تجهیزات تصفیه فاضلاب

 

 

 

غشاهای کاربید سیلیکون (SiC) با مزایای اصلی مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اسید و قلیایی، مقاومت در برابر رسوب و استحکام مکانیکی بالا، عملکرد بسیار فراتر از غشاهای سرامیکی آلی و معدنی سنتی را در سناریوهایی مانند تصفیه فاضلاب صنعتی پیشرفته، بازیابی منابع فاضلاب شهری، و تصفیه بسیار زیاد فاضلاب نشان می‌دهند. آنها به فناوری ترجیحی برای تصفیه فاضلاب در شرایط سخت تبدیل شده اند.

 

I. سناریوهای کاربردی اصلی و راه حل های فنی

1. تصفیه فاضلاب صنعتی آلی با غلظت بالا
صنایع قابل اجرا: شیمیایی زغال سنگ، پتروشیمی، دارویی، چاپ و رنگرزی، کاغذ سازی

 

ویژگی های فاضلاب: COD بالا، کدورت بالا، حاوی مواد آلی مقاوم، برخی از فاضلاب ها دارای دمای بالا (60-120 درجه) هستند.

 

راه حل کاربردی:

• مرحله پیش تصفیه: غشاهای اولترافیلتراسیون SiC با جایگزینی فیلتر شنی و فیلتراسیون چند رسانه ای، می توانند جامدات معلق، کلوئیدها و قطرات روغن را با کدورت پساب کمتر یا مساوی 0.1 NTU و SDI کمتر یا مساوی 3، کمتر یا مساوی 3، برای تغذیه با کیفیت بالا، حفظ کنند. (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)، عمر عناصر غشایی بعدی را 3-5 برابر افزایش می دهد.
• مرحله درمان پیشرفته: غشاهای نانوفیلتراسیون SiC می‌توانند مواد آلی مولکولی کوچک (مانند فنل‌ها، رنگ‌ها و آنتی‌بیوتیک‌ها) را حفظ کنند. در ترکیب با فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP)، این امر منجر به تخریب عمیق COD در فاضلاب، رعایت استانداردهای انتشار یا الزامات استفاده مجدد می شود.

مورد معمول: در تصفیه فاضلاب با نمک بالا از کارخانه های شیمیایی زغال سنگ، غشاهای اولترافیلتراسیون SiC به طور پایدار در دمای 80 درجه و pH 10-11 با نرخ کاهش شار کار می کنند.<5%/month and a chemical cleaning cycle of up to 6 months.

 

2. تصفیه فاضلاب روغنی
صنایع قابل اجرا: آب تولید شده در میدان نفتی، امولسیون های پردازش فلز، فاضلاب پذیرایی

 

ویژگی های فاضلاب: حاوی روغن امولسیون شده و روغن پراکنده است. اندازه قطرات روغن کوچک است (100-1 نانومتر) که به راحتی باعث رسوب غشاء می شود.

 

مزایای برنامه:

• The SiC membrane surface has weak hydrophobic and oleophilic properties, making it difficult for oil droplets to adsorb and deposit; it is resistant to chemical cleaning and can be cleaned with high-concentration alkaline solution (2% NaOH) + sodium hypochlorite (1000 mg/L), with a flux recovery rate >95 درصد راه حل کاربردی: با استفاده از فرآیند "پیش تصفیه زدایی + جداسازی غشایی اولترافیلتراسیون SiC"، جداسازی آب موثر روغن{3} با محتوای روغن پساب کمتر یا مساوی 5 میلی گرم در لیتر به دست می آید که می تواند مستقیماً به عنوان آب آرایشی برای خنک سازی در گردش استفاده شود.

 

3. بهره برداری از منابع فاضلاب شهری
سناریوهای قابل اجرا: ارتقا و نوسازی تصفیه خانه های فاضلاب شهری، استفاده مجدد از آب بازیافتی

 

الزامات اصلی: پساب باید دارای "استاندارد کیفیت آب برای استفاده از آب صنعتی در استفاده مجدد از فاضلاب شهری" باشد (GB/T 19923-2005)

 

مزایای برنامه:

• Compared to traditional activated sludge + sand filtration processes, the SiC membrane bioreactor (SiC-MBR) eliminates the need for a secondary sedimentation tank, reducing the footprint by 40%; it retains sludge flocs and bacteria, achieving effluent turbidity ≤0.1 NTU and an E. coli removal rate >99.99%.
• مقاومت بالایی در برابر بارهای شوک دارد. پایداری عملیاتی سیستم تحت تأثیر نوسانات کیفیت آب ورودی (COD، نوسانات نیتروژن آمونیاکی) قرار نمی گیرد. چرخه تمیز کردن شیمیایی طولانی است و هزینه های عملیاتی و نگهداری 30٪ کمتر از MBR های آلی است.

