Zařízení na čištění odpadních vod

 

 

 

Membrány z karbidu křemíku (SiC) se svými hlavními výhodami, jako je odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti kyselinám a zásadám, odolnost proti znečištění a vysoká mechanická pevnost, prokazují výkon daleko převyšující výkon tradičních organických a anorganických keramických membrán ve scénářích, jako je pokročilé průmyslové čištění odpadních vod, obnova komunálních odpadních vod a čištění vysoce náročných speciálních odpadních vod. Staly se preferovanou technologií pro čištění odpadních vod v náročných podmínkách.

 

I. Základní aplikační scénáře a technická řešení

1. Vysoká-koncentrace organického čištění průmyslových odpadních vod
Použitelná odvětví: Uhelný chemický, petrochemický, farmaceutický, tiskařský a barvářský průmysl, výroba papíru

 

Charakteristika odpadní vody: Vysoká CHSK, vysoký zákal, obsahuje odolné organické látky, některé odpadní vody mají vysokou teplotu (60-120 stupňů)

 

Aplikační řešení:

• Fáze předúpravy: Ultrafiltrační membrány SiC nahrazující pískovou filtraci a multi{0}}filtraci médií dokážou zadržet suspendované pevné látky, koloidy a kapičky oleje se zákalem na odpadní vodě menším než nebo rovným 0,1 NTU a SDI menším než nebo rovným 3, což poskytuje vysoce-kvalitní napájecí vodu (RO) pro následnou reverzní osmotické prvky, prodlužující životnost membrány (RO) a následnou nanofiltraci 3-5krát.
• Fáze pokročilé léčby: Nanofiltrační membrány SiC mohou zadržovat malé-molekulové organické látky (jako jsou fenoly, barviva a antibiotika). V kombinaci s pokročilými oxidačními procesy (AOP) se tím dosahuje hluboké degradace CHSK v odpadních vodách, splňujících emisní normy nebo požadavky na opětovné použití.

Typický případ: Při čištění vysoce-slané odpadní vody z uhelných chemických závodů pracují ultrafiltrační membrány SiC stabilně při 80 stupních a pH 10–11 s mírou poklesu toku<5%/month and a chemical cleaning cycle of up to 6 months.

 

2. Čištění olejových odpadních vod
Použitelná odvětví: Voda produkovaná na ropných polích, emulze pro zpracování kovů, odpadní vody ze stravování

 

Charakteristika odpadní vody: Obsahuje emulgovaný olej a dispergovaný olej; velikost kapiček oleje je malá (1-100 nm), což snadno způsobuje znečištění membrány.

 

Výhody aplikace:

• 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 %. Aplikační řešení: Využitím procesu „deemulgační předúprava + separace ultrafiltrační membránou SiC“ je dosaženo účinné separace-olejové vody s obsahem odpadního oleje menším nebo rovným 5 mg/l, který lze přímo znovu použít jako přídavnou vodu pro cirkulační chlazení.

 

3. Využití zdrojů komunálních odpadních vod
Použitelné scénáře: Modernizace a renovace městských čistíren odpadních vod, opětovné využití regenerované vody

 

Základní požadavky: Odpadní voda musí splňovat „Standard kvality vody pro průmyslové využití vody při opětovném použití městských odpadních vod“ (GB/T 19923-2005)

 

Výhody aplikace:

• 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%.
• Má silnou odolnost proti nárazovému zatížení; provozní stabilita systému zůstává nedotčena kolísáním kvality přítokové vody (CHSK, skoky amoniakálního dusíku); cyklus chemického čištění je dlouhý a náklady na provoz a údržbu jsou o 30 % nižší než u organických MBR.

