تحليل فني و اقتصادي فرآيند تقطير غشايي در نمك‌زدايي پساب‌هاي فوق شور

Techno-Economic Analysis of Membrane Distillation for High-salinity Wastewater Desalination

تقطير غشايي روش جداسازي بر پايه انتقال بخار توسط گراديان فشار بخار در دو سوي غشاي آب‌گريز با حفره‌هاي ميكروني است. اين فناوري به دليل دما و فشار عملياتي پايين و عدم حساسيت به غلظت آلاينده جريان ورودي براي نمك‌زدايي آب‌هاي فوق شور عملكرد مناسبي دارد. در اين مقاله با استفاده از مدل انتقال حرارت بر پايه عدد ناسلت و مدل انتقال جرم بر پايه مدل گاز داستي، تقطير غشايي تماس مستقيم براي نمك‌زدايي آب همراه نفت با شوري mg/L100000 بررسي شده است. با افزايش شوري از mg/L35000 تا mg/L100000 تنها %10 درصد از ميزان محصول كم شده كه با افزايش دماي خوراك و دبي جريان‌ خوراك و محصول و كاهش دماي محصول قابل بازيابي است. برآورد اقتصادي براي واحدي با ظرفيت 11000 بشكه آب همراه در روز نشان مي‌دهد هزينه همتراز شده آب توليدي با اين روش برابر $/m3 1.95 است كه رقم مناسبي براي آب‌هاي فوق شور محسوب مي‌شود.

Membrane distillation is a separation method based on heat transfer due to vapour pressure gradient between the two sides of a microporous hydrophobic membrane. Owing to advantages such as low operating temperature and pressure, and insensitivity to the concentration of influent pollutants, it is considered as an appropriate membrane-based separation process to be integrated with other separation processes and has shown good performance on the desalination of brine. In this paper, the performance of direct contact membrane distillation for desalting produced water with a salinity of 100000 mg/L has been studied by adopting heat transfer model based on the Nusselt number and mass transfer model based on the Dusty gas model. The results indicate that increasing salinity from 35000 mg/L to 10000 mg/L reduces the volume of the product by only 10%, which is retrievable through increasing the feed temperature, raising the flow rate of the feed and permeate, and reducing the temperature of permeate. Economic projections made for a unit with the capacity of 11000 barrels of produced water per day indicate that the levelized cost of producing retreated water in this method is 1.95 $/m3, which is a reasonable number for hypersaline produced water.