Indledning
Dem i den industrielle nul-udlednings- og spildevandsressourcegenvindingsindustri ved, at omvendt osmosekoncentrat er den hårdeste del af hele systemet. Efter koncentration ved hjælp af den omvendte osmose-membran multipliceres calcium- og magnesiumhårdhed, silica, total saltholdighed og alkalinitet, hvilket resulterer i kompleks vandsammensætning og en stærk tendens til skalering. Utilstrækkelig forbehandling kan let føre til afskalning og tilsmudsning af det efterfølgende membransystem, nedsat fordampereffektivitet og unormal drift af krystallisationssystemet. Den dobbelte-alkalimetode, som den almindelige teknologi til fjernelse af dyb hårdhed af omvendt osmosekoncentrat, kan opnå synergistisk kontrol af hårdhed og silica. Kombineret med forbedret adskillelse med siliciumcarbid keramiske membraner kan det yderligere forbedre stabiliteten af spildevandet og systemets pålidelighed.
I. Grundlæggende viden om hårdhed og karakteristika for omvendt osmosekoncentrat
Total hårdhed refererer til den samlede koncentration af calcium- og magnesiumioner i vandet, som er en kerneindikator for vurdering af risikoen for skældannelse og membransystemets driftsstabilitet.
Baseret på dens sammensætning kan hårdhed opdeles i to hovedkategorier: Den ene er karbonathårdhed, også kendt som midlertidig hårdhed, som hovedsageligt findes i form af calciumbicarbonat og magnesiumbicarbonat. Det kan fjernes ved opvarmning og kogning for at udfælde og fjerne hårdheden.
Den anden er ikke-karbonathårdhed, også kendt som permanent hårdhed, som findes i form af sulfater og chlorider. Det kan ikke fjernes ved opvarmning og skal effektivt fjernes gennem kemisk udfældning, ionbytning eller membranmetoder.
I forbindelse med omvendt osmosekoncentrat er egenskaberne indlysende: Omvendt osmosesystemer har en indfangende og berigende effekt på salte, hårdhed og silikater. Ionkoncentrationen på koncentratsiden er typisk koncentreret 3 til 8 gange, og TDS er generelt mellem 10.000 og 60.000 mg/L og når over 100.000 mg/L under høje driftsforhold. Den samlede hårdhed holdes konsekvent på 500 til 3.000 mg/L, hvor silica og alkalinitet også er høj, og Langrier-mætningsindekset og sulfatskaleringsindekset overstiger standarderne betydeligt. Det største problem med denne type vandkvalitet er, at den let danner uopløselig kedelsten, såsom calciumcarbonat, magnesiumhydroxid, calciumsulfat og silikater, som klæber til membranoverfladen, rørets indre vægge og fordamperens varmevekslerrørsvægge. Dette forårsager fald i membranflux, en stigning i transmembran trykforskel, et fald i varmevekslingseffektivitet og forringelse af krystalliseret saltkvalitet, hvilket er et vigtigt smertepunkt, der begrænser den langsigtede-drift af nul-udledningssystemer.
II. Introduktion til Dual-Alkali Precipitation Technology
I lægmandssprog er den dobbelte-alkalimetode en kemisk udfældningsproces, hvor calciumhydroxid og natriumcarbonat tilsættes i trin. Det er i øjeblikket den mest anvendelige og økonomiske forbehandlingsteknologi til omvendt osmosekoncentrat med høj hårdhed, høj silica og høj alkalinitet.
1. Procesreaktionsprincip
(1) Tilsætning af calciumhydroxid (Ca(OH)2) tjener hovedsageligt til at justere alkaliniteten, fjerne magnesium og silica og reducere vandets bicarbonatalkalitet. Magnesiumfjernelse og alkalinitetsreduktionsreaktionsligninger:
Kemisk reaktionsligning for siliciumfjernelse (under høje pH-forhold):
Ved at tilsætte kalk for at hæve vandets pH til over 11,0 omdannes magnesiumioner til magnesiumhydroxidudfældning. Samtidig omdannes opløst silica i vandet til silicationer under stærkt alkaliske forhold, som derefter kombineres med calcium- og magnesiumioner i vandet for at danne uopløseligt calciumsilikat- og magnesiumsilikatudfældninger, hvilket opnår effektiv siliciumfjernelse. Samtidig neutraliseres bikarbonationer, hvilket reducerer basislinjen for alkalitet og mindsker risikoen for efterfølgende hårdhed og silicaafskalning.
(2) Ved tilsætning af natriumcarbonat (Na₂CO₃) bruges natriumcarbonat hovedsageligt til at fjerne calciumioner fra vandet og fjerne vanskelig-at-behandle ikke--carbonat hårdhed. Reaktionsligning for fjernelse af calciumhårdhed:
Ved at anvende kombinationen af carbonationer og calciumioner til at danne calciumcarbonatkrystaludfældninger reduceres den resterende calciumhårdhed yderligere, og den totale hårdhed kontrolleres stabilt inden for et acceptabelt område.
