Резюме
Циркулиращите отпадъчни води от производството на стъклени влакна съдържат стъклени микровлакна, колоиди и киселинни вещества. Качеството на водата лесно се влошава, което се отразява на качеството на продукта, а традиционните процеси на пречистване трудно могат да постигнат рециклиране. Този документ използва ултрафилтрационна мембранна технология за пречистване на циркулиращи отпадъчни води от производството на стъклени влакна. Сравняват се мембранният поток, трансмембранната разлика в налягането, качеството на отпадъчния поток и оперативната стабилност на процесите на филтриране в кръстосан-поток и филтриране в задънен-край. Цикълът на филтриране и схемата за почистване са оптимизирани, за да се провери осъществимостта на повторната употреба на ултрафилтрационната мембрана. Експерименталните резултати показват, че и двата метода на филтриране могат да постигнат ефикасно пречистване на отпадъчните води, произвеждайки чисти и прозрачни отпадъчни води. Филтрирането на кръстосан-поток показва по-голяма стабилност при непрекъсната работа, докато филтрирането-в задънена улица е по-компактно. Когато цикълът на филтриране е по-малък или равен на 2 часа, разликата в трансмембранното налягане остава стабилна и физическото почистване, комбиниращо прочистване с въздух + обратно промиване + промиване напред, може напълно да възстанови работата на мембраната. Пречистените отпадъчни води могат да бъдат директно използвани повторно в производствената линия, значително намалявайки изхвърлянето и потреблението на прясна вода, осигурявайки инженерно решение за-въз основа на ресурсите повторно използване на отпадъчни води от стъклени влакна.
Ключови думи: Ултрафилтрационна мембрана; Отпадъчни води от стъклени влакна; рециклиране; Филтриране на кръстосан-поток; Филтриране-в задънена улица; Трансмембранна разлика в налягането; Физическо почистване
Въведение
При производството на сепаратори от стъклени влакна и батерии системата за циркулираща вода генерира голямо количество отпадъчни води, съдържащи стъклени микрофибри, колоиди и киселинни вещества. Качеството на водата се влошава бързо, което води до влошаване на качеството на продукта, спиране на производствените линии за подмяна на водата и увеличено заустване на отпадъчни води, като по този начин се увеличава натоварването на пречистването на отпадъчните води. Традиционните процеси на утаяване и филтриране не могат да премахнат фините влакна и колоидите, което затруднява изпълнението на изискванията за рециклиране.
Ултрафилтрационната мембранна технология, задвижвана от налягане, може ефективно да задържа фини частици, колоиди и суспендирани твърди частици, като предлага предимства като висока точност на разделяне, интегрирано оборудване и автоматизирана работа, което я прави подходяща за пречистване на отпадъчни води от стъклени влакна. Филтрирането с кръстосан-поток и филтрирането-в задънена улица са два основни работни процеса на ултрафилтрационните мембрани със значителни разлики в техните работни характеристики, контрол на замърсяването и разходи за поддръжка. Изследванията за оптимизиране на процеси специално за отпадъчни води от стъклени влакна са ограничени. Този документ сравнява експлоатационните показатели на двата процеса чрез експерименти в пилотен -мащаб, оптимизира работните параметри и схемите за почистване, постига рециклиране на отпадъчни води и подобрява ефективността на производството и използването на водните ресурси.
1. Експериментални материали и методи
1.1 Тестване на водни проби
Бяха взети водни проби от циркулационния басейн за бяла вода на производител на батерийни сепаратори. Характеристиките на отпадъчните води са: съдържат стъклени микрофибри и колоиди, pH≈2, млечнобяла на вид, с високо-фибри, силно кисела циркулираща отпадъчна вода, с цикъл на циркулация от 1-2 дни и големи колебания в качеството на водата.
1.2 Експериментална апаратура
Използван е напълно автоматизиран ултрафилтрационен пилотен -апарат с единичен ултрафилтрационен мембранен модул. Материалът на мембраната беше киселинно{2}}устойчива ултрафилтрационна мембрана, с точност на задържане, адаптирана към задържането на фини влакна. Апаратът имаше два режима на работа: напречен-поток и задънен-край, което позволява автоматизирано почистване чрез пречистване на въздуха, обратно промиване и промиване напред.
1.3 Експериментален процес
Филтриране на кръстосан-поток: входящ дебит 8 m³/h, дебит на пермеата 3 m³/h, концентратът се рециркулира обратно в резервоара за необработена вода за по-нататъшно третиране;
Филтриране в задънена улица: входящ дебит=дебит на пермеат=3 m³/h, без рециркулация на концентрат, цикли на филтриране, зададени на 1h, 2h и 4h;
Процес на почистване: Въздушно почистване 2 минути + обратно промиване 2 минути + предно промиване 1 минута, чисто физическо почистване, без химически агенти.
1.4 Индикатори за оценка
Основните показатели за оценка са разлика в трансмембранното налягане, мембранен поток, качество на отпадъчните води и работна стабилност. Разликата в трансмембранното налягане отразява степента на замърсяване на мембраната, а бистротата на отпадъчния поток характеризира ефекта на разделяне.
