Rør membran

 

 

Karakteristika for siC membran

Høj styrke og høj temperatur stabilitet:JMFILTEC-rørmembranen har en enestående hårdhed og mekanisk styrke, hvilket gør den i stand til at tåle højt tryk og tunge belastninger. Det er væsentligt, at det udviser en enestående modstandsdygtighed over for ekstreme temperaturer, hvilket gør det muligt for materialet at bevare dets stabilitet og mekaniske styrke, selv i brændende miljøer, hvor temperaturen kan nå op til 1000 ~ 1500 grader. Membranens unikke egenskaber gør det til et ideelt materiale til applikationer, der kræver høj ydeevne under svære forhold.

 

Høj porøsitet:Der er en tredimensionel mesh-struktur inde i den keramiske siliciumcarbidmembran, hvilket resulterer i mange tætte porer inde i den og et højt specifikt overfladeareal.

 

Fremragende varmeledningsevne:Siliciumcarbid har fremragende termisk ledningsevne, hvilket gør siliciumcarbid keramiske membrankomponenter meget nyttige i nogle applikationer, der kræver høj termisk ledningsevne, såsom varmevekslere og højtemperatursensorer.

 

Høj flux:På grund af sin specielle porestruktur kan siliciumcarbidkeramiske membraner opnå en højere filtreringsflux.

 

God kemisk stabilitet:Siliciumcarbid keramiske membraner kan fungere stabilt i lang tid i komplekse kemiske miljøer.

Korrosionsbestandighed:Siliciumcarbid keramiske membraner har høj modstandsdygtighed over for mange ætsende gasser og væsker, hvilket gør, at de fungerer godt i ætsende miljøer såsom syre- og alkalibehandling i den kemiske industri. Siliciumcarbid er en kovalent forbindelse og er ikke let at reagere med syrer og baser, så det er modstandsdygtigt over for stærke syrer og baser, høje temperaturer og kemisk korrosion.

 

Elektrisk isolering:Siliciumcarbid keramiske membraner har normalt god elektrisk isolering, hvilket er særligt vigtigt i højtemperaturmiljøer, hvilket sikrer deres stabilitet i applikationer, der kræver elektriske isoleringsegenskaber.

 

Høj hydrofilicitet og oleofobicitet:Overfladen af ​​keramiske siliciumcarbidmembraner har god hydrofilicitet, hvilket er befordrende for filtrering af vandige medier. Samtidig gør dets oleofobicitet det muligt for det at adskille olie fra emulsioner, så det spiller en vigtig rolle i behandlingen af ​​olieholdigt spildevand og industrispildevand.

 

Høj filtreringsnøjagtighed:Siliciumcarbid keramisk membran kan nå mikrofiltrerings- og ultrafiltreringsniveauer og effektivt fjerne partikler, oliedråber, emulsioner og suspenderede faste stoffer.

 

Ingen forurening:Siliciumcarbid keramisk membran er et grønt materiale, miljøvenligt og vil ikke producere sekundær forurening.

 

Stærk antimikrobiel egenskab:Mikroorganismer kan ikke overleve i det, og det kan bruges inden for biologi, medicin, fødevarer og andre områder.

• Vask og koncentrering af nanopulver
• Olie-vand-separation (oliefelt-reinjektionsvand, regenerering af flydende farligt affald)
• Materialeadskillelse
• Fast væskeseparation med højt faststofindhold (minevand, biologisk fermenteringsbouillon)
• Filtrering i barske kemiske omgivelser (syrerensning, nanopulverkatalysatorgenvinding)

