Абстрактный
Оборотные сточные воды производства стекловолокна содержат стеклянные микроволокна, коллоиды и кислотные вещества. Качество воды легко ухудшается, что влияет на качество продукции, а традиционные процессы очистки трудно переработать. В данной статье используется мембранная технология ультрафильтрации для очистки оборотных сточных вод при производстве стекловолокна. Сравниваются мембранный поток, разница трансмембранного давления, качество сточных вод и стабильность работы процессов поперечной-фильтрации и тупиковой-фильтрации. Цикл фильтрации и схема очистки оптимизированы для проверки возможности повторного использования ультрафильтрационной мембраны. Результаты экспериментов показывают, что оба метода фильтрации могут обеспечить эффективную очистку сточных вод, производя чистые и прозрачные сточные воды. Поперечная-фильтрация обеспечивает более высокую стабильность непрерывной работы, а тупиковая-фильтрация более компактна. Когда цикл фильтрации меньше или равен 2 часам, разница трансмембранного давления остается стабильной, а физическая очистка, сочетающая очистку воздухом + обратную промывку + прямую промывку, может полностью восстановить производительность мембраны. Очищенные сточные воды можно повторно использовать непосредственно в производственной линии, что значительно снижает сбросы и потребление свежей воды, предоставляя инженерное решение для ресурсного-повторного использования сточных вод из стекловолокна.
Ключевые слова: Ультрафильтрационная мембрана; Сточные воды из стекловолокна; переработка; перекрестная-фильтрация; Тупиковая-фильтрация; Трансмембранная разница давлений; Физическая очистка
Введение
При производстве стекловолокна и аккумуляторных сепараторов в системе оборотного водоснабжения образуется большое количество сточных вод, содержащих стеклянные микроволокна, коллоиды и кислотные вещества. Качество воды быстро ухудшается, что приводит к снижению качества продукции, остановке производственных линий для замены воды, увеличению сброса сточных вод, что увеличивает нагрузку на очистку сточных вод. Традиционные процессы седиментации и фильтрации не могут удалить мелкие волокна и коллоиды, что затрудняет соблюдение требований по переработке.
Мембранная технология ультрафильтрации, управляемая давлением, может эффективно удерживать мелкие частицы, коллоиды и взвешенные твердые частицы, предлагая такие преимущества, как высокая точность разделения, интегрированное оборудование и автоматизированная работа, что делает ее подходящей для очистки сточных вод стекловолокном. Перекрестная-фильтрация и тупиковая-фильтрация – это два основных рабочих процесса ультрафильтрационных мембран, которые существенно различаются в своих рабочих характеристиках, контроле загрязнения и затратах на техническое обслуживание. Исследования по оптимизации процесса конкретно для сточных вод из стекловолокна ограничены. В этой статье сравниваются эксплуатационные характеристики двух процессов посредством пилотных-экспериментов, оптимизируются рабочие параметры и схемы очистки, достигается переработка сточных вод, а также повышается эффективность производства и использования водных ресурсов.
1. Экспериментальные материалы и методы.
1.1 Образцы тестируемой воды
Пробы воды были взяты из циркуляционного бассейна оборотной воды производителя аккумуляторных сепараторов. Характеристики сточных вод были следующими: содержащие стеклянные микроволокна и коллоиды, pH≈2, молочно-белые на вид, с высоким содержанием клетчатки, сильнокислые циркулирующие сточные воды, с циклом циркуляции 1-2 дня и большими колебаниями качества воды.
1.2 Экспериментальная установка
Использовалась полностью автоматизированная пилотная установка для ультрафильтрации-с одним мембранным модулем ультрафильтрации. Мембранный материал представлял собой кислотоустойчивую ультрафильтрационную мембрану с точностью удержания, адаптированной к удержанию тонких волокон. Аппарат имел два режима работы: перекрестный-поточный и тупиковый-, что позволяло осуществлять автоматическую очистку посредством очистки воздухом, обратной промывки и прямой промывки.
1.3 Экспериментальный процесс
Поперечная-фильтрация потока: скорость входящего потока 8 м³/ч, скорость потока пермеата 3 м³/ч, концентрат возвращается обратно в резервуар для сырой воды для дальнейшей обработки;
Тупиковая-фильтрация: Скорость входящего потока=Скорость потока пермеата=3 м³/ч, без рециркуляции концентрата, циклы фильтрации установлены на 1 час, 2 часа и 4 часа;
Процесс очистки: воздушная очистка 2 мин + обратная промывка 2 мин + прямая промывка 1 мин, чисто физическая очистка, без химических веществ.
1.4 Показатели оценки
Основными показателями оценки являются перепад трансмембранного давления, мембранный поток, качество стоков и стабильность работы. Разница трансмембранного давления отражает степень загрязнения мембраны, а прозрачность стоков характеризует эффект разделения.
