Úvod
Tí, ktorí pracujú v priemysle s nulovým{0}}vypúšťaním a zhodnocovaním zdrojov odpadových vôd, vedia, že koncentrát reverznej osmózy je najťažšou súčasťou celého systému. Po zahustení membránou reverznej osmózy sa tvrdosť vápnika a horčíka, oxid kremičitý, celková slanosť a zásaditosť znásobia, čo vedie ku komplexnému zloženiu vody a silnému sklonu k tvorbe vodného kameňa. Nedostatočná predbežná úprava môže ľahko viesť k tvorbe vodného kameňa a znečisteniu následného membránového systému, zníženiu účinnosti výparníka a abnormálnej činnosti kryštalizačného systému. Dvojitá-alkalická metóda ako hlavná technológia na hlboké odstránenie tvrdosti koncentrátu reverznej osmózy môže dosiahnuť synergickú kontrolu tvrdosti a oxidu kremičitého. V kombinácii so zvýšenou separáciou keramickými membránami z karbidu kremíka môže ďalej zlepšiť stabilitu odpadovej vody a spoľahlivosť systému.
I. Základné znalosti o tvrdosti a charakteristikách koncentrátu reverznej osmózy
Celková tvrdosť sa vzťahuje na celkovú koncentráciu iónov vápnika a horčíka vo vode, ktorá je základným ukazovateľom pre hodnotenie rizika tvorby vodného kameňa a prevádzkovej stability membránového systému.
Na základe svojho zloženia možno tvrdosť rozdeliť do dvoch hlavných kategórií: Jednou je uhličitanová tvrdosť, tiež známa ako dočasná tvrdosť, ktorá existuje hlavne vo forme hydrogénuhličitanu vápenatého a hydrogenuhličitanu horečnatého. Dá sa odstrániť zahrievaním a varom, aby sa vyzrážala a odstránila tvrdosť.
Druhou je ne-uhličitanová tvrdosť, známa aj ako trvalá tvrdosť, ktorá existuje vo forme síranov a chloridov. Nedá sa odstrániť zahrievaním a musí sa účinne odstrániť chemickým zrážaním, výmenou iónov alebo membránovými metódami.
V kontexte koncentrátu reverznej osmózy sú charakteristiky zrejmé: Systémy reverznej osmózy majú zachytávací a obohacujúci účinok na soli, tvrdosť a silikáty. Koncentrácia iónov na strane koncentrátu je typicky 3 až 8-krát koncentrovaná a TDS je vo všeobecnosti medzi 10 000 a 60 000 mg/l, pričom pri vysokých prevádzkových podmienkach dosahuje viac ako 100 000 mg/l. Celková tvrdosť sa dôsledne udržiava na úrovni 500 až 3 000 mg/l, pričom oxid kremičitý a zásaditosť sú tiež vysoké a Langrierov index nasýtenia a index tvorby síranov výrazne prekračujú normy. Najväčší problém s týmto typom kvality vody je, že ľahko vytvára nerozpustný vodný kameň, ako je uhličitan vápenatý, hydroxid horečnatý, síran vápenatý a kremičitany, ktoré priľnú k povrchu membrány, vnútorným stenám potrubia a stenám teplovýmenných rúrok výparníka. To spôsobuje pokles membránového toku, prudký nárast transmembránového tlakového rozdielu, zníženie účinnosti výmeny tepla a zhoršenie kvality kryštalickej soli, čo je kľúčový bod bolesti obmedzujúci dlhodobú-prevádzku nulových{16}}systémov vypúšťania.
II. Úvod do technológie duálnych{1}}alkalických zrážok
Laicky povedané, duálna-alkalická metóda je proces chemického zrážania, pri ktorom sa postupne pridáva hydroxid vápenatý a uhličitan sodný. V súčasnosti je to najpoužiteľnejšia a najhospodárnejšia technológia predúpravy koncentrátu reverznej osmózy s vysokou tvrdosťou, vysokým obsahom oxidu kremičitého a vysokou zásaditosťou.
1. Princíp procesnej reakcie
(1) Pridanie hydroxidu vápenatého (Ca(OH)2) slúži hlavne na úpravu zásaditosti, odstránenie horčíka a oxidu kremičitého a zníženie hydrogenuhličitanovej zásaditosti vody. Reakčné rovnice na odstránenie horčíka a redukciu alkality:
Rovnica chemickej reakcie na odstránenie kremíka (pri podmienkach vysokého pH):
Pridaním vápna na zvýšenie pH vody nad 11,0 sa horečnaté ióny premenia na zrazeninu hydroxidu horečnatého. Súčasne sa rozpustený oxid kremičitý vo vode za silne alkalických podmienok premení na kremičitanové ióny, ktoré sa potom spoja s iónmi vápnika a horčíka vo vode za vzniku nerozpustných zrazenín kremičitanu vápenatého a kremičitanu horečnatého, čím sa dosiahne účinné odstránenie kremíka. Súčasne sa neutralizujú ióny bikarbonátu, čím sa znižuje základná línia zásaditosti a znižuje sa riziko následnej tvrdosti a tvorby vodného kameňa oxidu kremičitého.
(2) Pridaním uhličitanu sodného (Na₂CO₃) sa uhličitan sodný používa hlavne na odstránenie vápenatých iónov z vody a odstránenie ťažko --uhličitanovej tvrdosti -. Reakčná rovnica na odstránenie vápenatej tvrdosti:
Použitím kombinácie uhličitanových iónov a vápenatých iónov na vytvorenie kryštálových precipitátov uhličitanu vápenatého sa ďalej znižuje zvyšková tvrdosť vápnika a celková tvrdosť je stabilne kontrolovaná v prijateľnom rozsahu.
