Rörmembran

 

 

Egenskaper för siC-membran

Hög hållfasthet och hög temperaturstabilitet:JMFILTEC-rörmembranet har en exceptionell hårdhet och mekanisk styrka, vilket gör det kapabelt att uthärda högt tryck och tunga belastningar. Betecknande nog uppvisar det en enastående motståndskraft mot extrema temperaturer, vilket gör att materialet kan bevara sin stabilitet och mekaniska styrka även i brännande miljöer där temperaturen kan nå upp till 1000~1500 grader. Membranets unika egenskaper gör det till ett idealiskt material för applikationer som kräver hög prestanda under svåra förhållanden.

 

Hög porositet:Det finns en tredimensionell nätstruktur inuti det keramiska kiselkarbidmembranet, vilket resulterar i många täta porer inuti det och en hög specifik yta.

 

Utmärkt värmeledningsförmåga:Kiselkarbid har utmärkt värmeledningsförmåga, vilket gör kiselkarbidkeramiska membrankomponenter mycket användbara i vissa applikationer som kräver hög värmeledningsförmåga, såsom värmeväxlare och högtemperatursensorer.

 

Högt flöde:På grund av sin speciella porstruktur kan kiselkarbidkeramiska membran uppnå ett högre filtreringsflöde.

 

Bra kemisk stabilitet:Keramiska membran av kiselkarbid kan fungera stabilt under lång tid i komplexa kemiska miljöer.

Korrosionsbeständighet:Keramiska membran av kiselkarbid har hög motståndskraft mot många frätande gaser och vätskor, vilket gör att de fungerar bra i korrosiva miljöer som syra- och alkalibehandling i den kemiska industrin. Kiselkarbid är en kovalent förening och är inte lätt att reagera med syror och alkalier, så den är resistent mot starka syror och alkalier, höga temperaturer och kemisk korrosion.

 

Elektrisk isolering:Keramiska membran av kiselkarbid har vanligtvis god elektrisk isolering, vilket är särskilt viktigt i högtemperaturmiljöer, vilket säkerställer deras stabilitet i applikationer som kräver elektriska isoleringsegenskaper.

 

Hög hydrofilicitet och oleofobicitet:Ytan på kiselkarbidkeramiska membran har god hydrofilicitet, vilket bidrar till filtrering av vattenhaltiga medier. Samtidigt gör dess oleofobicitet det möjligt för den att separera olja från emulsioner, så den spelar en viktig roll i behandlingen av oljigt avloppsvatten och industriavloppsvatten.

 

Hög filtreringsnoggrannhet:Keramiskt membran av kiselkarbid kan nå mikrofiltrerings- och ultrafiltreringsnivåer, vilket effektivt tar bort partiklar, oljedroppar, emulsioner och suspenderade ämnen.

 

Ingen förorening:Kiselkarbidkeramiskt membran är ett grönt material, miljövänligt och kommer inte att producera sekundära föroreningar.

 

Stark antimikrobiell egenskap:Mikroorganismer kan inte överleva i det, och det kan användas inom biologi, medicin, mat och andra områden.

• Tvätt och koncentrering av nanopulver
• Olje-vattenseparering (återinjiceringsvatten från oljefält, regenerering av flytande farligt avfall)
• Materialseparering
• Fast vätskeseparation med hög fast substans (gruvvatten, biologisk jäsningsbuljong)
• Filtrering i hård kemisk miljö (syrarening, återvinning av nanopulverkatalysator)

