We zeggen vaak dat zeewater zout is, maar hoe kan deze ‘zoutheid’ wetenschappelijk worden gemeten? De sleutel ligt in een indicator genaamd TDS.TDS, of "Total Dissolved Solids", zoals de naam al aangeeft, verwijst naar de totale hoeveelheid van alle mineralen, zouten en een kleine hoeveelheid organisch materiaal opgelost in water.Deze stoffen zijn afkomstig van rotsen, grond en menselijke activiteiten en bestaan als ionen in het water. We meten ze in milligram per liter (mg/L).
Je kunt TDS zien als de ‘onzichtbare vaste inhoud’ van een glas water. Het mineraalwater dat we drinken heeft, omdat het een bescheiden hoeveelheid mineralen bevat, doorgaans een TDS-waarde van enkele honderden. Gedestilleerd water of diepgezuiverd water heeft daarentegen een zeer lage TDS-waarde. De prominente zoute smaak van zeewater is juist te danken aan de extreem hoge TDS-waarde, waarvan het hoofdbestanddeel het bekende natriumchloride is, ook wel tafelzout genoemd.
► De natuurlijke kloof tussen zoet en zout
Een van de meest fundamentele verschillen tussen zoet- en zeewater is de TDS-waarde. De TDS-waarde van zoet water uit rivieren en meren ligt gewoonlijk in het lage tot middelmatige bereik en kan na conventionele behandeling voldoen aan de drink- of gebruiksnormen. Zeewater is echter totaal anders. De gemiddelde TDS-waarde is extreem hoog, tientallen of zelfs honderden keren die van gewoon zoet water. Deze enorme numerieke kloof is het belangrijkste obstakel dat de ontzilting van zeewater moet overwinnen.-Het scheiden van zo'n grote hoeveelheid opgeloste vaste stoffen uit het water is geen gemakkelijke taak.
► De kernuitdaging van de ontzilting van zeewater: hoge TDS
Momenteel is de reguliere technologie voor de ontzilting van zeewater omgekeerde osmose.Simpel gezegd houdt het principe in dat er enorme druk wordt gebruikt om zeewater door een semi{0}}permeabel membraan te dwingen dat alleen watermoleculen doorlaat, waardoor zouten en andere opgeloste stoffen worden geblokkeerd om zoet water te produceren. Hier bepaalt het TDS-niveau rechtstreeks de moeilijkheidsgraad en de kosten van het hele systeem.
Ten eerste: hoe hoger de TDS-waarde, hoe groter het ‘zoutgehalte’ van het water en hoe sterker de ‘osmotische druk’ die het genereert, wat de stroming van zoet water tegenwerkt. Om deze druk te overwinnen moet het omgekeerde osmosesysteem meer elektrische energie verbruiken om hogedrukpompen aan te drijven,waardoor het energieverbruik een groot deel van de ontziltingskosten uitmaakt.
Ten tweede betekent een hoge TDS dat tijdens het ontziltingsproces de door het membraan geblokkeerde zouten sterk geconcentreerd zullen raken nabij het membraanoppervlak. Dit kan gemakkelijk leiden tot de kristallisatie en precipitatie van zouten, die zich als kalkaanslag aan het membraan hechten. Dit fenomeen wordt 'schaling' genoemd.Als het membraan eenmaal verstopt is, neemt niet alleen de efficiëntie van de waterproductie af, maar wordt ook de levensduur van het membraan aanzienlijk verkort en is het vervangen van membraanelementen een aanzienlijke kostenpost.Daarom is dit de kerndoelstelling bij het ontwerp en de exploitatie van het geheelontzilting ro-systeemis om de problemen van hoge druk en schaalvergroting veroorzaakt door hoge TDS te bestrijden.
► De oplossing: synergie van technologie en systemen
Om de uitdaging van zeewater met hoge{0}}TDS aan te gaan, is vertrouwen op het omgekeerde osmosemembraan alleen niet voldoende; er is een uitgekiende en geïntegreerde strategie nodig.
Voordat het zeewater de kernmembraanelementen binnendringt,het moet een voorbehandeling in meerdere- fasen ondergaan, zoals filtratie en chemische dosering, om zwevende vaste stoffen, colloïden en andere stoffen te verwijderen die het membraan zouden kunnen vervuilen, waardoor de last voor de "hoofdkracht" wordt verminderd. Om de aanslag tegen te gaan, worden er wetenschappelijk antiscalants in het systeem gedoseerd om de vorming en hechting van zoutkristallen te remmen.
In termen vanmembraan materialen, naast gewone polymeermembranen, dekeramisch ontziltingsmembraan, dat sterkere anti-foulingprestaties en een langere levensduur biedt, krijgt steeds meer aandacht en onderzoek. Het is toleranter ten opzichte van de slechte waterkwaliteit en reinigingsprocessen.
Om energie terug te winnen en het verbruik te verminderen,moderne hoog-efficiëntiesystemen zijn uitgerust met apparaten voor energieterugwinning. Deze apparaten kunnen de druk van de hogedrukpekelafvoer terugwinnen en deze gebruiken om de voedingswaterdruk aan te vullen, waardoor er aanzienlijk op het elektriciteitsverbruik wordt bespaard. Natuurlijk,regelmatige chemische reiniging van de membranenhet herstellen van hun prestaties is ook een onmisbaar onderdeel van het behoud van de stabiele werking van het systeem op de lange- termijn.
Kortom, voor de ontzilting van zeewater is de TDS-waarde veel meer dan alleen een indicator voor het meten van de waterkwaliteit. Het is een kernparameter die de technologische aanpak, het energieverbruik van het systeem, de bedrijfskosten en de efficiëntie van de waterproductie bepaalt. Het begrijpen van TDS betekent begrijpen waarom ontziltingstechnologie zo complex is en voortdurend innovatie nastreeft.-We gebruiken intelligentie en techniek om de 'verziltingsbarrière' van de natuur te bestrijden, waardoor kostbare zoetwaterbronnen uit de uitgestrekte oceaan worden verkregen.