giriiş
Endüstriyel sıfır{0}deşarj ve atık su kaynağı geri kazanımı endüstrisindekiler, ters ozmoz konsantresinin tüm sistemin en zorlu parçası olduğunu biliyor. Ters ozmoz membranı tarafından konsantre edildikten sonra, kalsiyum ve magnezyum sertliği, silika, toplam tuzluluk ve alkaliliğin tümü çarpılır, bu da karmaşık su bileşimi ve güçlü bir kireçlenme eğilimi ile sonuçlanır. Yetersiz ön arıtma kolaylıkla sonraki membran sisteminin kireçlenmesine ve kirlenmesine, buharlaştırıcı verimliliğinin azalmasına ve kristalizasyon sisteminin anormal çalışmasına neden olabilir. Ters ozmoz konsantresinin derinlemesine sertliğinin giderilmesine yönelik ana akım teknoloji olan ikili-alkali yöntemi, sertlik ve silikanın sinerjik kontrolünü sağlayabilir. Silisyum karbür seramik membranlarla geliştirilmiş ayırma özelliğiyle birleştirildiğinde, atık suyun stabilitesini ve sistemin güvenilirliğini daha da artırabilir.
I. Ters Osmoz Konsantresinin Sertliği ve Özelliklerine İlişkin Temel Bilgiler
Toplam sertlik, sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının toplam konsantrasyonunu ifade eder; bu, membran sisteminin operasyonel stabilitesini ve kireçlenme riskini değerlendirmek için temel bir göstergedir.
Bileşimine göre sertlik iki ana kategoriye ayrılabilir: Birincisi, geçici sertlik olarak da bilinen ve esas olarak kalsiyum bikarbonat ve magnezyum bikarbonat formunda bulunan karbonat sertliğidir. Sertliği çökeltmek ve gidermek için ısıtmak ve kaynatmak suretiyle çıkarılabilir.
Diğeri ise sülfatlar ve klorürler biçiminde bulunan, kalıcı sertlik olarak da bilinen-karbonat olmayan sertliktir. Isıtma yoluyla uzaklaştırılamaz ve kimyasal çökeltme, iyon değişimi veya membran yöntemleriyle etkili bir şekilde uzaklaştırılması gerekir.
Ters ozmoz konsantresi bağlamında özellikler açıktır: Ters ozmoz sistemlerinin tuzlar, sertlik ve silikatlar üzerinde tutucu ve zenginleştirici etkisi vardır. Konsantre tarafındaki iyon konsantrasyonu tipik olarak 3 ila 8 kat konsantre edilir ve TDS genellikle 10.000 ila 60.000 mg/L arasındadır ve yüksek çalışma koşulları altında 100.000 mg/L'nin üzerine çıkar. Toplam sertlik sürekli olarak 500 ila 3.000 mg/L arasında tutulur; silika ve alkalilik de yüksektir ve Langrier doygunluk indeksi ve sülfat ölçekleme indeksi standartları önemli ölçüde aşar. Bu tür su kalitesindeki en büyük sorun, membran yüzeyine, boru iç duvarlarına ve evaporatör ısı değişim borusu duvarlarına yapışan kalsiyum karbonat, magnezyum hidroksit, kalsiyum sülfat ve silikatlar gibi çözünmeyen tortuları kolaylıkla oluşturmasıdır. Bu, membran akışının azalmasına, transmembran basınç farkının artmasına, ısı alışverişi verimliliğinde bir azalmaya ve kristalize tuz kalitesinin bozulmasına neden olur; bu, sıfır deşarjlı sistemlerin uzun süreli çalışmasını kısıtlayan önemli bir sorun noktasıdır.
