Увод
Они у индустрији са нултим{0}}испуштањем и обнављањем ресурса отпадних вода знају да је концентрат реверзне осмозе најтежи део целог система. Након концентрације помоћу мембране реверзне осмозе, тврдоћа калцијума и магнезијума, силицијум диоксид, укупни салинитет и алкалност се умножавају, што резултира сложеним саставом воде и снажном тенденцијом стварања каменца. Недовољна предтретман може лако довести до стварања каменца и прљања накнадног мембранског система, смањене ефикасности испаривача и абнормалног рада система за кристализацију. Двострука-алкална метода, као главна технологија за дубоко уклањање тврдоће концентрата реверзне осмозе, може постићи синергистичку контролу тврдоће и силицијум диоксида. У комбинацији са побољшаним одвајањем керамичким мембранама од силицијум карбида, може додатно побољшати стабилност ефлуента и поузданост система.
И. Основна знања о тврдоћи и карактеристикама концентрата реверзне осмозе
Укупна тврдоћа се односи на укупну концентрацију јона калцијума и магнезијума у води, што је кључни индикатор за процену ризика од каменца и оперативне стабилности мембранског система.
На основу свог састава, тврдоћа се може поделити у две главне категорије: Једна је карбонатна тврдоћа, позната и као привремена тврдоћа, која углавном постоји у облику калцијум бикарбоната и магнезијум бикарбоната. Може се уклонити загревањем и кључањем да се исталожи и уклони тврдоћа.
Друга је не-тврдоћа која није карбонатна, позната и као трајна тврдоћа, која постоји у облику сулфата и хлорида. Не може се уклонити загревањем и мора се ефикасно уклонити хемијским преципитацијом, јонском изменом или мембранским методама.
У контексту концентрата реверзне осмозе, карактеристике су очигледне: Системи реверзне осмозе имају ефекат хватања и обогаћивања соли, тврдоће и силиката. Концентрација јона на страни концентрата је типично концентрисана 3 до 8 пута, а ТДС је генерално између 10.000 и 60.000 мг/Л, достижући преко 100.000 мг/Л под високим радним условима. Укупна тврдоћа се константно одржава на 500 до 3.000 мг/Л, при чему су силицијум и алкалитет такође високи, а Лангриеров индекс засићености и сулфатни индекс скалирања значајно премашују стандарде. Највећи проблем са овом врстом квалитета воде је што лако формира нерастворљив каменац као што су калцијум карбонат, магнезијум хидроксид, калцијум сулфат и силикати, који се пријањају за површину мембране, унутрашње зидове цеви и зидове цеви за размену топлоте испаривача. Ово узрокује пад мембранског флукса, пораст разлике у трансмембранском притиску, смањење ефикасности размене топлоте и погоршање квалитета кристализоване соли, што је кључна болна тачка која ограничава-дугорочни рад система са нултим пражњењем{16}}.
ИИ. Увод у технологију двоструке-алкалне преципитације
Лаички речено, дуал{0}}алкална метода је процес хемијског таложења у који се калцијум хидроксид и натријум карбонат додају у корацима. То је тренутно најприменљивија и најекономичнија технологија предтретмана за концентрат реверзне осмозе високе тврдоће, високог силицијум диоксида и високог алкалитета.
1. Принцип процесне реакције
(1) Додавање калцијум хидроксида (Ца(ОХ)2) углавном служи за подешавање алкалности, уклањање магнезијума и силицијум диоксида и смањење бикарбонатног алкалитета воде. Једначине реакције уклањања магнезијума и смањења алкалитета:
Једначина хемијске реакције уклањања силицијума (у условима високог пХ):
Додавањем креча за подизање пХ воде на изнад 11,0, јони магнезијума се претварају у талог магнезијум хидроксида. Истовремено, растворени силицијум диоксид у води се претвара у силикатне јоне под јако алкалним условима, који се затим комбинују са јонима калцијума и магнезијума у води да би формирали нерастворљиве талоге калцијум силиката и магнезијум силиката, постижући ефикасно уклањање силицијума. У исто време, бикарбонатни јони се неутралишу, смањујући основну линију алкалности и смањујући ризик од накнадне тврдоће и љуштења силицијум диоксида.
(2) Додавањем натријум карбоната (На₂ЦО₃), натријум карбонат се углавном користи за уклањање јона калцијума из воде и уклањање тешко-за-лечење тврдоће која није-. Једначина реакције уклањања тврдоће калцијума:
Коришћењем комбинације карбонатних јона и јона калцијума за формирање кристалних талога калцијум карбоната, заостала тврдоћа калцијума се даље смањује, а укупна тврдоћа се стабилно контролише у оквиру прихватљивог опсега.
