Nuotekų valymo įrenginiai

 

 

Silicio karbido (SiC) membranos, kurių pagrindiniai pranašumai yra atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas rūgštims ir šarmams, atsparumas užsiteršimui ir didelis mechaninis stiprumas, pasižymi našumu, gerokai viršijančiu tradicinių organinių ir neorganinių keraminių membranų našumą tokiais atvejais kaip pažangus pramoninių nuotekų valymas, komunalinių nuotekų išteklių atkūrimas ir itin sudėtingų specialių nuotekų valymas. Jie tapo pageidaujama nuotekų valymo atšiauriomis sąlygomis technologija.

 

I. Pagrindiniai taikymo scenarijai ir techniniai sprendimai

1. Didelės-koncentracijos organinių pramoninių nuotekų valymas
Taikomos pramonės šakos: anglių chemija, naftos chemija, farmacija, spausdinimas ir dažymas, popieriaus gamyba

 

Nuotekų charakteristikos: didelis ChDS, didelis drumstumas, jame yra nepalankių organinių medžiagų, kai kurios nuotekos turi aukštą temperatūrą (60-120 laipsnių).

 

Taikymo sprendimas:

• Išankstinio apdorojimo etapas: pakeitus smėlio filtravimą ir daugialypės terpės filtravimą, SiC ultrafiltravimo membranos gali sulaikyti skendinčias kietąsias medžiagas, koloidus ir alyvos lašelius, kurių nuotekų drumstumas yra mažesnis arba lygus 0,1 NTU, o SDI - mažesnis arba lygus 3, užtikrinant aukštos{{3}kokybės nanofiltravimo (ROverse NFmos) tiekimo vandenį ir vėlesniam filtravimui. vėlesnių membraninių elementų 3-5 kartus.
• Išplėstinė apdorojimo stadija: SiC nanofiltravimo membranos gali sulaikyti mažų{0}}molekulių organines medžiagas (pvz., fenolius, dažus ir antibiotikus). Kartu su pažangiais oksidacijos procesais (AOP) pasiekiamas gilus ChDS skaidymas nuotekose, atitinkantis emisijos standartus arba pakartotinio naudojimo reikalavimus.

Įprastas atvejis: valant daug{0}}sūrias nuotekas iš anglių chemijos gamyklų, SiC ultrafiltravimo membranos stabiliai veikia esant 80 laipsnių ir pH 10–11, o srauto mažėjimo greitis<5%/month and a chemical cleaning cycle of up to 6 months.

 

2. Naftingų nuotekų valymas
Taikomos pramonės šakos: naftos telkinių gaminamas vanduo, metalo apdirbimo emulsijos, viešojo maitinimo nuotekos

 

Nuotekų charakteristikos: Sudėtyje yra emulsinto aliejaus ir disperguoto aliejaus; alyvos lašelių dydis yra mažas (1-100 nm), todėl membrana lengvai užsiteršia.

 

Taikymo pranašumai:

• The SiC membrane surface has weak hydrophobic and oleophilic properties, making it difficult for oil droplets to adsorb and deposit; it is resistant to chemical cleaning and can be cleaned with high-concentration alkaline solution (2% NaOH) + sodium hypochlorite (1000 mg/L), with a flux recovery rate >95 proc. Taikymo sprendimas: naudojant "demulsifikacinį išankstinį apdorojimą + SiC ultrafiltracijos membranos atskyrimo" procesą, efektyviai atskiriamas alyvos -vanduo, kurio alyvos kiekis nuotekose yra mažesnis arba lygus 5 mg/L, kuris gali būti tiesiogiai pakartotinai naudojamas kaip papildomas vanduo cirkuliaciniam aušinimui.