Kolgruvvatten är en viktig okonventionell vattenkälla. Resursutnyttjandet av gruvvatten är av stor betydelse för att mildra bristen på vattenresurser och miljöskydd i gruvområden. Källan och vattenkvalitetsegenskaperna för gruvvattnet analyseras, och de viktigaste behandlingsteknikerna för olika typer av gruvvatten, såsom suspenderade fasta ämnen, hög mineralisering, sura och speciella föroreningar granskas. Egenskaperna och befintliga problem för varje behandlingsteknik sammanfattas. Det mesta gruvvattnet innehåller en viss mängd suspenderade ämnen, och vattenkvaliteten och mängden varierar mycket. Ansträngningar bör göras för att förbättra pre-sedimenteringseffekten av underjordiska vattentankar och markreglerande tankar, utveckla och förbättra underjordisk gruvvattenbehandlingsteknik och kombinera automation och intelligens för att uppnå obemannad drift; Med det ökande antalet gruvvatten med hög mineralisering har dess reningsteknik blivit forskningsfokus inom området gruvvattenbehandling. Förbehandlingen bör stärkas, effektiv kiselborttagning och hårdhetsborttagningsteknik bör utvecklas, energiåtervinningsanordningar bör införas och grön energibesparande kopplingsavsaltningsteknik bör utvecklas i kombination med ny energi och förnybar energi. Nollutsläppsprocessen bör optimeras som helhet för att minska kostnaderna för rening av koncentrerat saltvatten. surt och särskilt förorenande gruvvatten är svårigheten i gruvvattenrening för närvarande. Distribuerad effektiv riktad behandlingsteknik bör användas för att utforska kopplingsprocessen och naturlig restaurering. Under ledning av nationell politik kommer tekniken för behandling av gruvvatten att utvecklas i riktning mot större energibesparing, hög effektivitet, intelligens och miljöskydd.

1.1 Källor för gruvvatten

Kolgruvor är viktiga mineraltillgångar som är rika på underjordiska sedimentära bergformationer, med symbios av kollag, akviferer och ogenomträngliga skikt. Kolgruvvattnet kommer huvudsakligen från grundvatten i takakvifären, sandstenssprickor, grottor och lövar, samt ytvatten som infiltreras från det översta bergskiktet, akviferer och sprickor i kolbärande skikt och en liten mängd produktionsavloppsvatten som genereras av användning av hydrauliska stöd, kylning av utrustning och vattenstänk för att minska damm under gruvdrift.

1.2 Egenskaper för gruvans vattenkvalitet
Kvaliteten på gruvvattnet beror huvudsakligen på grundvattnets ursprungliga vattenkvalitet och påverkas av flera faktorer som koldamm, stendamm i tunneln och fett, emulsioner, avfall och mänskliga exkrementer som släpps ut från gruvverksamhet, vilket resulterar i uppenbara skillnader i vattenkvalitet mellan olika gruvvatten. Beroende på kvaliteten på gruvvattnet delas det vanligtvis upp i gruvvatten med suspenderat material, gruvvatten med hög mineralisering, surt gruvvatten och gruvvatten som innehåller speciella föroreningar.

Enligt kolproduktionens egenskaper lagras gruvvatten först i underjordiska vattentankar, som vanligtvis töms på natten när elförbrukningen är låg, och inte dräneras under dagen när elförbrukningen är hög. Därför varierar kvaliteten och kvantiteten på gruvvattnet mycket inom samma dag, vilket också är en av gruvvattnets främsta egenskaper.

2.1 Reningsteknik för gruvvatten som innehåller suspenderat material
Reningstekniken för gruvvatten som innehåller suspenderat material i mitt land är relativt mogen och använder vanligtvis koagulationssedimentering (klarning) + filtreringsprocess.