2. Технолошке предности и традиционални недостаци
Двострука-алкална метода има значајне предности: лако доступне реагенсе, ниске оперативне трошкове и могућност обављања-континуалног третмана великих размера. Може истовремено да доврши очвршћавање, редукцију алкалија и десиликонизацију, и има јаку отпорност на утицаје високог квалитета-соли и-алкалне воде, што га чини веома погодним за екстремне услове као што је концентрат реверзне осмозе.
Међутим, традиционална дуал{0}}алкална метода такође има очигледне недостатке: флокуле калцијум карбоната, магнезијум хидроксида и силиката настале у реакцији имају фине величине честица, што доводи до спорог природног таложења и непотпуног одвајања чврсте-течности у конвенционалним таложницима; замућеност ефлуента и суспендоване чврсте материје су релативно високе, а фине кристалне честице могу лако продрети у јединицу филтера, и даље представљајући ризик од каменца за мембрану и испаривач низводно; штавише, очвршћавање и десиликонизација показују компетитивну инхибицију, што отежава обичне процесе седиментације да истовремено оптимизују оба индикатора.
ИИИ. Увод у дуал-алкалну методу + процес спајања керамичке мембране од силицијум карбида
Да би се решили недостаци традиционалне двоструке-алкалне методе, појавио се процес спајања дуал-алкалне методе + керамичка ултрафилтрациона мембрана од силицијум карбида, пружајући двоструку заштиту за предтретман концентрата. Укупна путања процеса:
Читав процес има јасну логику: Предњи крај се ослања на двоструку-алкалну методу да заврши хемијску реакцију, претварајући јоне калцијума и магнезијума и силициде у чврсте преципитате; задњи део се ослања на керамичку мембрану од силицијум карбида за високу{1}}прецизност задржавања, замењујући традиционалне-таложнике велике густине и мулти{{3}процесе филтрације медија.
Керамичка мембрана од силицијум карбида има поре у наноразмери, које могу у потпуности да задрже калцијум карбонат, магнезијум хидроксид, силикатне микро-флокуле, колоиде и суспендоване честице, у потпуности испуњавајући строге захтеве утицаја мембрана високог-притиска и опреме за кристализацију испаравањем.
Предности овог процеса су следеће:
1. Стабилан и поуздан рад: Керамичка мембрана од силицијум карбида је отпорна на тешке услове рада, против-обраштања и није лако зачепљена. Захтева ниску учесталост чишћења и нема значајне деградације перформанси током дуготрајног-радња, што омогућава континуиран и стабилан рад и смањује утицај застоја.
2. Изузетна економска ефикасност: Двострука-алкална метода има ниске трошкове реагенса, керамичка мембрана од силицијум карбида има дуг животни век и не захтева честу замену, потрошња воде за повратно испирање је ниска, а дугорочни-трошкови одржавања се могу контролисати.
3. Широка прилагодљивост: Прилагодљиво различитим индустријама и концентрацијама концентрата реверзне осмозе, испуњавајући захтеве поновне употребе концентрата и нулте{1}}захтеве за предтретман.
4. Једноставан и лак-за-процес за имплементацију: Поједностављен процес, малог простора, може се интегрисати у једну јединицу, високо аутоматизован, лак за одржавање и може стабилно да ради без специјализованог тима.
5. Зелени и еколошки прихватљиви: Ниска производња муља и свеобухватно коришћење, без секундарног загађења, омогућавајући побољшање квалитета концентрата и поновну употребу, помажући предузећима да штеде воду и смање загађење и постигну рециклирање ресурса.
Алкална метода + процес спајања керамичке ултрафилтрационе мембране од силицијум карбида задржава економску ефикасност и предности отпорности на ударце двоструке-алкалне методе, док се керамичка мембрана од силицијум карбида користи за решавање недостатака традиционалних процеса. Он не само да скраћује ток процеса, штеди простор и смањује ручно одржавање, већ, што је још важније, потпуно зауставља супстанце које формирају каменац-на извору, стабилно контролишу тврдоћу и садржај силицијума у ефлуенту, значајно смањујући ризик од каменца и запрљања у мембранском систему и испаривачу на нижем току, продужавајући трошкове циклуса одржавања опреме и смањујући трошкове поновног рада опреме. То је постао зрео и пожељан процес за предтретман концентрата реверзне осмозе без{5}}испуштања.