تطبيق معالجة المياه في صناعة الطاقة والكهرباء

1. الخلفية.

نظراً للنمو السكاني العالمي، سيزداد الطلب على المياه العذبة والكهرباء بشكل ملحوظ مقارنةً بالسنوات السابقة. تواجه موارد المياه مشكلة ندرة، كما أن المياه النقية والنظيفة تُعدّ أساساً لتوليد الطاقة الكهرومائية. في الغلايات وأبراج التبريد والتوربينات، تُعدّ المياه النقية أساساً لضمان تشغيل النظام بكفاءة وموثوقية. وعندما يعتمد قطاع الطاقة على المياه لإنتاج الطاقة النظيفة، يُشكّل هذا الأمر معضلة.

تجمع شركة NEWater بين تقنية التناضح العكسي المتقدمة والمعرفة المهنية لحماية المياه وإعادة تدويرها بطريقة أكثر اقتصادًا وصديقة للبيئة ونظافة، لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة في عالم الإلكترونيات المترابط بشكل متزايد. ومع تزايد نضج تقنية التناضح العكسي، أحدثت حلول جديدة تغييرًا جذريًا في أساليب تنقية المياه واستعادتها وإعادة استخدامها، وتوليد الطاقة المتجددة.

2. المبدأ الأساسي لتكنولوجيا التناضح العكسي.

التفسير الفيزيائي للنفاذية هو أن الماء في المحلول يتدفق من الجانب المنخفض التركيز إلى الجانب العالي التركيز من خلال بنية الغشاء، وأخيرًا فإن تدفق الماء يجعل تركيز المحلول على جانبي الغشاء متساويًا.

التناضح العكسي هو تطبيق ضغط معين لجعل الماء يتدفق من جانب التركيز العالي إلى جانب التركيز المنخفض من خلال بنية الغشاء، في حين أن بنية الغشاء الخاصة تجعل الملح في المحلول لا يمر، وأخيرًا يفصل الملح في المحلول عن الماء.

تلتزم شركة NEWater بتطوير نظام معالجة مياه بالتناضح العكسي. فيما يلي شرح لتطبيقات هذا النظام في قطاع الطاقة والكهرباء، من حيث المعالجة الأولية، وتغذية الغلايات، ونظام تلميع المكثفات، وتفريغ أبراج التبريد، وغيرها.

3. نظام المعالجة المسبقة لتنقية المياه بالتناضح العكسي NEWater.

تتطلب تقنية التناضح العكسي دعمًا فنيًا مكثفًا للمعدات أثناء التشغيل الفعلي للمحطة. حاليًا، يحظى قطاع الطاقة بهذا الدعم الفني، ما يُمكّنه من إتمام عملية معالجة المياه. خلال عملية النظام بأكملها، يحافظ سخان النظام على تأثير التسخين على نظام معالجة المياه. فمن جهة، يضمن هذا النظام إنتاج الماء أثناء عملية التناضح العكسي، ومن جهة أخرى، يُحافظ على ثبات درجة حرارة الماء في النظام، مما يُسهم في التشغيل الطبيعي للنظام.

تدخل المياه في حالتها الأولية مرحلة المعالجة الأولية بعد الترسيب والترشيح البسيطين. في هذه المرحلة، تُجري صناعة الطاقة بشكل رئيسي عملية ترشيح عميقة أخرى لجودة المياه، بما في ذلك جهاز التنقية الميكانيكية المُسرّع ونظام الترشيح الفائق.

في العملية المذكورة أعلاه، يمكن تحقيق غرض تصفية المواد العالقة والمواد الغروية والكائنات الحية الدقيقة في الماء، ويمكن تحقيق الرواسب والترشيح العميق الآخر بدعم من معدات الترشيح الفائق بحيث يكون مؤشر تلوث المياه (EDI) الذي يدخل نظام التناضح العكسي أقل من 5.

تم تجهيز نظام التناضح العكسي من NEWater بفلتر أمان، ومجموعة غشاء التناضح العكسي، ومعدات أخرى لمنع تراكم نظام التناضح العكسي، وذلك لضمان التشغيل الطويل الأمد لنظام التناضح العكسي.

على الرغم من وجود مرشح أمان أمام مدخل التناضح العكسي لضمان عدم خدش أو انسداد عناصر الغشاء، إلا أن التصميم المدروس والتشغيل السلس لنظام المعالجة المسبقة الأمامي بالغ الأهمية للتناضح العكسي. ومع ذلك، فإن أكثر من 70% من حوادث تطبيقات التناضح العكسي في قطاع الطاقة مرتبطة بالمعالجة المسبقة.