 

3. Komunalinių nuotekų išteklių panaudojimas
Taikomi scenarijai: komunalinių nuotekų valymo įrenginių atnaujinimas ir atnaujinimas, regeneruoto vandens pakartotinis naudojimas

 

Pagrindiniai reikalavimai: nuotekos turi atitikti „Pramoninio vandens naudojimo miesto nuotekų pakartotiniam naudojimui vandens kokybės standartą“ (GB/T 19923-2005)

 

Taikymo pranašumai:

• Compared to traditional activated sludge + sand filtration processes, the SiC membrane bioreactor (SiC-MBR) eliminates the need for a secondary sedimentation tank, reducing the footprint by 40%; it retains sludge flocs and bacteria, achieving effluent turbidity ≤0.1 NTU and an E. coli removal rate >99.99%.
• Jis turi stiprų atsparumą smūginėms apkrovoms; sistemos veikimo stabilumas lieka nepakitęs įtekančio vandens kokybės svyravimų (CDS, amoniakinio azoto šuoliai); cheminio valymo ciklas yra ilgas, o eksploatavimo ir priežiūros išlaidos yra 30% mažesnės nei organinių MBR.

 

4. Didelio{1}} druskingumo nuotekų apdorojimas, siekiant nulinio išleidimo

Taikomos pramonės šakos: elektrinių nusierinimo nuotekos, metalurgijos ėsdinimo nuotekos, daug chemiškai{0}} druskingos nuotekos

 

Nuotekų charakteristikos: didelis druskos kiekis (TDS 10000-50000 mg/l), didelis kietumas, yra sunkiųjų metalų jonų

 

Programos vertė:

• SiC ultrafiltravimo membranos yra atsparios didelės-druskos aplinkai ir dėl osmosinio slėgio pokyčių nesibrinks ar deformuosis; jie gali sulaikyti kalcio ir magnio jonų bei sunkiųjų metalų hidroksido koloidų suformuotas nuosėdų daleles, užkertant kelią vėlesnių garintuvų ir kristalizatorių užsikimšimui.
• Palyginti su tradiciniais pirminio apdorojimo procesais (pvz., kalkių minkštinimu), SiC membraninių sistemų nuotekų kietumas yra<50 mg/L (calculated as CaCO₃), significantly reducing the risk of evaporator scaling and improving the operating efficiency of zero-discharge systems.

 

5. Specialus aukštos temperatūros{1}}nuotekų valymas

Taikomi scenarijai: popieriaus gamybos juodasis skystis (temperatūra 80-100 laipsnių), aukštos temperatūros dažymo nuotekos (temperatūra 60–90 laipsnių), farmacinės fermentacijos sultinys (temperatūra 50–70 laipsnių)

 

Techninės kliūtys: tradicinės organinės membranos gali atlaikyti temperatūrą<50℃, and are prone to aging and failure under high-temperature conditions.

 

SiC membranos pranašumai: ilgalaikis{0}}atsparumas 120 laipsnių aukštai temperatūrai, nereikia išankstinio aušinimo apdorojimo, tiesioginis aukštos temperatūros padavimo tirpalų apdorojimas, taupantis aušinimo energijos sąnaudas; tuo pačiu metu aukšta temperatūra gali pagerinti pašaro tirpalo sklandumą, sumažinti klampumą ir padidinti membranos srautą.

 

II. Pagrindiniai taikymo techniniai punktai

1. Išankstinio apdorojimo optimizavimas: reikia sumontuoti 50–100 μm krepšinį filtrą, kad būtų pašalintos didelės kietųjų dalelių priemaišos (tokios kaip smėlis, žvyras ir pluoštai), kad būtų išvengta membranos paviršiaus subraižymo; riebios nuotekos pirmiausia turi būti demulsifikuojamos (pvz., demulsinanti medžiaga arba ultragarsinis demulsifikavimas), kad būtų sumažinta membranos užsiteršimo apkrova.

