Beth Yw Cyfeiriad Datblygiad Diweddaraf Dihalwyno Dŵr Môr?

Tuedd ddiweddar sydd â'r nod o leihau cost cynhyrchu dŵr croyw yw'r defnydd o systemau osmosis gwrthdro dŵr môr (SWRO), a all gynyddu cyfradd adennill gyffredinol dihalwyno o'r 40-50% nodweddiadol i 55-60%.

Yn seiliedig ar brofion cynhwysfawr diweddar o systemau adferiad uchel, defnydd ynni systemau SWRO oedd 2.1 kWh/m³a 2.9 kWh/m³ar halltedd dŵr môr o 35,000 mg/L a 43,000 mg/L, yn y drefn honno.

Mae'r defnydd hwn o ynni yn debyg i ddefnydd systemau SWRO traddodiadol sy'n defnyddio cyfnewidwyr pwysau i adennill dŵr môr, ond y gwahaniaeth allweddol yw bod ystod adferiad cynaliadwy systemau adfer uchel 10-20% yn uwch.

Gall dylunio systemau derbyn a rhag-drin planhigion dŵr ar gyfer cyfraddau adennill uwch arbed costau cyfalaf a chynhyrchu dŵr sylweddol ar gyfer gweithfeydd dŵr newydd, a gall gynyddu gallu cynhyrchu dŵr croyw gweithfeydd dŵr presennol gyda buddsoddiad cyfalaf cymharol isel.
 

Y duedd ddiweddaraf yn yr ymgais i leihau'r defnydd o ynni dihalwyno a chostau cynhyrchu dŵr croyw yw datblygu pilenni osmosis gwrthdro nanostrwythuredig (NST) sydd ag effeithlonrwydd pasio dŵr uwch nag elfennau pilen confensiynol presennol.

Pilenni NST yn eu hanfod yw pilenni RO sy'n cynnwys sianeli maint nano llinol unigol (tiwbiau / gronynnau) wedi'u hymgorffori ar hap ym matrics polymer y bilen, neu gellir eu gwneud yn gyfan gwbl o sianeli maint nano clystyrog (nanotiwbiau).

Mae technoleg bilen NST wedi datblygu'n gyflym dros y 10 mlynedd diwethaf, ac mae pilenni NST a ddatblygwyd yn ddiweddar naill ai'n ymgorffori nanoronynnau anorganig mewn pilenni confensiynol neu wedi'u gwneud o bilenni mandyllog hynod strwythuredig sy'n cynnwys araeau nanotiwb wedi'u pacio'n ddwys.

Dywedir bod gan y pilenni NST hyn athreiddedd penodol uwch na philenni RO confensiynol ar bron yr un cyfraddau gwrthod uchel.

Yn ogystal, mae gan bilenni NST gyfraddau baeddu tebyg neu is na philenni confensiynol a RO sy'n gweithredu o dan yr un amodau, a gellir eu dylunio i wella detholedd cadw ïonau penodol.

Yr economi gylchol yw'r unig ffordd ar gyfer twf economaidd byd-eang cynaliadwy. Er enghraifft, wrth gymhwyso'r model economi gylchol, gellir defnyddio heli a gynhyrchir gan blanhigion dihalwyno fel ffynhonnell mwynau gwerth uchel, megis calsiwm, magnesiwm a sodiwm clorid. Gellir echdynnu elfennau prin o bridd - gan gynnwys lithiwm, strontiwm, thoriwm a rwbidiwm - o heli hefyd.

Yn ddiweddar, mae pwysau marchnad elfennau daear prin byd-eang wedi dod ag argaeledd a chyflenwad metel prin i flaen y gad mewn trafodaethau datblygu cynaliadwy ac agendâu ymchwil. Defnyddir y metelau hyn i gynhyrchu cydrannau allweddol llawer o gynhyrchion, gan gynnwys awyrennau, automobiles, ffonau smart a dyfeisiau biofeddygol.

Mae cydnabyddiaeth gynyddol y bydd datblygu a defnyddio technolegau ynni glân a chynhyrchion, prosesau a gweithgynhyrchu cynaliadwy yn gofyn am lawer iawn o fetelau prin ac elfennau gwerthfawr, gan gynnwys metelau grŵp platinwm fel lithiwm, copr, cobalt, arian ac aur.

Mae'r tueddiadau technoleg diweddaraf yn dangos bod magnesiwm yn disodli alwminiwm yn y diwydiannau modurol, cyfrifiaduron a ffonau symudol oherwydd bod magnesiwm yn fwy na 30% yn ysgafnach. Er bod ffynonellau magnesiwm cyfyngedig yn y byd, mae dŵr môr yn cynnwys llawer iawn o fagnesiwm, y gellir ei adennill trwy ei ganolbwyntio mewn heli dihalwyno ac yna ei echdynnu trwy arsugniad dethol.
Dros yr ychydig flynyddoedd diwethaf, mae'r diwydiant dihalwyno wedi datblygu amrywiaeth o dechnolegau crynhoi heli ac echdynnu mwynau i alluogi gweithgynhyrchu cynhyrchion sy'n fasnachol werthfawr o heli.

