Introduktion
De inom industrin för noll-utsläpp och återvinning av avloppsvattenresurser vet att omvänd osmoskoncentrat är den tuffaste delen av hela systemet. Efter koncentrering med membranet för omvänd osmos multipliceras kalcium- och magnesiumhårdheten, kiseldioxiden, den totala salthalten och alkaliniteten, vilket resulterar i en komplex vattensammansättning och en stark tendens till avlagringar. Otillräcklig förbehandling kan lätt leda till avlagringar och nedsmutsning av det efterföljande membransystemet, minskad förångareffektivitet och onormal funktion av kristallisationssystemet. Den dubbla-alkalimetoden, som den vanliga tekniken för avlägsnande av djup hårdhet av omvänd osmoskoncentrat, kan uppnå synergistisk kontroll av hårdhet och kiseldioxid. I kombination med förbättrad separation av kiselkarbidkeramiska membran kan det ytterligare förbättra stabiliteten hos avloppsvattnet och systemets tillförlitlighet.
I. Grundläggande kunskap om hårdhet och egenskaper hos omvänd osmoskoncentrat
Total hårdhet avser den totala koncentrationen av kalcium- och magnesiumjoner i vattnet, vilket är en central indikator för att bedöma risken för beläggning och membransystemets driftsstabilitet.
Baserat på dess sammansättning kan hårdhet delas in i två huvudkategorier: Den ena är karbonathårdhet, även känd som temporär hårdhet, som främst finns i form av kalciumbikarbonat och magnesiumbikarbonat. Det kan tas bort genom uppvärmning och kokning för att fälla ut och ta bort hårdheten.
Den andra är icke-karbonathårdhet, även känd som permanent hårdhet, som finns i form av sulfater och klorider. Det kan inte avlägsnas genom uppvärmning och måste effektivt avlägsnas genom kemisk utfällning, jonbyte eller membranmetoder.
När det gäller koncentrat av omvänd osmos är egenskaperna uppenbara: System för omvänd osmos har en fångande och berikande effekt på salter, hårdhet och silikater. Jonkoncentrationen på koncentratsidan är typiskt koncentrerad 3 till 8 gånger, och TDS är i allmänhet mellan 10 000 och 60 000 mg/L, och når över 100 000 mg/L under höga driftsförhållanden. Den totala hårdheten hålls konsekvent på 500 till 3 000 mg/L, där kiseldioxid och alkalinitet också är hög, och Langriers mättnadsindex och sulfatskalningsindex överstiger avsevärt standarderna. Det största problemet med denna typ av vattenkvalitet är att det lätt bildar olösligt avlagringar såsom kalciumkarbonat, magnesiumhydroxid, kalciumsulfat och silikater, som fäster vid membranytan, rörets innerväggar och förångarens värmeväxlarrörväggar. Detta orsakar membranflödesminskning, en ökning av transmembrantrycksskillnaden, en minskning av värmeväxlingseffektiviteten och försämring av kvaliteten på kristalliserat salt, vilket är en viktig smärtpunkt som begränsar den långsiktiga driften av-nollurladdningssystem.
II. Introduktion till Dual-Alkali Precipitation Technology
I lekmannatermer är den dubbla-alkalimetoden en kemisk utfällningsprocess där kalciumhydroxid och natriumkarbonat tillsätts i steg. Det är för närvarande den mest användbara och ekonomiska förbehandlingstekniken för omvänd osmoskoncentrat med hög hårdhet, hög kiseldioxid och hög alkalinitet.
1. Processreaktionsprincip
(1) Tillsats av kalciumhydroxid (Ca(OH)2) tjänar främst till att justera alkaliniteten, ta bort magnesium och kiseldioxid och minska vattnets bikarbonat-alkalinitet. Magnesiumavlägsnande och alkalinitetsreduktionsreaktionsekvationer:
Kemisk reaktionsekvation för borttagning av kisel (under höga pH-förhållanden):
Genom att tillsätta kalk för att höja vattnets pH till över 11,0 omvandlas magnesiumjoner till magnesiumhydroxidfällning. Samtidigt omvandlas löst kiseldioxid i vattnet till silikatjoner under starkt alkaliska förhållanden, som sedan kombineras med kalcium- och magnesiumjoner i vattnet för att bilda olösliga kalciumsilikat- och magnesiumsilikatfällningar, vilket ger ett effektivt avlägsnande av kisel. Samtidigt neutraliseras bikarbonatjoner, vilket minskar baslinjen för alkalinitet och minskar risken för efterföljande hårdhet och kiselavlagringar.
(2) När man tillsätter natriumkarbonat (Na₂CO₃), används natriumkarbonat huvudsakligen för att avlägsna kalciumjoner från vattnet och avlägsna svår-att-behandla icke-karbonathårdhet. Reaktionsekvation för avlägsnande av kalciumhårdhet:
Genom att använda kombinationen av karbonatjoner och kalciumjoner för att bilda kalciumkarbonatkristallutfällningar reduceras kvarvarande kalciumhårdhet ytterligare och den totala hårdheten kontrolleras stabilt inom ett acceptabelt intervall.