 

4. Předúprava vysoce-slané odpadní vody pro nulové vypouštění

Použitelná odvětví: odpadní vody z odsíření elektráren, odpadní vody z metalurgického moření, chemické vysoce-slané odpadní vody

 

Charakteristika odpadní vody: Vysoký obsah soli (TDS 10000-50000 mg/L), vysoká tvrdost, obsahuje ionty těžkých kovů

 

Hodnota aplikace:

• Ultrafiltrační membrány SiC jsou odolné vůči prostředí s vysokým-solným prostředím a nebudou bobtnat ani se deformovat v důsledku změn osmotického tlaku; mohou zadržovat částice vodního kamene tvořené ionty vápníku a hořčíku a koloidy hydroxidů těžkých kovů, čímž zabraňují ucpávání následných výparníků a krystalizátorů.
• Ve srovnání s tradičními procesy předúpravy (jako je změkčování vápna) je tvrdost odtoku z membránových systémů SiC<50 mg/L (calculated as CaCO₃), significantly reducing the risk of evaporator scaling and improving the operating efficiency of zero-discharge systems.

 

5. Speciální vysokoteplotní-čištění odpadních vod

Použitelné scénáře: Černý louh na výrobu papíru (teplota 80-100 stupňů), odpadní voda z vysokoteplotního barvení (teplota 60-90 stupňů), farmaceutický fermentační bujón (teplota 50-70 stupňů)

 

Technické bariéry: Tradiční organické membrány odolávají teplotám<50℃, and are prone to aging and failure under high-temperature conditions.

 

Výhody SiC membrány: Dlouhodobá-tolerance vůči 120 stupňům vysokým teplotám, není potřeba předúpravy chlazením, přímé zpracování vysokoteplotních napájecích roztoků, šetří spotřebu energie na chlazení; současně může vysoká teplota zlepšit tekutost napájecího roztoku, snížit viskozitu a zvýšit tok membránou.

 

II. Klíčové technické body pro aplikaci

1. Optimalizace předúpravy: K odstranění velkých částicových nečistot (jako je písek, štěrk a vlákna) je třeba nainstalovat 50-100 μm košový filtr, aby nedošlo k poškrábání povrchu membrány; olejová odpadní voda musí nejprve projít deemulgační úpravou (jako je přidání deemulgátorů nebo ultrazvuková deemulgace), aby se snížilo zatížení membrány.

 

2. Řízení parametrů procesu

• Provozní tlak: Doporučeno 1-5 bar, aby se zabránilo deformaci pórů membrány v důsledku vysokého tlaku;
• Rychlost příčného toku: 0,5–2 m/s. U vysoce znečištěných odpadních vod může být průtok vhodně zvýšen, aby se zvýšila smyková síla a potlačila se koncentrační polarizace;
• Strategie čištění: Přijměte kombinaci „proplachování vzduchem-vodou + chemické čištění“. Cyklus zpětného proplachování: 15-30 min/čas; cyklus chemického čištění: 3-6 měsíců/čas. Preferuje se alkalické praní + kyselé praní.

 

3. Návrh systémové integrace
Modulární design pro flexibilní rozšíření kapacity na základě objemu zpracování; vybavena automatizovaným řídicím systémem PLC pro monitorování parametrů, jako je průtok, tlak a zákal v reálném čase, dosahující automatického zpětného proplachování a chemického čištění, což snižuje náklady na ruční zásah.

 

 

 

Inovativní spřažené procesy: SiC membrány jsou spojeny s pokročilými oxidačními procesy (jako je ozonová katalytická oxidace), membránová destilace a elektrochemická oxidace, aby se dosáhlo hlubokého čištění a obnovy zdrojů vysoce náročných odpadních vod.

 

Rozšířená obnova zdrojů: Při čištění odpadních vod obsahujících drahé kovy a vysoce{0}}hodnotné organické látky mohou SiC membrány dosáhnout účinného zadržování a regenerace cílových látek, čímž se zlepšují ekonomické výhody čištění odpadních vod.

 

Postupy čištění a údržby po experimentech s membránou SiC
Membrány SiC se svou odolností proti kyselinám a zásadám, odolností proti oxidaci a vysokou mechanickou pevností vyžadují po-experimentální čištění a údržbu. Hlavním cílem je důkladně odstranit nečistoty z povrchu membrány a pórů, obnovit tok membrány a retenční výkon, zabránit nevratnému znečištění a prodloužit životnost membránového prvku. Následují standardizované postupy čištění a údržby, klíčové provozní body a bezpečnostní opatření.

