Zavedení
Ti, kteří se zabývají průmyslovým nulovým{0}}vypouštěním a rekuperací zdrojů odpadních vod, vědí, že koncentrát reverzní osmózy je nejtěžší částí celého systému. Po zahuštění membránou reverzní osmózy se znásobí tvrdost vápníku a hořčíku, oxid křemičitý, celková slanost a zásaditost, což vede ke komplexnímu složení vody a silné tendenci k usazování vodního kamene. Nedostatečná předúprava může snadno vést k usazování vodního kamene a zanášení následného membránového systému, snížené účinnosti výparníku a abnormálnímu provozu krystalizačního systému. Duální-alkalická metoda jako hlavní technologie pro hluboké odstranění tvrdosti koncentrátu reverzní osmózy může dosáhnout synergické kontroly tvrdosti a oxidu křemičitého. V kombinaci se zlepšenou separací keramickými membránami z karbidu křemíku může dále zlepšit stabilitu odpadní vody a spolehlivost systému.
I. Základní znalosti o tvrdosti a vlastnostech koncentrátu reverzní osmózy
Celková tvrdost se vztahuje k celkové koncentraci iontů vápníku a hořčíku ve vodě, což je základní ukazatel pro hodnocení rizika tvorby vodního kamene a provozní stability membránového systému.
Na základě složení lze tvrdost rozdělit do dvou hlavních kategorií: Jednou je uhličitanová tvrdost, známá také jako dočasná tvrdost, která existuje hlavně ve formě hydrogenuhličitanu vápenatého a hydrogenuhličitanu hořečnatého. Lze jej odstranit zahřátím a varem, aby se vysrážela a odstranila tvrdost.
Druhým je ne-karbonátová tvrdost, známá také jako trvalá tvrdost, která existuje ve formě síranů a chloridů. Nelze jej odstranit zahříváním a musí být účinně odstraněn chemickým srážením, iontovou výměnou nebo membránovými metodami.
V souvislosti s koncentrátem reverzní osmózy jsou charakteristiky zřejmé: Systémy reverzní osmózy mají zachycovací a obohacující účinek na soli, tvrdost a silikáty. Koncentrace iontů na straně koncentrátu je typicky 3 až 8krát koncentrovaná a TDS je obecně mezi 10 000 a 60 000 mg/l, přičemž za vysokých provozních podmínek dosahuje více než 100 000 mg/l. Celková tvrdost je trvale udržována na 500 až 3 000 mg/l, přičemž oxid křemičitý a zásaditost jsou rovněž vysoké a Langrierův index nasycení a index škálování síranů výrazně překračují normy. Největší problém s tímto typem kvality vody je, že snadno tvoří nerozpustný vodní kámen, jako je uhličitan vápenatý, hydroxid hořečnatý, síran vápenatý a silikáty, které ulpívají na povrchu membrány, vnitřních stěnách potrubí a stěnách trubek výměníku tepla výparníku. To způsobuje pokles membránového toku, nárůst transmembránového tlakového rozdílu, snížení účinnosti výměny tepla a zhoršení kvality krystalické soli, což je klíčový problém, který omezuje dlouhodobý-provoz systémů s nulovým{16}}výbojem.
II. Úvod do technologie duální-alkalické srážení
Laicky řečeno, duální-alkalická metoda je proces chemického srážení, při kterém se postupně přidávají hydroxid vápenatý a uhličitan sodný. V současnosti je to nejpoužitelnější a nejekonomičtější technologie předúpravy koncentrátu reverzní osmózy s vysokou tvrdostí, vysokým obsahem oxidu křemičitého a vysokou alkalitou.
1. Princip procesní reakce
(1) Přidání hydroxidu vápenatého (Ca(OH)2) slouží hlavně k úpravě alkality, odstranění hořčíku a oxidu křemičitého a snížení hydrogenuhličitanové alkality vody. Reakční rovnice pro odstranění hořčíku a snížení alkality:
Rovnice chemické reakce pro odstranění křemíku (za podmínek vysokého pH):
Přidáním vápna ke zvýšení pH vody nad 11,0 se ionty hořčíku přemění na sraženinu hydroxidu hořečnatého. Současně se rozpuštěný oxid křemičitý ve vodě za silně alkalických podmínek přeměňuje na křemičitanové ionty, které se pak spojují s ionty vápníku a hořčíku ve vodě za vzniku nerozpustných sraženin křemičitanu vápenatého a křemičitanu hořečnatého, čímž se dosahuje účinného odstranění křemíku. Současně dochází k neutralizaci hydrogenuhličitanových iontů, což snižuje základní linii alkality a snižuje riziko následné tvrdosti a usazování oxidu křemičitého.
(2) Přidáním uhličitanu sodného (Na₂CO₃) se uhličitan sodný používá hlavně k odstranění vápenatých iontů z vody a odstranění obtížně --uhličitanové tvrdosti -. Reakční rovnice odstraňování vápenaté tvrdosti:
Využitím kombinace uhličitanových iontů a vápenatých iontů k vytvoření krystalických precipitátů uhličitanu vápenatého se zbytková tvrdost vápníku dále snižuje a celková tvrdost je stabilně řízena v přijatelném rozsahu.
