Uvod: Na podlagi ciljev glede emisij ogljika in strogih okoljskih predpisov sta se čiščenje odpadne vode in ponovna uporaba virov v industriji uplinjanja premoga in kemični industriji premoga že zdavnaj spremenila iz "izbirnega" v "obvezno" vprašanje.
Kemična odpadna voda iz premoga je zapletena-, ki vsebuje visoke ravni KPK, amonijakovega dušika, skupnega dušika, cianida, fenolov in drugih nepopustljivih onesnaževal. Kakovost očiščene odpadne vode po biološkem čiščenju močno niha. Tradicionalni postopki "več-filtracije + organska ultrafiltracija" trpijo zaradi nizkega pretoka, lahkega lomljenja vlaken, pogostega čiščenja in kratke življenjske dobe, zaradi česar je težko izpolniti zahteve po ponovni uporabi. Ali obstaja tehnologija, ki lahko poenostavi predobdelavo, vzdrži nihanja kakovosti vode, stabilno deluje z visokim pretokom in dolgoročno ohrani svojo učinkovitost?
Odgovor je: keramične ultrafiltracijske membrane.
Podatki dokazujejo, da lahko keramične ultrafiltracijske membrane stabilno delujejo pri visokem toku 150-180 LMH brez multimedijskih filtrov, s ciklom CEB, ki presega 12 ur, in ciklom CIP, ki presega 1 mesec. Tok je 3- do 4-krat večji kot pri tradicionalnih organskih membranah, zaradi česar je verjetno "končna rešitev" za ponovno uporabo odpadne vode v kemični industriji premoga.
I. Ponovna uporaba odpadne vode v premogovniški kemični industriji: tri neizogibne bolečine
Kemična obdelava odpadne vode iz premoga običajno poteka po poti "homogenizacija → biološka obdelava → globoka filtracija → ponovna uporaba." Medtem ko lahko biološke enote (modificirani SBR) znatno zmanjšajo KPK in dušik iz amonijaka, odplake še vedno trpijo zaradi velikih nihanj motnosti, ostankov suspendiranih trdnih snovi (SS) in lahkega prodiranja organskih snovi. Neposredna uvedba reverzne osmoze bo povzročila umazanijo membranskih elementov, pogosto čiščenje in skrajšalo življenjsko dobo.
Tradicionalni napredni postopki čiščenja odpadne vode uporabljajo več-medijske filtre + ultrafiltracijo organskih votlih vlaken, kar razkriva tri glavne pomanjkljivosti v dejanskem delovanju:
* **Zapletena predobdelava in velik odtis:** Zahteva več-filtracijo medijev in filtracijo z aktivnim ogljem, kar povzroči dolge postopke, visoke naložbe in okorno vzdrževanje.
* **Organske membrane so nagnjene k lomljenju vlaken in prodiranju vode: ** Vlakna plastične membrane imajo nizko trdnost in se zlahka zlomijo, kar povzroči SS (suspendirane trdne snovi) in prodiranje motnosti, ki kontaminira nadaljnje RO sisteme.
* **Majhen pretok in pogosto čiščenje:** Delovni pretok je samo 50–60 LMH, čiščenje CEB je potrebno vsaki 1–2 uri, čiščenje CIP pa vsakih 1–2 tedna, kar povzroči dolge izpade in visoke stroške vzdrževanja.
Glavne težave pri čiščenju odpadne vode v kemični industriji premoga so: velika nihanja v kakovosti vode (KPK 50-150 mg/L, motnost 2-10 NTU), zapletena sestava onesnaževal in zahteva po dolgoročni stabilni ponovni uporabi, ki je tradicionalni procesi preprosto ne morejo vzdržati.
II. Keramične ultrafiltracijske membrane: zakaj so boljše od organskih membran?
Keramične ultrafiltracijske membrane so sintrane iz -aluminijevega oksida pri visokih temperaturah in imajo same po sebi "trdne lastnosti". V primerjavi z organskimi ultrafiltracijskimi membranami imajo revolucionarne prednosti: keramične membrane so trajnejše, robustnejše, imajo večji pretok in so enostavnejše za vzdrževanje ter popolnoma prilagojene težkim pogojem kemične odpadne vode iz premoga.
III. Ključni rezultati-na pilotnem merilu: podatki govorijo sami zase
(1) Stabilno delovanje z visokim -pretokom
Keramična ultrafiltracijska membrana je delovala stabilno pri pretoku 157 LMH in je dosegla največ 180 LMH, kar je 3-4-krat več kot pri tradicionalnih organskih membranah (50-60 LMH). Za enako prostornino obdelave vode se število membranskih modulov zmanjša za 75 %, kar znatno zmanjša naložbo v stojala.