II. Çift-Alkali Yağış Teknolojisine Giriş
Meslekten olmayanların ifadesiyle, ikili-alkali yöntemi, kalsiyum hidroksit ve sodyum karbonatın adım adım eklendiği kimyasal bir çökeltme işlemidir. Yüksek sertlik, yüksek silika ve yüksek alkaliliğe sahip ters ozmoz konsantresi için şu anda en uygulanabilir ve ekonomik ön arıtma teknolojisidir.
1. Proses Reaksiyon Prensibi
(1) Kalsiyum hidroksitin (Ca(OH)2) eklenmesi esas olarak alkaliniteyi ayarlamaya, magnezyum ve silikayı çıkarmaya ve suyun bikarbonat alkalinitesini azaltmaya yarar. Magnezyum giderme ve alkalinite azaltma reaksiyon denklemleri:
Silikon giderme kimyasal reaksiyon denklemi (yüksek pH koşulları altında):
Suyun pH'ını 11.0'ın üzerine çıkarmak için kireç eklendiğinde, magnezyum iyonları magnezyum hidroksit çökeltisine dönüştürülür. Eş zamanlı olarak, sudaki çözünmüş silika, güçlü alkali koşullar altında silikat iyonlarına dönüştürülür ve bunlar daha sonra sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla birleşerek çözünmeyen kalsiyum silikat ve magnezyum silikat çökeltileri oluşturur ve etkili silikon giderimi sağlanır. Aynı zamanda bikarbonat iyonları nötralize edilerek alkalilik taban çizgisi düşürülür ve daha sonraki sertlik ve silika tortusu riski azaltılır.
(2) Sodyum karbonat (Na₂CO₃) eklendiğinde, sodyum karbonat esas olarak sudan kalsiyum iyonlarını uzaklaştırmak ve işlenmesi zor--karbonat dışı sertliği- ortadan kaldırmak için kullanılır. Kalsiyum sertliği giderme reaksiyon denklemi:
Kalsiyum karbonat kristal çökeltileri oluşturmak için karbonat iyonları ve kalsiyum iyonlarının kombinasyonunun kullanılmasıyla, artık kalsiyum sertliği daha da azaltılır ve toplam sertlik, kabul edilebilir bir aralıkta stabil olarak kontrol edilir.
2. Teknolojik Avantajlar ve Geleneksel Eksiklikler
İkili-alkali yönteminin önemli avantajları vardır: hazır reaktifler, düşük işletme maliyetleri ve büyük-ölçekli sürekli tedavi gerçekleştirme yeteneği. Sertleştirmeyi, alkaliyi azaltmayı ve silikondan arındırmayı aynı anda tamamlayabilir ve yüksek-tuz ve yüksek-alkali su kalitesi etkilerine karşı güçlü bir dirence sahiptir, bu da onu ters ozmoz konsantresi gibi zorlu koşullar için son derece uygun kılar.
Bununla birlikte, geleneksel çift-alkali yönteminin de bariz eksiklikleri vardır: reaksiyonda üretilen kalsiyum karbonat, magnezyum hidroksit ve silikat topakları ince parçacık boyutlarına sahiptir, bu da geleneksel çökeltme tanklarında yavaş doğal çökelme hızlarına ve eksik katı-sıvı ayrımına neden olur; atık suyun bulanıklığı ve askıdaki katı maddeler nispeten yüksektir ve ince kristal parçacıklar filtre ünitesine kolayca nüfuz edebilir, bu da aşağı akış membranı ve buharlaştırıcı için hala bir kireçlenme riski oluşturur; dahası, sertleştirme ve silikondan arındırma, rekabetçi engelleme sergileyerek sıradan sedimantasyon işlemlerinin her iki göstergeyi aynı anda optimize etmesini zorlaştırır.