Kulminevand er en vigtig ukonventionel vandkilde. Ressourceudnyttelsen af ​​minevand er af stor betydning for at afhjælpe manglen på vandressourcer og miljøbeskyttelse i mineområder. Kilde- og vandkvalitetskarakteristika for minevand analyseres, og de vigtigste behandlingsteknologier for forskellige typer minevand, såsom suspenderede faste stoffer, høj mineralisering, sure og specielle forurenende stoffer gennemgås. Hver behandlingsteknologis karakteristika og eksisterende problemer er opsummeret. Det meste minevand indeholder en vis mængde suspenderede stoffer, og vandkvaliteten og -mængden varierer meget. Der bør gøres en indsats for at forbedre præ-sedimenteringseffekten af ​​underjordiske vandtanke og jordregulerende tanke, udvikle og forbedre underjordisk minevandbehandlingsteknologi og kombinere automatisering og intelligens for at opnå ubemandet drift; Med det stigende antal højmineraliserende minevand er dets behandlingsteknologi blevet forskningsfokus inden for minevandsbehandling. Forbehandlingen bør styrkes, effektiv siliciumfjernelse og hårdhedsfjernelsesteknologi bør udvikles, energigenvindingsanordninger bør indføres, og grøn energibesparende koblingsafsaltningsteknologi bør udvikles i kombination med ny energi og vedvarende energi. Nulemissionsprocessen bør optimeres som helhed for at reducere omkostningerne ved rensning af koncentreret saltspildevand; surt og særligt forurenende minevand er vanskeligheden ved behandling af minevand i øjeblikket. Distribueret effektiv retningsbestemt behandlingsteknologi bør vedtages for at udforske koblingsproces og naturlig restaureringsstyring. Under vejledning af nationale politikker vil minevandbehandlingsteknologi udvikle sig i retning af større energibesparelse, høj effektivitet, intelligens og miljøbeskyttelse.

1.1 Kilder til minevand

Kulminer er vigtige mineralressourcer rige på underjordiske sedimentære klippeformationer, med symbiose af kullag, grundvandsmagasiner og uigennemtrængelige lag. Kulminevand kommer hovedsageligt fra grundvandet i taggrundvandsmagasinet, sandstenssprækker, huler og fjer, samt overfladevand, der infiltrerer fra det øverste klippelag, grundvandsmagasiner og sprækker i kulholdige lag og en lille mængde produktionsspildevand, der genereres af brug af hydrauliske understøtninger, udstyrskøling og vandsprinkling for at reducere støv under minedrift.

1.2 Karakteristika for minens vandkvalitet
Kvaliteten af ​​minevand afhænger hovedsageligt af grundvandets oprindelige vandkvalitet og påvirkes af flere faktorer såsom kulstøv, stenstøv i tunnelen og fedt, emulsioner, affald og menneskelig ekskrementer udledt fra minedrift, hvilket resulterer i åbenlyse forskelle i vandkvalitet mellem forskellige minevande. I henhold til kvaliteten af ​​minevandet opdeles det normalt i suspenderet stofminevand, højmineraliseringsminevand, surt minevand og minevand indeholdende særlige forurenende stoffer.

Ifølge kulproduktionens karakteristika opbevares minevand først i underjordiske vandtanke, som normalt drænes om natten, når elforbruget er lavt, og ikke drænes om dagen, når elforbruget er højt. Derfor varierer kvaliteten og mængden af ​​minevand meget inden for samme dag, hvilket også er et af minevandets hovedkarakteristika.

2.1 Behandlingsteknologi for minevand indeholdende suspenderet stof
Behandlingsteknologien for minevand, der indeholder suspenderet stof i mit land, er relativt moden og bruger sædvanligvis koagulationssedimentation (klaring) + filtreringsproces.