2. Technologické výhody a tradičné nedostatky
Dvojitá-alkalická metóda má významné výhody: ľahko dostupné činidlá, nízke prevádzkové náklady a schopnosť vykonávať-nepretržité spracovanie vo veľkom rozsahu. Dokáže súčasne dokončiť vytvrdzovanie, redukciu alkálií a desilikonizáciu a má silnú odolnosť voči vysokým -soľným a-zásaditým vplyvom na kvalitu vody, vďaka čomu je veľmi vhodný do extrémnych podmienok, ako je koncentrát reverznej osmózy.
Tradičná dvojitá{0}}alkalická metóda má však aj zjavné nedostatky: vločky uhličitanu vápenatého, hydroxidu horečnatého a kremičitanu generované pri reakcii majú jemné častice, čo vedie k pomalému prirodzenému usadzovaniu a neúplnému oddeľovaniu pevných-kvapalín v konvenčných sedimentačných nádržiach; zákal na odpade a suspendované pevné látky sú relatívne vysoké a jemné kryštálové častice môžu ľahko preniknúť do filtračnej jednotky, čo stále predstavuje riziko tvorby vodného kameňa pre membránu a výparník po prúde; okrem toho vytvrdzovanie a desilikonizácia vykazujú konkurenčnú inhibíciu, čo sťažuje bežným sedimentačným procesom simultánnu optimalizáciu oboch indikátorov.
III. Úvod do duálnej{1}}alkalickej metódy + procesu spájania keramickej membrány z karbidu kremíka
Na vyriešenie nedostatkov tradičnej duálnej-alkalickej metódy sa objavila metóda dvojitej-alkalickej metódy + keramická ultrafiltračná membrána z karbidu kremíka, ktorá poskytuje dvojitú ochranu pre predúpravu koncentrátu. Celková cesta procesu:
Celý proces má jasnú logiku: Predná časť sa spolieha na dvojitú{0}}alkalickú metódu na dokončenie chemickej reakcie, ktorá premieňa vápenaté a horečnaté ióny a silicidy na pevné zrazeniny; zadná časť sa opiera o keramickú membránu z karbidu kremíka pre vysokú-precíznosť, ktorá nahrádza tradičné sedimentačné nádrže s vysokou{2}}hustotou a multi-mediálne filtračné procesy.
Keramická membrána z karbidu kremíka má póry v nanoúrovni, ktoré dokážu úplne zadržiavať uhličitan vápenatý, hydroxid horečnatý, mikro-vločky kremičitanu, koloidy a suspendované častice, čím úplne spĺňa prísne požiadavky na vysokotlakové-membrány a zariadenia na kryštalizáciu odparovaním.
Výhody tohto procesu sú nasledovné:
1. Stabilná a spoľahlivá prevádzka: Keramická membrána z karbidu kremíka je odolná voči drsným prevádzkovým podmienkam, bráni -zanášaniu a nedá sa ľahko upchať. Vyžaduje si nízku frekvenciu čistenia a počas-dlhodobej prevádzky nedochádza k výraznému zníženiu výkonu, čo umožňuje nepretržitú a stabilnú prevádzku a znižuje vplyv prestojov.
2. Vynikajúca ekonomická efektívnosť: Dvojitá-alkalická metóda má nízke náklady na činidlá, keramická membrána z karbidu kremíka má dlhú životnosť a nevyžaduje častú výmenu, spotreba vody na spätné preplachovanie je nízka a dlhodobé{2}}náklady na údržbu sú kontrolovateľné.
3. Široká prispôsobivosť: Prispôsobiteľné rôznym odvetviam a koncentráciám koncentrátu reverznej osmózy, pričom spĺňa požiadavky na opätovné použitie koncentrátu aj požiadavky na predúpravu s nulovým{1}}vypúšťaním.
4. Jednoduchý a jednoduchý-proces{2}}implementácie: Zjednodušený proces, malé rozmery, možno ho integrovať do jednej jednotky, je vysoko automatizovaný, ľahko sa udržiava a môže fungovať stabilne bez špecializovaného tímu.
5. Zelený a šetrný k životnému prostrediu: Nízka produkcia kalu a komplexné využitie, žiadne sekundárne znečistenie, čo umožňuje zlepšenie kvality koncentrátu a jeho opätovné použitie, pomáha podnikom šetriť vodu a znižovať znečistenie a dosiahnuť recykláciu zdrojov.
Proces spájania alkalickej metódy + keramickej ultrafiltračnej membrány z karbidu kremíka si zachováva ekonomickú efektívnosť a výhody dvojitej alkalickej metódy a odolnosti proti nárazom, pričom využíva keramickú membránu z karbidu kremíka na riešenie nedostatkov tradičných procesov. Nielenže skracuje procesný tok, šetrí priestor a znižuje ručnú údržbu, ale čo je dôležitejšie, úplne zachytáva-látky tvoriace vodný kameň pri zdroji, stabilne kontroluje tvrdosť a obsah kremíka v odpadovej vode, výrazne znižuje riziko tvorby vodného kameňa a zanášania v následnom membránovom systéme a výparníku, predlžuje prevádzkové cykly zariadenia a znižuje náklady na údržbu prestojov. Stal sa vyspelým a preferovaným procesom predbežnej úpravy koncentrátu reverznej osmózy s nulovým vypúšťaním-.