Nach UN-Angaben ist mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung von Wasserknappheit betroffen. Die weltweite Verknappung der Süßwasserressourcen hat daher schwerwiegende Auswirkungen auf die Entwicklung der menschlichen Gesellschaft. Vor diesem Hintergrund hat der dringende Bedarf an Süßwasser bei den Bewohnern der trockenen und wasserarmen Küstengebiete die rasche Entwicklung der Meerwasserentsalzungstechnologie vorangetrieben. Mit Hilfe von Entsalzungsanlagen kann bitteres Meerwasser in nutzbares Süßwasser umgewandelt werden.
Aus welchen Komponenten besteht ein Meerwasserentsalzungssystem?
Ein voll funktionsfähiges Meerwasserentsalzungssystem besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: der Vorbehandlung, der Umkehrosmoseanlage und der Nachbehandlung. Jede Stufe spielt eine unersetzliche Rolle.
① In der Vorbehandlungsstufe werden ausgereifte Technologien wie Quarzsandfiltration und Aktivkohleadsorption eingesetzt, um Schlickpartikel, kolloidale Substanzen und organische Schadstoffe aus dem Meerwasser zu entfernen und so ein Verschmutzen oder Verstopfen der nachfolgenden Membranmodule zu verhindern.
② Die Umkehrosmoseeinheit bildet die „zentrale Leistungseinheit“ des Systems. Hochdruckpumpen erhöhen den Meerwasserdruck auf 6 bis 8 MPa und stellen so die für den Umkehrosmoseprozess erforderliche Energie bereit. Die Membranmodule trennen die Wassermoleküle von den Verunreinigungen.
③ In der Nachbehandlungsstufe wird der Geschmack des Wassers durch die Einstellung des pH-Werts und die Zugabe geeigneter Mineralien optimiert, so dass das endgültige Abwasser den Trinkwassernormen entspricht.
Was ist der Unterschied zwischen einem Entsalzungssystem und einer Destillation?
Erstens unterscheiden sich die Umkehrosmose und die herkömmliche Destillation erheblich in ihren Hauptantriebskräften und Verarbeitungsprozessen für Meerwasserentsalzung.
RO-Entsalzungsanlage: Es wird mit Druck betrieben (6-8 MPa durch eine Hochdruckpumpe) und verwendet eine halbdurchlässige Membran mit einer Porengröße von 0,1 nm, um Salzionen und Verunreinigungen abzufangen und nur Wassermoleküle hindurchzulassen, wodurch eine Trennung erreicht wird. Verfahren: Vorbehandlung (Entfernung von Verunreinigungen durch Quarzsand/Aktivkohle) → Druckbeaufschlagung mit der Hochdruckpumpe → Trennung der Membranmodule (Durchdringung der Wassermoleküle, Einfangen von Verunreinigungen) → Nachbehandlung (pH-Anpassung/Mineraliennachfüllung).
Destillation: Durch Wärme angetrieben, wird Meerwasser bis zum Siedepunkt erhitzt und verdampft, wobei der Unterschied im Siedepunkt zwischen Wasser und Salzen zur Trennung genutzt wird. Verfahren: Vorwärmen des Meerwassers → Erhitzen bis zum Siedepunkt → Kondensation des Dampfes zu flüssigem Süßwasser → Auffangen.
Zweitens, im Vergleich zur traditionellen Meerwasserentsalzungstechnologie auf Destillationsbasis, Umkehrosmose-Technik bietet erhebliche Energieeinsparungen.
Bei der Destillation muss Meerwasser bis zum Siedepunkt erhitzt werden, was extrem hohe Energiekosten verursacht. Bei der Umkehrosmose hingegen wird der Trennungsprozess nur durch Druck angetrieben, was weniger als ein Viertel der Energie im Vergleich zur Destillation verbraucht.
Umkehrosmosemembranen besitzen nicht nur stärkere Antifouling-Eigenschaften, sondern haben auch eine längere Lebensdauer als früher, nämlich von 2-3 Jahren auf über 5 Jahre, was die Wartungskosten des Systems erheblich reduziert.
Derzeit kann die weltweit größte Umkehrosmose-Entsalzungsanlage – die Entsalzungsanlage Jubail in Saudi-Arabien – täglich 1,4 Millionen Kubikmeter Süßwasser produzieren und bietet damit eine verlässliche Gewähr für den Produktions- und Haushaltswasserbedarf von Millionen von Menschen.
Was sind die Mängel des Entsalzungssystems von ro?
Trotz ihrer erheblichen Vorteile steht die Meerwasserentsalzung noch vor einigen dringenden Herausforderungen.
So könnte beispielsweise die direkte Einleitung von Konzentraten mit hohem Salzgehalt, die bei der Entsalzung entstehen, das küstennahe Meeresökosystem beeinträchtigen. Derzeit hat die Industrie dieses Problem bis zu einem gewissen Grad durch Methoden wie Konzentratverdünnung und -ableitung sowie Recycling in Zusammenarbeit mit der Salzchemieindustrie entschärft.
In Regionen, in denen fossile Brennstoffe die primäre Stromquelle sind, verursacht der Betrieb des Systems außerdem indirekt Kohlenstoffemissionen. Daher fördern nationale und internationale Forschungseinrichtungen aktiv die Integration von Photovoltaik und Meerwasserentsalzung, um saubere Solarenergie zum Betrieb des Systems zu nutzen und eine grüne Synergie zwischen der Entwicklung von Wasserressourcen und der Energienutzung zu erzielen.
Zusammenfassend
Die Umkehrosmoseanlage ist in vielen Ländern, darunter die Vereinigten Staaten, Kanada und Peru, sowohl im Inland als auch international weit verbreitet. Mit der kontinuierlichen Innovation der Membranmaterialtechnologie wird dieses System nicht nur eine größere Rolle bei der Sicherheit der Wasserversorgung spielen, sondern auch stabile und zuverlässige Süßwasserversorgungsdienste für spezielle Szenarien wie abgelegene Inseln und Hochseeschiffe bieten, die auf mobile Containerausrüstung angewiesen sind.
