và có thể được sử dụng trong các giai đoạn để cô đặc nước muối. Nó thường được sử dụng kết hợp với RO để mang lại tỷ lệ thu hồi cực cao. Kết hợp lại, các công nghệ này có thể tập trung dòng nước muối xuống độ mặn cao trong khi rút ra tới 60–80% lượng nước.

Những điều khác cần xem xét khi xử lý nước mặn

Như đã đề cập trước đây, khi xem xét sự phân tách cơ bản đối với dòng nước mặn bị ô nhiễm, về cơ bản sẽ luôn được để lại một loại nước muối tinh khiết hơn (chẳng hạn như dòng natri clorua). Chi phí để xử lý một dòng nước muối như thế này có thể tương đối thấp và sẽ bao gồm các phương pháp điều trị như:

  • Lọc màng
  • Sự kết tủa
  • Hấp phụ cacbon của các chất hữu cơ
  • Tách dầu và nước

Sử dụng IX, thiết bị có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm dễ loại bỏ, có thể để lại cho bạn thứ gì đó như dòng nước muối natri clorua hoặc nước muối sunfat, là dòng muối không dễ dàng kết tủa.

Các công nghệ này có chi phí tương đối thấp so với việc loại bỏ muối trực tiếp ra khỏi nước muối (chẳng hạn như natri clorua hoặc natri nitrat). Trong những trường hợp này, rất khó để loại bỏ muối và hầu như luôn cần đến hệ thống màng áp suất cao để cô đặc nước muối (kéo nước ra khỏi nước muối).

Trong các tình huống mà việc lọc màng không hiệu quả, bay hơi và kết tinh sẽ giúp loại bỏ nước khỏi nước muối, nhưng các quy trình gia nhiệt như vậy sẽ đắt hơn theo cấp số nhân khi mua công nghệ tương đối ngoài chi phí vận hành và sử dụng năng lượng cao.

Về cơ bản, bằng cách cố gắng giải quyết một vấn đề, cơ sở của bạn có thể dễ dàng tạo ra một vấn đề khác.

Cách thực sự duy nhất để thải bỏ nước muối là tái sử dụng hoặc pha loãng và từ từ thải nó trở lại môi trường. Ví dụ, nếu bạn có một con sông rất lớn gần cơ sở của bạn có thể xả nước muối đã qua xử lý của bạn, bạn có thể cho nước muối chảy từ từ vào, hòa tan trở lại thành khối nước với tác động tối thiểu đến dòng sông.

Nếu bạn có một lưu lượng nhỏ hơn, cơ sở của bạn sẽ không thể làm điều này; làm như vậy có thể gây ra tác hại thảm khốc đối với môi trường, giết chết cá và các động vật hoang dã khác ở các khu vực xung quanh. Ở một số khu vực, nếu được phép, nước muối thải có thể được tiêm sâu mặc dù tùy chọn này đang bị hạn chế hơn.

Các cơ sở có thể tái sử dụng nước muối, nhưng tái chế nó sẽ cô đặc hơn, điều này sẽ khiến bạn thải ra một dòng nhỏ hơn với nồng độ muối và TDS cao hơn.

Như mọi khi, tốt nhất bạn nên thảo luận về bất kỳ phương án xử lý nào với chuyên gia xử lý nước, người có thể phân tích cụ thể nhu cầu cơ sở vật chất của bạn và giúp bạn xác định các phương án xử lý tốt nhất, vì chúng có thể mang tính cá nhân cao.

Làm sao để Dovitech có thể hỗ trợ bạn?

Dovitech có nhiều năm kinh nghiệm trong việc thiết kế và xây dựng các hệ thống xử lý nước mặn cho nhiều ngành nghề khác nhau, vì vậy bạn hãy liên hệ với chúng tôi nếu bạn có thắc mắc.

Liên hệ với chúng tôi tại đây để nhận được sự tư vấn tận tình hoặc yêu cầu báo giá. Dovitech chân thành cám ơn bạn!

 

5/5 (1 Review)
Chia sẻ

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *