Въведение: Водени както от целите за въглеродни емисии, така и от строгите екологични разпоредби, пречистването на отпадъчни води и повторното използване на ресурсите в газификацията на въглища и въглищната химическа промишленост отдавна са се превърнали от „незадължителен“ в „задължителен“ въпрос.
Химичните отпадъчни води от въглища са сложни-съдържащи високи нива на ХПК, амонячен азот, общ азот, цианид, феноли и други непокорни замърсители. Качеството на пречистените отпадъчни води варира значително след биологично пречистване. Традиционните процеси на „мулти-филтрация + органична ултрафилтрация“ страдат от нисък поток, лесно счупване на влакна, често почистване и кратък живот, което затруднява изпълнението на изискванията за повторна употреба. Има ли технология, която може да опрости предварителната обработка, да издържи на колебания в качеството на водата, да работи стабилно с висок поток и да поддържа ефективността си в дългосрочен план?
Отговорът е: керамични ултрафилтрационни мембрани.
Данните доказват, че керамичните ултрафилтрационни мембрани могат да работят стабилно при висок поток от 150-180 LMH без мултимедийни филтри, с CEB цикъл над 12 часа и CIP цикъл над 1 месец. Потокът е 3-4 пъти по-голям от този на традиционните органични мембрани, което го прави безспорно „най-доброто решение“ за повторно използване на отпадъчни води във въгледохимическата промишленост.
I. Повторно използване на отпадъчни води във въглищната химическа промишленост: Три неизбежни болни точки
Химическото третиране на отпадъчни води от въглища обикновено следва маршрута на „хомогенизиране → биологично третиране → дълбоко филтриране → повторно използване“. Докато биологичните единици (модифицирани SBR) могат значително да намалят COD и амонячен азот, отпадъчните води все още страдат от големи колебания в мътността, остатъчни суспендирани твърди вещества (SS) и лесно проникване на органични вещества. Директното въвеждане на обратна осмоза ще доведе до замърсяване на мембранния елемент, често почистване и съкращаване на живота.
Традиционните усъвършенствани процеси за пречистване на отпадъчни води използват мулти-медийни филтри + органична ултрафилтрация с кухи влакна, което разкрива три основни недостатъка в действителната работа:
* **Сложна предварителна обработка и голям отпечатък:** Изисква много-филтриране на медиите и филтриране с активен въглен, което води до дълги процеси, големи инвестиции и тромава поддръжка.
* **Органичните мембрани са склонни към счупване на влакна и проникване на вода: ** Пластмасовите мембранни влакна имат ниска якост и лесно се счупват, което води до SS (суспензирани твърди частици) и проникване на мътност, замърсяващи последващите RO системи.
* **Нисък поток и често почистване:** Работният поток е само 50-60 LMH, CEB почистване се изисква на всеки 1-2 часа и CIP почистване на всеки 1-2 седмици, което води до дълъг престой и високи разходи за поддръжка.
Основните болни точки при пречистването на отпадъчни води във въглищната химическа промишленост са: големи колебания в качеството на водата (COD 50-150 mg/L, мътност 2-10 NTU), сложен състав на замърсителите и изискването за дългосрочно стабилно повторно използване, което традиционните процеси просто не могат да издържат.
II. Керамични ултрафилтрационни мембрани: защо превъзхождат органичните мембрани?
Керамичните ултрафилтрационни мембрани се синтероват от -алуминиев оксид при високи температури, като по своята същност притежават „твърди свойства“. В сравнение с органичните мембрани за ултрафилтрация, те имат революционни предимства: керамичните мембрани са по-издръжливи, по-здрави, имат по-голям поток и са по-лесни за поддръжка, идеално подходящи за тежките условия на въглищните химически отпадъчни води.
III. Основни резултати-в пилотен мащаб: Данните говорят сами за себе си
(1) Стабилна работа с висок-поток
Керамичната ултрафилтрационна мембрана работи стабилно при поток от 157 LMH, достигайки максимум 180 LMH, което е 3-4 пъти повече от традиционните органични мембрани (50-60 LMH). За същия обем на пречистване на водата, броят на мембранните модули се намалява със 75%, което значително намалява инвестицията в стелажа.