Ud over traditionel koagulationssedimentationsteknologi (klarings) omfatter behandlingsteknologien for minevand indeholdende suspenderet materiale også tung medium koagulationssedimentationsteknologi, supermagnetisk separationsteknologi, højeffektiv cyklonteknologi og goaf sedimentationsfiltreringsteknologi. Blandt dem er filtreringsteknologi for goaf sedimentation begrænset af mange hydrogeologiske forhold og er ikke universel. Eksisterende behandlingsteknologier har generelt problemer som stort fodaftryk, lang proces, stor dosering, kompleks drift og vedligeholdelse og ustabil spildevandskvalitet. Forfatterens forskningsgruppe har gennemført teknisk innovation og foreslået en kort proces og effektiv renseteknologi for minevand med polykeramisk membran som kernen. Denne teknologi kræver ikke tilsætning af lægemidler og erstatter traditionel koagulationssedimentationsfiltrering. Det suspenderede stof i spildevandet er mindre end 1 mg/L. For at løse problemerne med en stor mængde koagulantdosering og dårlig koagulations- og sedimentationseffekt i minevandet med højt suspenderet stof i Dashu Village Mine, blev den sekundære koagulations- og sedimentationsproces vedtaget, og turbiditetsfjernelseshastigheden nåede mere end 99%, og PAC-doseringen blev reduceret med 25 % sammenlignet med konventionel koagulation. Rørledningsmikroflokkulering-ultrafiltreringsprocessen blev brugt til at behandle konventionelt minevand med god ydeevne. Når PAC-doseringen var 6 mg/L, var spildevandets turbiditet under 0.07 NTU. Ifølge resultaterne af undersøgelsen på stedet er præ-sedimenteringseffekten af ​​den underjordiske vandtank og den jordregulerende tank meget vigtig for en stabil og effektiv drift af den efterfølgende proces. I fremtiden bør der gøres en indsats for at forbedre præ-sedimentationskapaciteten, udvælge den efterfølgende proces med rimelighed og optimere procesparametrene.

2.2 Højmineraliserende minevandbehandlingsteknologi

Højmineraliserende minevandsbehandling er hovedsageligt opdelt i fire procestrin i henhold til processekvensen: forbehandling, dybdebehandling, koncentrationsbehandling og fordampningskrystallisation.

2.2.1 Forbehandlingsproces

Formålet med forbehandling af højmineraliserende minevand er at fjerne suspenderet stof og hårdhed og undgå skæl og tilsmudsning i den efterfølgende afsaltningsproces. Teknologien til fjernelse af suspenderede faste stoffer er den samme som i afsnit 2.1. Hårdhedsfjernelsesteknologierne omfatter metoden med kemiske midler (almindelige midler omfatter natriumcarbonat, natriumbicarbonat, kalk osv.), ionbytningsmetode, frømetode og kedelstensinhibitorteknologi. I faktiske tekniske applikationer udføres middelblødgøring og fjernelse af suspenderede stoffer samtidigt og bruges i forbindelse med ionbytningsblødgøring og kombineres også med membranteknologi for at forbedre spildevandskvaliteten. På nuværende tidspunkt er hovedproblemet ved forbehandling den dårlige siliciumfjernelseseffekt. Hvorvidt blødgøringsprocessen placeres i råvandsforbehandlingsstadiet eller omvendt osmose koncentreret vandbehandlingsstadiet skal bestemmes gennem teknisk og økonomisk sammenligning baseret på TDS og hårdhedsvandkvalitetsindikatorerne for minevandets råvand.

2.2.2 Dybdebehandlingsproces

Den dybdegående behandlingsproces er centreret om afsaltning, herunder omvendt osmose, elektrodialyse og elektrosorption og andre afsaltningsprocesser. Den mest udbredte er ultrafiltrering + omvendt osmose dobbeltmembranmetoden. Ifølge de forskellige kvaliteter af minevand er genvindingsgraden for omvendt osmose-systemet 50% ~ 75%, og afsaltningshastigheden er større end 97%; saltmassekoncentrationen af ​​det omvendte osmose producerede vand (ferskvand) er under 1,000 mg/L og genbruges til produktion eller liv. Saltmassekoncentrationen af ​​det koncentrerede vand er 5,000~10,000 mg/L og skal koncentreres yderligere. Hovedproblemet ved dybdebehandling er membranforureningsproblemet i dobbeltmembranmetoden. Membranforurening påvirker membranens levetid og driftsomkostninger. Styrkelse af forbehandling, styring af hårdhed og siliciumindløbsindeks og optimering af driftsparametre er de vigtigste foranstaltninger til at forhindre membranforurening.

