EN
Усны давсгүйжүүлэлт цөөн ус бүхий бүснүүдийн хувьд нүүрсний усны цэвэрлэх ач холбогдол нь үүрд нэмэгдэж байна. Дэлхийн усны цэвэрлэх зах зүйн хоёр үндсэн технологи — дулааны арга ба мембран-суурьт арга. Дулааны ба мембран-суурьт усны цэвэрлэх системүүдийн ялгааг ойлгох нь тодорхой хэрэгцээнд тохирох технологийг сонгох ёстой үйлдвэрлэлийн үйлдүүрчид, хотын удирдлагууд, барилгын менежерүүдийн хувьд онцгой чухал. Хүртэлх арга өөрийн тодорхой давуу талуудаа ба хязгаарлалтуудаа агуулж, түүн дотор ажиллах үр дүн, анхны хөрөнгө оруулалт ба урт хугацааны тогтвортой байдлыг шууд нөлөөлөө. Энэ харьцуулалт нь хоёр усны цэвэрлэх аргын үндсэн механизм, ажиллах онцлогууд ба практик хүчин зүйлсийг судалж байна.
Термал ба мембраны ус цэвэрлэх арга сонгогдож буй нь орчинд бүхлээр авч үзэж буй хүчин зүйлсийн дунд: усны чанар, хэрэглэж болох энергийн нөөц, үйлдвэрлэлийн хүчин зүйл, газарзүйн байршлын шинж чанарууд юм. Хоёр технологи хоёулаа талхай ёсны ус юм уу далайн усыг ууж болох ус болгож хувиргадаг, гэтэдүүр физик ба химийн үйл явцад үндэслэн ялгаатай ажилладаг. Термал ус цэвэрлэх технологи нь давсагт усыг ууршилтуудаар хувиргаж, конденсацийн замаар цэвэрлэдүүр, мембраны ус цэвэрлэх технологи нь даралт юм уу концентрацийн градиентийн тусламжтайгаар усны молекулс дотроос уусгагдсан бүрдүүлэлтийг салгаж үйлдэдүүр. Эднүүр үндсэн ялгаа-нуудыг ойлгож, шийдвэр гаргагчид ус цэвэрлэх технологийн сонголтыг өөрсдийн үйл ажиллагааны зорилго ба нөөцийн хязгаарлалттайд тааруулж чаддаг.
Термал ус цэвэрлэх технологи ба механизм
Термал ус цэвэрлэх үндсэн зарчим
Дулааны усны давсгүйжүүлэлт фазын өөрчлөлтийн зарчимд үйлдэж, давсны усыг цэвэр ус болгохын тулд дулааны энергийг ашигладаг. Энэ ус цэвэрлэх арга нь олон дахин ууршмуйн, олон шатын түргэн ууршмуйн, ууршмуйн-урвуу осмосын гибрид систем гэх мэт олон ууршмуйн арга барилыг багтаадаг. Дулааны ус цэвэрлэх технологи түүхийн хувьд Дунднийн Дорнод ба бусад дулааны энергийн нөөц баян бүснүүдэд том масштабт ус цэвэрлэх үндсэн технологи байв. Энэ процесст давсны ус халаж, уур үүсгэдэг, харин уурт бүхлэд уусгасан давс ба минералын хэсгүүд үлдмүүд болж, солонгой ус үүсдэг. Уур нь хөхрүүлэх үед цэвэр ус үүсдэг, бага хэмжээтний уусгасан бүтэд бүтэдсүүдтэй. Дулааны ус цэвэрлэх процесс нь ихэвчлэн 5–15 хувийн сэдэвхжүүлэх хувьд хүрдэг, өөрөөр хэлбэл, хоолойн усны 85–95 хувь нь концентрат солонгой ус хаягдмүүд болж, хаягдмүүд бүтэдсүүд үүсдэг.
