Rökgaskondensatrening

En presentation över ämnet: "Rökgaskondensatrening"— Presentationens avskrift:

1 Rökgaskondensatrening
Nov 2014 Rökgaskondensatrening med membranteknik Flue gas condensate treatement with membrane technology Bram Faaij Hultgren

2 Innehåll Membranteknik princip Membranteknik tryckområden
Membranmaterial Polymer Keramik Modulkonstruktion MWCO UF Osmos och omvänd osmos Spiral lindad membran RO Fouling/Scaling Tungmetallavskiljning Poleringssteg Matarvattenberedning RO/EDI Sammanfattning

3 Membranteknik princip
MF, UF, NF, RO storlek av passerande ämnen.

4 Membranteknik tryckområden

5 Membranmaterialen: polymer
Begränsningar: pH Temperatur Tryck Kemisk beständighet

6 Membranmaterialen: keramik
Begränsningar: pris/m2

7 Modulkonstruktion

8 Molecular Weigth Cut-Off MWCO

9 UF: driftvarianter Membran Dead-End-mode Cross-Flow-mode
Feed - råvatten P F p > Permeat - renvatten Membran

10 UF: process TMP := Trans-Membrane-Pressure TMP = (p1 + p2) / 2 – p3
I allmänhet 0,1 – 0,4bar; max.0, 6 bar

11 Removal of Deposit layer
UF: filtration och backspolning Feed Retentate Formation of Deposit layer Filtration at TMP ~ 0.4 bar Discharge Backwashing with Permeate at < 2 bar Removal of Deposit layer

12 UF: permeabilitet Schematic diagram of flux development Time
dependent on: raw water quality TMP backwashing procedure Flux recovery by backwashing with cleaning reversible fouling and scaling a) with backflushing reversible fouling Line of accepted flux decline Filtration interval Flux decrease without any backwashing Buffertank mellan UF och RO Chemical cleaning interval ( months) Time Schematic diagram of flux development

13 UF: TMP och temperatur påverkan

14 UF: exempel

15 Osmos och omvänd osmos princip

16 Omvänd osmos modul konstruktion
Spiral lindad modul = ”spiral wound module” Feed channel spacer: 0,5 – 1,0 mm

17 Omvänd osmos process design
Christmas –tree –structure Min. koncentratflöde Uppkoncentrering permeat/koncentrat Permeat-/Koncentrat-uppkoncentrering

18 Omvänd osmos transport mekanismen

19 Temperatur påverkan RO membran

20 RO: exempel

21 Membran kapacitet minskande faktorer
Blockerande störsubstanser Fouling (partikel, biologisk tillväxt osv.) Scaling (utfällning) Skadliga störsubstanser (kemikalier, bakterien) Kapacitet minskande störsubstanser (osmotiskt tryck, viskositet) Känslighet oljor, fett

22 Tungmetallavskiljning med membranteknik
UF, partikulär RO, ioner

23 Modell (1/4) Laddningsbalans Karbonat system Avskiljnings resultat
Jonstyrka Konduktivitet Osmotiskt tryck Karbonat system pH Alkalinitet Avskiljnings resultat TCF Permeat flux Salt flux VRF_av Anjon specifik Donnan potential Modell begränsningar Jw = f(p, π) A-value Js = f(γ) ≈ f(c) B-value

24 Modell (2/4) Laddningsbalans Jonstyrka Konduktivitet Osmotiskt tryck

25 Modell (3/4) TCF Permeat flux Salt flux
[C. Bartels et al. ”the effect of feed ionic strength on salt passage through reverse osmosis membranes”, Desalination 184, April 2005]

26 Modell (4/4) Egenskaper: Fördelar: Membran specifik B-values
Komplexbildning; lab-försök pH beroende Fouling/Scaling försummas Fördelar: Jonspecifik B-value anpassbar Jonspecifik permeat koncent. Kapacitet

27 Pilot försök; CuSO₄ (1/2)
Komplexbildning Laddning Molekyl storlek Storleksavskiljning Complexformation: Medussa, size, solving complex equilibriums, stability constants, pH Non-charged CuSO4 only by size exclusion Membrane poresize min, max

28 Pilot försök; CuSO₄ (2/2)
B-SO₄-value Jonstyrka korrektur Teoretiskt kontra experimentell 1,00 E⁻⁸ 0,75 E⁻⁸ Massbalans problematik IS-correction not needed for SO4 since the B-value should be constant Mass balance not fulfilled; possebly due to plating of Cu on stainless steel or volume estimation incorrect (with small volumes big influence)

29 Poleringsteg selektiv jonbytare
Ta bort metalljonen Anjon (-) & Katjon (+) jonbytare; SJB Flervärda metalljoner  harts Laddningsbalans vatten 0,3 – 1,2 mm hartskulor Vatten och lösta metaller tränger sig i hartsen Regenerering / byta massa Exempel: Katjon-JB: Cu2+ + H+-harts  H+ + Cu2+-harts Anjon-JB: CrO42- + Cl--harts  Cl- + CrO42—harts

30 Matarvattenberedning RO/EDI
Stadsvatten eller rökgaskondensat Fördelar: Reducerad footprint mot Mix Bed Reducerad stadsvattenförbrukning Reducerad energi förbrukning, återanvända RO permeat Behöver bara 1 RO anläggning Nackdelar: Permeatkvalitet RO beroende på inkommande rökgaskondensat kation

31 Tack för er uppmärksamhet
Rökgaskondensatrening med membranteknik Tack för er uppmärksamhet Bram Faaij Hultgren