Úvod: Čistenie odpadových vôd a opätovné využívanie zdrojov v priemysle splyňovania uhlia a chemickom priemysle uhlia, poháňané cieľmi emisií uhlíka a prísnymi environmentálnymi predpismi, sa už dávno zmenili z „voliteľného“ na „povinný“ problém.
Uhoľná chemická odpadová voda je komplexná-obsahujúca vysoké hladiny CHSK, amoniakálny dusík, celkový dusík, kyanid, fenoly a ďalšie odolné znečisťujúce látky. Kvalita vyčistenej odpadovej vody po biologickom čistení výrazne kolíše. Tradičné procesy „filtrácie viacerých médií + organická ultrafiltrácia“ trpia nízkym prietokom, ľahkým lámaním vlákien, častým čistením a krátkou životnosťou, čo sťažuje splnenie požiadaviek na opätovné použitie. Existuje technológia, ktorá dokáže zjednodušiť predúpravu, odolať kolísaniu kvality vody, pracovať stabilne s vysokým prietokom a dlhodobo si zachovať svoj výkon?
Odpoveď znie: keramické ultrafiltračné membrány.
Údaje dokazujú, že keramické ultrafiltračné membrány môžu stabilne pracovať pri vysokom toku 150-180 LMH bez multimediálnych filtrov, s cyklom CEB presahujúcim 12 hodín a cyklom CIP presahujúcim 1 mesiac. Tok je 3-4 krát väčší ako pri tradičných organických membránach, čo z neho robí pravdepodobne "ultimátne riešenie" pre opätovné použitie odpadových vôd v uhoľnom chemickom priemysle.
I. Opätovné využitie odpadových vôd v uhoľno-chemickom priemysle: tri nevyhnutné body bolesti
Uhoľné chemické čistenie odpadových vôd sa zvyčajne riadi cestou „homogenizácie → biologického čistenia → hĺbkovej filtrácie → opätovného použitia“. Zatiaľ čo biologické jednotky (modifikované SBR) môžu výrazne znížiť CHSK a amoniakálny dusík, odpadová voda stále trpí veľkými výkyvmi zákalu, zvyškových nerozpustených látok (SS) a ľahkým prenikaním organických látok. Priame zavedenie reverznej osmózy spôsobí znečistenie membránových prvkov, časté čistenie a skrátenie životnosti.
Tradičné pokročilé procesy čistenia odpadových vôd využívajú multi{0}}mediálne filtre + ultrafiltráciu z organických dutých vlákien, čo odhaľuje tri hlavné nedostatky v skutočnej prevádzke:
* **Komplexná predúprava a veľké rozmery:** Vyžaduje si multi{0}}filtráciu médií a filtráciu s aktívnym uhlím, čo vedie k zdĺhavým procesom, vysokým investíciám a zdĺhavej údržbe.
* **Organické membrány sú náchylné na lámanie vlákien a prenikanie vody:** Vlákna plastových membrán majú nízku pevnosť a ľahko sa lámu, čo vedie k prenikaniu SS (suspendovaných pevných látok) a zákalu, ktorý kontaminuje následné RO systémy.
* **Nízky prietok a časté čistenie:** Prevádzkový tok je len 50-60 LMH, čistenie CEB sa vyžaduje každé 1-2 hodiny a čistenie CIP každé 1-2 týždne, čo vedie k dlhým prestojom a vysokým nákladom na údržbu.
Hlavnými problémami čistenia odpadových vôd v uhoľnom chemickom priemysle sú: veľké výkyvy v kvalite vody (CHSK 50-150 mg/L, zákal 2-10 NTU), zložité zloženie znečisťujúcich látok a požiadavka na dlhodobé stabilné opätovné použitie, ktoré tradičné procesy jednoducho nedokážu odolať.
II. Keramické ultrafiltračné membrány: Prečo prekonávajú organické membrány?
Keramické ultrafiltračné membrány sú spekané z -oxidu hlinitého pri vysokých teplotách, čo vo svojej podstate má „hardcore vlastnosti“. V porovnaní s organickými ultrafiltračnými membránami majú revolučné výhody: keramické membrány sú odolnejšie, robustnejšie, majú vyšší prietok a sú jednoduchšie na údržbu, dokonale sa hodia do drsných podmienok uhoľných chemických odpadových vôd.
III. Pilotné-škálovanie základných výsledkov: Údaje hovoria samy za seba
(1) Stabilná prevádzka s-vysokým tokom
Keramická ultrafiltračná membrána pracovala stabilne pri toku 157 LMH, dosahujúc maximum 180 LMH, čo je 3-4 krát viac ako u tradičných organických membrán (50-60 LMH). Pri rovnakom objeme úpravy vody sa počet membránových modulov zníži o 75 %, čím sa výrazne znížia investície do stojanov.
