الملخصظهرت تقنية التناضح العكسي للأنبوب القرصي (DTRO) كتقنية متطورة لفصل الأغشية، خاصة في سيناريوهات معالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز. تركز هذه المقالة على نظام DTRO المكون من مرحلتين، وتحليل مزاياه الهيكلية وآليات التشغيل وحالات التطبيق في صناعات مثل المادة المرتشحة من مدافن النفايات ومياه الصرف الصناعي ومياه الصرف الصحي البلدية. من خلال معالجة القيود المفروضة على DTRO على مرحلة واحدة - بما في ذلك انخفاض استرداد المياه وتلوث الأغشية - يحقق التكوين المكون من مرحلتين أداءً فائقًا، مما يجعله حلاً محوريًا لإعادة تدوير موارد المياه الحديثة. مقدمة يعد التناضح العكسي (RO) حجر الزاوية في المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي، لكن أغشية التناضح العكسي التقليدية تواجه تحديات في معالجة مياه الصرف الصحي عالية الملوحة والملوثات (على سبيل المثال، المادة المرتشحة في مدافن النفايات التي تحتوي على COD> 5000 مجم / لتر و TDS> 30000 مجم / لتر). يستخدم DTRO، الذي تم طرحه تجاريًا لأول مرة في الثمانينات، تصميمًا فريدًا لوحدة أنبوبية قرصية مع معززات الاضطراب، مما يمكنها من تحمل ظروف التشغيل القاسية. يعمل نظام DTRO المكون من مرحلتين - الذي يجمع بين المرحلة الأولى ذات الضغط العالي والمرحلة الثانية ذات الضغط المتوسط - على تحسين عملية استعادة المياه ورفض الملوثات، مما يلبي الطلب المتزايد على الإدارة المستدامة لمياه الصرف الصحي.2. المبادئ الفنية لـ DTRO ثنائي المرحلة2.1 التكوين أحادي المرحلة مقابل التكوين ثنائي المرحلة DTRO أحادي المرحلة: يعالج مياه الصرف الصحي الخام في تمريرة واحدة، مما يحقق استرداد المياه بنسبة 70-80% تقريبًا ولكن يترك تركيزًا عالي التركيز (TDS > 60,000 مجم/لتر) يتطلب المزيد من التخلص. يتخلل (استرداد 60-70٪) ومركز أولي. المرحلة الثانية: يعالج التركيز الأولي عند 40-60 بار، ويستعيد 30-40٪ إضافية من الماء من التركيز. الاسترداد الإجمالي: ما يصل إلى 90٪، مع تقليل حجم التركيز النهائي بنسبة 70-80٪ مقارنة بالأنظمة أحادية المرحلة. 2.2 المكونات الرئيسية وحدات أنبوب القرص: أقراص بولي بروبيلين مكدسة مع قنوات تدفق، مما يمنع الغشاء الضغط وتمكين سرعة التدفق المتقاطع العالية (1-3 م/ث) لتقليل التلوث. مضخات الضغط العالي: مضخات الطرد المركزي من الفولاذ المقاوم للصدأ مع محركات التردد المتغير (VFD) للتحكم الدقيق في الضغط. نظام التنظيف الكيميائي: وحدات التنظيف المكاني (CIP) مع المحاليل الحمضية / القلوية لإزالة القشور (على سبيل المثال، CaCO₃، SiO₂) والقاذورات العضوية.3. مزايا الأداء 3.1 استرداد أعلى للمياه من خلال إعادة معالجة التركيز، يعمل DTRO على مرحلتين على تقليل استهلاك المياه العذبة وتصريف مياه الصرف الصحي. على سبيل المثال، تنتج محطة غسيل النفايات بقدرة 1000 متر مكعب/يوم باستخدام DTRO على مرحلتين حوالي 900 متر مكعب/يوم من المتخلل (تتوافق مع معايير إعادة الاستخدام GB/T 19923-2005) وحوالي 100 متر مكعب/يوم فقط من التركيز النهائي. 3.2 تعزيز رفض الملوثات المواد العضوية: رفض COD > 99% (من 10000 ملجم/لتر إلى < 100 ملغم/لتر). المواد غير العضوية: رفض المواد الصلبة الذائبة > 98%، رفض المعادن الثقيلة (الرصاص، الكادميوم، الكروم) > 99.9%. الملوثات الدقيقة: الإزالة الفعالة للمستحضرات الصيدلانية (مثل الأيبوبروفين) والمواد الكيميائية المسببة لاضطرابات الغدد الصماء (EDCs) عن طريق غربلة الأغشية وامتزازها. 