Johdanto: Sekä hiilidioksidipäästötavoitteiden että tiukkojen ympäristömääräysten ohjaamana jäteveden käsittely ja resurssien uudelleenkäyttö hiilen kaasutuksessa ja hiilen kemianteollisuudessa ovat kauan sitten muuttuneet "valinnaisesta" "pakolliseksi" kysymykseksi.
Kivihiilen kemiallinen jätevesi on monimutkaista{0}}ja sisältää korkeita pitoisuuksia COD:tä, ammoniakkityppeä, kokonaistyppeä, syanidia, fenoleja ja muita epäpuhtauksia. Käsitellyn jäteveden laatu vaihtelee merkittävästi biologisen käsittelyn jälkeen. Perinteiset "multi-mediasuodatus + orgaaninen ultrasuodatus" kärsivät alhaisesta virtauksesta, helposta kuidun rikkoutumisesta, tiheästä puhdistuksesta ja lyhyestä käyttöiästä, mikä vaikeuttaa uudelleenkäyttövaatimusten täyttämistä. Onko olemassa tekniikkaa, joka yksinkertaistaa esikäsittelyä, kestää veden laadun vaihtelut, toimii vakaasti suurella virtauksella ja säilyttää suorituskykynsä pitkällä aikavälillä?
Vastaus on: keraamiset ultrasuodatuskalvot.
Tiedot osoittavat, että keraamiset ultrasuodatuskalvot voivat toimia vakaasti suurella 150-180 LMH:n vuolla ilman multimediasuodattimia, kun CEB-sykli on yli 12 tuntia ja CIP-jakso yli 1 kuukauden. Flux on 3-4 kertaa suurempi kuin perinteisten orgaanisten kalvojen, joten se on luultavasti "lopullinen ratkaisu" jäteveden uudelleenkäyttöön kivihiilen kemianteollisuudessa.
I. Jäteveden uudelleenkäyttö hiilikemianteollisuudessa: kolme väistämätöntä kipukohtaa
Kivihiilen kemiallinen jätevedenkäsittely noudattaa tyypillisesti reittiä "homogenointi → biologinen käsittely → syväsuodatus → uudelleenkäyttö". Vaikka biologiset yksiköt (modifioidut SBR:t) voivat vähentää merkittävästi COD:tä ja ammoniakkityppeä, jätevesi kärsii silti suurista sameuden vaihteluista, jäännössuspendoituneesta kiintoaineesta (SS) ja orgaanisen aineen helposta tunkeutumisesta. Käänteisosmoosin käyttöönotto aiheuttaa kalvoelementtien likaantumista, toistuvaa puhdistusta ja lyhentää käyttöikää.
Perinteisissä kehittyneissä jätevedenkäsittelyprosesseissa käytetään multi-mediasuodattimia + orgaanisten onttojen kuitujen ultrasuodatusta, mikä paljastaa kolme suurta puutetta todellisessa toiminnassa:
* **Monimutkainen esikäsittely ja suuri jalanjälki:** Edellyttää moni-mediasuodatusta ja aktiivihiilisuodatusta, mikä johtaa pitkiin prosesseihin, suuriin investointeihin ja hankalaan ylläpitoon.
* **Orgaaniset kalvot ovat alttiita kuidun rikkoutumiseen ja veden tunkeutumiseen:** Muovikalvokuiduilla on alhainen lujuus ja ne rikkoutuvat helposti, mikä johtaa SS:n (suspended solids) ja sameuden tunkeutumiseen, mikä saastuttaa myöhempiä RO-järjestelmiä.
* **Pieni virtaus ja tiheä puhdistus:** Käyttövirtaus on vain 50–60 LMH, CEB-puhdistus vaaditaan 1–2 tunnin välein ja CIP-puhdistus 1–2 viikon välein, mikä johtaa pitkiin seisokkeihin ja korkeisiin ylläpitokustannuksiin.
Kivihiilen kemianteollisuuden jätevedenpuhdistuksen ydinongelmat ovat: suuret vaihtelut veden laadussa (COD 50-150 mg/L, sameus 2-10 NTU), monimutkainen saastekoostumus ja vaatimus pitkäaikaisesta vakaasta uudelleenkäytöstä, jota perinteiset prosessit eivät yksinkertaisesti kestä.
II. Keraamiset ultrasuodatuskalvot: miksi ne toimivat paremmin kuin orgaaniset kalvot?
Keraamiset ultrasuodatuskalvot sintrataan -alumiinioksidista korkeissa lämpötiloissa, ja niillä on luonnostaan "kovimmat ominaisuudet". Verrattuna orgaanisiin ultrasuodatuskalvoihin niillä on vallankumouksellisia etuja: keraamiset kalvot ovat kestävämpiä, kestävämpiä, niillä on suurempi virtaus ja niitä on helpompi huoltaa, ja ne sopivat täydellisesti kivihiilen kemiallisen jäteveden ankariin olosuhteisiin.
III. Pilotti-mittakaavassa ydintulokset: Data puhuu puolestaan
(1) Korkean -vuon vakaa toiminta
Keraaminen ultrasuodatuskalvo toimi vakaasti 157 LMH:n virtauksella saavuttaen maksimiarvon 180 LMH, mikä on 3-4 kertaa enemmän kuin perinteiset orgaaniset kalvot (50-60 LMH). Samalla vedenkäsittelytilavuudella kalvomoduulien määrä vähenee 75 %, mikä vähentää merkittävästi telineinvestointeja.