2.2.3 Koncentrationsbehandlingsproces

Koncentrationsbehandlingsprocessen koncentrerer det koncentrerede vand, der produceres af omvendt osmosesystemet i dybdebehandlingsprocessen, reducerer mængden af ​​koncentreret vand yderligere og øger saltindholdet i koncentreret vand for at reducere investerings- og driftsomkostningerne ved den efterfølgende fordampning behandle. Koncentrationsbehandlingsprocesserne omfatter havvands omvendt osmose (SWRO), højeffektiv omvendt osmose (HERO), omvendt osmose med skiverør (DTRO), elektrodialyse (ED), dampmekanisk rekompression (MVR) og multipel effektfordampning (MED).

Membranteknologi er velegnet til koncentration af saltlage med lavere koncentration, og termisk metode er egnet til høj koncentration. Hver koncentrationsteknologi har visse begrænsninger. Store investeringer og høje driftsomkostninger er stadig hovedproblemerne i koncentrationsprocessen. I praktiske applikationer kan der opnås bedre energibesparelser og lave kulstofemissionsreduktionseffekter ved at koble flere teknologier.

2.2.4 Fordampnings- og krystallisationsproces

Fordampning og krystallisation er den sidste proces til fuldstændig at adskille vandet og saltet af høj saltlage og opnå nul emission. Der er hovedsageligt MVR, MED og multi-stage flash evaporation (MSF) og andre processer. MVR og MED er mere udbredt i mit land. De høje investeringer og energiforbruget i fordampnings- og krystallisationsprocessen er nøglen til nul-emissionsprojektet for minevand med høj mineralisering. Udviklingen af ​​innovative processer med lav investering og lavt energiforbrug er den fremtidige udviklingsretning for denne proces.

2.2.5 Saltseparationsteknologi

Saltseparationsteknologi er en vigtig proces for at opnå nul-emission og ressourceudnyttelse af minevand med høj mineralisering. Formålet med saltseparation er hovedsageligt at adskille SO4 2- fra Cl-. Der er to typer saltseparation: membran (nanofiltrering) saltseparation og termisk saltseparation. Nanofiltreringssaltseparation har lavt energiforbrug og er nem at betjene, men effektiviteten af ​​enkeltsaltseparation er lav. Det kræver flere saltseparationer for at opnå en vis effekt. Det bruges ofte i kombination med termiske metoder. Ifølge masseforholdet mellem SO4 2- og Cl- i råvand er kobling af de to saltseparationsteknologier og optimering af saltseparationsprocessen og -parametre den fremtidige udviklingsretning.

2.2.6 Ny ressourcebehandlingsteknologi

Den traditionelle højmineraliserende minevand-nuludledningsproces bruger i sidste ende fordampningskrystalliseringsteknologi til at konvertere uorganiske salte fra opløsning til krystaltilstand til genvinding. Der er problemer som høje investeringer, høje driftsomkostninger og lav merværdi af uorganiske salte. Bipolær membranelektrodialyse (BMED) er en ny membranseparationsteknologi, der kan bruge højmineraliserende minevandskoncentrat til at fremstille syrer og baser af en vis koncentration. Syre- og alkaliopløsningen kan bruges i minevand-nuludledningsprocessen med høj mineralisering og kulindustrikæden nedstrøms for at reducere systembehandlingsomkostningerne og realisere koncentratets ikke-faseændringsressource. Det membranintegrerede system med BMED som kernen kan realisere den grønne ressourcebehandling af højmineraliserende minevand og har en betydelig kuldioxidemissionsreduktionseffekt, når det kobles sammen med det solcellestrømforsyningssystem, med gode økonomiske og sociale fordele.

