Sissejuhatus
Tööstuse nullheitme{0}} ja reoveeressursside taaskasutamise tööstuse töötajad teavad, et pöördosmoosi kontsentraat on kogu süsteemi kõige raskem osa. Pärast kontsentreerimist pöördosmoosi membraaniga korrutatakse kaltsiumi ja magneesiumi kõvadus, ränidioksiid, üldsoolsus ja aluselisus, mille tulemuseks on keeruline vee koostis ja tugev kalduvus katlakivi tekkeks. Ebapiisav eeltöötlus võib kergesti põhjustada järgneva membraanisüsteemi katlakivi ja saastumist, aurusti efektiivsuse vähenemist ja kristallisatsioonisüsteemi ebanormaalset tööd. Kahe{4}}leelise meetod, mis on pöördosmoosi kontsentraadi sügava kõvaduse eemaldamise põhitehnoloogia, võib saavutada kareduse ja ränidioksiidi sünergilise kontrolli. Koos ränikarbiidkeraamiliste membraanide täiustatud eraldamisega võib see veelgi parandada heitvee stabiilsust ja süsteemi töökindlust.
I. Põhiteadmised pöördosmoosi kontsentraadi kõvadusest ja omadustest
Üldkaredus viitab kaltsiumi- ja magneesiumiioonide kogukontsentratsioonile vees, mis on põhinäitaja katlakivi tekkeohu ja membraanisüsteemi tööstabiilsuse hindamisel.
Selle koostise põhjal võib kõvaduse jagada kahte põhikategooriasse: Üks on karbonaatne kõvadus, tuntud ka kui ajutine kõvadus, mis esineb peamiselt kaltsiumvesinikkarbonaadi ja magneesiumvesinikkarbonaadi kujul. Seda saab eemaldada kuumutades ja keetes, et sadestuda ja eemaldada kõvadus.
Teine on mitte-karbonaatne kõvadus, tuntud ka kui püsiv kõvadus, mis esineb sulfaatide ja kloriidide kujul. Seda ei saa eemaldada kuumutamisel ja see tuleb tõhusalt eemaldada keemilise sadestamise, ioonivahetuse või membraanimeetodite abil.
Pöördosmoosi kontsentraadi kontekstis on omadused ilmsed: pöördosmoosisüsteemidel on soolade, kõvaduse ja silikaate püüdev ja rikastav toime. Ioonide kontsentratsioon kontsentraadi poolel on tavaliselt kontsentreeritud 3 kuni 8 korda ja TDS on tavaliselt vahemikus 10 000 kuni 60 000 mg/l, ulatudes kõrgetel töötingimustel üle 100 000 mg/l. Kogukaredust hoitakse järjekindlalt 500–3000 mg/l, ränidioksiidi ja leeliselisus on samuti kõrged ning Langrieri küllastusindeks ja sulfaadi skaleerimise indeks ületavad oluliselt standardeid. Seda tüüpi veekvaliteedi suurim probleem on see, et see moodustab kergesti lahustumatu katlakivi, nagu kaltsiumkarbonaat, magneesiumhüdroksiid, kaltsiumsulfaat ja silikaadid, mis kleepuvad membraani pinnale, torude siseseintele ja aurusti soojusvahetustoru seintele. See põhjustab membraani voo langust, transmembraanse rõhu erinevuse suurenemist, soojusvahetuse efektiivsuse vähenemist ja kristalliseerunud soola kvaliteedi halvenemist, mis on peamine valupunkt, mis piirab nulltühjendussüsteemide pikaajalist tööd.
II. Kahe{1}}leelisadestamise tehnoloogia tutvustus
Tavapäraselt öeldes on kahe{0}}leelise meetod keemiline sadestamisprotsess, mille käigus lisatakse järk-järgult kaltsiumhüdroksiidi ja naatriumkarbonaati. See on praegu kõige rakendatavam ja ökonoomsem kõrge kareduse, kõrge ränidioksiidi ja kõrge aluselisusega pöördosmoosi kontsentraadi eeltöötlustehnoloogia.
1. Protsessi reaktsiooni põhimõte
(1) Kaltsiumhüdroksiidi (Ca(OH)2) lisamine reguleerib peamiselt leeliselisust, eemaldab magneesiumi ja ränidioksiidi ning vähendab vee bikarbonaadi aluselisust. Magneesiumi eemaldamise ja leeliselisuse vähendamise reaktsiooni võrrandid:
Räni eemaldamise keemilise reaktsiooni võrrand (kõrge pH tingimustes):
Lubja lisamisel vee pH tõstmiseks üle 11,0 muudetakse magneesiumiioonid magneesiumhüdroksiidi sademeks. Samal ajal muudetakse vees lahustunud ränidioksiid tugevalt leeliselistes tingimustes silikaatioonideks, mis seejärel ühinevad vees sisalduvate kaltsiumi- ja magneesiumiioonidega, moodustades lahustumatu kaltsiumsilikaadi ja magneesiumsilikaadi sade, saavutades tõhusa räni eemaldamise. Samal ajal neutraliseeritakse vesinikkarbonaadi ioonid, vähendades leeliselisuse baasjoont ja vähendades hilisema kareduse ja ränidioksiidi kihistumise ohtu.
(2) Naatriumkarbonaadi (Na₂CO₃) lisamisel kasutatakse naatriumkarbonaati peamiselt kaltsiumiioonide eemaldamiseks veest ja raskesti --käsitletava mitte--karbonaadi kareduse eemaldamiseks. Kaltsiumi kõvaduse eemaldamise reaktsiooni võrrand:
Kasutades karbonaadiioonide ja kaltsiumiioonide kombinatsiooni kaltsiumkarbonaadi kristallsete sademete moodustamiseks, väheneb kaltsiumi jääkkaredus veelgi ja kogukaredust kontrollitakse stabiilselt vastuvõetavas vahemikus.