Энерги шаардлагууд ба ажиллуулах зардлууд
Термал ус цэвэрлэх үйлдвэрлэл нь их хэмжээний энергийн оролт шаарддаг, түүнд хаягдаж буй дулаан эсвэл бүтээмжтүүн термал энергийн нүүрсний үнэд үндэслэн илүү хөрөнгө орчуулалт үр дүнтүүн байдаг. Хамтын дулаан ба цахилгаан үйлдвэрлэл, цөмийн станц, аж ахуйн үйлдвэрлэл зэрэг термал чадалд илүүд бүхий газрууд нь ресурстуудын ашиглалтыг хамгийн их бүтээмжтүүн хийхүүн термал ус цэвэрлэх системүүдийг интеграци хийдэг. Термал ус цэвэрлэх үйлдвэрлэлийн ажиллах зардал нь түүнд шаардагдаж буй шүүршүүр түлшний үнэтд хүчтэй хамаардаг, учир нь усны хоолойг уурших температурт хүртүүлэхүүн их хэмжээний энергийн хэрэгцээ үүсгэдэг. Одоогийн термал ус цэвэрлэх үйлдвэрлэлийн станцүүд нь нүүрсний үнэд үндэслэн мембран технологи ба термал технологийн холимог системүүдийг илүү үр дүнтүүн хийхүүн ашигладаг. Термал ус цэвэрлэх үйлдвэрлэл нь тусгай хөрөнгө орчуулалт шаарддаг, гэтэд түүн дээрх ус цэвэрлэх үйлдвэрлэлийн тогтвортой урт хугацааны үр дүн үзүүрлүүд нь аж ахуйн ба хотын ус цэвэрлэх үйлдвэрлэлд баталгаажуулж буй.
Мембран суурт ус цэвэрлэх технологи ба хэрэглээ
Урвуу осмос ба үр дүнтүүн мембран ус цэвэрлэх
Мембранын ус цэвэрлэх үндсэн арга нь урвуу осмос юм, үүнд даралт хэрэглэдэг салгах процессыг ашиглан усны молекулдарыг хагас нүхлэг мембраныг дайрж, уусгагч давс ба хүнд металлын нүүрсүүдийг саад тааруулж. Дараа 20 жилд ус цэвэрлэх үүн төрлийн арга бүх дулааны аргаас бүүр хүчлүүн хэрэглээд бүүр их зах зүйлд орж. Урвуу осмосын мембранын ус цэвэрлэх системд гидравлик даралт үүсгэхэд цахилгаан энергия шаардлагатай, түүний хэмжээ далайн ус цэвэрлэх үед 50–80 бар хооронд байдаг. Одоогийн мембранын ус цэвэрлэх системүүд 40–50 хувь хүртэлх санамсаргүй ус ашиглалтын хувьд хүртэлх үр дүн үзүүлдэг, үүнээс дулааны ус цэвэрлэх арга бүүр хүчлүүн ус ашиглалтын үр дүнтэй. Мембранын ус цэвэрлэх системүүд модуль хэлбэрт бүүр хүчлүүн, түүнд чадал нь алхам алхам нэмэгдүүр, холын бүүр хотын төвд хүртэлх газрын нөхцөлд суурьшулж болдог.
Мембранын ус цэвэрлэх системүүдийн үйлдэх давуу талууд
Мембранын ус цэвэрлэх системүүд нь дулааны ус цэвэрлэхтэй харьцуулж, хурдан суурьшултын хугацаа, бага газар хэрэгцээ, бага үйлдэлт нарийн төвөгшрүүлэлт үзүүрлүүдийг санал болгож буй. Мембраны ус цэвэрлэх системүүдийн модуль хэлбэрт дизайн нь контейнерт суурьшуултыг хөнгөвчилж, ийм ус цэвэрлэх технологи нь онцгой нөхцөлд хариу үйлдэл, хугацааны суурьшулт, инфраструктурын дутагдалтай холын бүснүүдэд тохиромжтой. Мембраны ус цэвэрлэх системүүдийн засвар үйлдэл нь мембраны тогтмол солилцоо, урьдчилан цэвэрлэх үйлдлийн сайжруулалт, даралт системийн удирдлагад тулгуурлан хийгдэнэ. Мембраны технологийн ахис хүртэл мембраны ус цэвэрлэх системүүдийн төвөгшрүүлэлтгүй ажиллах хугацаа, давхарга шингэнд орж буй давхарга төвөгшрүүлэлтгүй ажиллах чадварыг тасралтгүй сайжруулж, ажиллах хугацааг уртасгаж, солилцооны давтамжийг бууруулж буй. Нарны энергийн интеграци хийгдсэн контейнерт мембраны ус цэвэрлэх нэгжүүд нь тархмал ус үйлдвэрлэхийн төлөөлөх үндэсний арга бөлгөөн, түүнд нарны нөөц баян, цахилгааны торонд холбогдуулалт бага бүснүүдэд тун тохиромжтой.