 

I. Předúprava po-experimentu: Posouzení kontaminantů a předběžné oplachování

Po experimentu je třeba před provedením cíleného čištění posoudit typ a stupeň znečištění membrány:

 

1. Posouzení typu kontaminantu

- Klasifikace na základě experimentálních charakteristik zdroje:

- Anorganické znečištění: Po ošetření odpadní vody s vysokou-tvrdostí a vysokou-slaností se na povrchu membrány snadno usazují uhličitany vápenaté a hořečnaté a oxidy kovů (jako je Fe₂O₃, MnO₂);

- Organické znečištění: Po ošetření vysoce-CHSK, mastných a barvicích odpadních vod se organické látky, mastnota a molekuly barviv snadno adsorbují v pórech;

- Biologické znečištění: Po čištění komunálních odpadních vod a fermentačního bujónu snadno rostou bakterie a houby na povrchu membrány a vytvářejí biofilm.

 

2. Výpočet rozpadu kapaliny

Zaznamenejte počáteční tok $J_0$ a konečný tok $J_1$. Vypočítejte rychlost poklesu toku $\\eta=(J_0 - J_1) / J_0\\times100\\%$.

- Pokud $\\eta < 10\\%$: Vyžaduje se pouze zpětné proplachování čistou vodou;

- Pokud $10\\%\\leq\\eta < 30\\%$: je vyžadováno zpětné promytí čistou vodou + jednoduché chemické čištění;

- Pokud $\\eta\\geq 30\\%$: je vyžadováno zpětné proplachování čistou vodou + vylepšené chemické čištění.

 

3. Předběžný zpětný proplach čistou vodou

- Použijte režim zpětného proplachu s příčným{1}}prouděním, který řídí tlak zpětného proplachu na 0,5–1 bar a průtok zpětného proplachu na 1,2–1,5násobek experimentálního provozního průtoku;

- Jako médium zpětného proplachu používejte deionizovanou vodu nebo ultrafiltrační permeát, abyste zabránili vnášení nových nečistot do vody z vodovodu;

- Doba zpětného proplachu: 10–15 minut, dokud nebude odpad ze zpětného proplachu čistý a bez zjevných suspendovaných pevných látek.

 

II. Postupný proces chemického čištění (hlavní kroky)
Zvolte schéma čištění na základě stupně znečištění, dodržujte zásadu „nejdříve alkalické mytí, poté kyselé mytí a v případě potřeby dezinfekce“, vyvarujte se přímého míchání kyselin a louhů.

 

1. Alkalické mytí: Odstranění organických a biologických kontaminantů
Vhodné pro čištění membrán po experimentech s mastnými,-odpadními vodami s vysokým obsahem CHSK. Využívá alkalický roztok k zmýdelnění mastnoty, rozkladu organické hmoty a odlupování biofilmu.

- Složení čisticích prostředků (vyberte jednu):

- Standardní složení: 0,5–1% (hmotnostní frakce) roztok NaOH + 500–1000 mg/l chlornanu sodného (NaClO);

- Mírné složení: 0,3–0,5% roztok uhličitanu sodného (Na₂CO₃) + 300–500 mg/l peroxidu vodíku (H₂O₂) (vhodné pro aplikace citlivé na chlor-).

- Provozní parametry:

- Teplota čištění: 30–40 stupňů (zvyšující se teplota může zlepšit účinnost čištění, ale neměla by přesáhnout 60 stupňů);

- Čistící tlak: 0,3–0,8 bar, s použitím křížového-cirkulačního čištění, rychlost cirkulace 0,8–1,2 m/s;

- Doba čištění: 30–60 min. V případě silného znečištění namočte před recirkulačním čištěním na 1–2 hodiny.

- Posouzení koncového bodu: Barva a zákal čisticího roztoku jsou stabilní a hodnoty CHSK vstupních a výstupních čisticích roztoků jsou v podstatě konzistentní.

 

2. Kyselé mytí: Odstranění anorganického znečištění
Vhodné pro čištění membrán po experimentech s vysokou-tvrdostí, vysokou-slaností odpadních vod, rozpouštění anorganických usazenin a sraženin oxidů kovů na povrchu membrány.

