צמצום הזרמות מלח לביוב וחיסכון במים

 

הקדמה

     חברת מרקיט מוצרי יעול, פיתחה מרכך ירוק וסביבתי, המייצר מים רכים ללא יצירת תימלחת המחייבת הזרמה לים.

     מניעת המלחת מקורות המים בישראל, הינה ייחודית ובעלת משמעות רחבה יותר בהשוואה למקומות אחרים בעולם וכוללת איסור המלחת השפכים מאחר ומי הקולחים בארץ מושבים לחקלאות באחוזים גבוהים בעוד שבשאר העולם, על פי רב מוזרמים השפכים לסביבה ללא השבה.

     אחד ממקורות המלח העשויים להגיע לקולחים ולזהם את הסביבה הינו מלח הבישול ממקורות שונים, כאשר כ 22% ממנו מגיעים מרענון מחליפי היונים (על פי נתון של המשרד להגנת הסביבה), המשמשים לריכוך המים.

על פי התקנות החדשות של המשרד להגנת הסביבה, חל איסור מוחלט של הזרמת תמלחות ממרככי המלח מעל לצריכה של 5 טון מלח בשנה (ובמט"שים קטנים חל איסור מוחלט בכל כמות שהיא), דבר אשר דחף את התעשייה לשימוש מוגבר בשיטת האוסמוזה ההפוכה אשר שימשה כאלטרנטיבת ריכוך הטובה הבאה. אך אלטרנטיבה זו הינה יקרה ביותר הן מבחינת ההשקעה הראשונית, והן מבחינת עלויות התפעול השוטפות – בזבזנית במים, באנרגיה, חומרים ועלויות החלפת הממברנות ותחזוקה.

     במאמר זה לא נפרט את חשיבות ריכוך המים, אלא נדגיש את החלופה הירוקה והחסכונית, אשר מציעה חברת מרקיט. המרכך הירוק הוא חלופה, אשר תחסוך ממשק המים את הזיהום ממלח ותחסוך למפעלים עלויות פינוי התימלחות, שימוש מופרז במים למגדלים ובאנרגיה (זיהום אויר).

 

עקרון עבודת המערכת

 

     במרכך הירוק נעשה שימוש בשרף קטיוני חלש, המתרענן באמצעות חומצה חזקה, חומצה גופריתנית.

נפח החומצה הנדרשת לרענון קטן ביותר, כשליש מנפח תמיסת המלח הנדרשת במרכך סטנדרטי.

במרכך הירוק מוחלפים הקטיונים הדו ערכיים – קטיונים של קשיות (הסידן והמגנזיום) בקטיון החד ערכי: יוני ה H⁺. כלומר אין החלפת מלח אחד במלח חלופי.

יחודו של מרכך זה, הינה ביכולתו לקליטת יונים של קשיות באקוויוולנט לאלקליות, שהוא מרענן עם החומצה.

 

לדוגמא: אם במי הרשת הקשיות הינה ppm  250 והאלקליות ppm 180, הרי שהקשיות הסופית במערכת לאחר ריכוך במרכך הירוק תהיה ppm  70.

בתהליך הרענון, מתפנה הסידן לביוב בצורת CaSO₄  אשר אינו שוקע ולכן גם לא גורם לסתימות בביוב.

הוספת הסולפטים למי התוספת אינה חורגת מהתקן.

 

המרכך הירוק כשיטה לטיפול במגדלי קירור

 

השימוש במרכך הירוק מייתר את הצורך בשימוש בכימיקלים לניטרול  pHוכן מייתר שימוש בחומרים למניעת אבנית .

     המים היוצאים מהמרכך הירוק, מכילים את החומצה החלשה: H₂CO₃  ולכן מיד ביציאה מהמרכך,  pH המים, הוא בסביבות6, אך בהגיע המים למגדלים מתרחשת תגובת פירוק החומצה החלשה לקבלת CO₂ + H₂O וכתגובה pH המים עולה לסביבות 8 ולפיכך מתייתר הצורך בניטרול.

סיכום התגובה:                        CO₂  +  H₂O  ---->  H₂CO₃

 

בנוסף, בשיטת המרכך הירוק לא נוצרת אבנית ((CaCO₃, היות ואין נוכחות של יוני CO₃^-2 ההכרחיים להיווצרות האבנית וכן pH המים עולה למעל 7, בעוד ש pH הנדרש להיווצרות האבנית הינו מעל 8.3. לפיכך מתייתר הצורך בשימוש בחומרים למניעת אבנית.

חיסכון במים:

שימוש במרכך הירוק מאפשר חיסכון של עד 20% מצריכת המים במגדלים.

     מאחר והמרכך הירוק אינו מחליף מלח אחד במשנהו, הרי שלאחר הריכוך מתרחשים שני דברים:

1.   המוליכות החשמלית של המים יורדת,

2.   אין תוספת של מלחים - נתרן למים (מהמלח).

