Introduksjon
De som er i industrien med null-utslipp og gjenvinning av avløpsvannressurser vet at omvendt osmosekonsentrat er den tøffeste delen av hele systemet. Etter konsentrering med omvendt osmosemembranen multipliseres kalsium- og magnesiumhardhet, silika, total saltholdighet og alkalitet, noe som resulterer i kompleks vannsammensetning og en sterk tendens til avleiring. Utilstrekkelig forbehandling kan lett føre til avleiring og tilsmussing av det påfølgende membransystemet, redusert fordampereffektivitet og unormal drift av krystalliseringssystemet. Den doble-alkalimetoden, som den vanlige teknologien for fjerning av dyp hardhet av omvendt osmosekonsentrat, kan oppnå synergistisk kontroll av hardhet og silika. Kombinert med forbedret separasjon med silisiumkarbidkeramiske membraner, kan det forbedre stabiliteten til avløpet og systemets pålitelighet ytterligere.
I. Grunnleggende kunnskap om hardhet og egenskaper ved omvendt osmosekonsentrat
Total hardhet refererer til den totale konsentrasjonen av kalsium- og magnesiumioner i vannet, som er en kjerneindikator for å vurdere risikoen for belegg og driftsstabiliteten til membransystemet.
Basert på sammensetningen kan hardhet deles inn i to hovedkategorier: Den ene er karbonathardhet, også kjent som midlertidig hardhet, som hovedsakelig eksisterer i form av kalsiumbikarbonat og magnesiumbikarbonat. Den kan fjernes ved oppvarming og koking for å felle ut og fjerne hardheten.
Den andre er ikke-karbonathardhet, også kjent som permanent hardhet, som finnes i form av sulfater og klorider. Det kan ikke fjernes ved oppvarming og må effektivt fjernes gjennom kjemisk utfelling, ionebytte eller membranmetoder.
I sammenheng med omvendt osmosekonsentrat er egenskapene åpenbare: Omvendt osmosesystemer har en fangende og berikende effekt på salter, hardhet og silikater. Ionekonsentrasjonen på konsentratsiden er typisk konsentrert 3 til 8 ganger, og TDS er vanligvis mellom 10 000 og 60 000 mg/L, og når over 100 000 mg/L under høye driftsforhold. Total hardhet opprettholdes konsekvent på 500 til 3000 mg/L, med silika og alkalitet som også er høy, og Langrier-metningsindeksen og sulfatskaleringsindeksen overgår standardene betydelig. Det største problemet med denne typen vannkvalitet er at den lett danner uløselig avleiring som kalsiumkarbonat, magnesiumhydroksid, kalsiumsulfat og silikater, som fester seg til membranoverflaten, rørets indre vegger og fordamperens varmevekslerrørvegger. Dette forårsaker membranfluksreduksjon, en økning i transmembrantrykkforskjell, en reduksjon i varmevekslingseffektivitet og forringelse av krystallisert saltkvalitet, som er et viktig smertepunkt som begrenser den langsiktige-driften av systemer med null-utladning.
II. Introduksjon til Dobbel-Alkali Precipitation Technology
I lekmannstermer er den doble-alkalimetoden en kjemisk utfellingsprosess der kalsiumhydroksid og natriumkarbonat tilsettes trinnvis. Det er for tiden den mest anvendelige og økonomiske forbehandlingsteknologien for omvendt osmosekonsentrat med høy hardhet, høy silika og høy alkalitet.
1. Prosessreaksjonsprinsipp
(1) Tilsetning av kalsiumhydroksid (Ca(OH)2) tjener hovedsakelig til å justere alkaliteten, fjerne magnesium og silisiumdioksyd og redusere bikarbonat-alkaliteten til vannet. Reaksjonsligninger for fjerning av magnesium og alkalinitetsreduksjon:
Kjemisk reaksjonsligning for fjerning av silisium (under høye pH-forhold):
Ved å tilsette kalk for å heve vannets pH til over 11,0, omdannes magnesiumioner til magnesiumhydroksidutfelling. Samtidig omdannes oppløst silika i vannet til silikationer under sterkt alkaliske forhold, som deretter kombineres med kalsium- og magnesiumioner i vannet for å danne uløselige kalsiumsilikat- og magnesiumsilikatutfellinger, og oppnå effektiv silisiumfjerning. Samtidig nøytraliseres bikarbonationer, noe som reduserer basislinjen for alkalitet og reduserer risikoen for påfølgende hardhet og silikaavleiring.
(2) Ved tilsetning av natriumkarbonat (Na₂CO₃), brukes natriumkarbonat hovedsakelig til å fjerne kalsiumioner fra vannet og fjerne vanskelig-å-behandle ikke--karbonathardhet. Reaksjonsligning for fjerning av kalsiumhardhet:
Ved å bruke kombinasjonen av karbonationer og kalsiumioner for å danne kalsiumkarbonatkrystallutfellinger, reduseres gjenværende kalsiumhardhet ytterligere, og den totale hardheten kontrolleres stabilt innenfor et akseptabelt område.
