Rkgaskondensatrening Nov 2014 Rkgaskondensatrening med membranteknik Flue gas
Rökgaskondensatrening Nov 2014 Rökgaskondensatrening med membranteknik Flue gas condensate treatement with membrane technology Bram Faaij Hultgren
Innehåll • Membranteknik princip • Membranteknik tryckområden • Membranmaterial § Polymer § Keramik • Modulkonstruktion • MWCO • UF • Osmos och omvänd osmos • Spiral lindad membran • RO • Fouling/Scaling • Tungmetallavskiljning • Poleringssteg • Matarvattenberedning RO/EDI • Sammanfattning
Membranteknik princip http: //gewater. com/artifacts/media/spiralwound_container. html
Membranteknik tryckområden
Membranmaterialen: polymer Begränsningar: • p. H • Temperatur • Tryck • Kemisk beständighet
Membranmaterialen: keramik Begränsningar: • pris/m 2
Modulkonstruktion
Molecular Weigth Cut-Off MWCO
UF: driftvarianter Cross-Flow-mode Dead-End-mode Feed - råvatten p. F > p. P Membran Permeat - renvatten
UF: process TMP : = Trans-Membrane-Pressure TMP = (p 1 + p 2) / 2 – p 3 I allmänhet 0, 1 – 0, 4 bar; max. 0, 6 bar
UF: filtration och backspolning Retentate Formation of Deposit layer Filtration at TMP ~ 0. 4 bar Feed Discharge Removal of Deposit layer Backwashing with Permeate at < 2 bar
UF: permeabilitet dependent on: • raw water quality • TMP • backwashing procedure Flux recovery by backwashing a) with cleaning reversible fouling and scaling with backflushing reversible fouling Filtration interval Line of accepted flux decline Flux decrease without any backwashing Chemical cleaning interval (3 - 12 months) Time Schematic diagram of flux development
UF: TMP och temperatur påverkan
UF: exempel
Osmos och omvänd osmos princip
Omvänd osmos modul konstruktion Spiral lindad modul = ”spiral wound module” Feed channel spacer: 0, 5 – 1, 0 mm http: //gewater. com/artifacts/media/spiralwound_container. html
Omvänd osmos process design • Christmas –tree –structure • Min. koncentratflöde • Uppkoncentrering permeat/koncentrat • Permeat-/Koncentrat-uppkoncentrering
Omvänd osmos transport mekanismen
Temperatur påverkan RO membran
RO: exempel
Membran kapacitet minskande faktorer • Blockerande störsubstanser • Fouling (partikel, biologisk tillväxt osv. ) • Scaling (utfällning) • Skadliga störsubstanser (kemikalier, bakterien) • Kapacitet minskande störsubstanser (osmotiskt tryck, viskositet) • Känslighet oljor, fett
Tungmetallavskiljning med membranteknik
Modell (1/4) • Laddningsbalans – Jonstyrka – Konduktivitet – Osmotiskt tryck • Karbonat system – p. H – Alkalinitet • Avskiljnings resultat – TCF – Permeat flux – Salt flux • VRF_av • Anjon specifik • Donnan potential Jw = f(p, π) Js = f(γ) ≈ f(c) • Modell begränsningar A-value B-value
Modell (2/4) • Laddningsbalans • Jonstyrka • Konduktivitet • Osmotiskt tryck
Modell (3/4) • TCF • Permeat flux • Salt flux [C. Bartels et al. ”the effect of feed ionic strength on salt passage through reverse osmosis membranes”, Desalination 184, April 2005]
Modell (4/4) • Egenskaper: – – – Membran specifik B-values Komplexbildning; lab-försök p. H beroende Fouling/Scaling försummas • Fördelar: – Jonspecifik B-value anpassbar – Jonspecifik permeat koncent. – Kapacitet
Pilot försök; Cu. SO₄ (1/2) • Komplexbildning – Laddning – Molekyl storlek – Storleksavskiljning
Pilot försök; Cu. SO₄ (2/2) • B-SO₄-value • Jonstyrka korrektur • Teoretiskt kontra experimentell – 1, 00 E⁻⁸ – 0, 75 E⁻⁸ • Massbalans problematik
Poleringsteg selektiv jonbytare • Ta bort metalljonen • Anjon (-) & Katjon (+) jonbytare; SJB • Flervärda metalljoner harts • Laddningsbalans vatten • 0, 3 – 1, 2 mm hartskulor • Vatten och lösta metaller tränger sig i hartsen • Regenerering / byta massa Exempel: Katjon-JB: Cu 2+ + H+-harts H+ + Cu 2+-harts Anjon-JB: Cr. O 42 - + Cl--harts Cl- + Cr. O 42—harts
Matarvattenberedning RO/EDI Stadsvatten eller rökgaskondensat Fördelar: Nackdelar: • Reducerad footprint mot Mix Bed • Permeatkvalitet RO beroende på inkommande rökgaskondensat • Reducerad stadsvattenförbrukning • Reducerad energi förbrukning, återanvända RO permeat • Behöver bara 1 RO anläggning
Rökgaskondensatrening med membranteknik Tack för er uppmärksamhet WWW. MERCATUS: SE Bram Faaij Hultgren
- Slides: 31