בעבודה עם מרכך סטנדרטי (או בעבודה עם מי רשת ותוספת כימיקלים), נהוג לסחרר את מי המגדלים 2-3 פעמים עד לריכוז המוליכות לרמה של   µs 2,500-3,000 לפני ביצוע ניקוזים (תלוי בריכוז הכלורידים ההתחלתי ובהתרכזותם).

מאחר והמים מהמרכך הירוק בעלי מוליכות נמוכה וללא תוספת מלחים, ניתן לסחררם במגדלים עד כ 5-6 פעמים לפני ביצוע הניקוזים. לפיכך, ניתן לחסוך כ 20% מצריכת המים במגדלים (על פי נתוני המרכך הירוק המותקן במפעל פרי הגליל בהצלחה מזה 6 שנים).

 

סיכום

• המרכך הירוק מתרענן באמצעות חומצה גופרתית           H₂SO₄
• נפח החומצה קטן מאוד.
• בתהליך רענון השרף, מתפנה קשיות הסידן מהשרף למים כ: CaSo₄ 2H₂0 אשר עומד בתקנים, אינו שוקע ומבטיח צנרת ביוב נקייה.
• המרכך מוריד את הקרבונטים והקשיות באותו יחס של האלקליות.
• אין חשש לקורוזיה, מאחר וירידת ה PH הינה תוצאת היווצרות החומצה החלשה, החומצה הקרבונטית, H₂CO₃, אשר בכניסה למגדל הקירור, מתפרקת מייד למים     H₂0וגז C0₂ המתנדף באוויר. אין חשש להיווצרות אבנית, מאחר ואבנית (CaCO₃) נוצרת בנוכחות סידן וקרבונטים, לכן אם אין קרבונטים, אין אבנית.
• אין צורך בתוספת כימיקלים (אנטיסקלנטיים).
• מערכת חסכונית ביותר במים – עד 20%

 

טבלת השוואת טיפולי מים (מקור המים פרי הגליל בחצור):

 

פרמטר	מי רשת	מרכך ירוק*	מרכך מלח	טיפול RO
קשיות שארייתית ppm	255	60	4-7	4
אלקליות  ppm	180	10-30	180	2-5
מוליכות  µ s	700-1000	520-820	700-1000	30-50

 

מרכך ירוק כשיטה לטיפול מקדים במים לדוודים

 

המים היוצאים מהמרכך הירוק משמשים כטיפול מקדים לטיפול אותו עוברים המים המיועדים לדוודים.

מאחר וביציאה מהמרכך הירוק עדיין נשארת קשיות במים, יחסית לשימוש במרכך מלח או במי אוסמוזה, העשויה לשקוע בחימום על דפנות הדוד, יש לעשות "טיפול משלים" למים באחת משתי השיטות החלופיות הנוספות.

 

1.   עבודה עם מרכך הירוק + "טיפול משלים" במרכך המלח, תביא לחיסכון בשימוש במלח.

התוצאה:

 ירידה דרמתית בצריכת המלח המאוחסן במפעל (חיסכון במקום וזיהום אפשרי)   וירידה משמעותית בעלויות פינוי התימלחת לים, תדירותה ועד ביטול הצורך בכלל.

 

2.   עבודה עם מרכך הירוק + "טיפול משלים" באוסמוזה הפוכה:

• מקובל להקדים טיפול למים המיועדים לאוסמוזה ולהשתמש בחומצה להורדת אלקליות, אבל שימוש זה אינו יעיל כיוון ואינו משנה את הקשיות.
• על ידי טיפול מקדים במרכך הירוק, אפשר להגיע בקלות רבה יותר ליחס השבה של 90:10.
• העבודה עם המרכך הירוק תשמור על הממברנות לזמן ממושך יותר,
• תחסוך בעלות ובכמות השימוש באנטיסקלנטים,
• תביא לירידה משמעותית בהוצאות האנרגיה,
• תחסוך בכמויות הרכז הנוצר בתהליך
• וחיסכון של עד 15% במים לשטיפות,
• כלומר, בסה"כ חיסכון ניכר בעלויות.

 

סיכום

 

המרכך הירוק של מרקיט, הינו פיתוח של רעיון הקיים כבר מספר שנים, עבודה עם שרף קטיוני חלש וחומצה, שיועד להוות כ"טיפול משלים" למרכך המלח.

המרכך הירוק פותח כמוצר ירוק, אשר:

• במגדלי קירור מחליף לחלוטין את מרכך המלח היוצר בעיות פינוי תימלחת, בעיית זיהום סביבתי שטחי אחסון למלח ובזבוז מים.
• יעיל יותר מכימיקלים בשימוש במגדלי הקרור.
• מביא לחיסכון של כ 20% במים.

 

המרכך הירוק משמש גם כטיפול מקדים לאוסמוזה הפוכה, ובכך,

• מקל על עבודת הממברנות
• מפחית מעלויות התוספים
• מפחית בעליות האנרגיה
• ומביא לחיסכון במים.