Τεχνολογία Μεμβρανών για Επεξεργασία Νερού, Αφαλάτωση και Διαχωρισμούς

Τεχνολογία Μεμβρανών για Επεξεργασία Νερού, Αφαλάτωση και Διαχωρισμούς

Διεργασίες βασισμένες σε μεμβράνες (Αντίστροφη Ώσμωση – RO, Νανοδιήθηση – NF, Υπερδιήθηση – UF, Μικροδιήθηση – MF) τείνουν να καθιερωθούν ως η κύρια τεχνολογία για την αφαλάτωση υφάλμυρου και θαλασσινού νερού, για την επεξεργασία του πόσιμου νερού καθώς και ποικίλων αποβλήτων για ανάκτηση καθαρού νερού. Επιπλέον οι διεργασίες μεμβρανών τείνουν να αντικαταστήσουν διάφορες συμβατικές μεθόδους διαχωρισμού στη βιομηχανία. Το ΕΦΕΜ έχει αναπτύξει εμπειρογνωμοσύνη στην τεχνολογία μεμβρανών εκτελώντας ερευνητικά έργα σε μια ευρεία περιοχή αντικειμένων που καλύπτουν κύρια προβλήματα σχεδιασμού και λειτουργίας. Η έρευνα αυτή περιλαμβάνει εις βάθος μελέτες σχεδιασμού στοιχείων περιελιγμένων μεμβρανών (Spiral Wound Membrane – SWM – modules), των λειτουργικών προβλημάτων ρύπανσης των μεμβρανών και επικαθήσεων αλάτων, καθώς και προσομοίωση συστημάτων μεμβρανών για βελτιστοποίησή τους. Έχουν επίσης αναπτυχθεί καινοτόμες μέθοδοι για συνεχή (online) παρακολούθηση λειτουργίας μονάδων αφαλάτωσης με βάση τα χαρακτηριστικά του διηθήματος. 

Συστηματική ερευνητική δραστηριότητα εξελίσσεται στη σημαντική περιοχή των Βιο-αντιδραστήρων Μεμβρανών (MBR), χρησιμοποιώντας καινοτόμα διαγνωστικά εργαλεία, με σκοπό τη βελτίωση λειτουργίας των MBR, καθώς και την αξιοποίησή τους για επεξεργασία ιδιαίτερα βεβαρημένων λυμάτων, όπου οι συμβατικές μέθοδοι αποτυγχάνουν. Έρευνα επίσης διεξάγεται πάνω σε καινοτόμες διεργασίες με μεμβράνες όπως απόσταξη και εκχύλιση οργανικών ενώσεων μέσω μεμβρανών, και εκμετάλλευση της ωσμωτικής πίεσης για παραγωγή ενέργειας και διαχωρισμούς (Pressure Retarded Osmosis, Forward Osmosis). 

1.1  Στοιχεία και διεργασίες μεμβρανών – Βελτιστοποίηση σχεδιασμού και λειτουργία

Στοιχεία μεμβρανών – Βελτιστοποίηση σχεδιασμού και επιδόσεων

  • Μελέτη ένθετων (spacers) σε στοιχεία περιελιγμένων μεμβρανών (SWM):  χαρακτηρισμός, βελτίωση γεωμετρικών χαρακτηριστικών, καινοτόμα ένθετα [Έργο MEDRC].
  • Θεωρητικά πρότυπα (modeling) φαινομένων μεταφοράς σε στοιχεία μεμβρανών, περιελιγμένων και κοίλων ινών.

Μελέτη ρύπανσης μεμβρανών (από οργανικά, κολλοειδή και βιολογική ρύπανση)

  • Ρύπανση σε στοιχεία SWM: χαρακτηρισμός και θεωρητικά μοντέλα. Δείκτες ρύπανσης  [Έργο MEDRC].
  • Ρύπανση μεμβρανών UF, MF. Προ-κατεργασία νερού τροφοδοσίας για συστήματα αφαλάτωσης RO [Έργο EC].
  • Ανάπτυξη μεθόδων ανάσχεσης της ρύπανσης.