إن نظام المعالجة المسبقة لمياه التناضح العكسي الذي طورته شركة NEWate قادر على حل هذه المشكلة بشكل جيد، وتقديم الحلول والاقتراحات المستهدفة التالية:

• اثنين لآير فمرشح ممادة فمرشح:بالنسبة لنظام تحلية المياه السطحية بالتناضح العكسي، فإن مادة الفلتر المكونة من طبقتين (عادةً أنثراسايت ورمل الكوارتز) تتمتع بسعة كبيرة لاعتراض مياه الصرف الصحي، ودورة تشغيل طويلة، ونمو بطيء لفقدان الرأس في التشغيل، وتأثير تطبيق جيد في الممارسة العملية، مما يضمن أن مياه مدخل التناضح العكسي تلبي المتطلبات؛
• الجرعات:تُضاف مواد مُخثرة متنوعة في مرحلة المعالجة الأولية لإزالة المواد الصلبة العالقة والغرويات والشوائب الأخرى في الماء. ومع ذلك، إذا لم تُضاف هذه المواد عشوائيًا وفقًا لحالة مصدر الماء، فلن تُحسّن جودة الماء.

على العكس من ذلك، ستدخل مواد ضارة بعناصر غشاء التناضح العكسي إلى الماء بسبب الكاشف نفسه أو الشوائب الموجودة فيه. على الأقل، سيقلل ذلك من عمر خدمة مكونات الغشاء، وسيتم التخلص من بعضها في الوقت نفسه. في الوقت نفسه، لا يمكن تجاهل التوافق بين الأدوية؛

• تم التفعيل جأربون فمرشح:يستطيع الكربون المنشط إزالة المواد العضوية والكلور المتبقي والشوائب الأخرى الضارة بمكونات الغشاء في الماء. بالنسبة لغشاء الكربون المنشط، نظرًا لمقاومته القوية للكلور وضعف مقاومته للتلوث العضوي، فإن الكلور₂أو يجب إضافة NaOCl في المعالجة المسبقة لمنع الكائنات الحية الدقيقة، ولا يتم عمومًا إضافة الكربون المنشط للترشيح؛
• حماية فمرشحالغرض الرئيسي من مرشح الأمان هو ضمان عدم إتلاف وحدة الغشاء بسبب مياه مدخل التناضح العكسي. يمكن تقسيمه إلى نوعين: مرشح الغسيل العكسي وغير قابل للغسيل العكسي، وذلك وفقًا لطريقة التشغيل. يتميز عنصر المرشح غير القابل للغسيل العكسي بأنه قابل للاستخدام لمرة واحدة، ولكنه يتميز بتكلفة تشغيل عالية وفعالية عالية.

في صناعة الطاقة في بداياتها، كانت معظم مرشحات الأمان قابلة للغسل العكسي، وكانت عملية التشغيل أكثر تعقيدًا. نظرًا لضعف المعالجة المسبقة، يجب إجراء الغسيل العكسي مرة واحدة يوميًا، مع التنظيف بالموجات فوق الصوتية بانتظام.

مع ذلك، لا يُسمح بتراكم الكلور في الأغشية المركبة. يُصبح مرشح الأمان الخطر الرئيسي الكامن لتكاثر البكتيريا وترسب الأوساخ في النظام. لذلك، يجب ألا يكون عمر خدمة عنصر المرشح طويلاً جدًا، ويمكن اختيار سرعة ترشيح أعلى. يُنصح باستخدام مساحة مرشح عنصر المرشح l5t/(h,1Ti) لتقليل دورة الاستبدال وضمان أداء جيد.

وبهذه الطريقة، يكون عدد عناصر الفلتر التي يتم استبدالها في كل مرة صغيرًا، ويتم تقليل الاستثمار، ومنع المخاطر الخفية مثل تكاثر البكتيريا.

4. وحدة تنقية مياه التغذية بالتناضح العكسي لغلاية NEWater.

في صناعة الطاقة الحرارية، تُعدّ الغلايات والتوربينات البخارية من المعدات الرئيسية. ولضمان تشغيلها، تُفرض متطلبات صارمة لجودة مياه الغلايات. فالشوائب الموجودة في الماء، مثل المعادن والغازات، تُضعف كفاءة العملية، وتُسبب تآكل المولد الذي يستقبل الماء المتبخر، وتُؤدي إلى تآكل المعدات المكشوفة. لذلك، من الضروري جدًا التأكد من أن الماء المستخدم في تغذية الغلايات نقي قدر الإمكان.

يستطيع جهاز تنقية مياه تغذية الغلايات بتقنية التناضح العكسي، الذي طورته شركة NEWater، إزالة الشوائب الضارة بفعالية، وتحسين جودة مياه تغذية الغلايات، والحصول على مياه نقية قدر الإمكان. كما يُحسّن كفاءة الخدمة وعمر نظام توليد الطاقة بأكمله. في حال تدني جودة مياه تغذية الغلايات، سيتأثر عمر خدمة وحدة المولد ودورة صيانتها سلبًا.