3.3 تلوث الأغشية المخففة يوزع التصميم ذو المرحلتين حمل الملوثات عبر المراحل: تتعامل المرحلة الأولى مع المواد الصلبة العالقة العالية (SS) والغرويات، المحمية بنظام المعالجة المسبقة (على سبيل المثال، الترشيح الفائق، الكربون المنشط). تعالج المرحلة الثانية تركيز SS المنخفض، مما يقلل معدل التلوث بنسبة 40-50٪ مقارنة بأنظمة المرحلة الواحدة. عمر الغشاء: 3-5 سنوات، 2-3 مرات أطول من RO ذو الجرح الحلزوني في تطبيقات مماثلة.4. التطبيقات الصناعية 4.1 معالجة المادة المرتشحة في مدافن النفايات دراسة حالة: قام أحد مدافن النفايات البلدية في شنغهاي (2023) بتركيب نظام DTRO على مرحلتين بقدرة 500 متر مكعب/اليوم. النتائج: جودة التخلل: COD < 80 مجم / لتر، NH₃-N < 10 مجم / لتر، TDS < 2000 مجم / لتر (متوافق مع معيار 《GB 16889-2008》) الصيني. التكلفة التشغيلية: ~ ¥ 15 / م 3 (بما في ذلك الطاقة والمواد الكيميائية والصيانة)، أقل بنسبة 20٪ من DTRO أحادي المرحلة بسبب انخفاض التخلص من التركيز الرسوم.4.2 مياه الصرف الصناعي صناعة البتروكيماويات: تعالج المياه المنتجة ذات الملوحة العالية (TDS > 100,000 mg/L) والهيدروكربونات. يقوم نظام DTRO على مرحلتين باسترداد 85% من المياه لإعادة استخدامها في أبراج التبريد. صناعة التعدين: يعالج تصريف المناجم الحمضي (AMD) بالمعادن الثقيلة العالية (Cu²⁺، Zn²⁺). يفي المتخلل بمعايير مياه الشرب (إرشادات منظمة الصحة العالمية) بعد المعالجة اللاحقة.5. التحديات والآفاق المستقبلية 5.1 التحديات الحالية استهلاك الطاقة: تتطلب الأنظمة ذات المرحلتين ~ 2-3 كيلووات ساعة/م3 من الكهرباء، أعلى من المرحلة الواحدة (~ 1.5 كيلووات ساعة/م3). تكلفة الغشاء: أغشية DTRO أغلى بمقدار 2-3 مرات من الأغشية الحلزونية، على الرغم من أن العمر الأطول يعوض ذلك بمرور الوقت.5.2 الاتجاهات المستقبلية التكامل مع الطاقة المتجددة: الاقتران مع الطاقة الشمسية/طاقة الرياح لتقليل البصمة الكربونية (على سبيل المثال، تستخدم محطة بقدرة 1000 متر مكعب/يوم في أستراليا ألواح شمسية بقدرة 500 كيلوواط لتشغيل المضخات). المراقبة الذكية: أنظمة قائمة على الذكاء الاصطناعي (على سبيل المثال، خوارزميات التعلم الآلي) للتنبؤ بالتلوث وتحسين دورات التنظيف، مما يقلل وقت التوقف عن العمل بنسبة 30%. ابتكار مواد الأغشية: تطوير أغشية DTRO معدلة بالجرافين مع تدفق أعلى (يصل إلى 40 لتر/م² · ساعة) والمواد الكيميائية المقاومة.6. الاستنتاج: يمثل نظام DTRO ذو المرحلتين نقلة نوعية في معالجة مياه الصرف الصحي، وتحقيق التوازن بين الكفاءة العالية والاستدامة والموثوقية. إن قدرتها على التعامل مع ظروف مياه الصرف الصحي القاسية مع تحقيق أقصى قدر من استعادة المياه تجعلها لا غنى عنها للصناعات التي تواجه ندرة المياه واللوائح البيئية الصارمة. مع تقدم تكنولوجيا الأغشية وانخفاض التكاليف، ستلعب DTRO ذات المرحلتين دورًا مركزيًا في التحول العالمي نحو اقتصاد مائي دائري. الكلمات الرئيسية: DTRO على مرحلتين؛ معالجة مياه الصرف الصحي. استعادة المياه؛ تلوث الغشاء المادة المرتشحة في مكب النفايات تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة على DTRO على مرحلتين، بدءًا من المبادئ التقنية وحتى التطبيقات الواقعية، مع تسليط الضوء على قدرتها على مواجهة تحديات المياه الملحة في القرن الحادي والعشرين.