2 Экспериментальные результаты и анализ
2.1 Испытание на пригодность ультрафильтрационного мембранного оборудования
Пилотная установка ультрафильтрации работала с перерывами в течение 33 часов. Входящим потоком были молочно-белые кислые сточные воды, а пермеат оставался прозрачным и прозрачным, что доказывает, что ультрафильтрационная мембрана подходит для сточных вод из стекловолокна и демонстрирует стабильные характеристики разделения.
2.2 Производительность процесса перекрестной-фильтрации
При непрерывной работе перекрестной-фильтрации перепад трансмембранного давления со временем медленно увеличивается. После замены воды и обратной промывки мембраны перепад давления полностью восстанавливается. Непрерывная работа не приводит к неконтролируемому загрязнению мембраны, а качество пермеата остается стабильным, что соответствует требованиям по переработке производственной линии.
Преимущества: Рециркуляция концентрата уменьшает осаждение загрязнений на поверхности мембраны, замедляя скорость загрязнения. Он подходит для крупномасштабного-непрерывного производства с длительным-циклом и демонстрирует оптимальную эксплуатационную стабильность.
2.3 Производительность процесса-концевой фильтрации
Тесты тупикового-цикла фильтрации:
1 час, 2 часа: существенных изменений в перепаде трансмембранного давления нет; стабильная работа.
4 часа: значительное увеличение перепада трансмембранного давления; повышенное засорение мембраны. Однако после физической очистки перепад давления быстро восстанавливается, и производительность мембраны не снижается.
Вывод: Тупиковая-фильтрация с циклом, контролируемым в течение 2 часов, может работать стабильно в течение длительного периода времени. Устройство не производит выброса концентрата, имеет более компактную конструкцию и подходит для небольших-сценариев компактной очистки.
2.4 Контроль загрязнения мембраны и эффективность регенерации
Загрязнение ультрафильтрационной мембраны – неизбежное явление в процессе эксплуатации. Комбинированный процесс физической очистки, включающий очистку воздухом + обратную промывку + прямую промывку, эффективно удаляет волокна и коллоидные отложения с поверхности мембраны, не оставляя химических остатков, не вызывая повреждения мембранного модуля и позволяя полностью восстановить поток мембраны и характеристики разделения, обеспечивая долгосрочную-стабильную работу.
2.5 Эффект повторного использования и инженерные преимущества
Повторное использование воды пермеата. Пермеат ультрафильтрации можно повторно использовать непосредственно в системе оборотной воды производственной линии, обеспечивая стабильное качество воды, улучшая качество диафрагменной продукции и продлевая цикл замены воды на производственной линии.
Снижение загрязнения и сокращение выбросов углерода: значительно сокращаются сбросы сточных вод, что снижает нагрузку на очистные сооружения; Значительно снижается потребление пресной воды, что позволяет экономить водные ресурсы и эксплуатационные расходы.
Эффективность производства: можно избежать частых простоев при смене воды, что увеличивает время непрерывной работы производственной линии и повышает эффективность производства.
3. Оптимизация процесса и инженерные рекомендации
Выбор процесса: перекрестная-фильтрация рекомендуется для крупномасштабного непрерывного производства из-за ее высокой стабильности; Тупиковая-фильтрация рекомендуется для небольших-компактных проектов из-за простоты эксплуатации и обслуживания.
Рабочие параметры: Тупиковый-цикл фильтрации Менее или равен 2 часам; перекрестная-фильтрация в сочетании с периодической обратной промывкой контролирует перепад трансмембранного давления в разумных пределах.
Схема очистки: используется чисто физическая комбинированная очистка, не требующая химических реагентов, что делает ее экологически чистой и недорогой,-подходящей для кислых сточных вод.
4. Заключение
Мембранная технология ультрафильтрации может эффективно очищать кислые циркулирующие сточные воды от производства стекловолокна, эффективно удерживая стеклянные микроволокна и коллоиды, производя чистые и совместимые сточные воды, которые можно напрямую повторно использовать в производственной линии.
Для этой очистки сточных вод подходят как перекрестная-фильтрация, так и тупиковая-фильтрация. Перекрестная-фильтрация обеспечивает более стабильную работу, а тупиковые фильтрационные устройства-более компактны, что позволяет осуществлять гибкий выбор в зависимости от масштаба проекта.
Цикл фильтрации, не превышающий 2 часов, и комбинированная физическая очистка эффективно контролируют засорение мембраны, обеспечивая долгосрочную-стабильную работу мембраны.
Технология повторного использования мембран ультрафильтрации позволяет добиться восстановления ресурсов сточных вод и сокращения их объема, улучшить качество продукции и эффективность производства, а также имеет значительные экономические и экологические преимущества.