III. İkili-Alkali Yöntemi + Silisyum Karbür Seramik Membran Bağlantı Sürecine Giriş
Geleneksel ikili-alkali yönteminin eksikliklerini gidermek amacıyla, konsantre ön işlemi için ikili koruma sağlayan ikili-alkali yöntemi + silisyum karbür seramik ultrafiltrasyon membran birleştirme işlemi ortaya çıkmıştır. Genel Süreç Yolu:
Tüm sürecin açık bir mantığı vardır: Ön uç, kalsiyum ve magnezyum iyonlarını ve silisitleri katı çökeltilere dönüştüren bir kimyasal reaksiyonu tamamlamak için ikili-alkali yöntemine dayanır; arka uç, geleneksel yüksek-yoğunluklu çökeltme tanklarının ve multimedya-filtrasyon işlemlerinin yerini alan, yüksek-hassasiyette tutma için silikon karbür seramik membrana dayanır.
Silisyum karbür seramik membran, kalsiyum karbonat, magnezyum hidroksit, silikat mikro-topakları, kolloidleri ve asılı parçacık maddeyi tamamen tutabilen nano ölçekli gözeneklere sahiptir ve yüksek-basınçlı membranların ve buharlaştırma kristalizasyon ekipmanının katı giriş gereksinimlerini tam olarak karşılar.
Bu işlemin avantajları aşağıdaki gibidir:
1. Kararlı ve Güvenilir Çalışma: Silisyum karbür seramik membran, zorlu çalışma koşullarına, kirlenmeye karşı- dayanıklıdır ve kolayca tıkanmaz. Düşük temizleme sıklığı gerektirir ve uzun süreli-çalışmada önemli bir performans düşüşü yaşanmaz; bu da sürekli ve istikrarlı çalışmayı mümkün kılar ve kesinti süresinin etkisini azaltır.
2. Olağanüstü Ekonomik Verimlilik: İkili-alkali yönteminin reaktif maliyetleri düşüktür, silisyum karbür seramik membran uzun bir ömre sahiptir ve sık sık değiştirme gerektirmez, geri yıkama suyu tüketimi düşüktür ve uzun-vadeli bakım maliyetleri kontrol edilebilir.
3. Geniş Uyarlanabilirlik: Çeşitli endüstrilere ve ters ozmoz konsantresi konsantrasyonlarına uyarlanabilir, hem konsantrenin yeniden kullanımı hem de sıfır-boşaltma ön arıtma gereksinimlerini karşılar.
4. Basit ve-Uygulaması-Kolay Süreç: Basitleştirilmiş süreç, az yer kaplar, tek bir birime entegre edilebilir, yüksek düzeyde otomatiktir, bakımı kolaydır ve uzman bir ekip olmadan istikrarlı bir şekilde çalışabilir.
5. Yeşil ve Çevre Dostu: Düşük çamur üretimi ve kapsamlı kullanım, ikincil kirlilik yok, konsantre kalitesinin iyileştirilmesine ve yeniden kullanılmasına olanak tanır, işletmelerin su tasarrufu yapmasına, kirliliği azaltmasına ve kaynak geri dönüşümü sağlamasına yardımcı olur.
Alkali yöntem + silisyum karbür seramik ultrafiltrasyon membran birleştirme işlemi, ikili-alkali yönteminin ekonomik verimliliğini ve şok direnci avantajlarını korurken, geleneksel işlemlerin eksikliklerini gidermek için silisyum karbür seramik membrandan yararlanır. Yalnızca proses akışını kısaltmakla, yerden tasarruf etmekle ve manuel bakımı azaltmakla kalmaz, daha da önemlisi kireç-oluşturan maddeleri kaynağında tamamen durdurur, atık suyun sertliğini ve silikon içeriğini istikrarlı bir şekilde kontrol eder, aşağı yöndeki membran sistemi ve buharlaştırıcıda kireçlenme ve kirlenme riskini önemli ölçüde azaltır, ekipmanın çalışma döngülerini uzatır ve reaktif tüketimini ve arıza bakım maliyetlerini azaltır. Ters ozmoz konsantresinin sıfır-deşarjlı ön arıtımı için olgunlaşmış ve tercih edilen bir süreç haline gelmiştir.