2. Teknologiske fordele og traditionelle mangler
Den dobbelte-alkalimetode har betydelige fordele: let tilgængelige reagenser, lave driftsomkostninger og evnen til at udføre kontinuerlig behandling i stor skala. Den kan samtidigt fuldføre hærdning, alkalireduktion og afsilikonisering og har stærk modstandsdygtighed over for høje-salt- og høje-påvirkninger af alkalivandkvaliteten, hvilket gør den særdeles velegnet til ekstreme forhold såsom omvendt osmosekoncentrat.
Den traditionelle dobbelte-alkalimetode har imidlertid også åbenlyse mangler: calciumcarbonat-, magnesiumhydroxid- og silikatflokkene, der dannes i reaktionen, har fine partikelstørrelser, hvilket resulterer i langsomme naturlige bundfældningshastigheder og ufuldstændig fast-væskeseparation i konventionelle sedimentationstanke; effluentens turbiditet og suspenderede faste stoffer er relativt høje, og fine krystalpartikler kan let trænge ind i filterenheden, hvilket stadig udgør en risiko for afskalning for nedstrømsmembranen og fordamperen; desuden udviser hærdning og afsilikonisering konkurrencehæmning, hvilket gør det vanskeligt for almindelige sedimentationsprocesser at optimere begge indikatorer samtidigt.
III. Introduktion til dobbelt-alkalimetoden + siliciumcarbid keramisk membrankoblingsproces
For at afhjælpe manglerne ved den traditionelle dobbelte-alkalimetode er den dobbelte-alkalimetode + siliciumcarbid keramisk ultrafiltreringsmembran-koblingsproces opstået, hvilket giver dobbelt beskyttelse til koncentratforbehandling. Overordnet procesforløb:
Hele processen har en klar logik: Frontenden er afhængig af en dobbelt-alkalimetode til at fuldføre en kemisk reaktion, der omdanner calcium- og magnesiumioner og silicider til faste præcipitater; bagenden er afhængig af en siliciumcarbid keramisk membran til høj-præcisionsretention, der erstatter traditionelle-densitets sedimentationstanke og multi-mediefiltreringsprocesser.
Den keramiske siliciumcarbidmembran har porer i nanoskala, som fuldstændigt kan tilbageholde calciumcarbonat, magnesiumhydroxid, silikatmikro-flokke, kolloider og suspenderet partikelmateriale, hvilket fuldt ud opfylder de strenge krav til højtryksmembraner og fordampningskrystallisationsudstyr.
Fordelene ved denne proces er som følger:
1. Stabil og pålidelig drift: Den keramiske siliciumcarbidmembran er modstandsdygtig over for barske driftsforhold, anti-begroning og er ikke let tilstoppet. Det kræver lav rengøringsfrekvens, og der er ingen væsentlig forringelse af ydeevnen over lang-drift, hvilket muliggør kontinuerlig og stabil drift og reducerer nedetidspåvirkningen.
2. Enestående økonomisk effektivitet: Den dobbelte-alkalimetode har lave reagensomkostninger, den keramiske siliciumcarbidmembran har en lang levetid og kræver ikke hyppig udskiftning, tilbageskylningsvandforbruget er lavt, og langsigtede vedligeholdelsesomkostninger er kontrollerbare.
3. Bred tilpasningsevne: Kan tilpasses til forskellige industrier og koncentrationer af omvendt osmosekoncentrat og opfylder kravene til både genbrug af koncentrat og nul{1}}udledningskrav.
4. Enkel og nem-at-at implementere proces: Forenklet proces, lille fodaftryk, kan integreres i en enkelt enhed, højautomatiseret, nem at vedligeholde og kan fungere stabilt uden et specialiseret team.
5. Grønt og miljøvenligt: Lav slamproduktion og omfattende udnyttelse, ingen sekundær forurening, hvilket muliggør forbedring af koncentratkvalitet og genbrug, hjælper virksomheder med at spare vand og reducere forurening og opnå ressourcegenanvendelse.
Den alkaliske metode + siliciumcarbid keramiske ultrafiltreringsmembrankoblingsprocessen bevarer den økonomiske effektivitet og stødbestandighedsfordelene ved den dobbelte-alkalimetode, mens den udnytter den keramiske siliciumcarbidmembran til at afhjælpe manglerne ved traditionelle processer. Det forkorter ikke kun procesflowet, sparer plads og reducerer manuel vedligeholdelse, men endnu vigtigere, det opfanger fuldstændigt skala-dannende stoffer ved kilden, kontrollerer stabilt hårdheden og siliciumindholdet i spildevandet, hvilket i væsentlig grad reducerer risikoen for afskalning og tilsmudsning i det nedstrøms membransystem og fordamperens omkostninger til forbrug af reduktionskredsløb og driftstid for reduktionskredsløb, vedligeholdelsesudstyr og driftstid af reduktionsmiddel. Det er blevet en moden og foretrukken proces til nul-udledningsforbehandling af omvendt osmosekoncentrat.