2. Technologické výhody a tradiční nedostatky
Duální-alkalická metoda má významné výhody: snadno dostupná činidla, nízké provozní náklady a schopnost provádět kontinuální zpracování ve velkém-rozsahu. Dokáže současně dokončit kalení, redukci alkálií a desilikonizaci a má silnou odolnost vůči vysokým -solným a vysoce-zásaditým vlivům na kvalitu vody, takže je velmi vhodný pro extrémní podmínky, jako je koncentrát reverzní osmózy.
Tradiční duální-alkalická metoda má však také zjevné nedostatky: vločky uhličitanu vápenatého, hydroxidu hořečnatého a křemičitanu vzniklé při reakci mají jemné částice, což vede k pomalé přirozené rychlosti usazování a neúplné separaci pevných-kapalin v běžných sedimentačních nádržích; zákal na odpadních vodách a suspendované pevné látky jsou relativně vysoké a jemné krystalické částice mohou snadno proniknout do filtrační jednotky, což stále představuje riziko tvorby kotelního kamene pro membránu a výparník po proudu; navíc kalení a desilikonizace vykazují kompetitivní inhibici, což ztěžuje běžným sedimentačním procesům simultánní optimalizaci obou indikátorů.
III. Úvod do duální-alkalické metody + proces spojování keramické membrány z karbidu křemíku
K odstranění nedostatků tradiční duální-alkalické metody se objevila metoda duální-alkalické metody + keramická ultrafiltrační membrána z karbidu křemíku, která poskytuje dvojí ochranu pro předúpravu koncentrátu. Celková cesta procesu:
Celý proces má jasnou logiku: Přední část se spoléhá na dvojí-alkalickou metodu k dokončení chemické reakce, přeměnu vápenatých a hořečnatých iontů a silicidů na pevné sraženiny; zadní část se opírá o keramickou membránu z karbidu křemíku, která zajišťuje vysokou-přesnost a nahrazuje tradiční sedimentační nádrže s vysokou{2}}hustotou a multi-filtrační procesy.
Keramická membrána z karbidu křemíku má póry v nanoměřítku, které mohou zcela zadržet uhličitan vápenatý, hydroxid hořečnatý, mikro-vločky křemičitanu, koloidy a suspendované částice, a plně tak splňují přísné požadavky na vysokotlaké-membrány a zařízení pro odpařovací krystalizaci.
Výhody tohoto procesu jsou následující:
1. Stabilní a spolehlivý provoz: Keramická membrána z karbidu křemíku je odolná vůči drsným provozním podmínkám, odolává -zanášení a nelze ji snadno ucpat. Vyžaduje nízkou frekvenci čištění a během-dlouhodobého provozu nedochází k žádnému výraznému snížení výkonu, což umožňuje nepřetržitý a stabilní provoz a snižuje dopad prostojů.
2. Výjimečná ekonomická účinnost: Metoda duální-alkalické metody má nízké náklady na činidla, keramická membrána z karbidu křemíku má dlouhou životnost a nevyžaduje častou výměnu, spotřeba vody pro zpětné proplachování je nízká a dlouhodobé-náklady na údržbu jsou kontrolovatelné.
3. Široká přizpůsobivost: Přizpůsobitelné různým průmyslovým odvětvím a koncentracím koncentrátu reverzní osmózy, splňující požadavky na opětovné použití koncentrátu i na předúpravu s nulovým{1}}vypouštěním.
4. Jednoduchý a snadný-{2}}implementační proces: Zjednodušený proces, malé rozměry, lze jej integrovat do jediné jednotky, je vysoce automatizovaný, snadno se udržuje a může fungovat stabilně bez specializovaného týmu.
5. Zelený a šetrný k životnímu prostředí: Nízká produkce kalu a komplexní využití, žádné sekundární znečištění, což umožňuje zlepšení kvality koncentrátu a opětovné použití, pomáhá podnikům šetřit vodu a snižovat znečištění a dosáhnout recyklace zdrojů.
Proces spojování alkalické metody + keramické ultrafiltrační membrány z karbidu křemíku si zachovává ekonomickou účinnost a výhody odolnosti proti nárazům duální -alkalické metody, přičemž využívá keramickou membránu z karbidu křemíku k řešení nedostatků tradičních procesů. Nejenže zkracuje procesní tok, šetří místo a omezuje ruční údržbu, ale co je důležitější, zcela zachycuje látky tvořící vodní kámen-u zdroje, stabilně kontroluje tvrdost a obsah křemíku v odpadní vodě, výrazně snižuje riziko tvorby vodního kamene a zanášení v následném membránovém systému a výparníku, prodlužuje provozní cykly zařízení a snižuje náklady na údržbu prostojů a reagencií. Stal se vyspělým a preferovaným procesem pro předúpravu koncentrátu reverzní osmózy s nulovým vypouštěním-.