Povzetek
Krožna odpadna voda iz proizvodnje steklenih vlaken vsebuje steklena mikrovlakna, koloide in kisle snovi. Kakovost vode se zlahka poslabša, kar vpliva na kakovost izdelkov, pri tradicionalnih postopkih obdelave pa je težko doseči recikliranje. Ta dokument uporablja tehnologijo ultrafiltracijske membrane za čiščenje krožeče odpadne vode iz proizvodnje steklenih vlaken. Primerjajo se membranski pretok, razlika v transmembranskem tlaku, kakovost iztoka in stabilnost delovanja navzkrižnega-tokovnega in slepega-filtracijskega procesa. Cikel filtracije in shema čiščenja sta optimizirana za preverjanje izvedljivosti ponovne uporabe ultrafiltracijske membrane. Eksperimentalni rezultati kažejo, da je mogoče z obema metodama filtracije doseči učinkovito čiščenje odpadne vode, pri čemer nastane čista in prozorna odplaka. Prečni-tokovni filter kaže večjo stabilnost neprekinjenega delovanja, medtem ko-slepo{9}}filtriranje je kompaktnejši. Ko je cikel filtracije manjši ali enak 2 uram, ostane transmembranska razlika v tlaku stabilna in fizično čiščenje, ki združuje čiščenje z zrakom + povratno izpiranje + izpiranje naprej, lahko popolnoma obnovi delovanje membrane. Očiščeno odpadno vodo je mogoče neposredno ponovno uporabiti v proizvodni liniji, kar znatno zmanjša izpust in porabo sveže vode, kar zagotavlja inženirsko rešitev za ponovno uporabo odpadne vode iz steklenih vlaken-na podlagi virov.
Ključne besede: Ultrafiltracijska membrana; Odpadne vode iz steklenih vlaken; recikliranje; Filtriranje-navzkrižnega toka; Slepa{1}}filtracija; Transmembranska razlika v tlaku; Fizično čiščenje
Uvod
Pri proizvodnji separatorjev iz steklenih vlaken in akumulatorjev krožni vodni sistem ustvarja veliko količino odpadne vode, ki vsebuje steklena mikrovlakna, koloide in kisle snovi. Kakovost vode se hitro slabša, kar vodi do upada kakovosti izdelkov, zaustavitev proizvodnih linij zaradi zamenjave vode in povečanega izpusta odpadne vode, s čimer se poveča obremenitev čiščenja odpadne vode. Tradicionalni postopki sedimentacije in filtracije ne morejo odstraniti finih vlaken in koloidov, zaradi česar je težko izpolniti zahteve glede recikliranja.
Tehnologija ultrafiltracijske membrane, ki jo poganja pritisk, lahko učinkovito zadrži drobne delce, koloide in suspendirane trdne snovi ter ponuja prednosti, kot so visoka natančnost ločevanja, integrirana oprema in avtomatizirano delovanje, zaradi česar je primerna za čiščenje odpadne vode iz steklenih vlaken. Prečni-filtracija in-slepa filtracija sta dva osrednja operativna procesa ultrafiltracijskih membran, s precejšnjimi razlikami v njunih značilnostih delovanja, nadzoru onesnaževanja in stroških vzdrževanja. Raziskave o optimizaciji postopka posebej za odpadne vode iz steklenih vlaken so omejene. Ta članek primerja delovno učinkovitost obeh procesov s poskusi-v pilotnem obsegu, optimizira parametre delovanja in sheme čiščenja, doseže recikliranje odpadne vode ter izboljša učinkovitost proizvodnje in izrabo vodnih virov.
1. Eksperimentalni materiali in metode
1.1 Testni vzorci vode
Vzorci vode so bili vzeti iz obtočnega bazena bele vode proizvajalca baterijskih separatorjev. Značilnosti odpadne vode so bile: vsebuje steklena mikrovlakna in koloide, pH≈2, mlečno bel videz, veliko-vlaknin, močno kisla krožeča odpadna voda, s kroženjem 1-2 dni in velikimi nihanji v kakovosti vode.
1.2 Eksperimentalna oprema
Uporabljena je bila popolnoma avtomatizirana ultrafiltracijska pilot-aparatura z enim modulom ultrafiltracijske membrane. Material membrane je bila kislinsko{2}}odporna ultrafiltracijska membrana z natančnostjo zadrževanja, prilagojeno zadrževanju finih vlaken. Aparat je imel dva načina delovanja: prečni-tok in slepi-končni, kar je omogočalo avtomatizirano čiščenje s čiščenjem zraka, povratnim izpiranjem in izpiranjem naprej.
1.3 Eksperimentalni postopek
Filtriranje navzkrižnega{0}}toka: stopnja dotoka 8 m³/h, stopnja pretoka permeata 3 m³/h, koncentrat ponovno kroži nazaj v rezervoar za surovo vodo za nadaljnjo obdelavo;
Filtriranje s-slepe ulice: stopnja dotoka=Hitrost pretoka permeata=3 m³/h, brez recirkulacije koncentrata, cikli filtriranja nastavljeni na 1 uro, 2 uro in 4 ure;
Postopek čiščenja: čiščenje z zrakom 2 min + izpiranje nazaj 2 min + izpiranje naprej 1 min, čisto fizično čiščenje, brez kemičnih sredstev.
1.4 Kazalniki vrednotenja
Glavni indikatorji vrednotenja so transmembranska razlika v tlaku, membranski pretok, kakovost iztoka in stabilnost delovanja. Razlika v transmembranskem tlaku odraža stopnjo umazanije membrane, bistrost iztoka pa označuje učinek ločevanja.
