Введение: Благодаря целевым показателям выбросов углекислого газа и строгим экологическим нормам очистка сточных вод и повторное использование ресурсов в углегазификации и углехимической промышленности уже давно превратились из «необязательного» в «обязательный» вопрос.
Сточные воды угольных предприятий представляют собой сложный комплекс-, содержащий высокие уровни ХПК, аммиачного азота, общего азота, цианидов, фенолов и других устойчивых загрязнителей. Качество очищенных сточных вод после биологической очистки существенно колеблется. Традиционные процессы «мульти-фильтрации + органическая ультрафильтрация» страдают от низкого потока, легкого разрушения волокон, частой очистки и короткого срока службы, что затрудняет выполнение требований повторного использования. Существует ли технология, которая может упростить предварительную очистку, выдерживать колебания качества воды, стабильно работать с высоким потоком и сохранять свои характеристики в течение длительного времени?
Ответ: керамические ультрафильтрационные мембраны.
Данные доказывают, что керамические ультрафильтрационные мембраны могут стабильно работать при высоком потоке 150-180 LMH без мультимедиа-фильтров, с циклом CEB, превышающим 12 часов, и циклом CIP, превышающим 1 месяц. Поток в 3-4 раза выше, чем у традиционных органических мембран, что делает его, возможно, «идеальным решением» для повторного использования сточных вод в угольно-химической промышленности.
I. Повторное использование сточных вод в углехимической промышленности: три неизбежные болевые точки
Очистка угольных сточных вод обычно осуществляется по маршруту «гомогенизация → биологическая очистка → глубокая фильтрация → повторное использование». Хотя биологические установки (модифицированные SBR) могут значительно снизить ХПК и аммиачный азот, сточные воды по-прежнему страдают от сильных колебаний мутности, остаточных взвешенных веществ (SS) и легкого проникновения органических веществ. Непосредственное внедрение обратного осмоса приведет к загрязнению мембранного элемента, частой очистке и сокращению срока службы.
Традиционные современные процессы очистки сточных вод используют мульти-фильтры + ультрафильтрацию из органических полых волокон, что в реальной эксплуатации обнаруживает три основных недостатка:
* **Сложная предварительная обработка и большая занимаемая площадь.** Требуется фильтрация с несколькими-средами и фильтрация с активированным углем, что приводит к длительным процессам, высоким инвестициям и обременительному обслуживанию.
* **Органические мембраны склонны к разрыву волокон и проникновению воды:** Пластиковые мембранные волокна имеют низкую прочность и легко разрушаются, что приводит к образованию SS (взвешенных твердых частиц) и проникновению мути, загрязняющей последующие системы обратного осмоса.
* **Низкий поток и частая очистка:** Рабочий поток составляет всего 50–60 LMH, очистка CEB требуется каждые 1–2 часа, а очистка CIP каждые 1–2 недели, что приводит к длительным простоям и высоким затратам на техническое обслуживание.
Основными проблемами очистки сточных вод в углехимической промышленности являются: большие колебания качества воды (ХПК 50-150 мг/л, мутность 2-10 NTU), сложный состав загрязнителей и необходимость долгосрочного стабильного повторного использования, которому традиционные процессы просто не могут противостоять.
II. Керамические мембраны для ультрафильтрации: почему они превосходят органические мембраны?
Керамические мембраны для ультрафильтрации спекаются из -оксида алюминия при высоких температурах и по своей сути обладают «жесткими свойствами». По сравнению с органическими ультрафильтрационными мембранами они обладают революционными преимуществами: керамические мембраны более долговечны, более надежны, имеют более высокий поток и просты в обслуживании, идеально подходят для суровых условий сточных вод угольных химикатов.
III. Основные результаты пилотного-масштаба: данные говорят сами за себя
(1) Стабильная работа с высоким-потоком
Керамическая ультрафильтрационная мембрана стабильно работала при потоке 157 лмч, достигая максимального значения 180 лмч, что в 3-4 раза больше, чем у традиционных органических мембран (50-60 лмч). При том же объеме очистки воды количество мембранных модулей сокращается на 75%, что значительно снижает инвестиции в стойки.
