Soluție de tratare a apei și a apelor uzate pentru producția de hidrogen verde

1. Surse de ape uzate, poluanți tipici și caracteristici ale apei

Apa și apele uzate generate în cadrul producției de hidrogen verde provin în principal din electroliza apei, producția de apă purificată, curățarea electrozilor, evacuarea sistemului (blowdown), circulația apei de răcire și curățarea atelierelor. Aceste fluxuri reprezintă aplicațiile principale de tratare a apei în instalațiile de producție a hidrogenului alimentate cu energie regenerabilă, care integrează energia solară și eoliană.

În comparație cu apele uzate industriale convenționale, apele uzate provenite din producția de hidrogen verde conțin în principal ape uzate saline de înaltă puritate și ape uzate rezultate din curățarea echipamentelor. Poluanții tipici includ substanțe chimice utilizate pentru reglarea pH-ului (acizi și baze), ioni de duritate (calciu și magneziu), cloruri, sulfați și contaminanți metalici în urme proveniți de la electrozi.

Apele uzate prezintă în general o cerință chimică de oxigen (COD) foarte scăzută, o biodegradabilitate excelentă, dar o salinitate relativ ridicată și o tendință pronunțată de încărcare cu depozite. Ciclurile frecvente de pornire și oprire ale electrolizerelor pot cauza fluctuații atât în debitul apelor uzate, cât și în calitatea acestora. Evacuarea continuă a apei din sistemele de circulație duce la creșterea solidelor dizolvate totale (TDS), ceea ce poate provoca formarea de depozite pe echipamente, coroziunea conductelor și reducerea eficienței electrolizerelor, dacă nu este controlată corespunzător.

Sistemele de tratare a apei trebuie să producă constant apă tehnologică de înaltă puritate pentru producția de hidrogen, respectând în același timp standardele industriale aplicabile privind evacuarea apelor uzate și reutilizarea apei.

2. Provocările frecvente ale clienților

Principalele provocări cu care se confruntă proiectele de hidrogen verde sunt menținerea unei calități stabile a apei și asigurarea fiabilității pe termen lung a sistemului.

Controlul insuficient al durității apei sursă și al sărurilor dizolvate poate provoca depuneri de calcar în electrolizatoare și sistemele cu membrană, reducând direct eficiența producției de hidrogen și crescând consumul de energie.

Echipamentele convenționale standardizate de tratare a apei nu pot, de obicei, face față condițiilor de funcționare intermitente și variabile, tipice instalațiilor de producție a hidrogenului alimentate cu energie regenerabilă, ceea ce duce la o stabilitate operațională redusă.

Deoarece majoritatea centralelor de hidrogen verde sunt integrate cu sisteme de energie solară și eoliană, mediile de instalare variază în mod semnificativ. Echipamentele standard nu pot, adesea, satisface în mod adecvat cerințele specifice locului privind dimensiunile echipamentelor, rezistența la coroziune și flexibilitatea operațională.

În plus, producția de hidrogen necesită apă de proces cu puritate extrem de ridicată. Tehnologiile convenționale de tratare a apei nu reușesc frecvent să atingă calitatea necesară a apei, ceea ce duce la degradarea accelerată a electrozilor, creșterea costurilor de întreținere și reducerea duratei de viață a echipamentelor.

Multe proiecte lipsesc, de asemenea, de soluții integrate și personalizate care să combine producția de apă ultrapură, tratarea apelor uzate și reutilizarea apei într-un singur sistem optimizat.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a îndeplini cerințele stricte privind calitatea apei în producția de hidrogen verde, oferim un proces dedicat de tratare care constă din:

Pretatarea apei brute → Îmblânzirea apei → Dezalinizarea avansată prin membrane → Producția de apă ultrapură prin EDI → Recuperarea și reutilizarea concentrației

Apa brută trece mai întâi prin filtrare multimedie și filtrare cu carbon activ pentru eliminarea solidelor în suspensie și a impurităților.

Un sistem automat complet de îmblânzire a apei elimină ionii de calciu și magneziu, reducând eficient potențialul de formare a depozitelor.

Apa îmblânzită este apoi tratată prin intermediul unui sistem de ultrafiltrație (UF), urmat de un sistem cu membrană de osmoză inversă (RO) anti-închidere, pentru eliminarea sărurilor dizolvate și a contaminanților în urme.

Un sistem de electrodeionizare (EDI) produce ulterior apă ultrapură care satisface în totalitate cerințele de calitate a apei pentru electroliza hidrogenului.

Volumul redus de apă uzată concentrată este supus unor procese suplimentare de concentrare și recuperare pentru reutilizare, maximizând utilizarea apei și minimizând evacuarea apelor uzate.