(2) Ultra-pitkä puhdistusjakso
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 tuntia/sykli (orgaaniset kalvot 1-2 tuntia/sykli);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 kuukausi (orgaaniset kalvot 1-2 viikkoa/jakso);
Puhdistuksen talteenottoaste: lähes 100 % ilman kalvon suorituskyvyn heikkenemistä.
(3) Erittäin vakaa permeaattiveden laatu
Permeaatin sameus:<0.04 NTU;
Permeate SDI:<2;
Täyttää täysin käänteisosmoosisyöttöveden vaatimukset ja voidaan käyttää suoraan uudelleen kiertovesijärjestelmissä ja suolanpoistojärjestelmissä.
(4) Vahva vastustuskyky veden laadun vaihteluille
Huolimatta syöttöveden COD-arvon ja sameuden korkeasta-taajuudesta ja merkittävistä vaihteluista, keraamisen kalvon permeaattiveden laatu pysyy jatkuvasti vakaana ilman tunkeutumisvaaraa, mikä ratkaisee orgaanisten kalvojen teollisuuden ongelman, jossa "veden laadun vaihtelut johtavat liiallisiin jätevesistandardeihin".
IV. Tekninen arvo: optimaalinen ratkaisu hiilen kemialliseen jäteveden uudelleenkäyttöön
Tämä pilottitesti varmisti perusteellisesti keraamisten ultrasuodatuskalvojen teknisen toteutettavuuden hiilen kemialliseen jäteveden uudelleenkäyttöön ja tuotti neljä perusarvoa:
1. Erittäin yksinkertaistettu prosessivirta ja huomattavasti pienemmät investoinnit
Esikäsittelyyksiköiden, kuten selkeytinten, multi-mediasuodattimien ja aktiivihiilisuodattimien poistaminen lyhentää prosessin virtausta 60 %, vähentää lattiapinta-alaa 50 % ja vähentää maa- ja vesirakennusinvestointeja yli 30 %. 2. Pienemmät käyttö- ja huoltokustannukset, säästää aikaa ja vaivaa
Kalvon käyttöikää pidennetään 2-5 kertaa, vuosittaiset vaihtokustannukset pienenevät 80 %;
Puhdistusjaksot pidentyneet yli 10 kertaa, seisokit lyhentyneet 90 %;
Ei tarvetta toistuviin suodatinmateriaalien vaihtoihin tai esikäsittelylaitteiden huoltoon, työvoimakustannukset alenevat 50 %.
3. Lisääntynyt uudelleenkäyttöaste, veden ja hiilen vähentäminen
Järjestelmän veden talteenottoaste kasvoi yli 2 %, makean veden kulutus väheni merkittävästi, jätevesipäästöt vähenivät, mikä vastaa täydellisesti hiilikemianteollisuuden politiikan vaatimuksia "veden säästämisestä, päästöjen vähentämisestä ja resurssien uudelleenkäytöstä".
4. Myöhempien kalvojärjestelmien suojaus, pidennetty käyttöikä
Erittäin alhainen sameus ja SDI tuotetussa vedessä, ei epäpuhtauksien tunkeutumista, käänteisosmoosi/nanosuodatuskalvon puhdistustiheyttä vähennetty 70 %, käyttöikää pidennetty 3-5 vuodella, mikä vähentää käyttökustannuksia entisestään.
V. Johtopäätös: Keraamiset kalvot muokkaavat hiilen kemiallisen jätevedenkäsittelyn maisemaa
Kivihiilen kemiallinen jätevedenkäsittelyteollisuus käynnistää teknologisen vallankumouksen, jossa keraamiset kalvot korvaavat orgaaniset kalvot.
Tiedot osoittavat, että keraamiset ultrasuodatuskalvot voivat käsitellä suoraan kivihiilen kemiallisista ja biokemiallisista prosesseista peräisin olevaa jätevettä, mikä eliminoi multimediaesikäsittelyn tarpeen. Ne tarjoavat korkean suorituskyvyn, pitkät sykliajat, vaihtelujen kestävyyden sekä helppokäyttöisyyden ja huollon, jotka ylittävät perinteisiä orgaanisia ultrasuodatusprosesseja kaikilta osin.
Hiilen kemian yrityksille, kuten hiilen kaasutus, synteettinen ammoniakki, metanoli ja koksauslaitokset:
Uudet projektit: Keraamisen ultrasuodatusteknologian ottaminen käyttöön suoraan mahdollistaa jäteveden uudelleenkäytön yhdessä vaiheessa;
Päivitysprojektit: Orgaanisen ultrasuodatuksen korvaaminen multi-mediasuodatuksella parantaa standardeja ja tehokkuutta nopeasti.
Keraamiset ultrasuodatuskalvot eivät ole vain "bonus" hiilen kemialliseen jätevedenkäsittelyyn, vaan olennainen vaihtoehto standardin uudelleenkäytön, kustannusten alenemisen ja tehokkuuden parantamisen saavuttamiseksi!