Mae echdynnu mwynau o ddŵr môr yn fwy ecogyfeillgar na mwyngloddio ar dir.

Nid oes angen dŵr croyw i brosesu cloddio dŵr môr ac nid yw'n cynhyrchu llawer iawn o ddŵr wedi'i halogi na gwastraff y mae angen ei waredu.

Yn ogystal, gall y technolegau crynhoi heli newydd hyn leihau'n sylweddol neu ddileu arllwysiad heli i'r cefnfor yn llwyr.

Wrth i dechnoleg adnoddau heli ddatblygu, gall y refeniw o echdynnu mwynau gwerth uchel yn fasnachol (fel magnesiwm, lithiwm, a sodiwm clorid pur) o heli wrthbwyso cost cynhyrchu dŵr dihalwynedig, a thrwy hynny drawsnewid dŵr dihalwynedig o'r ffynhonnell gynaliadwy fwyaf costus o cyflenwad dŵr croyw i'r ffynhonnell cost isaf o gyflenwad dŵr croyw.
Gall adennill adnoddau heli hefyd fod yn allweddol i ddatrys her cynaliadwyedd ynni dihalwyno. Bydd y genhedlaeth nesaf o orsafoedd ynni niwclear yn defnyddio thorium a rubidium yn lle wraniwm fel tanwydd niwclear.

Gall gweithfeydd pŵer niwclear bach sydd â phŵer rhwng 10 a 50 megawat ddarparu trydan ar gyfer gweithfeydd dihalwyno mawr a chanolig. Prif fantais y ffynhonnell ynni newydd hon yw y gellir echdynnu digon o ddeunyddiau crai yn uniongyrchol o heli'r gwaith dihalwyno. Yn ogystal â chael eu tynnu'n hawdd o heli, mantais arall o'r elfennau daear prin hyn yw na ellir eu defnyddio i wneud arfau niwclear, gan wneud heli dihalwyno yn ddeunydd crai newydd ar gyfer defnydd heddychlon o ynni atomig a dod â mwy o fanteision i ddynolryw.

Mae'r cemegau a ddefnyddir i lanhau pilenni osmosis hallt a dŵr môr yn aml yr un fath â chemegau a ddefnyddir mewn past dannedd, sebon, a glanedyddion masnachol. Mae adlif a dŵr golchi pilen yn aml yn cael ei drin i dynnu solidau neu halogion eraill cyn ei ychwanegu at y dwysfwyd dihalwyno i'w ollwng. Mae'r prosesau dihalwyno o'r radd flaenaf a ddefnyddir mewn gweithfeydd dihalwyno modern yn defnyddio cemegau cyfyngedig iawn.

Mae'r holl gemegau a ychwanegir yn ystod y prosesau trin dihalwyno amrywiol yn rhai gradd bwyd, yn fioddiraddadwy, ac wedi'u sgrinio'n benodol i fod yn ddiwenwyn i fywyd dyfrol. Nid yw gollyngiadau o weithfeydd dihalwyno hefyd yn wenwynig ac yn ddiniwed i fywyd morol ac fe'u cynlluniwyd i ddiraddio'n gyflym heb achosi newidiadau parhaol i'r ecosystem forol o'i amgylch.

Yn ddiweddar, mae dihalwyno wedi symud tuag at ddihalwyno heb gemegau ac adfer mwynau gwerthfawr a metelau prin o'r dwysfwyd, a disgwylir i ddihalwyno ddod yn un o'r dewisiadau amgen mwyaf ecogyfeillgar a chynaliadwy ar gyfer cyflenwad dŵr y ganrif hon.

Yn ystod y pum mlynedd diwethaf, mae llawer o wledydd sydd â phlanhigion dihalwyno mawr, megis Awstralia, Sbaen, Saudi Arabia, a rhannau eraill o'r Dwyrain Canol, wedi dechrau gweithredu rhaglenni dihalwyno gwyrdd cynhwysfawr gyda'r nod o leihau nifer ac amrywiaeth y cemegau a ddefnyddir yn y dihalwyno. broses gynhyrchu. Bydd y cynlluniau hyn yn manteisio ar y datblygiadau diweddaraf mewn technoleg dihalwyno ac ymchwil i drawsnewid yr holl gyfleusterau presennol yn weithfeydd dihalwyno heb gemegau yn y pen draw.

Yn hanesyddol mae planhigion dihalwyno wedi defnyddio sodiwm hypoclorit i glorineiddio dŵr sy'n dod i mewn i atal twf organebau morol yn y pibellau mewnfa ac ar y pilenni osmosis cefn.

Rhoddodd y rhan fwyaf o weithredwyr gweithfeydd dihalwyno'r gorau i'r arfer hwn bron i ddegawd yn ôl ac erbyn hyn dim ond unwaith neu ddwywaith y mis y maent yn defnyddio clorineiddiad am 6 i 8 awr bob tro.