(2) Ултра-дълъг цикъл на почистване
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 часа/цикъл (органични мембрани 1-2 часа/цикъл);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 месец (органични мембрани 1-2 седмици/цикъл);
Степен на възстановяване при почистване: близо до 100%, без влошаване на ефективността на мембраната.
(3) Изключително стабилно качество на пермеатната вода
Мътност на пермеата:<0.04 NTU;
Проникване SDI:<2;
Напълно отговаря на изискванията за захранваща вода с обратна осмоза и може да се използва директно в системи за циркулационна вода и системи за обезсоляване.
(4) Силна устойчивост на колебания в качеството на водата
Въпреки високата-честота и значителните колебания в ХПК и мътността на захранващата вода, качеството на проникващата вода на керамичната мембрана остава постоянно стабилно без риск от проникване, решавайки проблемната точка на индустрията на органичните мембрани, където „флуктуациите в качеството на водата водят до прекомерни стандарти за отпадъчни води“.
IV. Инженерна стойност: Оптималното решение за повторно използване на химически отпадъчни води от въглища
Този пилотен тест щателно провери инженерната осъществимост на керамичните ултрафилтрационни мембрани за повторно използване на въглищни химически отпадъчни води, като донесе четири основни ценности:
1. Изключително опростен поток на процеса и значително намалени инвестиции
Премахването на единици за предварителна обработка, като пречистватели, мулти-медийни филтри и филтри с активен въглен, съкращава процесния поток с 60%, намалява подовото пространство с 50% и намалява инвестициите в строително инженерство и оборудване с повече от 30%. 2. Намалени разходи за експлоатация и поддръжка, спестяване на време и усилия
Животът на мембраната се удължава 2-5 пъти, годишните разходи за подмяна намаляват с 80%;
Циклите на почистване са удължени повече от 10 пъти, времето за престой намалено с 90%;
Няма нужда от чести смени на филтърната среда или поддръжка на оборудването за предварителна обработка, разходите за труд са намалени с 50%.
3. Повишен процент на повторна употреба, намаляване на водата и въглерода
Степента на възстановяване на водата в системата се е увеличила с повече от 2%, потреблението на прясна вода е значително намалено, изхвърлянето на отпадъчни води е намалено, като е напълно в съответствие с изискванията на политиката на въглищната химическа индустрия за „опазване на водата, намаляване на емисиите и повторно използване на ресурсите“.
4. Защита на следващите мембранни системи, удължен живот
Изключително ниска мътност и SDI в произведената вода, без проникване на замърсители, честотата на почистване на мембраната с обратна осмоза/нанофилтрация е намалена със 70%, продължителността на живота е удължена с 3-5 години, което допълнително намалява оперативните разходи.
V. Заключение: Керамичните мембрани ще променят пейзажа на химическото пречистване на отпадъчни води от въглища
Индустрията за химическо пречистване на отпадъчни води от въглища поставя началото на технологична революция, при която керамичните мембрани заменят органичните мембрани.
Данните доказват, че керамичните мембрани за ултрафилтрация могат директно да третират отпадъчни води от химични и биохимични процеси на въглища, елиминирайки необходимостта от предварителна-медийна обработка. Те предлагат висока производителност, дълги времена на цикъла, устойчивост на колебания и лекота на работа и поддръжка, превъзхождайки напълно традиционните процеси на органична ултрафилтрация във всички аспекти.
За въглищни химически предприятия като газификация на въглища, синтетичен амоняк, метанол и коксови заводи:
Нови проекти: Директното възприемане на технология за керамична ултрафилтрация постига повторно използване на отпадъчните води в една стъпка;
Проекти за надграждане: Замяната на органичната ултрафилтрация с мулти-медийна филтрация бързо подобрява стандартите и ефективността.
Керамичните мембрани за ултрафилтрация не са просто „бонус“ за химическо пречистване на отпадъчни води от въглища, а съществена опция за постигане на стандартна повторна употреба, намаляване на разходите и подобряване на ефективността!