تدفق عملية نظام معالجة مياه التغذية: المياه الخام → السخان → المصفّي → خزان المياه النظيفة → مضخة المياه النظيفة → جهاز الترشيح الفائق → خزان مياه الترشيح الفائق → مضخة تعزيز مخرج الترشيح الفائق → مرشح الأمان → مضخة الضغط العالي → التناضح العكسي → مزيل الكربون → مبادل الكاتيون → مبادل الأنيون → مبادل الأيونات المختلطة → خزان المياه منزوعة المعادن → مضخة المياه منزوعة المعادن → محطة الطاقة الرئيسية.

5. نظام تلميع المكثفات.

لأن الماء عالي النقاء يمتص قدرًا كبيرًا من الحرارة، فهو يُسهّل إزالة الحرارة من المولد ونقلها إليه. تُنتج العديد من أنواع المحركات والمولدات حرارة عالية أثناء التشغيل، ما يؤدي إلى إتلافها من الداخل إلى الخارج.

عند تسخين الماء في الغلاية، تظهر كمية كبيرة من المكثفات. لتسهيل عملية تبخير الماء بالكامل، نستخدم خزانًا لجمع المكثفات وإرسالها إلى غرفة الغلاية لإعادة استخدامها. يُستخدم نظام تلميع المكثفات كاستراتيجية فعالة لمعالجة المياه لتوفير الطاقة وتكاليف المواد الكيميائية. كما تُطيل هذه العملية عمر خدمة معدات الغلايات وتُحسّن أدائها.

6. معدات معالجة المياه بتقنية التناضح العكسي لبرج التبريد.

وظيفة برج التبريد في صناعة الطاقة هي تبادل حرارة مياه التبريد مع الهواء في البرج، وذلك لنقل حرارة مياه التبريد إلى الهواء وتشتيتها في الغلاف الجوي، وبالتالي تقليل درجة حرارة مياه التبريد بشكل أكبر.

حاليًا، تحتوي أبراج التبريد على كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي، تُقارب 400 طن/ساعة، مما يُسبب عبئًا بيئيًا كبيرًا وإهدارًا كبيرًا للموارد. تتميز مياه الصرف الصحي المُصرّفة بعسرها واحتوائها على كميات كبيرة من المواد الصلبة العالقة. وإذا لم تُعالج بشكل صحيح، فسيكون لها تأثير سلبي كبير على البيئة المحيطة والمياه الجوفية. لذلك، تُعدّ معالجة وتصريف مياه الصرف الصحي الناتجة عن أبراج التبريد لاحقًا عملًا بالغ الأهمية في قطاع الطاقة.

تتم عملية تدفق معالجة مياه الصرف الصحي من برج التبريد لنظام التناضح العكسي على النحو التالي:

يتم إرجاع المياه منزوعة المعادن التي يتم إنتاجها بواسطة نظام معالجة تحلية المياه بالترشيح الفائق والتناضح العكسي الذي توفره شركة NEWater إلى المكثف لإعادة تدويرها كمياه تغذية متداولة.

إن عملية إعادة استخدام مياه الصرف الصحي باستخدام طريقة الغشاء المزدوج هذه لا تحل مشكلة التلوث وتقلل من التآكل وتنظف المياه المتدفقة فحسب، بل من المتوقع أيضًا استرداد الاستثمار الهندسي لهذا المشروع الموفر للمياه في غضون عامين إلى ثلاثة أعوام، مما يخلق فوائد اقتصادية وبيئية واجتماعية هائلة.

ويتجلى ذلك على وجه التحديد في:

• تقليل مياه التغذية من المياه المتداولة لبرج التبريد، ومياه التغذية الحالية حوالي 70 طن/ساعة؛
• يتم توفير تكلفة المياه وتقليل حجم مياه الصرف الصحي المتداولة في برج التبريد، والذي يبلغ الآن حوالي 70 طنًا في الساعة؛
• تقليل عبء حماية البيئة، وتوفير الموارد، وزيادة نسبة الدورة الدموية من 2 مرات إلى 3.5 مرات (بسبب إضافة المياه منزوعة المعادن النظيفة بعد الترشيح الفائق ومعالجة التناضح العكسي)؛
• تحسين معدل استخدام المياه وخفض تكاليف التشغيل.

تواصل شركة نيوتر تقديم حلول متطورة لمعالجة المياه الصناعية والتناضح العكسي لقطاع الطاقة والكهرباء. بدءًا من المعالجة الأولية ومياه تغذية الغلايات، وصولًا إلى أنظمة تلميع المكثفات وتفريغ أبراج التبريد، يقدم مهندسونا حلولًا مخصصة تعزز الكفاءة وتقلل تكاليف التشغيل.

في منشآت الطاقة الحديثة، تعمل معالجة المياه الموثوقة جنبًا إلى جنب مع بنية تحتية إلكترونية مستقرة. مكونات مثل مصدر طاقة التبديل تضمن الوحدات التشغيل المتواصل، بينما تضمن جودة المياه النظيفة والمستقرة أداء المعدات وعمرها الافتراضي. وتساهم هذه العناصر مجتمعةً في بناء بيئة توليد طاقة أكثر استدامة وكفاءة.