(2) Ultra{1}}dolg cikel čiščenja
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 ur/cikel (organske membrane 1-2 uri/cikel);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 mesec (organske membrane 1-2 tedna/cikel);
Stopnja obnovitve čiščenja: blizu 100 %, brez poslabšanja delovanja membrane.
(3) Izjemno stabilna kakovost prepustne vode
Motnost permeata:<0.04 NTU;
Permeat SDI:<2;
Popolnoma izpolnjuje zahteve za napajalno vodo z reverzno osmozo in jo je mogoče neposredno ponovno uporabiti v sistemih za obtočno vodo in sistemih za razsoljevanje.
(4) Močna odpornost na nihanja kakovosti vode
Kljub visoki-pogostosti in znatnim nihanjem KPK in motnosti napajalne vode ostaja kakovost permeatne vode keramične membrane dosledno stabilna brez tveganja predrtja, kar rešuje industrijsko bolečo točko organskih membran, kjer "nihanja v kakovosti vode vodijo do previsokih standardov za odplake."
IV. Inženirska vrednost: optimalna rešitev za ponovno uporabo kemične odpadne vode iz premoga
Ta pilotni test je temeljito preveril inženirsko izvedljivost keramičnih ultrafiltracijskih membran za ponovno uporabo kemične odpadne vode iz premoga in prinesel štiri temeljne vrednosti:
1. Izjemno poenostavljen potek procesa in občutno zmanjšana naložba
Odprava enot za predobdelavo, kot so čistilci, več-medijski filtri in filtri z aktivnim ogljem, skrajša procesni tok za 60 %, zmanjša talno površino za 50 % in zmanjša nizke gradnje in naložbe v opremo za več kot 30 %. 2. Zmanjšani stroški delovanja in vzdrževanja, prihranek časa in truda
Življenjska doba membrane podaljšana za 2-5 krat, letni stroški zamenjave zmanjšani za 80 %;
Čistilni cikli podaljšani za več kot 10-krat, čas izpadov skrajšan za 90 %;
Ni potrebe po pogostih menjavah filtrirnih medijev ali vzdrževanju opreme za predhodno obdelavo, stroški dela so nižji za 50 %.
3. Povečana stopnja ponovne uporabe, zmanjšanje količine vode in ogljika
Stopnja obnavljanja vode v sistemu se je povečala za več kot 2 %, poraba sveže vode se je občutno zmanjšala, izpust odpadne vode zmanjšan, kar je popolnoma v skladu z zahtevami politike premogovne kemične industrije glede "ohranjanja vode, zmanjšanja emisij in ponovne uporabe virov."
4. Zaščita nadaljnjih membranskih sistemov, podaljšana življenjska doba
Izjemno nizka motnost in SDI v proizvedeni vodi, brez prodiranja kontaminantov, pogostost čiščenja membrane z reverzno osmozo/nanofiltracijo je zmanjšana za 70 %, življenjska doba je podaljšana za 3-5 let, kar dodatno zmanjša obratovalne stroške.
V. Zaključek: Keramične membrane bodo preoblikovale krajino kemičnega čiščenja odpadne vode iz premoga
Industrija kemičnega čiščenja odpadne vode iz premoga uveljavlja tehnološko revolucijo, kjer keramične membrane nadomeščajo organske membrane.
Podatki dokazujejo, da lahko keramične ultrafiltracijske membrane neposredno očistijo odpadno vodo iz kemičnih in biokemičnih procesov v premogu, s čimer se odpravi potreba po več-medijski predobdelavi. Ponujajo visoko zmogljivost, dolge čase ciklov, odpornost proti nihanjem ter enostavnost delovanja in vzdrževanja, pri čemer v vseh pogledih v celoti prekašajo tradicionalne organske ultrafiltracijske procese.
Za premogovna kemična podjetja, kot so uplinjanje premoga, sintetični amoniak, metanol in koksarne:
Novi projekti: Neposredna uporaba tehnologije keramične ultrafiltracije omogoča ponovno uporabo odpadne vode v enem koraku;
Projekti nadgradnje: Zamenjava organske ultrafiltracije z več-medijsko filtracijo hitro izboljša standarde in učinkovitost.
Keramične ultrafiltracijske membrane niso le "bonus" za kemično čiščenje odpadne vode iz premoga, ampak bistvena možnost za doseganje standardne ponovne uporabe, znižanje stroškov in izboljšanje učinkovitosti!