 

4. پیش تصفیه فاضلاب با{1}}شوری بالا برای تخلیه صفر

صنایع قابل اجرا: فاضلاب گوگرد زدایی نیروگاه، فاضلاب ترشی متالورژی، فاضلاب شیمیایی با نمک بالا-

 

خصوصیات فاضلاب: محتوای نمک بالا (TDS 10000-50000 mg/L)، سختی بالا، حاوی یون های فلزات سنگین

 

ارزش کاربردی:

• غشاهای اولترافیلتراسیون SiC در برابر محیط‌های با نمک بالا مقاوم هستند و به دلیل تغییر در فشار اسمزی متورم یا تغییر شکل نمی‌دهند. آنها می توانند ذرات رسوب تشکیل شده توسط یون های کلسیم و منیزیم و کلوئیدهای هیدروکسید فلزات سنگین را حفظ کنند و از مسدود شدن تبخیرکننده ها و کریستالایزرهای بعدی جلوگیری کنند.
• در مقایسه با فرآیندهای پیش تصفیه سنتی (مانند نرم کردن آهک)، سختی پساب سیستم های غشایی SiC<50 mg/L (calculated as CaCO₃), significantly reducing the risk of evaporator scaling and improving the operating efficiency of zero-discharge systems.

 

5. تصفیه فاضلاب با دمای بالا{1}

سناریوهای قابل اجرا: کاغذسازی مشروب سیاه (درجه حرارت 80-100 درجه)، فاضلاب رنگرزی با دمای بالا (درجه حرارت 60-90 درجه)، آبگوشت تخمیر دارویی (دمای 50-70 درجه)

 

موانع فنی: غشاهای آلی سنتی می توانند دما را تحمل کنند<50℃, and are prone to aging and failure under high-temperature conditions.

 

مزایای غشای SiC: تحمل طولانی‌مدت-در دمای بالای 120 درجه، عدم نیاز به پیش تصفیه خنک‌کننده، درمان مستقیم محلول‌های تغذیه با دمای بالا، صرفه‌جویی در مصرف انرژی خنک‌کننده. در عین حال، دمای بالا می تواند سیالیت محلول خوراک را بهبود بخشد، ویسکوزیته را کاهش دهد و شار غشا را افزایش دهد.

 

II. نکات فنی کلیدی برای کاربرد

1. بهینه سازی پیش تصفیه: یک فیلتر سبد 50-100 میکرومتری برای حذف ناخالصی های ذرات بزرگ (مانند شن، شن و الیاف) برای جلوگیری از خراشیدن سطح غشاء باید نصب شود. برای کاهش بار رسوب غشایی، پساب های روغنی باید ابتدا تحت تصفیه دمولسیفیکاسیون قرار گیرند (مانند افزودن مولسیفایرها یا دمولسیفایر اولتراسونیک).

 

2. کنترل پارامتر فرآیند

• فشار عملیاتی: 1-5 بار برای جلوگیری از تغییر شکل منافذ غشا به دلیل فشار بالا توصیه می شود.
• سرعت جریان متقاطع: 0.5-2 متر بر ثانیه. برای فاضلاب بسیار آلوده، سرعت جریان را می توان به طور مناسب افزایش داد تا نیروی برشی افزایش یابد و قطبش غلظت سرکوب شود.
• استراتژی تمیز کردن: ترکیبی از "هوا-شستشوی معکوس آب + تمیز کردن شیمیایی" را اتخاذ کنید. چرخه شستشوی معکوس: 15-30 دقیقه در زمان. چرخه تمیز کردن شیمیایی: 3-6 ماه / زمان. شستشوی قلیایی + شستشوی اسیدی ترجیح داده می شود.