Utöver traditionell koagulationssedimenteringsteknik (klarningsteknik) inkluderar reningstekniken för gruvvatten som innehåller suspenderat material även tung medelkoagulationssedimentationsteknik, supermagnetisk separationsteknik, högeffektiv cyklonteknik och goafsedimentationsfiltreringsteknik. Bland dem begränsas filtreringstekniken för goafsedimentation av många hydrogeologiska förhållanden och är inte universell. Befintliga reningstekniker har generellt problem som stort fotavtryck, lång process, stor dosering, komplex drift och underhåll och instabil avloppsvattenkvalitet. Författarens forskargrupp har genomfört teknisk innovation och föreslagit en kortprocess och effektiv reningsteknik för gruvvatten med polykeramiskt membran som kärna. Denna teknik kräver inte tillsats av läkemedel och ersätter traditionell koagulationssedimentationsfiltrering. Det suspenderade materialet i avloppsvattnet är mindre än 1 mg/L. För att lösa problemen med stora mängder koaguleringsmedelsdosering och dålig koagulerings- och sedimentationseffekt i gruvvattnet med högt suspenderat material i Dashu Village Mine, antogs den sekundära koagulerings- och sedimenteringsprocessen, och grumlighetsavlägsningshastigheten nådde mer än 99%, och PAC-dosen reducerades med 25 % jämfört med konventionell koagulation. Rörledningens mikroflockning-ultrafiltreringsprocessen användes för att behandla konventionellt gruvvatten med bra prestanda. När PAC-dosen var 6 mg/L var grumligheten i utflödet under 0.07 NTU. Enligt resultaten av undersökningen på plats är försedimenteringseffekten av underjordsvattentanken och markregleringstanken mycket viktig för en stabil och effektiv drift av den efterföljande processen. I framtiden bör ansträngningar göras för att förbättra pre-sedimenteringskapaciteten, rimligt välja den efterföljande processen och optimera processparametrarna.

2.2 Högmineraliserande gruvvattenbehandlingsteknik

Högmineraliserande gruvvattenbehandling är huvudsakligen uppdelad i fyra processsteg enligt processsekvensen: förbehandling, djupbehandling, koncentrationsbehandling och förångningskristallisation.

2.2.1 Förbehandlingsprocess

Syftet med förbehandling av gruvvatten med hög mineralisering är att avlägsna suspenderat material och hårdhet och undvika avlagringar och nedsmutsning i den efterföljande avsaltningsprocessen. Tekniken för borttagning av suspenderade fasta partiklar är densamma som i avsnitt 2.1. Hårdhetsborttagningsteknikerna inkluderar metoden med kemiska medel (vanliga medel inkluderar natriumkarbonat, natriumbikarbonat, kalk, etc.), jonbytesmetod, frömetod och skalinhibitorteknologi. I verkliga tekniska tillämpningar utförs medelavhärdning och avlägsnande av suspenderade partiklar samtidigt, och används i samband med jonbytesmjukning, och kombineras också med membranteknologi för att förbättra avloppsvattnets kvalitet. För närvarande är huvudproblemet vid förbehandling den dåliga effekten av silikonborttagning. Huruvida avhärdningsprocessen placeras i förbehandlingssteget för råvatten eller omvänd osmos-koncentrerad vattenbehandling måste bestämmas genom teknisk och ekonomisk jämförelse baserat på TDS- och hårdhetsvattenkvalitetsindikatorerna för gruvvattnets råvatten.

2.2.2 Djupbehandlingsprocess

Djupbehandlingsprocessen är centrerad på avsaltning, inklusive omvänd osmos, elektrodialys och elektrosorption och andra avsaltningsprocesser. Den mest använda är ultrafiltrering + omvänd osmos dubbelmembranmetoden. Enligt gruvvattnets olika kvalitet är återvinningsgraden för systemet med omvänd osmos 50% ~ 75%, och avsaltningshastigheten är större än 97%; saltmassakoncentrationen i det omvänd osmos producerade vattnet (sötvatten) är under 1,000 mg/L och återvinns för produktion eller liv. Saltmassakoncentrationen i det koncentrerade vattnet är 5,000~10,000 mg/L och måste koncentreras ytterligare. Huvudproblemet med djupbehandling är membranföroreningsproblemet i dubbelmembranmetoden. Membranföroreningar påverkar membranets livslängd och driftskostnad. Förstärkning av förbehandling, kontroll av hårdhet och kiselinloppsindex och optimering av driftsparametrar är de viktigaste åtgärderna för att förhindra membranföroreningar.

