Kluczowe punkty technologii odsalania: rozwiązywanie 80% często występujących błędów w oczyszczaniu wody bez odpływu płynu

Krzemionka w wodzie występuje głównie w postaci nieorganicznych związków kwasu krzemowego i w przemyśle jednolicie określa się ją jako dwutlenek krzemu (SiO₂). WedługGB/T 12149-2017, Oznaczanie krzemu w przemysłowej wodzie chłodzącej z recyrkulacją i wodzie kotłowej, krzemionka w wodzie występuje w czterech postaciach:

1. Rozpuszczona krzemionka (krzemionka reaktywna)Złożony głównie z monomerycznego kwasu ortokrzemowego (H₄SiO₄) i kwasu metakrzemowego (H₂SiO₃); wykrywalny metodą kolorymetryczną molibdenianu. Wielkość cząstek < 1 nm, dlatego nie można ich usunąć zwykłą filtracją; w warunkach pH > 10,5 niewielka część dysocjuje na jony krzemianowe.

2. Krzemionka koloidalna (krzemionka niereaktywna)Powstaje, gdy cząsteczki kwasu krzemowego polimeryzują do koloidów kwasu polikrzemowego o wielkości cząstek od 1 nm do 1 μm. Konwencjonalna koagulacja usuwa tylko około 60% zanieczyszczeń i może z łatwością przejść przez membrany ultrafiltracyjne i odwróconej osmozy.

3. Zaadsorbowana krzemionkaKrzemionka zaadsorbowana na powierzchni osadu, kłaczków wodorotlenku żelaza lub węglanu wapnia; większość z nich można usunąć poprzez konwencjonalną sedymentację i filtrację.

4. Cząsteczki krzemionkiCząstki stałe, takie jak piasek, żwir i minerały krzemianowe, które można w pełni przechwycić przez sita prętowe i filtrację piasku kwarcowego.

W przypadku systemów zerowego wyładowania cieczy (ZLD) i systemów odparowania MVR,najbardziej niebezpieczne są krzemionka rozpuszczona i krzemionka koloidalna. Gdy przechodzą przez system membran, ulegają ciągłemu stężeniu, a ich stężenie wzrasta, co czyni je główną przyczyną tworzenia się kamienia krzemionkowego.

Główne powody, dla których uzdatnianie wody musi usuwać krzemionkę, oraz zagrożenia związane z krzemionką:

1. Uszkodzenie systemów membran odwróconej osmozy/nanofiltracjiKrzemionka koloidalna tworzy gęstą warstwę żelu na powierzchni membrany, podczas gdy rozpuszczona krzemionka wytrąca się w postaci kamienia krzemionkowego po ciągłym stężeniu. ZaHJ 579-2010, Specyfikacja techniczna dotycząca oczyszczania ścieków z separacją membranową, SDI wody zasilającej RO powinno wynosić ≤ 5. Nadmiar krzemionki bezpośrednio utrzymuje podwyższony SDI, objawiając się miesięcznym wzrostem ciśnienia transmembranowego, spadkiem zdolności produkcyjnej o ponad 30% i przedwczesną awarią elementu membranowego w ciągu 1-2 lat. Zgorzeliny krzemionkowej nie można rozpuścić za pomocą konwencjonalnego czyszczenia kwasem lub zasadą; może go usunąć jedynie kwas fluorowodorowy, co znacznie zwiększa zużycie środków chemicznych i ryzyko dla bezpieczeństwa na miejscu.

2. Fatalny wpływ na systemy odparowania i krystalizacji MVRNormy branżowe jasno określają, że dwutlenek krzemu w wodzie zasilającej parownik MVR nie powinien przekraczać 50 mg/l, podczas gdy projekty odzyskiwania zasobów soli muszą kontrolować tę zawartość w granicach 10 mg/l. Pod wpływem wysokiej temperatury kwas krzemowy polimeryzuje, tworząc gęsty, twardy kamień krzemianu magnezu i krzemianu wapnia, który mocno przylega do ścian rur wymiennika ciepła. Przy przewodności cieplnej wynoszącej zaledwie 1/100 przewodności stali nierdzewnej, kamień krzemionkowy bezpośrednio zwiększa zużycie energii parowania o 40%. Ponieważ jest niezwykle twardy, trudno go usunąć zwykłym kwasem i wymaga wyłączenia w celu przepłukania wodą pod wysokim ciśnieniem; każdy taki postój konserwacyjny może trwać 3-7 dni. Gdy rurociągi zostaną zablokowane przez kamień krzemionkowy, wydajność oczyszczania systemu gwałtownie spada, a także istnieje ryzyko dla środowiska związane z odprowadzaniem ścieków niezgodnie z przepisami.

3. Wtórne kaskadowe straty gospodarczeKrzemionka dostająca się do skrystalizowanego produktu z soli powoduje, że sól staje się czarna i nie spełnia standardów jakości, przez co nie nadaje się do sprzedaży jako sól przemysłowa i zmusza do usuwania jej jako odpadu niebezpiecznego – nawet 10-krotnie droższego. Tymczasem częste cykle rozruchu i zatrzymywania oraz wielokrotne czyszczenie chemiczne generują duże ilości niebezpiecznego osadu, a w połączeniu z chemicznymi materiałami eksploatacyjnymi, godzinami pracy i przestojami w produkcji, zwiększają się ogólne koszty eksploatacji i konserwacji.

Skala krzemionkowa ma trzy główne cechy:trudności w czyszczeniu, nieodwracalne uszkodzenia i zużycie ciężkiego sprzętu— i stanowi kluczowe ukryte zagrożenie dla stabilnej pracy systemów zagęszczania membranowego i systemów krystalizacji przez odparowanie.

Wszystkie przepisy dotyczące projektów branżowych jasno stwierdzają, że odkrzemianiu nie można zaradzić ani naprawić za pomocą dodatkowego sprzętu; musi to stanowić kluczową część obróbki wstępnej, przy ścisłej kontroli kluczowych parametrów procesu, takich jak pH, dozowanie środka chemicznego i czas retencji reakcji. W oparciu o rzeczywistą jakość wody w ramach projektu i cele odzyskiwania zasobów należy wybrać odpowiednie procesy — takie jak wytrącanie solą magnezową, membrana rurowa i polerowanie żywicy w celu usunięcia krzemionki — aby kontrolować dwutlenek krzemu w wodzie zasilającej w standardowych granicach. Tylko w ten sposób można skutecznie ograniczyć kompleksowe koszty wynikające z awarii sprzętu, konserwacji przestojów i usuwania odpadów niebezpiecznych, zapewniając długoterminowe, stabilne i zgodne działanie całego systemu uzdatniania wody.