2.3 Sur minevandbehandlingsteknologi

Der er mange behandlingsteknologier til surt minevand. Fra behandlingsstadiets perspektiv kan det opdeles i kildekontrolteknologi og terminalbehandlingsteknologi, blandt hvilke terminalbehandlingsteknologi kan opdeles i aktiv behandlingsteknologi og passiv behandlingsteknologi; i henhold til virkningsmekanismen kan den opdeles i fysisk metode, kemisk metode og biologisk metode. På nuværende tidspunkt er den mest modne og mest anvendte teknologi stadig kalkneutraliseringsmetoden.

Mange sure minevande udledes fra lukkede og ejerløse miner, med højt jern- og manganindhold, hvilket øger besværligheden ved behandlingen, og er det største problem i behandlingen af ​​surt minevand. I den eksisterende teknologi, bortset fra neutraliseringsmetoden, har andre teknologier dårlig tilpasningsevne til højt jern- og manganindhold. Valg af passende teknologi og anvendelsesretning i henhold til lokale forhold, kombination af kildekontrolteknologi med terminalbehandlingsteknologi og kombination af flere behandlingsteknologier vil blive udviklingsretningen for behandling af surt minevand.

2.4 Behandlingsteknologi for minevand indeholdende særlige forurenende stoffer

Minevand, der indeholder særlige forurenende stoffer, er hovedsageligt fluorholdigt, jernholdigt, manganholdigt minevand og en lille mængde ammoniak-nitrogenholdigt minevand. I henhold til de forskellige specielle forurenende stoffer, der er indeholdt, skal tilsvarende behandlingsforanstaltninger vælges for at opfylde emissionsstandarderne.

2.4.1 Fluorholdig minevandbehandlingsteknologi

For fluorholdigt minevand omfatter almindeligt anvendte behandlingsmetoder koagulering og sedimentering, adsorption og membranmetoder. Koagulations- og sedimentationsmetoden har fordelene ved bekvem drift, stor behandlingsskala og hurtig reaktion, men den har ulemperne ved stor mængde koaguleringstilsætning, lav defluoreringseffektivitet og stor mængde slamproduktion. Adsorptionsmetoden har fordelene ved god spildevandskvalitet og stabil drift. Det er i øjeblikket meget brugt. Den almindeligt anvendte adsorbent er aktiveret aluminiumoxid. Aktiveret aluminiumoxid skal aktiveres med svovlsyre før brug. Efter aktivering bærer det aktiverede aluminiumoxid udskiftelige sulfationer, som kan undergå erstatningsreaktion med fluoridioner i vand. Defluoreringseffekten er bedre i pH-området fra 5 til 8. Det aktiverede aluminiumoxid efter svigt regenereres af natriumsulfat. Procesflowet er at tilføje en defluoreringsadsorptionskolonne efter filterpuljen i figur 2; Imidlertid har den aktiverede aluminiumoxidadsorptionsmetode problemer såsom lav adsorptionskapacitet, lav regenereringseffektivitet og vanskeligheder med at bortskaffe regenereret væske. For at løse problemet med utilfredsstillende behandlingseffekt af en enkelt defluoreringsmetode blev en kombineret proces med koagulering og sedimentering og adsorption brugt til at behandle minevand med højt fluorindhold i et vestligt mineområde, og fluoridionfjernelseshastigheden nåede 97,6 % . Membranseparationsteknologi (omvendt osmose) har også vist gode anvendelseseffekter i behandlingen af ​​fluorholdigt spildevand. Ved at optimere parametre er massekoncentrationen af ​​fluorid i spildevandet mindre end 1 mg/L.

2.4.2 Behandlingsteknologi for jern- og manganholdigt minevand

Dette er hovedsageligt rettet mod neutralt jern- og manganholdigt minevand. Behandlingsmetoderne omfatter naturlig oxidation, kemisk oxidation, kontaktoxidation og biologiske metoder.