2.2.3 Koncentrationsbehandlingsprocess

Koncentrationsbehandlingsprocessen koncentrerar det koncentrerade vattnet som produceras av det omvända osmossystemet i djupbehandlingsprocessen, minskar mängden koncentrerat vatten ytterligare och ökar salthalten i koncentrerat vatten, för att minska investerings- och driftskostnaderna för den efterföljande förångningen behandla. Koncentrationsbehandlingsprocesserna inkluderar omvänd osmos av havsvatten (SWRO), högeffektiv omvänd osmos (HERO), omvänd osmos för skivor (DTRO), elektrodialys (ED), ångmekanisk rekompression (MVR) och multipeleffektsförångning (MED).

Membranteknologi är lämplig för koncentration av saltlösning med lägre koncentration, och termisk metod är lämplig för hög koncentration. Varje koncentrationsteknik har vissa begränsningar. Stora investeringar och höga driftskostnader är fortfarande de största problemen i koncentrationsprocessen. I praktiska tillämpningar kan bättre energibesparingar, minskade koldioxidutsläpp uppnås genom att koppla ihop flera tekniker.

2.2.4 Förångnings- och kristallisationsprocess

Avdunstning och kristallisering är den sista processen för att helt separera vattnet och saltet av hög saltlösning och uppnå nollutsläpp. Det finns främst MVR, MED och multi-stage flash evaporation (MSF) och andra processer. MVR och MED används mer allmänt i mitt land. De höga investeringarna och energiförbrukningen i förångnings- och kristalliseringsprocessen är nyckeln till nollutsläppsprojektet för gruvvatten med hög mineralisering. Utvecklingen av innovativa processer med låga investeringar och låg energiförbrukning är den framtida utvecklingsriktningen för denna process.

2.2.5 Saltseparationsteknik

Saltseparationsteknik är en viktig process för att uppnå nollutsläpp och resursutnyttjande av gruvvatten med hög mineralisering. Syftet med saltseparation är främst att separera SO4 2- från Cl-. Det finns två typer av saltseparation: membran (nanofiltrering) saltseparation och termisk saltseparation. Nanofiltreringssaltseparation har låg energiförbrukning och är lätt att använda, men effektiviteten för enkelsaltseparation är låg. Det kräver flera saltseparationer för att uppnå en viss effekt. Det används ofta i kombination med termiska metoder. Enligt massförhållandet mellan SO4 2- och Cl- i råvatten är kopplingen av de två saltseparationsteknologierna och optimering av saltseparationsprocessen och parametrarna den framtida utvecklingsriktningen.

2.2.6 Ny resursbehandlingsteknik

Den traditionella högmineraliserande gruvvatten-nollurladdningsprocessen använder slutligen förångningskristalliseringsteknik för att omvandla oorganiska salter från lösning till kristalltillstånd för återvinning. Det finns problem som höga investeringar, höga driftskostnader och lågt mervärde av oorganiska salter. Bipolär membranelektrodialys (BMED) är en ny membranseparationsteknik som kan använda högmineraliserande gruvvattenkoncentrat för att framställa syror och alkalier av en viss koncentration. Den sura och alkaliska lösningen kan användas i den högmineraliserande gruvvattnets nollutsläppsprocess och kolindustrins nedströmskedja för att minska systembearbetningskostnaderna och realisera koncentratets icke-fasförändringsresurs. Det membranintegrerade systemet med BMED som kärna kan realisera den gröna resursbehandlingen av högmineraliserande gruvvatten, och har en betydande minskning av koldioxidutsläppen i kombination med solcellssystemet, med goda ekonomiska och sociala fördelar.

2.3 Teknik för behandling av surt gruvvatten

Det finns många behandlingstekniker för surt gruvvatten. Ur behandlingsstadiets perspektiv kan den delas in i källkontrollteknik och terminalbehandlingsteknik, bland vilken terminalbehandlingsteknik kan delas in i aktiv behandlingsteknik och passiv behandlingsteknik; beroende på verkningsmekanismen kan den delas in i fysikalisk metod, kemisk metod och biologisk metod. För närvarande är den mest mogna och mest tillämpade tekniken fortfarande kalkneutraliseringsmetoden.

