Käänteisosmoosilaitteistojen rejektivesien käsittelyratkaisut

Abstract

Maapallon puhtaan veden kulutus on kolminkertaistunut viimeisten 50 vuoden aikana pääosin väestönkasvusta johtuen. Jatkuvasti lisääntyvän vedentarpeen tyydyttämiseksi tarvitaan taloudellisia ja ympäristöystävällisiä ratkaisuja. Käänteisosmoositekniikka on kasvattanut suosiotaan vedenpuhdistusmenetelmänä teollisuuslaitoksien jätevesien käsittelyssä ja puhtaan juomaveden tuottamisessa parantuneiden laitteistojen sekä membraanien ominaisuuksien vuoksi. Käänteisosmoositekniikan yhteydessä muodostuville rejektivesille on ongelmallista keksiä ratkaisuja; yksinkertaisia, halpoja ja ympäristöystävällisiä menetelmiä ei ole.

Tässä diplomityössä esitellään rejektien käsittelyn yksikköprosesseja sekä näistä yhdistelemällä saatuja rejektin käsittelyratkaisuja. Pyrkimyksenä käänteisosmoosilaitoksilla on yhä enemmän nesteiden nollapäästö, jossa prosessista ei tule ulos jätettä nestemäisessä muodossa. Nesteiden nollapäästö on ympäristöystävällistä ja muodostuvia kiinteitä jätteitä on nestemäisiä jätteitä helpompi varastoida tai mahdollisesti hyödyntää taloudellisesti.

Kokeellisessa osassa esitetään kahden eri käänteisosmoosilaitteiston saannon korottaminen erillisellä käänteisosmoosilaitteistolla. Saannon korottaminen tuottaa samasta syöttövesimäärästä enemmän puhdasta permeaattia ja konsentroituneempaa rejektiä. Useissa yksikköprosesseissa on etua konsentroituneesta rejektistä; käsittelystä tulee helpompaa ja taloudellisempaa. Lisäksi korkeammalla saannolla muodostuu rejektiä tilavuudeltaan pienempi määrä, jolloin sen käsittely ja mahdollinen siirtely on helpompaa.

Yhdistelemällä eri rejektinkäsittelyn yksikköprosesseja sekä korkeaa saantoa käänteisosmoosilaitteistolla päästään lähelle nesteiden nollapäästöä. Usein nesteiden nollapäästön yhteydessä saadaan kiteytettyä rejektin seasta suoloja, joilla on taloudellista arvoa. Rejektin sisältämien suolojen ja epäpuhtauksien taloudellisen arvon huomioiminen ja yleinen asennemuutos rejektejä kohtaan edesauttaa rejektien käsittelyn kehittymistä ja uusia innovaatioita.

Potable water consumption on Earth has tripled during the last 50 years due to population growth. To bear the ever-increasing need for fresh water, economical and ecological solutions to produce potable water are needed. By reason of evolved equipment and improved membranes, reverse osmosis has become more general water treatment method for the waste water purification of industrial plants and producing potable water. It is problematic to find solutions for reject waters forming in reverse osmosis plants since there are no simple, economic and ecological methods.

Unit processes for reject water treatment and solutions made by combining these processes presented in this master´s thesis. The nowadays most emerging goal for reverse osmosis plants is zero liquid discharge in which no liquid waste exists from the process. Zero liquid discharge is ecological and it is easier to utilize composed solid wastes economical than utilize liquid wastes.

In the experimental part of master´s thesis the rise of the yield of two different reverse osmosis plants with one reverse osmosis installation is presented. Raising the yield produces more permeate from the same amount of feed water and more concentrated reject water. It is easier and more economical to Highly concentrated water is beneficial for most of reject water treatment unit processes by making them easier and economical to be used. Also the volume of consisting reject water is smaller with the higher yield compared to reject water with the lower yield. That eases the treatment and the transportation of the reject.

By combining the different reject water treatment unit processes and the high yield in reverse osmosis plants, the zero liquid discharge processes can be obtained. Most often salts with economic value can be crystallized in the zero liquid discharge process. Recognition of the economic value of dissolved salts and impurities and change in the attitude towards rejects contributes the development of reject water treatment and new inventions.