Σύντομη Εισαγωγή
Το βιομηχανικό σύστημα νανοδιήθησης με ηλιακή ενέργεια είναι μια συσκευή επεξεργασίας λυμάτων που συνδυάζει την ηλιακή τεχνολογία με την τεχνολογία μεμβρανών νανοδιήθησης, που χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάκτηση και τον καθαρισμό των βιομηχανικών λυμάτων. Αυτό το σύστημα τροφοδοτείται από ηλιακή ενέργεια για την κίνηση της διαδικασίας διήθησης και χρησιμοποιεί υλικά μεμβρανών με μεγέθη πόρων νανοκλίμακας για την επιλεκτική διαχωρισμό ρύπων στα λύματα (όπως ιόντα βαρέων μετάλλων, οργανική ύλη, κολλοειδή κ.λπ.), επιτυγχάνοντας τελικά την ανακύκλωση ή την τυπική απόρριψη των λυμάτων. Το βασικό του πλεονέκτημα έγκειται στον συνδυασμό ανανεώσιμης ενέργειας και αποδοτικής τεχνολογίας διαχωρισμού μεμβρανών, η οποία είναι κατάλληλη για βιομηχανικά σενάρια με ανεπαρκή παροχή ενέργειας ή την ανάγκη μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας (όπως οι χημικές, φαρμακευτικές και κλωστοϋφαντουργικές βιομηχανίες).
Χαρακτηριστικά Συστήματος
Εξοικονόμηση ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος
Με την ηλιακή ενέργεια, μειώνει την παραδοσιακή κατανάλωση ενέργειας και μειώνει τις εκπομπές άνθρακα, καλύπτοντας τις απαιτήσεις της πράσινης βιομηχανίας.
Δεν χρειάζεται να προστεθούν χημικά αντιδραστήρια, αποφεύγοντας τη δευτερογενή ρύπανση και καθιστώντας τη διαδικασία επεξεργασίας πιο φιλική προς το περιβάλλον.
Αποδοτική ικανότητα διαχωρισμού
Το μέγεθος των πόρων των μεμβρανών νανοδιήθησης είναι συνήθως 1 έως 10 νανόμετρα, ικανό να συγκρατεί ουσίες με μοριακά βάρη που κυμαίνονται από 100 έως 1000 Da. Ο ρυθμός απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων, οργανικών ουσιών και ιόντων σκληρότητας (όπως ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου) είναι πάνω από 90%.
Μπορεί ταυτόχρονα να επιτύχει πολλαπλούς στόχους όπως αφαλάτωση, αποχρωματισμό και απομάκρυνση ιχνοστοιχείων ρύπων και η ποιότητα του εκροή είναι σταθερή.
Λειτουργική σταθερότητα και προσαρμοστικότητα
Τα υλικά μεμβρανών (όπως πολυαμίδιο, κεραμικά και σύνθετα νανοϋλικά) διαθέτουν αντοχή σε οξέα και αλκάλια καθώς και ιδιότητες κατά της ρύπανσης, καθιστώντας τα κατάλληλα για πολύπλοκα βιομηχανικά περιβάλλοντα λυμάτων.
Το σύστημα ηλιακής παροχής ενέργειας μπορεί να συνδυαστεί με συσκευές αποθήκευσης ενέργειας για την επίτευξη λειτουργίας όλων των καιρικών συνθηκών και την προσαρμογή στις συνθήκες φωτός διαφορετικών περιοχών.
Μοντελοποίηση και εύκολη συντήρηση
Το σύστημα υιοθετεί ένα αρθρωτό σχεδιασμό, ο οποίος μπορεί να επεκταθεί ευέλικτα ανάλογα με τον όγκο επεξεργασίας λυμάτων και είναι εύκολο στην εγκατάσταση.
Οι μονάδες μεμβρανών μπορούν να αναγεννηθούν μέσω χημικού καθαρισμού ή φυσικού ξεπλύματος, με χαμηλό κόστος συντήρησης και μεγάλη διάρκεια ζωής (συνήθως 3 έως 5 χρόνια).