Ажиллах үзүүлэлтүүд ба хэрэглээний сонголтын шалгуур
Усны чанар, сэргээлтийн үр дүн ба зардлын харьцуулалт
Термал ба мембраны ус цэвэрлэх арга хоёулаа усны чанарыг өндөр түвшинд хадгалж, ундаа болойн ус ба үйлдвэрлэлд зориулж ашиглаж болойн ус үйлдвэрлэдэг. Гэтэл түүний нөхөн орлуулалтын үр дүн ба тодорхой энергийн хэрэглээд хувьд илт ялгаа байдаг. Термалын ус цэвэрлэх арга нь үйлдвэрлэсэн усны кубик метр тутамд 12–20 киловатт-цагын термал энергийг хэрэглэдэг, харин мембраны ус цэвэрлэх арга нь кубик метр тутамд 3–6 киловатт-цагын цахилгаан энергийг хэрэглэдэг. Термалын ус цэвэрлэх аргын нийт эзэмдэх үнэд шингэн түлш худалдан авах зардал ба дулаан солилцооны төхөөрөмжүүдийн тогтмол үйлчилгээний зардал оршдог, харин мембраны ус цэвэрлэх аргын нийт үнэд мембраны солилцооны цикл ба усны урьдчилан цэвэрлэх процессын үр дүнг сайжруулах ажил оршдог. Масштабт мембраны ус цэвэрлэх төхөөрөмжүүдийн анхны капиталын зардал нь индустриалжуулан үйлдвэрлэх ба хүчтүүд үйлчилгээ үзүүрлүүдийн зах зээлд үүрдгүүдийн үр дүнд бүүр их бууржээ. Термалын ус цэвэрлэх арга нь зөвхөн хаягдаж буй дулаан эсвэл төвлөрүүлсэн термал энергийн бүрдүүлэлт байх үед л хүртэмүүр экономик үр дүнтэй байдаг.
Усны чанар ба газрын тодорхой хязгаарлалт
Термал ба мембраны ус цэвэрлэх аргуудын хооронд сонголт хийх нь хэсгийн хувьд хоолойн усны шинж чанар ба бүс нутгийн хязгаарлалтуудаас хамаардаг. Термалын ус цэвэрлэх арга нь мембраны түрхлэг үүсэх, мембраны дурлалт үүсэх газар хүртэл суспензид бүтээдсүүд, коллоидын бүтээдсүүд ба биологийн өсөлтүүдийн илүү өндөр түвшнийг төвөггүй зөвшөөрдөг, харин мембраны ус цэвэрлэх арга нь түрхлэг үүсэхийг саатуулж, мембраны солилцооны давтамжийг бууруулахын тулд үүрдийн цэвэрлэх үйлдлийг үүрдийн хэмжээнд хийх шаардлагатай. Хоолойн усны чанарын хэлбэлзэл юм уу суспензид бүтээдсүүдийн түвшин өндөр бүс нутгууд термалын ус цэвэрлэх аргыг үйлдлийн тогтвортой байдлын хувьд илүү тохиромжтой гэж үздэг, харин мембраны ус цэвэрлэх аргын үүрдийн цэвэрлэх аргуудын дэвшилт судалгааны үр дүнгүүд нь түүн дээрх давуу талыг багасгаж байна. Газарзүйн бүс нутгийн байршал, климатын нөхцөлүүд ба термалын энергийн үүсгүүрт ойр байх нь термалын ус цэвэрлэх аргын ашиглалтын эдийн засгийн үр дүнгүүдэд ихэд нөлөөлдөг. Интенсив нарны туяа бүхий говь бүс нутгууд термалын аргуудын харьцуулж, ажиллуулалтын зардал бага бөөн ус хаях хэмжээ бага бүхий нарны энерги ашиглан мембраны ус цэвэрлэх аргыг илүү дүрсүүлдөг. Дотоодын цөөн далай усны нүүрсүүд, дунд түвшний давсны агууламжтай усны нүүрсүүд нь бүтэн далай усны термалын ус цэвэрлэх аргын харьцуулж, энергийн шаардлага бага бүхий мембраны ус цэвэрлэх аргыг илүү дүрсүүлдөг.