 

2. Proceso parametrų valdymas

• Darbinis slėgis: Rekomenduojamas 1-5 barai, kad būtų išvengta membranos porų deformacijos dėl didelio slėgio;
• Skersinis -tėkmės greitis: 0,5–2 m/s. Labai užterštoms nuotekoms srautas gali būti atitinkamai padidintas, siekiant padidinti šlyties jėgą ir slopinti koncentracijos poliarizaciją;
• Valymo strategija: pritaikykite „oro-vandens atgalinio plovimo + cheminio valymo“ derinį. Atbulinio plovimo ciklas: 15-30 min/kartas; cheminio valymo ciklas: 3-6 mėn./kart. Pageidautinas plovimas šarminiu + rūgštiniu plovimu.

 

3.Sistemos integravimo projektavimas
Modulinė konstrukcija, skirta lanksčiam pajėgumų plėtrai, atsižvelgiant į apdorojimo tūrį; įrengta PLC automatizuota valdymo sistema, leidžianti stebėti tokius parametrus kaip srautas, slėgis ir drumstumas realiu laiku, pasiekti automatinį atgalinį plovimą ir cheminį valymą, sumažinant rankinio įsikišimo išlaidas.

 

 

 

Inovatyvūs susieti procesai: SiC membranos yra sujungtos su pažangiais oksidacijos procesais (pvz., ozono katalizine oksidacija), membraniniu distiliavimu ir elektrocheminiu oksidavimu, siekiant giliai išvalyti ir atgauti išteklius labai sudėtingose ​​​​nuotekose.

 

Išplėstinis išteklių atkūrimas: valant nuotekas, kuriose yra tauriųjų metalų ir didelės{0}}vertės organinių medžiagų, SiC membranos gali veiksmingai sulaikyti ir atgauti tikslines medžiagas, taip padidinant ekonominę nuotekų valymo naudą.

 

Valymo ir priežiūros procedūros po SiC membranos eksperimentų
SiC membranas, pasižyminčias atsparumu rūgštims ir šarmams, atsparumu oksidacijai ir dideliu mechaniniu stiprumu, reikia išvalyti ir prižiūrėti po{0}}eksperimento. Pagrindinis tikslas yra kruopščiai pašalinti teršalus nuo membranos paviršiaus ir porų, atkurti membranos srautą ir sulaikymą, užkirsti kelią negrįžtamam užsiteršimui ir pailginti membranos elemento tarnavimo laiką. Toliau pateikiamos standartizuotos valymo ir priežiūros procedūros, pagrindiniai veikimo punktai ir atsargumo priemonės.

 

I. Išankstinis apdorojimas po-eksperimento: teršalų įvertinimas ir preliminarus skalavimas

Po eksperimento, prieš atliekant tikslinį valymą, reikia įvertinti membranos užsiteršimo tipą ir laipsnį:

 

1. Sprendimas dėl teršalų tipo

- Klasifikacija pagal eksperimentines sklaidos kanalo charakteristikas:

- Neorganinis užteršimas: išvalius didelio-kietumo, didelio- druskingumo nuotekas, kalcio ir magnio karbonatai bei metalų oksidai (pvz., Fe₂O₃, MnO₂) lengvai nusėda ant membranos paviršiaus;

- Organinis užsiteršimas: išvalius didelio-COD, riebias ir dažymo nuotekas, porose lengvai adsorbuojamos organinės medžiagos, riebalų ir dažų molekulės;

- Biologinis užsiteršimas: išvalius komunalines nuotekas ir fermentacijos sultinį, ant membranos paviršiaus lengvai auga bakterijos ir grybeliai, sudarydami bioplėvelę.

 

2. Skysčio skilimo skaičiavimas

Įrašykite pradinį srautą $J_0$ ir galutinį srautą $J_1$. Apskaičiuokite srauto mažėjimo greitį $\\eta=(J_0 - J_1) / J_0\\times100\\%$.