2 Експериментални резултати и анализ
2.1 Тест за годност на оборудване с ултрафилтрационна мембрана
Пилотният блок за ултрафилтрация работи с прекъсвания в продължение на 33 часа. Входящият поток беше млечнобяла киселинна отпадъчна вода и пермеатът остана бистър и прозрачен навсякъде, което доказва, че ултрафилтрационната мембрана е подходяща за отпадъчни води от стъклени влакна и показва стабилна производителност на разделяне.
2.2 Изпълнение на процеса на кръстосано-филтриране на потока
По време на непрекъсната работа на кръстосано{0}}филтриране, разликата в трансмембранното налягане се увеличава бавно с течение на времето. След обмен на вода и обратно промиване на мембраната, разликата в налягането се възстановява напълно. Непрекъснатата работа не показва неконтролирано замърсяване на мембраната и качеството на пермеата остава стабилно, отговаряйки на изискванията за рециклиране на производствената линия.
Предимства: Рециркулацията на концентрата намалява отлагането на замърсители върху повърхността на мембраната, забавяйки скоростта на замърсяване. Подходящ е за широкомащабно непрекъснато-производство с дълъг- цикъл, проявявайки оптимална оперативна стабилност.
2.3 Ефективност на процеса на-филтриране без край
Тестове на-задънения цикъл на филтриране:
1h, 2h: Няма значителна промяна в диференциала на трансмембранното налягане; стабилна работа.
4h: Значително увеличение на разликата в трансмембранното налягане; повишено замърсяване на мембраната. Въпреки това, след физическо почистване разликата в налягането се възстановява бързо и работата на мембраната не показва спад.
Заключение: Филтрирането-в задънена улица с цикъл, контролиран в рамките на 2 часа, може да работи стабилно за продължителни периоди. Устройството не произвежда отделяне на концентрат, има по-компактна структура и е подходящо за малки-сценарии на компактно лечение.
2.4 Контрол на замърсяването на мембраната и ефективност на регенерация
Замърсяването на ултрафилтрационната мембрана е неизбежно явление по време на работа. Комбиниран процес на физическо почистване на въздушно измиване + обратно промиване + измиване напред ефективно премахва влакна и колоидни отлагания от повърхността на мембраната, без да оставя химически остатъци, не причинява увреждане на мембранния модул и позволява пълно възстановяване на мембранния поток и ефективност на разделяне, осигурявайки дългосрочна-стабилна работа.
2.5 Ефект на повторна употреба и инженерни ползи
Повторно използване на пермеатната вода: Ултрафилтрационният пермеат може да се използва директно в циркулационната водна система на производствената линия, осигурявайки стабилно качество на водата, подобрявайки качеството на диафрагмения продукт и удължавайки цикъла на смяна на водата на производствената линия.
Намаляване на замърсяването и намаляване на въглерода: Изхвърлянето на отпадъчни води е значително намалено, намалявайки натоварването на пречиствателната станция за отпадъчни води; консумацията на прясна вода е значително намалена, спестявайки водни ресурси и оперативни разходи.
Производствена ефективност: Честите престои за смяна на водата се избягват, като се увеличава времето за непрекъсната работа на производствената линия и се подобрява ефективността на производството.
3. Оптимизация на процеса и инженерни препоръки
Избор на процес: Филтрирането с кръстосан-поток се препоръчва за-широкомащабно непрекъснато производство поради високата си стабилност; -филтрирането в задънена улица се препоръчва за малки-компактни проекти поради лесната му работа и поддръжка.
Работни параметри: цикъл на-задънена филтрация По-малко или равно на 2 часа; филтрирането на кръстосан-поток, комбинирано с периодично обратно промиване, контролира разликата в трансмембранното налягане в рамките на разумен диапазон.
Схема за почистване: Използва се чисто физическо комбинирано почистване, което не изисква химични агенти, което го прави екологично и с ниска-цена, подходящо за киселинни отпадъчни води.
4. Заключение
Ултрафилтрационната мембранна технология може ефективно да третира киселинни циркулиращи отпадъчни води от производството на стъклени влакна, като ефективно задържа стъклени микрофибри и колоиди, произвеждайки чисти и съвместими отпадъчни води, които могат да бъдат директно използвани повторно в производствената линия.
За това пречистване на отпадъчните води са подходящи както филтрирането с кръстосан поток, така и филтрирането в задънен край. Филтрирането на кръстосан-поток предлага по-стабилна работа, докато устройствата за-задънено филтриране са по-компактни, което позволява гъвкав избор въз основа на мащаба на проекта.
Цикъл на филтриране По-малко от или равен на 2 часа и комбинирано физическо почистване ефективно контролират замърсяването на мембраната, осигурявайки дългосрочна-стабилна работа на мембраната.
Технологията за повторно използване на ултрафилтрационната мембрана може да постигне възстановяване на ресурсите от отпадъчни води и намаляване на обема, да подобри качеството на продукта и ефективността на производството и има значителни икономически и екологични ползи.