Problemet med avloppsvatten noll-emission membrankoncentration - silikatskalning

Kiselsyraföreningar är också en stor förorening i naturligt vatten. De löses ofta i vatten efter kontakt med stenar som innehåller silikater och aluminiumsilikater. I allmänhet är innehållet av silikatföreningar i grundvatten högre än i ytvatten. Halten av SiO2 i konventionella vattentäkter är<50mg/L.

I industriprojekt för återanvändning av avloppsvatten (särskilt kolkemiska avloppsvattenåteranvändningssystem) är halten SiO2 i avloppsvattnet generellt hög, vilket orsakar silikatavlagring i system med omvänd osmos, vilket allvarligt påverkar livslängden för system för omvänd osmos och systemets stabila drift .

I det nuvarande heta nollutsläppsfältet i Kina är silikatavlagring ett av de svåraste problemen att lösa på grund av svårigheten att ta bort SiO2.

RO-system är känsliga för innehållet av SiO2 eftersom SiO2 kan polymeriseras till mycket olösligt kolloidalt kisel i ett mättat tillstånd och avsättas på membranytan och är svår att rengöra. Den tillåtna koncentrationen av SiO2 i RO-koncentratsektionen beror på löslighetsprodukten av SiO2 och påverkas i hög grad av vattentemperatur och pH.

Lösligheten av SiO2 är proportionell mot vattentemperaturen, såsom 100 mg/L vid 25 grader och 160 mg/L vid 40 grader.

Förhållandet mellan lösligheten av SiO2 och pH:

När pH=7-8 är SiO2 löst kiselsyra, och H2SiO3 och HSiO3- finns i vattnet; när pH är lågt är det en fri syralösning eller ett kalciummagnesiumsilikat-peptiserat tillstånd; när pH är högt, om det finns kalcium- och magnesiumjoner i vattnet, är det ett kalciummagnesiumsilikat-peptiserat tillstånd.

Mohs-hårdheten för kalciumkarbonat (diamant är 10) är 3, Mohs-hårdheten för kalciumfluorid är 4, och Mohs-hårdheten för silikat är relaterad till vattenhalten, som är 4.5-7.5. Silikatfjäll är den svåraste av många typer av fjäll.

När silikatavlagringar inträffar i systemet med omvänd osmos kommer avsaltningshastigheten att sjunka snabbt, vattenuttaget kommer att sjunka snabbt och systemets avsaltningshastighet kommer att minska avsevärt efter kemisk rengöring.

När beläggningen är kraftig kommer tryckskillnaden att öka snabbt, och även det koncentrerade vattengallret kommer att spolas ut.

När membranet med kraftig fjällning observeras under ett mikroskop, upptäcks fina repor på membranets yta (se figur 1), och membranet har irreversibla fysiska repor. Se figur 2 för elektronmikroskopfotot av silikatskalning.

SiO2-koncentrationen i inflödet av omvänd osmos bestäms av den maximala lösligheten och koncentrationsmultipeln på den koncentrerade vattensidan, vanligtvis 20 ppm. Förutsättningar: När syrehalten (DO) i vattnet är<0.5mg/L and the pH is <6, the iron ion and aluminum ion content are <0.05mg/L, because the iron and aluminum ion content has a greater impact on silicate scaling.

Det mesta av kiseldioxidavlagringen uppstår på grund av närvaron av aluminium eller järn i vattnet. Järn och aluminium reagerar med kisel för att bilda olösliga metallsilikater (aluminiumsilikat och järnsilikat), och de bildade metallsilikaten ändrar lösligheten av SiO2, vilket ytterligare snabbt smutsar ner membranelementen.

Även om kiselkoncentrationen i vattnet är låg (10ppm), kommer 50ppb aluminiumkoncentration att göra att systemets prestanda minskar.

Om det finns kisel bör det säkerställas att det inte finns aluminium eller järn i vattnet, och det rekommenderas att använda ett 1μm säkerhetsfilterelement och vidta förebyggande åtgärder för syrarengöring.

Konventionell kemisk rengöring är i princip ineffektiv för silikatfjäll, medan fluorvätesyra effektivt kan rengöra silikatfjäll. Även vid låg temperatur och låg koncentration har fluorvätesyra god löslighet för silikatbeläggning.

Kemisk rengöring kan utföras genom att blanda {{0}},1 % HF+0,4 % HCl, eller 0,1 % NaF+0,4 % HCl.

Notera:

(1) Koncentrationen av rengöringslösningen måste justeras efter den faktiska nedsmutsningssituationen. Det rekommenderas att utföra en provrengöring innan man bestämmer lämplig rengöringskoncentration;

(2) Fluorvätesyra är extremt frätande. Inandning av ånga eller kontakt med huden kan orsaka obotliga brännskador. Det uppskattas att en person som får i sig 1,5 g fluorvätesyra kan orsaka omedelbar död. Inandning av högkoncentrerad fluorvätesyradimma kan orsaka bronkit och hemorragiskt lungödem. Det kan också absorberas genom huden och orsaka allvarlig förgiftning. Därför måste skyddsåtgärder vidtas vid kemisk rengöring och fackmän måste utföra operationen.

(1) Att kontrollera SiO2-koncentrationen i inflödet och återvinningshastigheten för det omvända osmossystemet för att minska SiO2-koncentrationen i koncentratet och undvika att överskrida löslighetsprodukten är den huvudsakliga metoden för att förhindra SiO2-avlagring;

(2) Att använda ytterligare eller förbättrade förbehandlingsprocesser, såsom kalkmjukning, kan minska 50 % av SiO2 i matarvattnet, eller tillsats av magnesiumoxid eller natriumaluminat under kalk-soda-mjukande förbehandling för att minska SiO2-koncentrationen i inflödet;

(3) Öka vattentemperaturen på rätt sätt (inte tillåtet (4) Korrekt höjning av pH i det inkommande vattnet hjälper till att öka lösligheten av SiO2 och bromsa silikatavlagringen;

(5) Förbehandling med ett målinriktat dispergeringsmedel mot kalkavlagringar för kiseldioxidavlagring. Den maximala SiO2-koncentrationen som tillåts på den koncentrerade vattensidan av olika antiavlagringsmedel är olika. Vänligen kontakta tillverkaren av anti-kalkmedel för detaljer;

(6) Kolloidal kiseldioxid kan avlägsnas genom adsorption med ett starkt alkaliskt anjonbytarharts eller genom att använda ett ultrafiltreringsmembran med en molekylvikt av mindre än 10,000.