(2) Mimoriadne-dlhý čistiaci cyklus
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 hodín/cyklus (organické membrány 1-2 hodiny/cyklus);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 mesiac (organické membrány 1-2 týždne/cyklus);
Miera regenerácie čistenia: takmer 100 %, bez zníženia výkonu membrány.
(3) Extrémne stabilná kvalita permeátovej vody
Zákal permeátu:<0.04 NTU;
Permeát SDI:<2;
Plne spĺňa požiadavky na napájaciu vodu s reverznou osmózou a možno ju priamo opätovne použiť v systémoch cirkulačnej vody a odsoľovacích systémoch.
(4) Silná odolnosť voči kolísaniu kvality vody
Napriek vysokej-frekvencii a značným výkyvom CHSK a zákalu napájacej vody zostáva kvalita permeátovej vody v keramickej membráne stabilne stabilná bez rizika prieniku, čím sa rieši problém organických membrán, kde „kolísanie kvality vody vedie k nadmerným normám odpadových vôd“.
IV. Technická hodnota: Optimálne riešenie pre opätovné použitie uhoľných chemických odpadových vôd
Tento pilotný test dôkladne overil konštrukčnú realizovateľnosť keramických ultrafiltračných membrán na opätovné použitie uhoľných chemických odpadových vôd, pričom priniesol štyri základné hodnoty:
1. Extrémne zjednodušený tok procesov a výrazne znížené investície
Eliminácia jednotiek na predúpravu, ako sú čističe, multi{0}}mediálne filtre a filtre s aktívnym uhlím, skracuje procesný tok o 60 %, znižuje podlahovú plochu o 50 % a znižuje investície do stavebného inžinierstva a vybavenia o viac ako 30 %. 2. Znížené náklady na prevádzku a údržbu, úspora času a úsilia
Životnosť membrány predĺžená 2-5 krát, ročné náklady na výmenu znížené o 80%;
Čistiace cykly predĺžené viac ako 10-krát, prestoje skrátené o 90 %;
Nie je potrebná častá výmena filtračného média alebo údržba zariadenia na predúpravu, náklady na prácu sa znížia o 50 %.
3. Zvýšená miera opätovného použitia, zníženie vody a uhlíka
Miera regenerácie vody v systéme sa zvýšila o viac ako 2 %, spotreba sladkej vody sa výrazne znížila, vypúšťanie odpadových vôd sa znížilo, čo je v dokonalom súlade s požiadavkami politiky chemického uhoľného priemyslu na „šetrenie vody, znižovanie emisií a opätovné využívanie zdrojov“.
4. Ochrana následných membránových systémov, predĺžená životnosť
Extrémne nízky zákal a SDI vo vyrábanej vode, žiadne prenikanie kontaminantov, frekvencia čistenia membrány reverznou osmózou/nanofiltráciou znížená o 70 %, životnosť predĺžená o 3-5 rokov, ďalšie zníženie prevádzkových nákladov.
V. Záver: Keramické membrány pretvoria krajinu chemického čistenia odpadových vôd uhlia
Odvetvie chemického čistenia odpadových vôd uhlia začína technologickú revolúciu, kde keramické membrány nahrádzajú organické membrány.
Údaje dokazujú, že keramické ultrafiltračné membrány dokážu priamo čistiť odpadové vody z uhoľných chemických a biochemických procesov, čím sa eliminuje potreba predúpravy viacerých médií. Ponúkajú vysoký výkon, dlhé časy cyklov, odolnosť voči výkyvom a jednoduchú obsluhu a údržbu, čím vo všetkých aspektoch komplexne prekonávajú tradičné organické ultrafiltračné procesy.
Pre uhoľné chemické podniky, ako je splyňovanie uhlia, syntetický amoniak, metanol a koksovne:
Nové projekty: Priame použitie technológie keramickej ultrafiltrácie umožňuje opätovné využitie odpadovej vody v jednom kroku;
Projekty inovácie: Výmena organickej ultrafiltrácie za multi{0}}filtráciu médií rýchlo zlepšuje štandardy a efektivitu.
Keramické ultrafiltračné membrány nie sú len „bonusom“ pre chemické čistenie uhoľných odpadových vôd, ale aj nevyhnutnou možnosťou na dosiahnutie štandardného opätovného použitia, zníženia nákladov a zlepšenia účinnosti!