2. Teknologiske fordeler og tradisjonelle mangler
Den doble-alkalimetoden har betydelige fordeler: lett tilgjengelige reagenser, lave driftskostnader og muligheten til å utføre kontinuerlig behandling i stor skala. Den kan samtidig fullføre herding, alkalireduksjon og desilikonisering, og har sterk motstand mot høy-salt og høy-alkalisk vannkvalitet, noe som gjør den svært egnet for ekstreme forhold som omvendt osmosekonsentrat.
Den tradisjonelle doble-alkalimetoden har imidlertid også åpenbare mangler: kalsiumkarbonat-, magnesiumhydroksid- og silikatflokkene som genereres i reaksjonen har fine partikkelstørrelser, noe som resulterer i sakte naturlige sedimenteringshastigheter og ufullstendig fast-væskeseparasjon i konvensjonelle sedimentasjonstanker; avløpsturbiditeten og suspenderte faste stoffer er relativt høye, og fine krystallpartikler kan lett trenge inn i filterenheten, og fortsatt utgjøre en avskaleringsrisiko for nedstrømsmembranen og fordamperen; dessuten viser herding og avsilikonisering konkurrerende hemming, noe som gjør det vanskelig for vanlige sedimenteringsprosesser å optimalisere begge indikatorene samtidig.
III. Introduksjon til den doble-alkalimetoden + silisiumkarbid keramisk membrankoblingsprosess
For å løse manglene ved den tradisjonelle doble-alkalimetoden, har den doble-alkalimetoden + silisiumkarbidkeramiske ultrafiltreringsmembran-koblingsprosessen dukket opp, og gir dobbel beskyttelse for konsentratforbehandling. Overordnet prosessbane:
Hele prosessen har en klar logikk: Frontenden er avhengig av en dobbel-alkalimetode for å fullføre en kjemisk reaksjon, som konverterer kalsium- og magnesiumioner og silicider til faste utfellinger; bakenden er avhengig av en keramisk silisiumkarbidmembran for høy-presisjonsretensjon, og erstatter tradisjonelle sedimentasjonstanker med høy-tetthet og multi-mediafiltreringsprosesser.
Den keramiske silisiumkarbidmembranen har porer i nanoskala, som fullstendig kan holde på kalsiumkarbonat, magnesiumhydroksid, silikatmikro-flokker, kolloider og suspendert partikkelmateriale, og oppfyller fullt ut de strenge innflytelseskravene til høytrykksmembraner og utstyr for fordampningskrystallisering.
Fordelene med denne prosessen er som følger:
1. Stabil og pålitelig drift: Den keramiske silisiumkarbidmembranen er motstandsdyktig mot tøffe driftsforhold, anti-begroing og er ikke lett tilstoppet. Det krever lav rengjøringsfrekvens, og det er ingen vesentlig forringelse av ytelsen over lang-drift, noe som muliggjør kontinuerlig og stabil drift og reduserer nedetidspåvirkningen.
2. Enestående økonomisk effektivitet: Den doble-alkalimetoden har lave reagenskostnader, den keramiske silisiumkarbidmembranen har lang levetid og krever ikke hyppig utskifting, tilbakespylingsvannforbruket er lavt, og langsiktig-vedlikeholdskostnadene er kontrollerbare.
3. Bred tilpasningsevne: Kan tilpasses ulike bransjer og konsentrasjoner av omvendt osmosekonsentrat, og oppfyller kravene til både gjenbruk av konsentrat og null{1}}utslipp.
4. Enkel og enkel-å-implementere prosess: Forenklet prosess, lite fotavtrykk, kan integreres i en enkelt enhet, svært automatisert, lett å vedlikeholde og kan fungere stabilt uten et spesialisert team.
5. Grønt og miljøvennlig: Lav slamproduksjon og omfattende utnyttelse, ingen sekundær forurensning, noe som muliggjør forbedring av konsentratkvalitet og gjenbruk, hjelper bedrifter med å spare vann og redusere forurensning og oppnå resirkulering.
Koblingsprosessen for alkalisk metode + silisiumkarbid keramisk ultrafiltreringsmembran beholder den økonomiske effektiviteten og støtmotstandsfordelene til den doble -alkalimetoden, samtidig som den utnytter den keramiske silisiumkarbidmembranen for å løse manglene ved tradisjonelle prosesser. Det forkorter ikke bare prosessflyten, sparer plass og reduserer manuelt vedlikehold, men enda viktigere er det at den fullstendig avskjærer skala-dannende stoffer ved kilden, stabilt kontrollerer hardheten og silisiuminnholdet i avløpsvannet, og reduserer betydelig risikoen for avleiring og tilsmussing i nedstrøms membransystemet og fordamperens drifts-, vedlikeholds-, vedlikeholds- og vedlikeholdskostnader, utstyrskostnader og nedstrømskostnader. Det har blitt en moden og foretrukket prosess for null-utslippsforbehandling av omvendt osmosekonsentrat.