Att energioptimera ett avsaltningssystem

Att energioptimera ett avsaltningssystem

Lär dig hur man omvandlar avskild saltlösning till ren energi med energiåtervinningsutrustning

I det här avsnittet ska vi titta närmare på hur omvänd osmos fungerar och hur man kan optimera processen för att skapa energibesparingar i avsaltningssystem. Men först en snabb definition:

Osmos är en naturlig process i vilken en vätska passerar genom en halvgenomsläpplig (semipermeabel) barriär tills jämvikt har uppnåtts. Det kan vara sötvatten som sipprar ut i havsvatten till dess att mängden vattenmolekyler är densamma på båda sidor av barriären.

Omvänd osmos är en avsaltningsteknik som kör processen baklänges.

Med hjälp av högtryckspumpar trycks havsvatten genom ett membran för att skilja vattenmolekyler från mineraler, bakterier och andra föroreningar. Resultatet är helt rent och drickbart vatten.

För att uppnå omvänd osmos måste pumpen vara tillräckligt kraftfull för att övervinna det osmotiska trycket – en egenskap som beror på vattnets sammansättning och beskriver det tryck som krävs för att förhindra osmos. Detta kräver mycket energi och har av tradition gjort omvänd osmos till en dyr process.

För att göra avsaltning till en ekonomiskt lönsam lösning på världens vattenbrist, är det nödvändigt att optimera det omvända osmossystemet. Det bästa sättet att göra detta är att utnyttja energin i den koncentrerade saltlösning som avskiljs från membranen vid högt tryck och att återanvända energin i processen.

Låt oss ta en titt på två alternativ:

Den första metoden är att installera en turbindriven pump för att stödja högtryckspumparna. Den turbindrivna pumpen drivs enbart av saltlösningen och förbrukar ingen extra energi. Detta kommer dock att minska elförbrukningen i huvudpumparna betydligt och minska energikostnaderna med upp till 33 %.

I tryckväxlaren driver saltlösningen under högt tryck en rotor, som sedan ökar trycket på det inkommande havsvattnet. Eftersom tryckväxlaren är hydraulisk istället för mekanisk som turbinerna, är tryckfallet endast 2 %, vilket ger 98 % ren energi till stöd för den omvända osmosprocessen.

Detta minskar belastningen på högtryckspumparna betydligt. I ett system med 40 % vattenåtervinningsgrad kommer tryckväxlaren att leverera 60 % av den energi som behövs, vilket drastiskt minskar driftskostnaderna. Beroende på ort är återbetalningstiden för ett sådant system cirka 6 månader.

Låt oss sammanfatta:

Omvänd osmos av havsvatten har traditionellt varit ett dyrt sätt att omvandla havsvatten till dricksvatten, eftersom processen bygger på högtryckspumpar för att övervinna det osmotiska trycket. En stor mängd energi förbrukas under denna process.

Den hydrauliska energin i en saltlösning under högt tryck kan återvinnas med hjälp av energiåtervinningsutrustning, som t.ex. turbindrivna pumpar eller tryckväxlare. Detta minskar energiförbrukningen betydligt.

En tryckväxlare är med stor marginal den mest effektiva metoden. Den överför 98 % av energin från saltlösningen under högt tryck till intaget av havsvatten, och återvinner så mycket som 60 % av den energi som behövs för att driva processen.