Αρχή Λειτουργίας
1. Μετατροπή ηλιακής ενέργειας και κίνηση
Μονάδα παραγωγής ηλιακής ενέργειας: Μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω φωτοβολταϊκών πάνελ, παρέχοντας ενέργεια για αντλίες νερού, συστήματα ελέγχου και μονάδες μεμβρανών και προωθώντας την κυκλοφορία των λυμάτων εντός του συστήματος.
Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας: Εάν είναι εξοπλισμένο με μπαταρία, μπορεί να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια όταν δεν υπάρχει φως, διασφαλίζοντας τη συνεχή λειτουργία του συστήματος.
2. Μηχανισμός διαχωρισμού μεμβράνης νανοδιήθησης
Επίδραση διαλογής: Υπό την πίεση, τα λύματα περνούν από τη μεμβράνη νανοδιήθησης και τα σωματίδια μεγαλύτερα από το μέγεθος των πόρων της μεμβράνης, τα κολλοειδή και οι μεγάλες μοριακές οργανικές ουσίες συγκρατούνται.
Απώθηση φορτίου: Η επιφάνεια της μεμβράνης φέρει ένα φορτίο (όπως αρνητικό φορτίο), το οποίο μπορεί να απωθήσει παρόμοια ιόντα (όπως ανιόντα) μέσω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης, επιτυγχάνοντας επιλεκτική απομάκρυνση ιοντικών ρύπων (όπως η μείωση της σκληρότητας των λυμάτων).
Διάχυση και προσρόφηση: Ορισμένοι ρύποι μικρών μορίων μπορούν να απομακρυνθούν μέσω διάχυσης μέσω των πόρων του υλικού της μεμβράνης ή της προσρόφησης στην επιφάνεια.
3. Διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων
Προεπεξεργασία: Τα λύματα περνούν πρώτα από ένα πλέγμα, δεξαμενή καθίζησης κ.λπ. για την απομάκρυνση ακαθαρσιών μεγάλων σωματιδίων για την αποφυγή απόφραξης της μονάδας μεμβράνης.
Νανοδιήθηση: Μετά την προεπεξεργασία, τα λύματα περνούν από τη μεμβράνη νανοδιήθησης σε πίεση 0,5 έως 1,5 MPa υπό τη δράση μιας αντλίας νερού με ηλιακή ενέργεια. Οι ρύποι συγκρατούνται και το καθαρό νερό περνά από τη μεμβράνη για να γίνει το νερό του προϊόντος.
Συγκέντρωση και ανάκτηση: Το συγκεντρωμένο νερό που συγκρατείται μπορεί να υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία ή να ανακτηθούν πολύτιμες ουσίες (όπως ιόντα βαρέων μετάλλων). Το παραγόμενο νερό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ή να απορριφθεί αφού πληροί τα πρότυπα.
Επέκταση σεναρίων εφαρμογής
Επαναχρησιμοποίηση βιομηχανικών λυμάτων: Για παράδειγμα, τα λύματα καθαρισμού από την ηλεκτρονική βιομηχανία και τα λύματα ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης υποβάλλονται σε επεξεργασία και επαναχρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής.
Σε περιοχές με έλλειψη νερού: Με την ενσωμάτωση αφαλάτωσης θαλασσινού νερού με ηλιακή ενέργεια ή καθαρισμού υφάλμυρου νερού, μπορούν να παρασχεθούν καθαρές πηγές νερού.
Επεξεργασία λυμάτων σε απομακρυσμένες περιοχές: Δεν απαιτείται σύνδεση με εξωτερικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, κατάλληλο για βιομηχανικά πάρκα ή περιοχές εξόρυξης που στερούνται υποδομών.
Αυτό το σύστημα, μέσω ενός καινοτόμου συνδυασμού «ηλιακής ενέργειας + τεχνολογίας μεμβρανών», παρέχει μια λύση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και εξαιρετικά αξιόπιστη για την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων, ιδιαίτερα κατάλληλη για σύγχρονα βιομηχανικά σενάρια που επιδιώκουν βιώσιμη ανάπτυξη.