2. Tehnoloogilised eelised ja traditsioonilised puudused
Kahe-leelisemeetodil on märkimisväärsed eelised: kergesti kättesaadavad reaktiivid, madalad tegevuskulud ja võimalus teostada suuremahulist-järjepidevat töötlemist. See võib üheaegselt lõpetada kõvenemise, leelise redutseerimise ja silikoniseerimise ning sellel on tugev vastupidavus kõrgele-soolasisaldusele ja kõrgele-leeliselisele veekvaliteedile, mistõttu on see väga sobiv ekstreemsetes tingimustes, nagu pöördosmoosi kontsentraat.
Traditsioonilisel kahe{0}leelisemeetodil on aga ka ilmseid puudusi: reaktsiooni käigus tekkivatel kaltsiumkarbonaadil, magneesiumhüdroksiidil ja silikaathelvestel on peened osakeste suurused, mille tulemuseks on aeglane looduslik settimiskiirus ja tahkete{1}}vedelike mittetäielik eraldumine tavalistes settepaakides; heitvee hägusus ja hõljuvad tahked ained on suhteliselt kõrged ning peened kristallosakesed võivad kergesti filtriüksusesse tungida, tekitades siiski katlakivi tekkeriski allavoolu membraanile ja aurustile; pealegi avaldavad kõvenemine ja silikoniseerimine konkureerivat pärssimist, mis muudab tavaliste settimisprotsesside jaoks mõlema indikaatori samaaegse optimeerimise keeruliseks.
III. Kahe-leelise meetodi ja ränikarbiidi keraamilise membraani ühendamise protsessi tutvustus
Traditsioonilise kahe-leelise meetodi puuduste kõrvaldamiseks on välja töötatud dual-leelise meetod + ränikarbiidi keraamilise ultrafiltratsiooni membraani ühendamise protsess, mis pakub kontsentraadi eeltöötlusele topeltkaitset. Protsessi üldine tee:
Kogu protsessil on selge loogika: esiots põhineb kahel{0}}leeliselisel meetodil, et viia lõpule keemiline reaktsioon, mis muudab kaltsiumi- ja magneesiumioonid ning silitsiidid tahketeks sademeks; tagaosa tugineb ränikarbiidkeraamilisele membraanile, mis tagab suure täpsusega-retentsiooni, asendades traditsioonilised suure-tihedusega settepaagid ja multi-meediumi filtreerimisprotsessid.
Ränikarbiidist keraamilisel membraanil on nanomõõtmelised poorid, mis suudavad täielikult säilitada kaltsiumkarbonaati, magneesiumhüdroksiidi, silikaadi mikro{0}flokke, kolloide ja hõljuvaid osakesi, mis vastab täielikult kõrgsurvemembraanide ja aurustuskristallimise seadmete rangetele mõjunõuetele.
Selle protsessi eelised on järgmised:
1. Stabiilne ja usaldusväärne töö: ränikarbiidi keraamiline membraan on vastupidav karmidele töötingimustele, anti-määrdumisele ega ummistu kergesti. See nõuab madalat puhastussagedust ja pikaajaline töö ei halvene oluliselt-, mis võimaldab pidevat ja stabiilset tööd ning vähendab seisakuid.
2. Silmapaistev majanduslik tõhusus: kahe-leelisemeetodil on madalad reaktiivikulud, ränikarbiidist keraamilise membraani eluiga on pikk ja seda ei ole vaja sageli vahetada, tagasipesuvee kulu on väike ja pikaajalised{2}}hoolduskulud on kontrollitavad.
3. Lai kohanemisvõime: kohandatav erinevate tööstusharude ja pöördosmoosikontsentraadi kontsentratsioonidega, mis vastab nii kontsentraadi korduskasutamise kui ka tühjenemata eeltöötluse nõuetele.
4. Lihtne ja hõlpsasti-kasutatav-Protsess: lihtsustatud protsess, väike kasutusala, saab integreerida ühte üksusesse, kõrgelt automatiseeritud, hõlpsasti hooldatav ja töötab stabiilselt ilma spetsiaalse meeskonnata.
5. Roheline ja keskkonnasõbralik: madal muda tootmine ja laiaulatuslik kasutamine, sekundaarne reostus, mis võimaldab parandada kontsentraadi kvaliteeti ja taaskasutada, aidates ettevõtetel säästa vett ja vähendada reostust ning saavutada ressursside ringlussevõtt.
Leeliseline meetod + ränikarbiidi keraamiline ultrafiltratsioonimembraani ühendamise protsess säilitab kahe-leelise meetodi majandusliku tõhususe ja löögikindluse eelised, kasutades samal ajal ränikarbiidi keraamilist membraani traditsiooniliste protsesside puuduste kõrvaldamiseks. See mitte ainult ei lühenda protsessi voogu, säästab ruumi ja vähendab käsitsi hooldamist, vaid, mis veelgi olulisem, peatab täielikult katlakivi-moodustavad ained allikas, kontrollides stabiilselt heitvee kõvadust ja ränisisaldust, vähendades märkimisväärselt katlakivi tekke ja saastumise ohtu allavoolu membraanisüsteemis ja aurustis, pikendades seadmete hooldustsükleid ning pikendades seadmete hooldustsükleid, ning pikendades hoolduse kulusid. Sellest on saanud küps ja eelistatud protsess pöördosmoosikontsentraadi null-väljavooluga eeltöötlemiseks.
