الکترودیالیز

سیستم EDR

معرفی شرکت مگا
شرکت مگا، شرکتی ثبت شده در جمهوری چک است که علاوه بر این کشور، در روسیه و اوکراین زیرمجموعه‌هایی دارد. زمینۀ اصلی فعالیت شرکت مگا، توسعه، طراحی و ساخت غشاء و تجهیزات فرایندهای الکتروممبران مانند EDR و EDI است. 

الکترودیونیزیشن (EDI) یکی از روش‌های خالص سازی آب است که از میدان الکتریکی، غشاء تبادل یونی و رزین برای جداسازی یون‌های محلول در آب و تولید آب مقطر (آب دمین) استفاده می‌کند. در Mixed Bed از رزین برای خالص سازی آب استفاده می‌شود و با استفاده از مواد شیمیایی رزین احیا می‌شود. ولی در EDI، علی رغم وجود رزین، احیا بدون نیاز به سود و اسید به صورت پیوسته توسط یون‌های +H و -OH که محصول الکترولیز آب است، انجام می‌شود.
EDR (Electrodialysis Reversal) یا الکترودیالیز برگشت پذیر فرایندی است که از آن برای کاهش یون‌های محلول در آب یا تغلیظ یون‌ها استفاده می‌شود. این فناوری به نوعی مکمل RO محسوب می‌شود. در برخی بازه‌های RO مقدار TDS h اولویت اقتصادی دارد ولی برای TDSهای کم EDR اقتصادی‌تر است. همچنین برای آب‌های بسیار شور که آب شیرین کن دریایی(SWRO) قابلیت کارکرد ندارد، استفاده از سیستم EDR امکان‌پذیر است. یکی از پرکاربردترین کاربری‌های EDR، استفاده از آن در سیستم‌های بدون پساب مایع یا ZLD (Zero Liquid Discharge) و یا MLD (Minimum Liquid Discharge) است. در این کاربری پساب تا نزدیک به شرایط اشباع تغلیظ می‌شود (فرایندی که توسط RO امکان پذیر نیست) و سپس به اواپراتور یا حوضچه تبخیری منتقل می‌شود.

اصول کار فرایند الکترودیالیز یا ED
مجموعۀ الکترودها و غشاهای تبادل یونی در یک محفظه قرار گرفته‌اند که به آن، استک (Stack) گفته می‌شود و جزء اصلی پکیج EDI یا EDR است.

دو الکترود، در دو طرف استک میدان الکتریکی لازم برای جذب یون‌ها را به وجود می‌آورند. وقتی آب از مجرای بین غشاها وارد می‌شود، یون‌های آنیونی (مانند 2-Cl-, SO4) و کاتیونی (مانند 2+Na+, Ca) به سمت الکترود‌های کاتد و آند جذب می‌شوند. هنگامی که آنیون‌ها به Cation Membrane(CM) و کاتیون‌هابه Anion Membrane(AM) می‌رسند، نمی‌توانند عبور کنند و در کانال بین دو غشاء باقی‌ می‌مانند.به این ترتیب جریان بین غشاها، یکی در میان، به آب خالص (Dilute) و آب تغلیظ شده (Concentrate) تقسیم‌ می‌شود.

ساختار کلی EDI و EDR به هم شبیه، ولی کاربرد آنها کاملاً متفاوت است. آب ورودی به EDI باید نسبتاً خالص باشد (ترجیحاً خروجی RO یا کندانس برگشتی) و محصول آن، آب بسیار خالص یا Ultra-Pure Water است. به دلیل اینکه آب خالص رسانایی کمی دارد، بین غشاهای EDI، از رزین استفاده می‌شود تا رسانایی الکتریکی برقرار شود. استک EDI با جذب یون‌های +H و -OH حاصل از الکترولیز آب به صورت خودکار احیاء می‌شود. به دلیل ارزان بودن استک‌های EDI و نیاز به تجهیزات خاص برای بستن استک، عملاً تعمیر این استک‌ها غیر اقتصادی است و پس از پایان عمر استک‌ها، باید استک‌ها جایگزین شوند. در EDR، آب با هر میزان TDS می‌تواند به عنوان ورودی در نظر گرفته شود و متناسب با شرایط و کیفیت آب، EDR طراحی می‌شود. به دلیل عدم وجود رزین بین غشاها، استک‌های EDR را می‌توان در محل باز و بسته و غشاء آسیب دیده را تعویض کرد.

