מקרה: פרויקט עירוני לטיפול בשפכים בהיקף של 3000 טון ליום בעיר שימן
שימוש חוזר במים מוחזרים מתייחס לשימוש בשפכים הנוצרים בתהליך הייצור כמקור מים, טיפול מתאים להסרת זיהומים שונים, חומרים רעילים ומזיקים, יוני מתכות כבדות ומזהמים אחרים, וחיטוי ועיקור אותם לפני שימוש חוזר. מדדי איכות המים של מים מוחזרים נופלים בין המפלס העליון והתחתון. לאחר הטיפול, המים המוחזרים עומדים בתקנות הלאומיות הרלוונטיות וניתן להשתמש בהם באופן נרחב בייצור ארגוני או בחיי מגורים. הוא משמש בדרך כלל להשקיה ירוקה, שטיפת שירותים, שטיפת מכוניות וכו'. באזורים החסרים משאבי מים מתוקים וחסרים קשות באספקת מים עירונית, אימוץ טכנולוגיית מים חוזרים יכול לא רק לחסוך במקורות מים אלא גם להפוך את הביוב ללא מזיק. זוהי דרך חשובה למניעה ובקרה של זיהום מים, וגם טכנולוגיה ותהליך חדשים שסין כרגע ותתמקד בקידום לאורך זמן.
אחד התהליכים החשובים לשימוש חוזר במים מוחזרים הוא סינון ממברנות, העושה שימוש בממברנות אולטרה סינון, מיקרופילטרציה או אוסמוזה הפוכה לצורך טיפול. הוא מתאים למצבים עם שינויים משמעותיים באיכות המים. היתרון של סינון הממברנה הוא בכך שיש לו קצב הסרת SS גבוה וטביעת רגל קטנה בהרבה בהשוואה לטיפול משני מסורתי.
ביניהם, קרום קרמי סיליקון קרביד הוא סוג חדש של חומר ממברנה שיכול למלא תפקיד חשוב בטיפול במים והוא כיום חומר הממברנה המתקדם ביותר. היתרונות העיקריים שלו הם עמידות לחומצות ואלקליות, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורה, תפוקה גבוהה, עמידות לזיהום וכו'. היא יכולה להשיג שטיפה לאחור באינטרנט ושטף ממברנות יציב.
היתרונות של קרום קרמי סיליקון קרביד כוללים בעיקר:
- שטף ממברנה גבוה: בהשוואה לממברנה קרמית מאלומינה ולממברנה אורגנית, לממברנה קרמית סיליקון קרביד יש הידרופיליות חזקה יותר ונקבוביות גבוהה יותר, מה שמאפשר לשטף ליחידת שטח של קרום קרמי סיליקון קרביד להגיע פי 3-5 מזה של קרום קרמי אלומינה ופי 5-10 מזו של ממברנת אלומינה.
- ביצועי הפרדה יעילים: קרום קרמי סיליקון קרביד יכול להפריד ביעילות חלקיקים מרחפים וטיפות שמן במים מבלי להיות מושפע מאיכות אספקת המים, שהיא בעלת משמעות רבה לשיפור יעילות ואיכות הטיפול במים.
- קל לניקוי: בשל הסביבה החשמלית השלילית על פני השטח של ממברנות קרמיות סיליקון קרביד, הן עמידות יותר בפני זיהום, ועם נקבוביות גבוהה, שטיפה לאחור יכולה להסיר בקלות רבה יותר מזהמים ממשטח הממברנה. זה מקל על עבודת התחזוקה והניקיון בשימוש בפועל, מה שעוזר להאריך את חיי השירות של הממברנה.
- עלות אפקטיבית: ראשית, מנקודת מבט של השקעה ראשונית, ממברנות קרמיות סיליקון קרביד עשויות לדרוש השקעות ראשוניות גבוהות יותר, אך השקעות כאלה עשויות להניב תשואה בפעולות-ארוכות טווח באמצעות הביצועים היעילים שלהן. שנית, במונחים של עלויות תפעול, בשל החומר המיוחד ותהליך הייצור של קרום קרמי סיליקון קרביד, יש לו יכולת מעולה נגד זיהום ומאפיינים -לניקוי עצמי. המשמעות היא שבמהלך הפעולה, ממברנת הקרמיקה סיליקון קרביד יכולה לשמור על שטף גבוה למשך זמן ארוך יותר ללא צורך בשטיפת חזרה תכופה. לכן, מחזור השטיפה לאחור של ממברנות קרמי סיליקון קרביד הוא בדרך כלל ארוך יותר, מה שיכול להפחית את תדירות השטיפה לאחור, צריכת אנרגיה וצריכת כימיקלים, מה שעוזר להפחית את עלויות התפעול הכוללות. בשל היציבות הכימית המצוינת ויכולתו נגד זיהום, ממברנות קרמיות סיליקון קרביד יכולות לשמור על שטף גבוה ואובדן לחץ נמוך במהלך הפעולה. המשמעות היא שתחת אותה יכולת עיבוד, הכוח המניע הנדרש לממברנה הקרמית של סיליקון קרביד (כגון אנרגיה שאיבה) קטן יחסית, ובכך מפחית את צריכת האנרגיה. שלישית, מבחינת עלויות התחזוקה, לממברנות קרמיות סיליקון קרביד יכולות ניקוי חזקות, מה שאומר שעלויות הניקוי והתחזוקה של הממברנות נמוכות יחסית במהלך הפעולה. בנוסף, חיי השירות הארוכים יותר שלו יכולים גם להפחית את תדירות החלפת הממברנה, ולהפחית עוד יותר את עלויות התחזוקה. לכן, מנקודת המבט של עלות מחזור החיים, למרות שלממברנות קרמיות סיליקון קרביד יש השקעה ראשונית גבוהה יותר, תוחלת החיים הארוכה וביצועי היעילות הגבוהים שלהן הופכים את העלות{10}}יעילותן לטובה יותר מאשר ממברנות קרמיות אלומינה וממברנות אורגניות לאורך כל מחזור החיים.
בקיצור, הטיפול והשימוש החוזר במים מוחזרים הם דרך דלת-פחמן, ידידותית לסביבה וחסכונית לניצול משאבי מים, שיכולה להקל מאוד על בעיית המחסור הנוכחית במים ולהניח בסיס איתן לפיתוח בר קיימא. לממברנה קרמית סיליקון קרביד, כאחד מחומרי הממברנה המתקדמים ביותר, יש סיכויי פיתוח ומרחב שימוש גדולים בתחום השימוש החוזר במים.