 

3. طراحی یکپارچه سازی سیستم
طراحی مدولار برای افزایش ظرفیت انعطاف پذیر بر اساس حجم پردازش؛ مجهز به سیستم کنترل خودکار PLC برای نظارت بر پارامترهایی مانند شار، فشار و کدورت در زمان واقعی، دستیابی به شستشوی معکوس خودکار و تمیز کردن شیمیایی، کاهش هزینه‌های مداخله دستی.

 

 

 

فرآیندهای همراه مبتکرانه: غشاهای SiC با فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (مانند اکسیداسیون کاتالیزوری ازن)، تقطیر غشایی و اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای دستیابی به تصفیه عمیق و بازیابی منابع فاضلاب بسیار چالش برانگیز همراه می شوند.

 

بازیابی منابع گسترده: هنگام تصفیه فاضلاب حاوی فلزات گرانبها و{0}}مواد آلی با ارزش بالا، غشاهای SiC می‌توانند به حفظ و بازیابی مؤثر مواد هدف دست یابند و مزایای اقتصادی تصفیه فاضلاب را بهبود بخشند.

 

مراحل تمیز کردن و نگهداری پس از آزمایشات غشای SiC
غشاهای SiC با مقاومت اسیدی و قلیایی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و استحکام مکانیکی بالا، نیاز به تمیز کردن و نگهداری بعد از آزمایش دارند. هدف اصلی حذف کامل آلاینده ها از سطح غشا و منافذ، بازگرداندن شار غشا و عملکرد احتباس، جلوگیری از رسوب غیرقابل برگشت و افزایش طول عمر عنصر غشا است. موارد زیر رویه‌های تمیز کردن و نگهداری استاندارد، نکات کلیدی عملیاتی و اقدامات احتیاطی است.

 

I. پست{1}}پیش درمان آزمایشی: ارزیابی آلودگی و شستشوی اولیه

پس از آزمایش، نوع و درجه رسوب غشایی باید قبل از انجام تمیز کردن هدف ارزیابی شود:

 

1. قضاوت نوع آلاینده

- طبقه‌بندی براساس ویژگی‌های خوراک آزمایشی:

- رسوب غیر آلی: پس از تصفیه-سختی،- فاضلاب با شوری بالا، کربنات‌های کلسیم و منیزیم و اکسیدهای فلزی (مانند Fe2O3، MnO2) به راحتی روی سطح غشا رسوب می‌کنند.

- رسوب آلی: مولکول‌های مواد آلی، گریس و رنگ پس از تصفیه-COD بالا، فاضلاب و رنگرزی، به راحتی در منافذ جذب می‌شوند.

- رسوب بیولوژیکی: پس از تصفیه فاضلاب شهری و آبگوشت تخمیر، باکتری ها و قارچ ها به راحتی روی سطح غشاء رشد می کنند و یک بیوفیلم تشکیل می دهند.

 

2. محاسبه واپاشی سیال

شار اولیه $J_0$ و شار نهایی $J_1$ را ثبت کنید. نرخ واپاشی شار $\\eta=(J_0 - J_1) / J_0\\times100\\%$ را محاسبه کنید.

- اگر $\\eta < 10\\%$: فقط شستشوی معکوس با آب تمیز مورد نیاز است.

- اگر $10\\%\\leq\\eta < 30\\%$: شستشوی معکوس با آب تمیز + تمیز کردن شیمیایی ساده مورد نیاز است.

- اگر $\\eta\\geq 30\\%$: شستشوی معکوس با آب تمیز + تمیز کردن شیمیایی پیشرفته لازم است.

 

3. شستشوی معکوس آب تمیز اولیه

- از حالت شستشوی معکوس جریان متقاطع- استفاده کنید، فشار شستشوی معکوس را در 0.5-1 بار، و نرخ جریان شستشوی معکوس را در 1.2-1.5 برابر نرخ جریان عملیاتی آزمایشی کنترل کنید.

- برای جلوگیری از وارد کردن ناخالصی‌های جدید با آب لوله‌کشی، از آب دیونیزه یا تراوش اولترافیلتراسیون به عنوان محیط شستشوی معکوس استفاده کنید.

- زمان شستشوی معکوس: 10 تا 15 دقیقه، تا زمانی که پساب شستشوی معکوس شفاف و عاری از مواد جامد معلق آشکار شود.