2. Tekniska fördelar och traditionella brister
Den dubbla-alkalimetoden har betydande fördelar: lättillgängliga reagenser, låga driftskostnader och möjligheten att utföra stor-kontinuerlig behandling. Den kan samtidigt fullborda härdning, alkalireduktion och avsilikonisering och har stark motståndskraft mot hög-salt och hög-alkalisk vattenkvalitet, vilket gör den mycket lämplig för extrema förhållanden som omvänd osmos koncentrat.
Den traditionella dubbla-alkalimetoden har dock också uppenbara brister: kalciumkarbonat-, magnesiumhydroxid- och silikatflockarna som genereras i reaktionen har fina partikelstorlekar, vilket resulterar i långsamma naturliga sedimenteringshastigheter och ofullständig fast-vätskeseparation i konventionella sedimentationstankar; effluentens grumlighet och suspenderade fasta ämnen är relativt höga, och fina kristallpartiklar kan lätt penetrera filterenheten, vilket fortfarande utgör en risk för skalning av nedströmsmembranet och förångaren; Dessutom uppvisar härdning och avsilikonisering konkurrenskraftig hämning, vilket gör det svårt för vanliga sedimenteringsprocesser att samtidigt optimera båda indikatorerna.
III. Introduktion till den dubbla-alkalimetoden + kiselkarbid keramiska membrankopplingsprocessen
För att åtgärda bristerna med den traditionella dubbla-alkalimetoden har den dubbla-alkalimetoden + keramisk ultrafiltreringsmembran av kiselkarbid framkommit, vilket ger dubbelt skydd för koncentratförbehandling. Övergripande processväg:
Hela processen har en tydlig logik: frontänden förlitar sig på en dubbel-alkalimetod för att slutföra en kemisk reaktion, som omvandlar kalcium- och magnesiumjoner och silicider till fasta fällningar; bakdelen är beroende av ett keramiskt kiselkarbidmembran för hög-precisionsretention, som ersätter traditionella sedimentationstankar med hög-densitet och multi-mediafiltreringsprocesser.
Det keramiska kiselkarbidmembranet har porer i nanoskala, som helt kan hålla kvar kalciumkarbonat, magnesiumhydroxid, silikatmikro-flockar, kolloider och suspenderade partiklar, vilket helt uppfyller de stränga inflytandekraven för hög-trycksmembran och utrustning för förångningskristallisation.
Fördelarna med denna process är följande:
1. Stabil och pålitlig funktion: Det keramiska kiselkarbidmembranet är resistent mot tuffa driftsförhållanden, anti-påväxt och är inte lätt att täppa till. Det kräver låg rengöringsfrekvens och det finns ingen betydande prestandaförsämring under lång-drift, vilket möjliggör kontinuerlig och stabil drift och minskar inverkan på stilleståndstiden.
2. Enastående ekonomisk effektivitet: Den dubbla-alkalimetoden har låga reagenskostnader, det keramiska kiselkarbidmembranet har lång livslängd och kräver inte frekvent byte, förbrukningen av återspolningsvatten är låg och-underhållskostnaderna på lång sikt är kontrollerbara.
3. Bred anpassningsförmåga: Kan anpassas till olika industrier och koncentrationer av omvänd osmoskoncentrat, och uppfyller kraven för både återanvändning av koncentrat och noll{1}}utsläppsförbehandling.
4. Enkel och lätt-att-implementera process: Förenklad process, litet fotavtryck, kan integreras i en enda enhet, mycket automatiserad, lätt att underhålla och kan fungera stabilt utan ett specialiserat team.
5. Grönt och miljövänligt: Låg slamproduktion och omfattande användning, ingen sekundär förorening, vilket möjliggör förbättring av koncentratkvalitet och återanvändning, hjälper företag att spara vatten och minska föroreningar och uppnå resursåtervinning.
Den alkaliska metoden + kiselkarbidkeramiska ultrafiltreringsmembrankopplingsprocessen behåller den ekonomiska effektiviteten och stöttålighetsfördelarna med den dubbla -alkalimetoden, samtidigt som det kiselkarbidkeramiska membranet utnyttjas för att åtgärda bristerna i traditionella processer. Det förkortar inte bara processflödet, sparar utrymme och minskar manuellt underhåll, utan ännu viktigare, det fångar upp ämnen som bildar skal- helt vid källan, kontrollerar stabilt hårdheten och kiselinnehållet i avloppsvattnet, vilket avsevärt minskar risken för skalning och nedsmutsning i nedströms membransystemet och förångarens kostnader för återvinningscykeln, underhåll, förbrukning och nedåtgående kostnader för reduktionsmedel och drift av reduktionsmedel. Det har blivit en mogen och föredragen process för noll-förbehandling av omvänd osmoskoncentrat.