کاربردهای سیستم EDR
از EDR برای سه کاربری استفاده می‌شود:
1- جداسازی یون‌ها از مایعات (مانند گلیسیرین، ضد یخ و...)
2- کاهش یون‌های محلول در آب با TDS های کم (Polisher)
3- به عنوان تغلیظ کنندۀ یون‌های محلول در آب (Concentrator)

استفاده از EDR به عنوان Polisher
اگر پساب یا خروجی برخی فرایند‌ها مانند فاضلاب شهری (پس از مراحل بایولوژیکال و تصفیۀ فیزیکی)، یون‌های محلول در آب یا شوری‌ آن عددی بیش از استاندارد باشد، امکان استفادۀ مجدد از آنها بدون فرایند نمک زدایی میسر نیست. رها سازی این جریان‌ها در طبیعت نیز  موجب افزایش نمک‌ها در خاک و حتی نفوذ آنها به سفره‌های آب زیر زمینی می‌شود. استفاده از روش‌هایی مانند اسمز معکوس، امکان کاهش یون‌ها را فراهم می‌نماید ولی میزان بازیابی در RO معمولاً با محدودیت‌ مواجه است و برای حفظ میزان یون‌های محلول در آب نیز ممکن است بخشی از جریان آب از سیستم اسمز معکوس عبور داده نشود. یکی از کاربرد‌های EDR، کاهش یون‌های محلول در آب برای کاربری شرب یا کشاورزی با بازیابی (ریکاوری) زیاد است. محدودیت EDR در این شرایط، میزان بازگردانی نمک است به گونه‌ای که اگر آب با TDS پایین مورد نظر پروژه باشد، RO ارجح خواهد بود.

استفاده از فرایند EDR در سیستم‌های ZLD
رهاسازی پساب یا فاضلاب در محیط زیست، ممکن است موجب آلودگی یا کاهش کیفیت منابع آبی شود. RO بخش زیادی از یون‌های محلول در آب ورودی را به مسیر پساب یا brine منتقل می‌کند. در سیستم‌های رزینی نیز طی فرایند احیاء، پساب شیمیایی تولید می‌شود. معمولاً دفع اینگونه جریان‌های جانبی یکی از چالش‌های تصفیه خانه‌ها است. برای مثال اگر میزان یون‌های آب ورودی حدود ppm 5,000 و بازیابی RO حدود 90% باشد، مجموع یون‌های brine به حدود ppm 50,000 خواهد رسید. در تصفیه خانه‌های بزرگ، رهاسازی این آب در خشکی امکان پذیر نیست چون به سرعت به سفره‌های آب زیر زمینی نفوذ و آنها را شور می‌کند و از طرفی استفاده از استخر‌های تبخیری نیز نیاز به فضای زیادی دارد (بخصوص در مناطق مرطوب) و تبخیر کننده‌های حرارتی بسیار گران هستند و مصرف انرژی خیلی زیادی دارند.
شرایط آب در این حالت به گونه‌ای است که تغلیظ بیشتر آب با استفاده از RO اقتصادی نیست ولی با استفاده از EDR امکان بازیابی حدود 85-80% از آب brine امکان پذیر است. به این ترتیب پسابی که باید به حوضچه تبخیری یا تبخیرکننده حرارتی فرستاده شود به حدود 20-15% مقدار قبلی می‌رسد که کاهش چشمگیر ابعاد حوضچه را به دنبال دارد.

مقایسۀ سیستم های RO و EDR
RO و EDR هر دو فرایند‌های نمک‌زدایی‌ هستند؛ با این تفاوت که محرک یون‌ها در RO، اختلاف فشار و در EDR، میدان الکتریکی است. به صورت کلی در پروژه‌هایی که تولید آب با TDS پایین مد نظر باشد، RO اقتصادی‌تر است. ولی برای مواردی که تغلیظ یون‌ها در جریان پساب یا بازیابی (recovery) بالاتر مد نظر باشد، EDR مزیت رقابتی پیدا می‌کند.

محدودیت‌های EDR برای کیفیت آب ورودی، کمتر از RO است. لذا در تصفیه پساب‌های صنعتی یا نمک‌زدایی از فاضلاب‌های تصفیه شده، ارجحیت پیدا می‌کند. از سوی دیگر، میزان نمک‌زدایی SWRO بیش از EDR است. به همین دلیل برای آب دریا یا واحدهای WTP (که هدف تولید آب خالص است)، RO ارجحیت دارد.

تعداد محصول : 0