Påvirket af kulminedrift er den opløste ilt i minevand rig, og koagulering og nedbør har en god fjernelseseffekt på jern; fjernelsen af ​​mangan er hovedsageligt at danne en aktiv kompositfiltermembran på overfladen af ​​filtermaterialet, som fjernes ved kontaktoxidationsfiltrering. Den nuværende behandlingsmetode har problemet med lav effektivitet til at fjerne mangan. Forskning i nye teknologier til koordineret og effektiv fjernelse af jern og mangan er den fremtidige udviklingsretning.

2.4.3 Behandlingsteknologi for ammoniak-nitrogenholdigt minevand

De vigtigste behandlingsmetoder for ammoniak-nitrogenholdigt minevand omfatter brudpunktschlorering, ozonoxidation og biologiske metoder. Både brudpunktschloreringsmetoden og ozonoxidationsmetoden udnytter det tilsatte reagens oxiderende egenskaber til at oxidere ammoniaknitrogenet i vandet til nitrogengas eller nitrationer. Procesflowet er at tilsætte oxidationsmidlet før reaktionssedimentationstanken i figur 2. Den biologiske metode er, at ammoniak-nitrogenet i vandet under påvirkning af forskellige mikroorganismer til sidst genererer nitrogengas gennem en række reaktioner såsom nitrifikation og denitrifikation, derved opnås formålet med ammoniak-nitrogenfjernelse. Procesflowet er at tilføje en biologisk behandlingsproces (såsom et beluftet biologisk filter) efter filtertanken i figur 2. Til behandling af lavmassekoncentration (<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) Da det meste minevand indeholder en vis mængde suspenderet stof, er fjernelsesteknologien for suspenderet stof i minevand den mest basale. Til rensning af suspenderede faste stoffer i minevand anbefales det at forbedre præ-sedimenteringseffekten af ​​underjordiske vandtanke og jordregulerende pools, udvikle og forbedre underjordiske minevandbehandlingsteknologier, såsom underjordiske vandtanke, anti-tilsiltnings- og desiltingteknologier, bruge underjordiske faciliteter og plads til at realisere underjordisk minevand ren og snavset omledning, rent vand ind i lageret, forbedre tung medium hurtig sedimentation, supermagnetisk adskillelse, direkte ultrafiltrering og andet teknisk udstyr, opfylde de underjordiske plads- og sikkerhedskrav, og kombinere automatisering og intelligens for at opnå ubemandet drift.

2) Med det strategiske vestlige skift af kul fortsætter mængden af ​​højmineraliserende minevand med at stige, og dets behandlingsteknologi er blevet et forskningsfokus inden for minevandsbehandling. I lyset af vandkvalitetsegenskaberne for højmineraliserende minevand bør forbehandlingen styrkes, effektiv siliciumfjernelse og hårdhedsfjernelsesteknologi bør udvikles, afsaltningsteknologi bør vælges i henhold til lokale forhold, energigenvindingsanordninger bør indføres, ny energi og vedvarende energi (solenergi, spildvarme, geotermisk energi osv.) bør kombineres, grøn energibesparende koblet afsaltningsteknologi bør udvikles, salt separationskrystalliseringsprocessen bør optimeres, ikke-faseændringsressourceudnyttelsesteknologi med BMED som kernen bør forbedres, nul-emissionsprocessen bør optimeres som en helhed, og koncentreret saltlage-goaf-lagringsteknologi bør anvendes betinget for at reducere behandlingsomkostningerne ved koncentreret saltspildevand.

3) Surt minevand og minevand indeholdende særlige forurenende stoffer er i øjeblikket vanskelige at behandle. Det anbefales at anvende distribueret, effektiv og retningsbestemt behandlingsteknologi, udføre forskning i nye højselektive adsorptionsmidler, biologisk behandling, økologiske vådområder og koblingsprocesser og udforske naturlig genopretning og forvaltning.

4) Øge forskningen i nøgleteknologi til fremstilling af kerneudstyr, udvikle ny membranseparationsteknologi og effektiv og energibesparende slamafvandingsteknologi for at opnå højeffektiv og billig behandling af minevand.