Μελέτη επικαθίσεων  ανοργάνων  αλάτων

  • Έναρξη δημιουργίας επικαθίσεων σε μεμβράνες RO και NF: πειραματική και  θεωρητική μελέτη [Έργο Saudi Aramco III].
  • Ανάπτυξη μεθόδων πρόβλεψης και ανάσχεσης επικαθίσεων.

Ανάπτυξη προσομοιωτών λειτουργίας στοιχείων και διεργασιών μεμβρανών

  • Ολοκληρωμένη προσομοίωση λειτουργίας στοιχείων SWM αφαλάτωσης σε μόνιμες συνθήκες.
  • Δυναμική προσομοίωση στοιχείων SWM καθώς και συστημάτων SWM μεμβρανών.

Επεξεργασία επιφάνειας μεμβρανών

  • Επεξεργασία (post-treatment) μεμβρανών αφαλάτωσης για αποκατάσταση / βελτίωση της ικανότητας διαχωρισμού [Έργο Saudi Aramco I, υποβληθείσα αίτηση για διεθνές Διπλ. Ευρεσιτεχνίας].

1.2  Καινοτόμες μέθοδοι συνεχούς παρακολούθησης μονάδων μεμβρανών

Παρακολούθηση λειτουργίας στοιχείων μεμβρανών

  • Συνεχής παρακολούθηση της λειτουργίας μεμονωμένων SWM στοιχείων σε ολόκληρη τη μονάδα [Έργο Saudi Aramco IΙ, υποβληθείσα αίτηση για διεθνές Διπλ. Ευρεσιτεχνίας].
  • Παρακολούθηση, με συνεχείς αυτοματοποιημένες μετρήσεις, άλλων παραμέτρων.

Παρακολούθηση της τάσης για επικαθίσεις αλάτων σε μονάδες RO/NF

  • Συνεχής παρακολούθηση ανά δοχείο πίεσης [Έργο Saudi Aramco IΙ].

Καινοτόμοι αισθητήρες για παρακολούθηση / έλεγχο διεργασιών μεμβρανών.

1.3  Βιο-Αντιδραστήρες Μεμβρανών (MBR)

Χαρακτηρισμός ενεργού ιλύος – Μελέτες επιδόσεων MBR

  • Μελέτες ρύπανσης σε μακράς διάρκειας λειτουργία του MBR [Έργο ΓΓΕΤ].
  • Μελέτη εξέλιξης βιο-κοινωνίας της ενεργού ιλύος με ειδικό μετα-γονιδιωματικό χαρακτηρισμό (meta-genomics studies) [Συνεργασία με το Ινστιτούτο Εφαρμ. Βιοεπιστημών – ΙΝΕΒ/ΕΚΕΤΑ]
  • Ανάπτυξη τεχνικών παρακολούθησης λειτουργίας MBR.
  • Θεωρητικά μοντέλα λειτουργίας MBR.

Καινοτόμες διεργασίες βασισμένες σε MBR

  • Μελέτη μεμονωμένων MBR, ή σε συνδυασμό με άλλους διαχωρισμούς μεμβρανών (π.χ.  MD-απόσταξη) για ειδικές κατηγορίες βιοτεχνολογικών εφαρμογών [Έργο ΓΓΕΤ].

1.4  Καινοτόμες διεργασίες βασισμένες σε μεμβράνες 

Απόσταξη με μεμβράνες (Membrane Distillation – MD) για αφαλάτωση και άλλους διαχωρισμούς

  • MD για παραγωγή / διαχωρισμό βιο-αιθανόλης [Έργο ΓΓΕΤ].
  • Συνδυασμένη εφαρμογή MD και εναλλακτικών  μορφών ενέργειας για αφαλάτωση

Διεργασίες βασισμένες στην εκμετάλλευση της ωσμωτικής πίεσης (Pressure Retarded Osmosis – PRO, Forward Osmosis – FO)

  • Ανάπτυξη – σχεδιασμός καινοτόμων στοιχείων.
  • Μελέτες διεργασιών (PRO, FO) για διάφορες εφαρμογές.

Ανάκτηση πολύτιμων συστατικών  από φυσικά προϊόντα [Έργα ΓΓΕΤ]

  • Εκχύλιση με μεμβράνες [Διδακτορική διατριβή].
  • UF– NF– RO υβριδικές μέθοδοι διαχωρισμού [Εργο ΓΓΕΤ].