- Jei $\\eta < 10\\%$: reikalingas tik atgalinis plovimas švariu vandeniu;

- Jei $10\\%\\leq\\eta < 30\\%$: reikalingas atgalinis plovimas švariu vandeniu + paprastas cheminis valymas;

- Jei $\\eta\\geq 30\\%$: reikalingas atgalinis plovimas švariu vandeniu ir sustiprintas cheminis valymas.

 

3. Pirminis švaraus vandens plovimas

- Naudokite kryžminio-srauto atgalinio plovimo režimą, kontroliuodami 0,5–1 baro atgalinio plovimo slėgį ir 1,2–1,5 karto didesnį už eksperimentinį darbinį srautą;

- Kaip atgalinio plovimo terpę naudokite dejonizuotą vandenį arba ultrafiltravimo permeatą, kad išvengtumėte naujų priemaišų patekimo į vandenį iš čiaupo;

- Atbulinio plovimo laikas: 10–15 minučių, kol atgalinio plovimo nuotekos bus skaidrios ir be akivaizdžių suspenduotų kietųjų dalelių.

 

II. Pakopinis cheminio valymo procesas (pagrindiniai žingsniai)
Valymo schemą rinkitės pagal užterštumo laipsnį, vadovaudamiesi principu „pirmiausia plovimas šarminiu būdu, po to plovimas rūgštimi ir, jei reikia, dezinfekavimas“, vengiant tiesioginio rūgščių ir šarmų maišymosi.

 

1. Šarminis plovimas: organinių ir biologinių teršalų pašalinimas
Tinka membranų valymui po eksperimentų su riebiomis, didelio{0}}CDS nuotekomis. Naudoja šarminį tirpalą riebalams muilinti, organinėms medžiagoms skaidyti ir bioplėvelei nuplėšti.

- Valymo priemonių formulės (pasirinkite vieną):

- Standartinė formulė: 0,5–1 % (masės dalis) NaOH tirpalas + 500–1000 mg/l natrio hipochlorito (NaClO);

- Švelni formulė: 0,3–0,5 % natrio karbonato (Na₂CO3) tirpalas + 300–500 mg/l vandenilio peroksido (H₂O₂) (tinka chlorui{5}}jautrioms reikmėms).

- Veikimo parametrai:

- Valymo temperatūra: 30–40 laipsnių (padidinus temperatūrą, valymo efektyvumas gali padidėti, bet neturėtų viršyti 60 laipsnių);

- Valymo slėgis: 0,3–0,8 baro, naudojant kryžminio srauto cirkuliacinį valymą, cirkuliacijos greitis 0,8–1,2 m/s;

- Valymo laikas: 30–60 min. Jei labai užterštas, prieš valydami recirkuliaciniu būdu pamirkykite 1–2 valandas.

- Galutinis sprendimas: valymo tirpalo spalva ir drumstumas yra stabilūs, o įeinančio ir išeinančio valymo tirpalo COD vertės iš esmės yra vienodos.

 

2. Rūgštinis plovimas: neorganinių nešvarumų pašalinimas
Tinka membranų valymui po eksperimentų su didelio -kietumo, didelio- druskingumo nuotekomis, tirpinančiomis neorganines apnašas ir metalo oksido nuosėdas ant membranos paviršiaus.

- Valymo priemonių formulės (pasirinkite vieną):

- Standartinė formulė: 0,1–0,5 % (masės dalis) citrinų rūgšties tirpalas (pH sureguliuokite iki 2–3, tinka kalcio ir magnio nuosėdoms valyti);

- Patobulinta formulė: 0,5–1 % druskos rūgšties (HCl) tirpalas (tinka metalo oksido nuosėdoms valyti; venkite įrangos stiprios rūgštinės korozijos).

- Veikimo parametrai:

- Valymo slėgis: 0,3–0,8 baro, kryžminės-srauto cirkuliacijos greitis 0,8–1,2 m/s;

- Valymo laikas: 20–40 min., šildyti nereikia, pakanka valymo kambario temperatūroje;

- Pagrindinės atsargumo priemonės: išplovę rūgštimi, praplaukite membranos modulį dideliu kiekiu dejonizuoto vandens, kol produkto vandens pH vėl taps neutralus (6–8), kad rūgštis nesugadintų membranos elementų.