2 Eksperimentalni rezultati in analiza
2.1 Preskus primernosti opreme za ultrafiltracijsko membrano
Pilotna enota za ultrafiltracijo je delovala s prekinitvami 33 ur. Vhod je bila mlečno bela kisla odpadna voda, permeat pa je ves čas ostal čist in prozoren, kar dokazuje, da je ultrafiltracijska membrana primerna za odpadno vodo iz steklenih vlaken in kaže stabilno učinkovitost ločevanja.
2.2 Izvedba postopka filtracije z navzkrižnim{1}}tokom
Med neprekinjenim delovanjem filtracije z navzkrižnim{0}}tokom se transmembranska razlika tlaka sčasoma počasi povečuje. Po zamenjavi vode in povratnem izpiranju membrane se tlačna razlika popolnoma obnovi. Neprekinjeno delovanje ne kaže nenadzorovanega onesnaženja membrane, kakovost permeata pa ostaja stabilna in izpolnjuje zahteve za recikliranje proizvodne linije.
Prednosti: Recirkulacija koncentrata zmanjša odlaganje onesnaževal na površini membrane in upočasni stopnjo obraščanja. Primeren je za neprekinjeno-velikoserijsko dolgo{2}}ciklično proizvodnjo, ki izkazuje optimalno stabilnost delovanja.
2.3 Izvedba slepega-postopka filtracije
Preskusi-slepega cikla filtracije:
1h, 2h: Ni bistvene spremembe transmembranske razlike v tlaku; stabilno delovanje.
4h: znatno povečanje transmembranske razlike v tlaku; povečano onesnaženje membrane. Vendar pa se po fizičnem čiščenju razlika v tlaku hitro obnovi in delovanje membrane ne kaže upada.
Zaključek: slepo{0}}filtriranje s ciklom, nadzorovanim v 2 urah, lahko stabilno deluje dlje časa. Naprava ne proizvaja koncentrata, ima bolj kompaktno zgradbo in je primerna za-majhne, kompaktne scenarije zdravljenja.
2.4 Nadzor obraščanja membrane in učinkovitost regeneracije
Obraščanje ultrafiltracijske membrane je neizogiben pojav med delovanjem. Kombinirani postopek fizičnega čiščenja zraka + pranja nazaj + pranja naprej učinkovito odstrani vlakna in koloidne usedline s površine membrane, ne pušča nobenih kemičnih ostankov, ne poškoduje membranskega modula in omogoča popolno obnovitev pretoka membrane in učinkovitosti ločevanja, kar zagotavlja dolgoročno-stabilno delovanje.
2.5 Učinek ponovne uporabe in inženirske prednosti
Ponovna uporaba permeatne vode: Ultrafiltracijski permeat je mogoče neposredno ponovno uporabiti v krožečem vodnem sistemu proizvodne linije, kar zagotavlja stabilno kakovost vode, izboljša kakovost diafragme in podaljša cikel menjave vode proizvodne linije.
Zmanjšanje onesnaževanja in ogljika: izpust odpadne vode se znatno zmanjša, kar zmanjša obremenitev čistilne naprave; Poraba sveže vode se znatno zmanjša, kar prihrani vodne vire in obratovalne stroške.
Učinkovitost proizvodnje: Izognemo se pogostim izpadom zaradi menjave vode, kar podaljša čas neprekinjenega delovanja proizvodne linije in izboljša učinkovitost proizvodnje.
3. Optimizacija procesa in inženirska priporočila
Izbira postopka: filtriranje z navzkrižnim-tokom je priporočljivo za neprekinjeno-proizvodnjo velikega obsega zaradi visoke stabilnosti; Filtriranje s slepe ulice je priporočljivo-za majhne, kompaktne projekte zaradi enostavnega delovanja in vzdrževanja.
Delovni parametri: slep{0}}cikel filtracije Manjši ali enak 2 urama; filtracija navzkrižnega{2}}toka v kombinaciji z občasnim povratnim izpiranjem nadzira razliko v transmembranskem tlaku v razumnem območju.
Shema čiščenja: uporablja se čisto fizično kombinirano čiščenje, ki ne zahteva nobenih kemičnih sredstev, zaradi česar je okolju prijazno in nizko-cenovno ter primerno za pogoje kisle odpadne vode.
4. Sklep
Tehnologija ultrafiltracijske membrane lahko učinkovito očisti kislo krožečo odpadno vodo iz proizvodnje steklenih vlaken, pri čemer učinkovito zadrži steklena mikrovlakna in koloide ter proizvede čiste in skladne odpadne vode, ki jih je mogoče neposredno ponovno uporabiti v proizvodni liniji.
Za to čiščenje odpadne vode sta primerna tako filtriranje s prečnim-tokom kot slepo{1}}filtriranje. Filtriranje z navzkrižnim-tokom ponuja stabilnejše delovanje, medtem ko so-slepe filtrirne naprave bolj kompaktne, kar omogoča prilagodljivo izbiro glede na obseg projekta.
Filtracijski cikel, ki traja manj kot ali enako 2 uri, in kombinirano fizično čiščenje učinkovito nadzirata umazanje membrane in zagotavljata dolgoročno stabilno delovanje membrane.
Tehnologija ponovne uporabe ultrafiltracijske membrane lahko doseže predelavo virov odpadne vode in zmanjšanje količine, izboljša kakovost izdelkov in učinkovitost proizvodnje ter ima pomembne gospodarske in okoljske koristi.