Mało energochłonna utylizacja zasolonych wód kopalnianych w zintegrowanym systemie membranowo – wyparnym

• Autorzy: Turek M. , Laskowska E. , Mitko K. , Jakóbik-Kolon A.

Warianty tytułu

EN

Low energy utilization of mine saline water in the integrated membrane-evaporative system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono rozwiązanie, w którym woda zasolona poddawana jest wstępnemu uzdatnianiu metodą nanofiltracji (NF) a następnie zatężaniu metodą wyparną lub w zintegrowanym układzie elektrodializa – odwrócona osmoza i dalszemu odparowaniu z krystalizacją chlorku sodu. Na przykładzie solanki z KWK Budryk wykazano, że uzysk soli, dzięki samemu zastosowaniu nanofiltracji, można zwiększyć z obecnej wartości 72,01% do 87,35%, a po dalszym usprawnieniu, polegającym na oczyszczaniu chemicznym, do 91,11% a nawet 99,1%. Wstępne uzdatnianie solanki metodą nanofiltracji, prowadzone w sposób opracowany przez Autorów w warunkach dużego przesycenia siarczanem wapnia z częściową recyrkulacją retentatu i kontrolowaną krystalizacją gipsu, daje możliwość zastosowania mało energochłonnych rozwiązań zatężania solanki. Na przykładzie solanki Budryk wykazano, że zużycie energii w procesie jej utylizacji można zmniejszyć z obecnych 888,7 kWh/t soli do 433,7-451,2 kWh/t soli, w przypadku zatężania solanki mało energochłonną metodą wyparną lub do 396,8 kWh/t soli w przypadku zatężania solanki w zintegrowanym układzie: elektrodializa – odwrócona osmoza. Proponowane rozwiązanie ma zostać przebadane w instalacji pilotowej w ramach projektu NANOS, finansowanego w programie TANGO2.

EN

The paper presents an integrated system, in which saline water is pre-treated with nanofiltration (NF), then concentrated with thermal method or with electrodialysis-reverse osmosis, followed by further evaporation with sodium chloride crystallization. Based on water from KWK Budryk coal mine, it was proved that salt recovery, thanks to nanofiltration alone, can be increased from current value of 72.01% to 87.35%, or up to 91.11% or 99.1% after further enhancement. Following Authors’ developed procedure of nanofiltration pretreatment – operation at high calcium sulphate supersaturation with partial retentate recirculation and gypsum precipitation, makes the low energy consumption brine concentration possible. Based on Budryk brine, it was proved that energy consumption can be decreased from the current value of 888.7 kWh/t of salt to 433.7-451.2 kWh/t if the low energy consumption thermal method is applied or down to 396.8 kWh/t if the integrated electrodialysis-reverse osmosis system is applied. The proposed solution is to be verified in a pilot plant during the NANOS project funded in the TANGO2 programme.

Słowa kluczowe

PL

wody kopalniane; odsalanie; nanofiltracja

EN

mine waters; desalination; nanofiltration

• Wydawca: Instytut Techniki Górniczej KOMAG
• Czasopismo: Maszyny Górnicze
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 36, nr 1
• Strony: 39--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab.

Twórcy

autor

Turek M.

• Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny

autor

Laskowska E.

• Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny

autor

Mitko K.

• Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny

autor

Jakóbik-Kolon A.

• Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny

Bibliografia

• [1] Al-Hajouri A.A., Al-Amoudi A.S., Mohammed Farooque A.: Long term experience in the operation of nanofiltration pretreatment unit for seawater desalination at SWCC SWRO plant. Desalination and Water Treatment (online). 2013, vol. 51, s. 1861-1873. (13 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2012.718135
• [2] Casas S., Aladjem C., Cortina J.L., Larrotcha E., Cremades L.V.: Seawater reverse osmosis brines as a new salt source for the chlor-alkali industry: integration of NaCl concentration by electrodialysis. Solvent Extraction and Ion Exchance (online). 2012, vol. 30, s. 322–332. (14 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1080/07366299.2012.686849
• [3] Efraty A., Barak R.N., Gal Z.: Closed circuit desalination — A new low energy high recovery technology without energy recovery. Desalination and Water Treatment (online). 2011, vol. 31, s. 95-101. (14 marca 2018). http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2011.
• [4] Gabelich C.J., Williams M.D., Rahardianto A., Franklin J.C., Cohen Y.: High-recovery reverse osmosis desalination using intermediate chemical demineralization. Journal of Membrane Science (online). 2007, vol. 301, s. 131–141. (14 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2007.06.007
• [5] Hamed O.A., Hassan A.M., Al-Shail K., Farooque M.A.: Performance analysis of a trihybrid NF/RO/MSF desalination plant. Desalination and Water Treatment (online). 2009, vol. 1, s. 215-222. (13 marca 2018). http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2009.113
• [6] http://www.solino.pl/PL/NaszaOferta/PrzemyslChemiczny/Strony/Solanka-przemyslowa.aspx (12 stycznia 2018)
• [7] https://ciechgroup.com/relacje-inwestorskie/informacje-rynkowe/segment-sodowy/sol-warzona/ (13 stycznia 2018)
• [8] https://www.kopalniawieliczka.eu/pl/kopalnia-soli/ochrona-srodowiska (28 lutego 2018)
• [9] Kaya C., Sert G., Kabay N., Arda M., Yüksel M., Egemen Ö.: Pre-treatment with nanofiltration (NF) in seawater desalination - preliminary integrated membrane tests in Urla, Turkey. Desalination (online). 2015, vol. 369 s. 10-17. (13 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2015.04.029
• [10] MOKROSZ Sp. z o.o., inf. własna
• [11] Piecha J., Klimek R.: Zakład Odsalania przy kopalni „Dębieńsko” - bezodpadowa utylizacja zasolonych wód kopalnianych. Wiadomości Górnicze 1998, nr 9, s. 379-384
• [12] Pomerantz N., Ladizhansky Y., Korin E., Waisman M., Daltrophe N., Gilron J.: Prevention of Scaling of Reverse Osmosis Membranes by “Zeroing” the Elapsed Nucleation Time. Part I. Calcium Sulfate. Industrial & Engineering Chemistry Research (online). 2006, vol. 45, s. 2008–2016. (14 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1021/ie051040k
• [13] Reverse Osmosis Treatment of Central Arizona Project Water for the City of Tucson, Desal R&D Report, 2004, nr 36. Phoenix: US Department of the Interior, Bureau of Reclamation, 2004
• [14] Tong T., Elimelech M.: The Global Rise of Zero Liquid Discharge for Wastewater Management: Drivers, Technologies, and Future Directions. Environmental Science & Technology (online). 2018, vol. 50 s. 6846–6855. (13 marca 2018). https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.6b01000
• [15] Turek M., Mitko K., Laskowska E., Chorążewska M., Piotrowski K., Jakóbik-Kolon A., Dydo P.: Energy consumption and gypsum scaling assessment in hybrid nanofiltration-reverse osmosis-electrodialysis system. Chemical Engineering & Technology (online). 2018, vol. 41, s. 392-400. (13 marca 2018). http://dx.doi.org/10.1002/ceat.201700371
• [16] Voutchkov N.: Introduction to Reverse Osmosis Desalination (online), (13 marca 2018). http://www.suncam.com/authors/110Voutchkov/053.pdf
• [17] Wilf M.: Fundamentals of RO-NF technology. W: Proceedings of International Conference on Desalination Costing, Limassol, Cypr, 6-8 grudnia 2004 r.

Uwagi

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).