 

3. Dezinfekcinis apdorojimas (neprivaloma) Jei eksperimentinis tirpalas yra biologiškai aktyvus tirpalas (pvz., fermentacijos sultinys arba komunalinės nuotekos), po plovimo šarminiu būdu reikia atlikti dezinfekcijos etapą, kad būtų sunaikinti mikroorganizmų likučiai.

- Dezinfekavimo priemonė: 1000–2000 mg/l peracto rūgšties tirpalas arba 500–1000 mg/l natrio hipochlorito tirpalas;

- Procedūra: mirkykite 30 minučių, tada nuplaukite dejonizuotu vandeniu, kol neliks dezinfekavimo priemonės likučių.

 

III. Valymo efekto patikrinimas

Po valymo valymo efektas turi būti patikrintas atliekant srauto testą, kad būtų užtikrintas membranos veikimo atkūrimas:

 

1. Gryno vandens srauto bandymas: standartinėmis sąlygomis (temperatūra 25 laipsniai, slėgis 1 baras) patikrinkite membranos gryno vandens srautą $J_2$;

 

2. Sklandumo atkūrimo greičio apskaičiavimas: srauto atkūrimo greitis $\\gamma=J_2/J_0\\times100\\%$;

- Jei $\\gamma\\eq90\\%$: valymas yra kvalifikuotas ir membraną galima naudoti kitam eksperimentui;

- Jei $70\\%\\eq\\gamma<90\%$: The chemical cleaning process needs to be repeated;

- Jei $\\gamma<70\%$: Irreversible fouling may exist. Check the membrane surface for damage and replace the membrane element if necessary.

 

IV. Ilgalaikis -laikymas ir priežiūra

Jei po eksperimento membraninį elementą reikia laikyti ilgesnį laiką (daugiau nei 7 dienas), jis turi būti sandariai uždarytas, kad būtų išvengta mikrobų augimo ir membranos porų užsikimšimo:

 

1. Trumpalaikis-laikymas (7–30 dienų)

- Užpildykite membranos modulį ir vamzdelius 0,05–0,1 % natrio hipochlorito tirpalu;

- Užsandarinkite membranos modulio įėjimo ir išleidimo angas ir padėkite į vėsią, sausą vietą, vengdami tiesioginių saulės spindulių.

 

2. Ilgalaikis-saugojimas (daugiau nei 30 dienų)

- Baigę cheminį valymą ir srauto patvirtinimą, 30 minučių pamirkykite membraninį elementą 1–2 % glicerolio tirpale;

- Išleiskite glicerolio tirpalo perteklių, užsandarinkite įleidimo ir išleidimo angas ir laikykite 0–40 laipsnių temperatūroje, kad išvengtumėte užšalimo įtrūkimų ar senėjimo aukštoje -temperatūroje.

 

V. Valymo ir priežiūros draudimai

1. Nenaudokite vandenilio fluorido rūgšties (HF) arba valymo priemonių, kurių sudėtyje yra fluoridų, nes jie sugadins SiC membranos medžiagą;

 

2. Avoid prolonged high-temperature cleaning (>60 laipsnių), kad būtų išvengta membranos modulio sandariklių senėjimo;

 

3. Rūgštiniai ir šarminiai valymo tirpalai turi būti ruošiami ir laikomi atskirai. Tiesioginis maišymas griežtai draudžiamas, kad nesusidarytų toksiškos dujos;

 

4. Valydami venkite didelio-slėgio smūgių, kad nepažeistumėte membraninių vamzdelių.

 

Populiarus Žymos: nuotekų valymo įranga, Kinijos nuotekų valymo įrangos gamintojai, tiekėjai, gamykla