- Složení čisticích prostředků (vyberte jednu):

- Standardní složení: 0,1–0,5 % (hmotnostní frakce) roztok kyseliny citrónové (upravte pH na 2–3, vhodné pro čištění vápenatých a hořčíkových usazenin);

- Vylepšené složení: 0,5–1% roztok kyseliny chlorovodíkové (HCl) (vhodný pro čištění okují oxidů kovů; zabraňte silné korozi zařízení v důsledku kyseliny).

- Provozní parametry:

- Čistící tlak: 0,3–0,8 bar, příčná-rychlost cirkulace 0,8–1,2 m/s;

- Doba čištění: 20–40 minut, není potřeba žádné zahřívání, čištění při pokojové teplotě je dostatečné;

- Klíčová opatření: Po promytí kyselinou opláchněte membránový modul velkým množstvím deionizované vody, dokud se pH vody produktu nevrátí na neutrální (6–8), aby se zabránilo korozi prvků membrány zbytkovou kyselinou.

 

3. Dezinfekční ošetření (volitelné) Pokud je experimentální roztok biologicky aktivní roztok (jako je fermentační bujón nebo komunální odpadní voda), je po alkalickém promytí nutný krok dezinfekce, aby se zničily zbytkové mikroorganismy.

- Dezinfekční prostředek: 1000–2000 mg/l roztok kyseliny peroctové nebo 500–1000 mg/l roztok chlornanu sodného;

- Postup: Namočte na 30 minut a poté opláchněte deionizovanou vodou, dokud nezůstanou žádné zbytky dezinfekčního prostředku.

 

III. Ověření čisticího účinku

Po vyčištění musí být čisticí účinek ověřen testem tavidla, aby se zajistilo obnovení výkonnosti membrány:

 

1. Test toku čisté vody: Za standardních podmínek (teplota 25 stupňů, tlak 1 bar) otestujte tok čisté vody membránou $J_2$;

 

2. Výpočet rychlosti obnovy tekutosti: Rychlost obnovy toku $\\gamma=J_2/J_0\\times100\\%$;

- Pokud $\\gamma\\eq90\\%$: Čištění je kvalifikováno a membránu lze použít pro další experiment;

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

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

 

IV. Dlouhodobé-uchovávání a údržba

Pokud je třeba membránový prvek po experimentu skladovat po delší dobu (více než 7 dní), musí být utěsněn, aby se zabránilo mikrobiálnímu růstu a zablokování pórů membrány:

 

1. Krátkodobé-úložiště (7–30 dní)

- Naplňte membránový modul a hadičky 0,05–0,1% roztokem chlornanu sodného;

- Utěsněte vstup a výstup membránového modulu a umístěte jej na chladné a suché místo, chraňte jej před přímým slunečním zářením.

 

2. Dlouhodobé-úložiště (více než 30 dní)

- Po dokončení chemického čištění a ověření toku namočte membránový prvek na 30 minut do 1–2% roztoku glycerolu;

- Vypusťte přebytečný glycerolový roztok, utěsněte vstup a výstup a skladujte v prostředí s teplotou 0–40 stupňů, abyste zabránili popraskání mrazem nebo stárnutí při vysokých-teplotách.

 

V. Zákazy čištění a údržby

1. Nepoužívejte kyselinu fluorovodíkovou (HF) nebo čisticí prostředky obsahující fluoridy, protože by mohly korodovat materiál SiC membrány;

 

2. Avoid prolonged high-temperature cleaning (>60 stupňů), aby se zabránilo stárnutí těsnění membránového modulu;

 

3. Kyselé a alkalické čisticí roztoky musí být připravovány a skladovány odděleně. Přímé míchání je přísně zakázáno, aby se zabránilo tvorbě toxických plynů;

 

4. Během čištění se vyvarujte nárazům pod vysokým-tlakem, aby nedošlo k poškození membránových trubek.

 

Populární Tagy: zařízení na čištění odpadních vod, Čína výrobci zařízení na čištění odpadních vod, dodavatelé, továrna