Yn ogystal, nid yw rhai rheolwyr gweithfeydd dihalwyno yn defnyddio unrhyw ddiheintyddion ar y dŵr môr sy'n dod i mewn oherwydd mae'n well ganddynt ddefnyddio'r system rhag-drin planhigion dihalwyno i reoli biobaeddu yn hytrach na chemegau.

Ar hyn o bryd, clorid fferrig a sylffad fferrig yw'r ceulyddion a ddefnyddir amlaf ar gyfer rhag-drin dŵr môr. Yn y gorffennol, ychwanegwyd y cemegau hyn ar gyfradd gyson ac mewn symiau cymharol uchel.

Mae'r diwydiant dihalwyno wedi mabwysiadu monitro awtomatig o'r cynnwys solidau yn y dŵr môr ac yn addasu'r dos ceulydd yn awtomatig yn gymesur â'r cynnwys solidau crog gwirioneddol yn y dŵr.

Mae'r rhan fwyaf o weithfeydd ledled y byd wedi mabwysiadu'r strategaeth weithredu hon dros y 10 mlynedd diwethaf, gan leihau'r defnydd o geulyddion i lai na hanner yr hyn yr arferai fod.

Hyd at ddegawd yn ôl, roedd llawer o weithfeydd dihalwyno yn defnyddio asidau a fflocwlantau i wneud y gorau o'r cemeg trin dŵr.

Heddiw, nid yw'r gweithfeydd dihalwyno mwyaf datblygedig a pheirianwyr profiadol bellach yn defnyddio asidau a fflocwlantau ar gyfer rhag-driniaeth, ond maent yn dibynnu ar systemau a gweithrediadau rhag-drin wedi'u optimeiddio i reoli'r cemeg trin dŵr.

Hyd at 2010, roedd gwrthsalyddion a sodiwm hydrocsid yn cael eu defnyddio'n gyffredin mewn llawer o weithfeydd dihalwyno, yn bennaf er mwyn atal esgyn a achoswyd gan dynnu boron o'r dŵr dihalwyno. Yn 2011, cynyddodd Sefydliad Iechyd y Byd y terfyn canllaw ar gyfer boron mewn dŵr yfed o 0.5 mg/L i 2.4 mg/L, ac ers hynny, mae'r rhan fwyaf o weithfeydd dihalwyno wedi rhoi'r gorau i ychwanegu sodiwm hydrocsid a gwrthscalants.

Y cam nesaf wrth fabwysiadu technolegau newydd sy'n rhydd o gemegau ac sy'n seiliedig ar ynni adnewyddadwy yw ôl-drin y dŵr dihalwyno gan ddefnyddio calsiwm wedi'i dynnu o heli, yn hytrach na defnyddio cyfansoddion calsiwm sydd ar gael yn fasnachol fel calch.

Mae angen llawer iawn o egni i wahanu halen o ddŵr môr i oresgyn y pwysau osmotig sy'n digwydd yn naturiol ar y bilen osmosis gwrthdro. Er bod ôl troed carbon cynhyrchu dŵr yfed o ddŵr dihalwyno yn uwch na chynhyrchu dŵr yfed o ffynonellau dŵr croyw traddodiadol, mae'n is na gweithgareddau dynol eraill sy'n gwella ansawdd bywyd, megis rheweiddio bwyd, gwresogi dŵr baddon, gyrru car preifat neu hedfan. mewn awyren.

Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o weithfeydd dihalwyno yn defnyddio tanwyddau ffosil i gynhyrchu trydan. Fodd bynnag, mae nifer o brosiectau ynni gwynt diweddar yn Awstralia wedi'u rhoi ar waith mewn gweithfeydd dihalwyno SWRO, sy'n cynhyrchu cymaint o drydan ag y mae'r gweithfeydd dihalwyno yn ei ddefnyddio. Mae nifer o wledydd y Dwyrain Canol a Gogledd Affrica wedi cymryd yr awenau i ddatblygu portffolio cryf o weithfeydd pŵer ynni adnewyddadwy i ddarparu trydan ar gyfer dihalwyno.

Wrth archwilio dewisiadau ynni adnewyddadwy amgen, mae canolfannau ymchwil sy'n arwain y byd yn yr Unol Daleithiau, Saudi Arabia ac Ewrop yn datblygu cenhedlaeth newydd o ddyfeisiau adfer ynni, pympiau pwysedd uchel a philenni sy'n anelu at leihau cyfanswm y defnydd o ynni o ddihalwyno i lai na 2.45 kWh/m³a'r galw am ynni o ddihalwyno osmosis o chwith i lai nag 1.8 kWh/m³. Bydd y datblygiadau hyn yn lleihau cyfanswm y defnydd o ynni ac ôl troed carbon gweithfeydd dihalwyno o fwy na 30%.

Ers cyflwyno'r cyfnewidydd pwysau cyntaf yn 2001, mae'r dechnoleg aflonyddgar hon wedi cynyddu effeithlonrwydd adfer ynni dihalwyno o 75% i 96%. Fodd bynnag, mae cyfle o hyd i gynyddu adferiad ynni i'r uchafswm damcaniaethol o 99%.