Echipamentele principale includ:

• Sisteme automate complete de filtrare în pretratare
• Unități industriale de îmblânzire a apei
• Sisteme de membrane pentru osmoză inversă rezistente la încărcare
• Sisteme EDI de apă ultrapură
• Sisteme inteligente de dozare chimică
• Instrumente de monitorizare online a calității apei
• Sisteme electrice de comandă complet automate

4. Avantajele soluției

Soluția noastră este proiectată în mod special pentru a îndeplini cerințele stricte privind apa ultrapură necesară producției de hidrogen verde.

Sistemul asigură în mod constant apă produs de înaltă calitate, care respectă în totalitate specificațiile privind apa de alimentare a electrolizorului, garantând o eficiență stabilă a producției de hidrogen și reducând consumul de energie.

Oferim configurații de echipamente complet personalizate, bazate pe capacitatea proiectului, spațiul disponibil pentru instalare, profilul de funcționare al surselor de energie regenerabilă și calitatea apei brute. Dimensiunile personalizate ale echipamentelor, materialele rezistente la coroziune și programele inteligente de control permit adaptarea fără probleme la cerințele diverse ale proiectelor de hidrogen verde.

Toate sistemele electrice de comandă și echipamentele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, îndeplinind cerințele internaționale de siguranță și calitate atât pentru piața europeană, cât și pentru cea nord-americană, în timp ce sprijină conformitatea proiectelor la nivel global.

Sistemul oferă o rezistență excelentă la fluctuațiile hidraulice și ale calității apei cauzate de funcționarea intermitentă a electrolizerelor. Depunerile sunt semnificativ reduse, ceea ce conduce la o durată de viață mai lungă a echipamentelor, o stabilitate operațională îmbunătățită și necesități mai mici de întreținere.

Designul său modular integrat minimizează spațiul necesar pentru instalare, simplifică transportul și instalarea și permite o extindere flexibilă a capacității în viitor.

Funcționarea inteligentă complet automatizată minimizează intervenția manuală, asigurând în același timp rate ridicate de recuperare a apei și reducând semnificativ costurile totale de funcționare.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am livrat cu succes mai multe sisteme de tratare a apei pentru facilități de producere a hidrogenului verde alimentate cu energie regenerabilă, care integrează generarea de energie fotovoltaică și eoliană.

Un proiect reprezentativ este Proiectul de Apă Ultra-pură și Reutilizare a Apelor uzate pentru Hidrogen Verde Alimentat pe Scară Mare cu Energie Solară, unde sistemul a demonstrat o funcționare stabilă pe termen lung, furnizând continuu apă de proces de înaltă puritate pentru electroliza hidrogenului.

Proiectul a rezolvat eficient problemele de încărcare cu depuneri și de fluctuații ale calității apei, a redus semnificativ consumul de energie pentru producerea hidrogenului și a trecut cu succes etapa finală de acceptare a proiectului.

Documentația de sprijin include:

• Procese proprii de tratare a apei pentru hidrogen, protejate prin brevete
• Certificate de conformitate CE, UL și ISO
• Rapoarte de testare a calității apei certificate de terți
• Documentație privind finalizarea și recepția proiectului
• Proiecte de referință din domeniul energiei regenerabile și al industriei hidrogenului

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete EPC cheie-în-mână pentru tratarea apei în proiectele de producere a hidrogenului verde, inclusiv investigații de teren, analiză a calității apei, inginerie de proces personalizată, proiectare și fabricare a echipamentelor ne-standard, instalare, punere în funcțiune, servicii de exploatare și întreținere, actualizări ale sistemului și furnizare pe toată durata de viață a consumabililor.

Procesul standard de cooperare

• Studiul de teren și colectarea probelor de apă – Realizarea unei investigații pe teren, colectarea probelor de apă și elaborarea unui raport complet de analiză a calității apei.
• Proiectare inginerescă personalizată – Elaborarea unei soluții de proces dedicate, a configurației echipamentelor și a propunerii comerciale, în funcție de condițiile de operare ale proiectului.
• Fabricarea echipamentelor și construcția – Începem fabricarea echipamentelor personalizate și instalarea in situ, după confirmarea contractului.
• Instalare și punere în funcțiune – Finalizarea instalării echipamentelor, a punerii în funcțiune integrate și a funcționării de probă până la atingerea cerințelor stabile privind calitatea apei.
• Acceptarea proiectului și instruirea – Asistență în procedurile de acceptare a proiectului și oferirea unei instruiri complete pentru operatori.
• Suport tehnic pe termen lung – Furnizarea întreținerii preventive, a inspecțiilor rutiniere, a optimizării sistemului, a actualizărilor echipamentelor și a suportului tehnic pe toată durata de viață.