Түүн дээр асуух
Аль арга нь ус цэвэрлэх үйлдвэрлэлд бага энергия зарцуулдаг вэ?
Мембраны аргаар ус цэвэрлэх нь дулааны аргаар ус цэвэрлэхтэй харьцуулж, ихэвчлэн бага энергия зарцуулдаг. Мембраны аргаар ус цэвэрлэхдээ куб метр усанд 3–6 киловатт-цаг цахилгаан энергия зарцуулдаг, харин дулааны аргаар ус цэвэрлэхдээ куб метр усанд 12–20 киловатт-цаг дулаан энергия зарцуулдаг. Гэтэд, хэрэв дулаан энергия промышленнүү үйлдвэрлэл ёсоор эсвэл цахилгаан станцудаас гарах хаягдмур дулааны хэлбэрт байвал дулааны аргаар ус цэвэрлэх нь үнэд үүнд төстэй болж, үр дүнтэй болж чаддаг. Хүрдүүн энергийн нөөцүүдийн байршлын хүрдүүн нь ус цэвэрлэх аргын сонголтыг тодорхойлдог.
Дулааны арга ба мембраны аргаар ус цэвэрлэхийг нэг системд нь хослуулж болдог уу?
Тийнхүү, дулаан ба мембраны ус цэвэрлэх технологийн холимог системүүд нүүрсүүдийн том масштабт ус цэвэрлэх төсөлд бүр үлүүрхүүн ашиглагдаж байна. Эднүүд нь нийт үр дүнг болон үйлдвэрлэлийн чадалыг сайжруулахын тулд дулааны урьдчилан бүүрхүүлэх юм уу дулааны энергийн сарнилгүй ашиглалтыг ашиглана. Холимог ус цэвэрлэх системүүд нь операторуудад орж ирж буй усны нөхцөлд тохируулж, дулааны ба цахилгааны хүчин чадлын хүртэмжид үндэслэн энергийн үүсгүүрүүдийг өөрчлөх боломж олгох бөлгөөнүүдийн хувьд нэг технологийн ус цэвэрлэх төсөлсөөс илүү үйлдэх хамаагүй чинь бүр үлүүрхүүн.
Дулааны ба мембраны ус цэвэрлэх технологийн орчинд үзүүлэх нөлөөлөл юу?
Дулааны ус цэвэрлэх аргаар нүүрснүүрт бүтээдэг төвдүүр хүчилт усны хаягдмалын сүүдэр бага (5–15 хувь), харин мембраны ус цэвэрлэх аргаар нүүрснүүрт бүтээдэг төвдүүр хүчилт усны хаягдмалын сүүдэр өндөр (40–50 хувь) бөлгөөн бага бүтээдэг. Ус цэвэрлэх хоёр арга хоёулаа орчинд нөлөөлөх төвдүүр хүчилт усны хаягдмалыг бүтээдэг, гэтэл мембраны ус цэвэрлэх арга дулааны ус цэвэрлэх аргаас илүү бага нөлөөлөл үзүүлдэг, учир нь энергияг бага зарцуулдэг, усны хэрэглээ илүү үр дүнтэй бөлгөөн бүтээдэг. Шинэ технологийн чиглэл нүүрснүүрт бүтээдэг төвдүүр хүчилт усны хаягдмалын үнэлгээ, шингэнгүй гаргах арга зүйд ханддэг, түүн дотроо дулааны болон мембраны ус цэвэрлэх системд хэрэглэж болдэг, орчинд нөлөөлөл багасгахын тулд.