Många sura gruvvatten släpps ut från stängda och ägarlösa gruvor, med hög halt av järn och mangan, vilket ökar svårigheten att rening, och är det största problemet vid rening av surt gruvvatten. I den befintliga tekniken, förutom neutraliseringsmetoden, har andra teknologier dålig anpassningsförmåga till höga järn- och manganhalter. Att välja lämplig teknik och användningsriktning enligt lokala förhållanden, kombinera källkontrollteknik med terminalbehandlingsteknik och kombinera flera behandlingstekniker kommer att bli utvecklingsriktningen för behandling av surt gruvvatten.

2.4 Reningsteknik för gruvvatten som innehåller speciella föroreningar

Gruvvatten som innehåller speciella föroreningar är huvudsakligen fluorhaltigt, järnhaltigt, manganhaltigt gruvvatten och en liten mängd ammoniak-kvävehaltigt gruvvatten. Beroende på de olika speciella föroreningarna som ingår måste motsvarande reningsåtgärder väljas för att uppfylla utsläppsnormerna.

2.4.1 Fluorhaltig gruvvattenbehandlingsteknik

För gruvvatten som innehåller fluor är vanliga behandlingsmetoder bland annat koagulering och sedimentering, adsorption och membranmetoder. Koagulerings- och sedimenteringsmetoden har fördelarna med bekväm drift, stor behandlingsskala och snabb reaktion, men den har nackdelarna med stor mängd koaguleringsmedel, låg defluoreringseffektivitet och stor mängd slamproduktion. Adsorptionsmetoden har fördelarna med god avloppskvalitet och stabil drift. Det används för närvarande flitigt. Den vanligen använda adsorbenten är aktiverad aluminiumoxid. Aktiverad aluminiumoxid måste aktiveras med svavelsyra före användning. Efter aktivering bär den aktiverade aluminiumoxiden utbytbara sulfatjoner, som kan genomgå ersättningsreaktion med fluoridjoner i vatten. Defluoreringseffekten är bättre i pH-intervallet 5 till 8. Den aktiverade aluminiumoxiden efter fel regenereras av natriumsulfat. Processflödet är att lägga till en defluoreringsadsorptionskolonn efter filterpoolen i figur 2; emellertid har den aktiverade aluminiumoxidadsorptionsmetoden problem såsom låg adsorptionskapacitet, låg regenereringseffektivitet och svårighet att kassera regenererad vätska. För att lösa problemet med otillfredsställande behandlingseffekt av en enda defluoreringsmetod användes en kombinerad process av koagulering och sedimentering och adsorption för att behandla ett gruvvatten med hög fluoridhalt i ett västra gruvområde, och fluoridjonavlägsnandet nådde 97,6 % . Membranseparationsteknik (omvänd osmos) har också visat goda appliceringseffekter vid rening av fluorhaltigt avloppsvatten. Genom att optimera parametrar blir masskoncentrationen av fluorid i avloppsvattnet mindre än 1 mg/L.

2.4.2 Reningsteknik för järn- och manganhaltigt gruvvatten

Detta är främst inriktat på neutralt järn- och manganhaltigt gruvvatten. Behandlingsmetoderna inkluderar naturlig oxidation, kemisk oxidation, kontaktoxidation och biologiska metoder.

Påverkat av kolbrytning är det lösta syret i gruvvattnet rikt, och koagulering och utfällning har en god avlägsningseffekt på järn; avlägsnandet av mangan är huvudsakligen för att bilda ett aktivt kompositfiltermembran på ytan av filtermaterialet, som avlägsnas genom kontaktoxidationsfiltrering. Den nuvarande behandlingsmetoden har problemet med låg effektivitet vid avlägsnande av mangan. Forskning om ny teknik för koordinerat och effektivt avlägsnande av järn och mangan är den framtida utvecklingsriktningen.