(2) Сверх-длительный цикл очистки
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 часов/цикл (органические мембраны 1-2 часа/цикл);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 месяц (органические мембраны 1-2 недели/цикл);
Степень восстановления после очистки: около 100%, без ухудшения характеристик мембраны.
(3) Чрезвычайно стабильное качество пермеата
Мутность пермеата:<0.04 NTU;
Пермеат SDI:<2;
Полностью соответствует требованиям, предъявляемым к питательной воде обратного осмоса, и может быть непосредственно повторно использована в системах оборотного водоснабжения и системах опреснения.
(4) Сильная устойчивость к колебаниям качества воды
Несмотря на высокую-частоту и значительные колебания ХПК и мутности питательной воды, качество воды, проникшей в керамическую мембрану, остается неизменно стабильным без риска проникновения, решая отраслевую проблему органических мембран, где «колебания качества воды приводят к завышенным стандартам сточных вод».
IV. Инженерная ценность: оптимальное решение для повторного использования сточных вод углехимических предприятий
Это пилотное испытание тщательно подтвердило техническую осуществимость керамических ультрафильтрационных мембран для повторного использования сточных вод углехимических предприятий, в результате чего были выявлены четыре основные ценности:
1. Чрезвычайно упрощенный технологический процесс и значительное сокращение инвестиций.
Отказ от устройств предварительной очистки, таких как осветлители, мульти-фильтры и фильтры с активированным углем, сокращает технологический процесс на 60 %, уменьшает занимаемую площадь на 50 % и снижает инвестиции в гражданское строительство и оборудование более чем на 30 %.. 2. Снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, экономия времени и усилий.
Срок службы мембран увеличен в 2-5 раз, затраты на ежегодную замену снижены на 80%;
Циклы очистки увеличены более чем в 10 раз, время простоя сокращено на 90%;
Нет необходимости в частой замене фильтрующего материала или обслуживании оборудования предварительной очистки, затраты на рабочую силу снижены на 50%.
3. Увеличение коэффициента повторного использования, сокращение количества воды и выбросов углерода.
Коэффициент рекуперации воды в системе увеличился более чем на 2%, потребление пресной воды значительно сократилось, сброс сточных вод сократился, что идеально соответствует требованиям политики угольно-химической промышленности по «сбережению воды, сокращению выбросов и повторному использованию ресурсов».
4. Защита последующих мембранных систем, продление срока службы.
Чрезвычайно низкая мутность и SDI в добываемой воде, отсутствие проникновения загрязнений, частота очистки мембраны обратного осмоса/нанофильтрации снижена на 70%, срок службы увеличен на 3-5 лет, что еще больше снижает эксплуатационные расходы.
V. Заключение: керамические мембраны изменят ландшафт химической очистки сточных вод угольной промышленности
Угольно-химическая очистка сточных вод знаменует собой технологическую революцию, в которой керамические мембраны заменяют органические мембраны.
Данные доказывают, что керамические ультрафильтрационные мембраны могут напрямую очищать сточные воды углехимических и биохимических процессов, устраняя необходимость в предварительной-предварительной очистке в нескольких средах. Они обеспечивают высокую производительность, длительное время цикла, устойчивость к колебаниям, а также простоту эксплуатации и обслуживания, значительно превосходя традиционные процессы органической ультрафильтрации во всех аспектах.
Для углехимических предприятий, таких как заводы по газификации угля, заводы по производству синтетического аммиака, метанола и коксохимические заводы:
Новые проекты: прямое внедрение технологии керамической ультрафильтрации позволяет повторно использовать сточные воды за один этап;
Проекты модернизации. Замена органической ультрафильтрации мульти-фильтрацией быстро повышает стандарты и эффективность.
Керамические ультрафильтрационные мембраны — это не просто «бонус» для очистки сточных вод углехимической промышленности, но и важный вариант для достижения стандартного повторного использования, снижения затрат и повышения эффективности!