Ontzilting dmv omgekeerde osmose

Osmose is een natuurlijk verschijnsel, zonder welk het leven onmogelijk zou zijn. Het zijn de osmotische processen waardoor planten voeding kunnen opnemen uit de grond en waardoor onze nieren ons bloed van afvalstoffen zuiveren. Alhoewel osmose al in 1850 werd ontdekt en bestudeerd, heeft het tot 1960 geduurd voordat de praktische toepassing van dit verschijnsel toegepast kon worden voor de ontzouting van water.

Membraanfiltratie is lange tijd gezien als enigszins futuristisch, duur en gecompliceerd proces. In de afgelopen vijftien jaar heeft het proces zich echter ontwikkeld tot een volwassen en betrouwbare techniek, die zeer goed bruikbaar is bij (drink)waterzuivering.

Wordt in een systeem met twee vloeistoffen, die gescheiden zijn door een semi-permeabel membraan (wel doorlaatbaar voor water, niet voor zouten) aan één kant zout toegevoegd, dan zal door het membraan zuiver water gaan stromen, totdat de druk aan beide zijden van het membraan gelijk is. Het blijkt dat aan de kant waaraan het zout is toegevoegd het waterniveau hoger is dan aan de andere kant. Het precieze hoogteverschil, dat afhangt van de hoeveelheid toegevoegd zout, noemt men de osmotische druk. Deze druk kan bij zeewater ongeveer 26 bar zijn. De naam omgekeerde osmose kan nu als volgt uitgelegd worden. Om water te ontzouten, moet er juist water van de zoute zijde door het membraan passeren naar de "zoete" zijde: het omgekeerde osmose effect. Om dit te bereiken moet druk uitgeoefend worden op het zoute water: allereerst om de natuurlijke osmotische druk op te heffen, en vervolgens extra druk om water door het membraan te persen. Om zeewater te ontzilten is daardoor een werkdruk van circa 50-60 bar nodig.

De meeste toegepaste technieken voor het ontzouten van water zijn, omgekeerde osmose, electrodialyse, destilleren en de ionenwisselaar (zie schema). Omgekeerde osmose is over het algemeen het zuinigste proces voor de ontzilting van brakwater en zeewater. Als er een vergelijking gemaakt wordt met het traditionele thermische proces destilleren dan is omgekeerde osmose wat betreft de kapitale investeringen en het energie verbruik een stuk economischer.

De belangrijkste ontziltings processen

Omgekeerde osmose modules

Er zijn vier typen omgekeerde osmose modules die worden gebruikt voor omgekeerde osmose processen en dan vooral bij het ontziltingsproces: tubulaire, vlakke plaat, spiraal-gewonden en holle vezel modules.

De tubulaire en plaat modules hebben hoge installatie en systeem kosten en een lage pakkingsdichtheid (zeer laag voor tubulaire modules). Deze modules zijn ontworpen aan het begin van het omgekeerde osmose tijdperk. Desondanks zijn deze ontwerpen zeer geschikt voor processen waarbij voedingswater met een hoge fouling gereinigd wordt. Ze worden dan ook veelvuldig ingezet in de voedingsmiddelen industrie (scheiden van melk producten voor de kaas productie, concentreren van tomatensap) en de afvalwaterbehandeling. Maar ze concurreren zelden met spiraalgewonden en holle vezel modules bij waterzuivering en ontziltingsprocessen.

Hieronder is een vergelijking weergeven tussen de vier basis ontwerpen. Zoals in het schema is aangegeven is de kans op fouling van de membranen veel hoger bij holle vezel modules dan bij spiraalgewonden ontwerpen die op hen beurt weer vatbaarder zijn dan plaat en tubulaire ontwerpen.

Verwijzend naar de systeemkosten in het schema, hebben spiraalgewonden en holle vezel modules vrijwel dezelfde kosten met betrekking op het behandelen van bronwater. De kosten voor de voorbehandeling zijn hoger bij het zuiveren van oppervlaktewater als men holle vezel membranen wilt gebruiken. Deze zijn namelijk gevoeliger voor fouling en daarom een effectievere voorbehandeling nodig hebben. De kosten van tubulaire en vlakke plaat modules zijn veel hoger dan holle vezel en spiraal gewonden modules terwijl de onderlinge kosten van tubulaire en vlakke plaat modules ongeveer gelijk zijn. De hoeveelheid ruimte die de modules in beslag nemen ligt in het voordeel van de holle vezel modules en de spiraalgewonden modules. De tubulaire modules nemen de minste ruimte in beslag. Over het algemeen kan gezegd worden dat in omgekeerde osmose installaties vrijwel altijd spiraal gewonden membranen worden gebruikt voor het ontzouten van zeewater.

• Omgekeerde Osmose Ontziltingsinstallatie (zeewater)
• Systeem ontwerp
• Factoren die invloed hebben op de prestaties

* grafische afbeeldingen zijn van FILMTEC membranes