2.4.3 Reningsteknik för ammoniak-kvävehaltigt gruvvatten

De huvudsakliga behandlingsmetoderna för ammoniak-kvävehaltigt gruvvatten inkluderar brytpunktsklorering, ozonoxidation och biologiska metoder. Både brytpunktskloreringsmetoden och ozonoxidationsmetoden utnyttjar den oxiderande egenskapen hos det tillsatta reagenset för att oxidera ammoniakkvävet i vattnet till kvävgas eller nitratjoner. Processflödet är att tillsätta oxidationsmedlet före reaktionssedimentationstanken i figur 2. Den biologiska metoden är att under inverkan av olika mikroorganismer, genererar ammoniakkvävet i vattnet slutligen kvävgas genom en serie reaktioner som nitrifikation och denitrifikation, därigenom uppnås syftet med avlägsnande av ammoniakkväve. Processflödet är att lägga till en biologisk behandlingsprocess (såsom ett luftat biologiskt filter) efter filtertanken i figur 2. För behandling av lågmasskoncentration (<2 mg/L) ammonia nitrogen mine water, it is more reasonable to use the oxidation method; while for mine water with a higher ammonia nitrogen mass concentration, biological treatment is an economical and effective method. Research and development of biological treatment technology suitable for the water quality characteristics of mine water is the future development trend.

1) Eftersom det mesta gruvvattnet innehåller en viss mängd suspenderat material är tekniken för borttagning av suspenderat material i gruvvattnet den mest grundläggande. För rening av suspenderade ämnen i gruvvattnet rekommenderas att förbättra pre-sedimenteringseffekten av underjordiska vattentankar och markreglerande pooler, utveckla och förbättra underjordiska gruvvattenbehandlingstekniker, såsom underjordisk vattentank mot silning och desiltingteknik, använd underjordiska anläggningar och utrymme för att realisera underjordiskt gruvvatten ren och smutsig avledning, rent vatten in i lagret, förbättra tung medelsnabb sedimentering, supermagnetisk separation, direkt ultrafiltrering och annan teknisk utrustning, uppfyller de underjordiska utrymmes- och säkerhetskraven och kombinerar automation och intelligens för att uppnå obemannad drift.

2) Med den strategiska förskjutningen västerut av kol fortsätter mängden gruvvatten med hög mineralisering att öka, och dess reningsteknik har blivit ett forskningsfokus inom området gruvvattenbehandling. Med tanke på vattenkvalitetsegenskaperna hos gruvvatten med hög mineralisering bör förbehandlingen stärkas, effektiv kiselborttagning och teknik för borttagning av hårdhet bör utvecklas, avsaltningsteknik bör väljas enligt lokala förhållanden, energiåtervinningsanordningar bör införas, ny energi och förnybar energi (solenergi, spillvärme, geotermisk energi etc.) bör kombineras, grön energibesparande kopplad avsaltningsteknik bör utvecklas, salt separationskristalliseringsprocessen bör optimeras, teknik för icke-fasförändring av resursutnyttjande med BMED som kärna bör förbättras, nollutsläppsprocessen bör optimeras som helhet och teknik för lagring av koncentrerad saltlake goaf bör användas villkorligt för att minska behandlingskostnaden för koncentrerat salt avloppsvatten.

3) Surt gruvvatten och gruvvatten som innehåller speciella föroreningar är för närvarande svåra att behandla. Det rekommenderas att använda distribuerad, effektiv och riktad reningsteknik, bedriva forskning om nya högselektiva adsorptionsmedel, biologisk rening, ekologiska våtmarker och kopplingsprocesser, samt utforska naturlig restaurering och förvaltning.

4) Öka forskningen om nyckelteknologi för tillverkning av kärnutrustning, utveckla ny teknik för membranseparering och effektiv och energibesparande slamavvattningsteknik för att uppnå högeffektiv och lågkostnadsbehandling av gruvvatten.