 

II. فرآیند تمیز کردن شیمیایی مرحله‌ای (مراحل اصلی)
طرح تمیز کردن را بر اساس درجه آلودگی انتخاب کنید، با پیروی از اصل "ابتدا شستشوی قلیایی، سپس شستشوی اسیدی، و در صورت لزوم ضد عفونی"، از مخلوط کردن مستقیم اسیدها و قلیاها اجتناب کنید.

 

1. شستشوی قلیایی: حذف آلاینده های آلی و بیولوژیکی
مناسب برای تمیز کردن غشاء پس از آزمایش با فاضلاب روغنی و COD بالا. از محلول قلیایی برای صابون سازی گریس، تجزیه مواد آلی و لایه برداری بیوفیلم استفاده می کند.

- فرمولاسیون عامل تمیز کننده (یکی را انتخاب کنید):

- فرمول استاندارد: 0.5-1% (کسر جرمی) محلول NaOH + 500-1000 میلی گرم در لیتر هیپوکلریت سدیم (NaClO);

- فرمولاسیون ملایم: محلول 0.3-0.5% کربنات سدیم (Na2CO3) + 300-500 mg/L پراکسید هیدروژن (H2O2) (مناسب برای کاربردهای حساس به کلر).

- پارامترهای عملیاتی:

- دمای تمیز کردن: 30 تا 40 درجه (افزایش دما می‌تواند کارایی تمیز کردن را بهبود بخشد، اما نباید از 60 درجه تجاوز کند).

- فشار تمیز کردن: 0.3-0.8 بار، با استفاده از تمیز کردن گردش جریان متقاطع، سرعت گردش 0.8-1.2 متر بر ثانیه.

- زمان تمیز کردن: 30 تا 60 دقیقه. اگر به شدت آلوده است، قبل از تمیز کردن چرخش، 1 تا 2 ساعت خیس کنید.

- قضاوت نقطه پایانی: رنگ و کدورت محلول تمیزکننده ثابت است و مقادیر COD محلول‌های تمیزکننده ورودی و خروجی اساساً ثابت هستند.

 

2. شستشو با اسید: حذف رسوب غیر آلی
مناسب برای تمیز کردن غشاء پس از آزمایش‌هایی با فاضلاب با سختی بالا،-شوری بالا، رسوب‌های معدنی حل شونده و اکسید فلز روی سطح غشا.

- فرمولاسیون عامل تمیز کننده (یکی را انتخاب کنید):

- فرمول استاندارد: محلول اسید سیتریک 0.1-0.5% (کسر جرمی) (PH را روی 2-3 تنظیم کنید، مناسب برای تمیز کردن مقیاس کلسیم و منیزیم).

- فرمولاسیون پیشرفته: محلول اسید کلریدریک (HCl) 0.5-1٪ (مناسب برای تمیز کردن مقیاس اکسید فلزی؛ از خوردگی اسیدی قوی تجهیزات جلوگیری کنید).

- پارامترهای عملیاتی:

- فشار تمیز کردن: 0.3-0.8 bar، سرعت گردش متقاطع-0.8-1.2 m/s.

- زمان تمیز کردن: 20 تا 40 دقیقه، بدون نیاز به گرم کردن، تمیز کردن در دمای اتاق کافی است.

- اقدامات احتیاطی کلیدی: پس از شستشوی اسید، ماژول غشاء را با مقدار زیادی آب یونیزه شده بشویید تا PH آب محصول به حالت خنثی (6-8) برگردد تا از خوردگی اسید باقیمانده به عناصر غشا جلوگیری شود.

 

3. درمان ضد عفونی (اختیاری) اگر محلول آزمایشی یک محلول فعال بیولوژیکی باشد (مانند آبگوشت تخمیر یا فاضلاب شهری)، یک مرحله ضد عفونی پس از شستشوی قلیایی برای از بین بردن میکروارگانیسم های باقیمانده لازم است.

- ضد عفونی کننده: محلول اسید پراستیک 1000-2000 میلی گرم در لیتر یا محلول هیپوکلریت سدیم 1000-500 میلی گرم در لیتر.

- روش کار: 30 دقیقه خیس کنید، سپس با آب دیونیزه بشویید تا اثری از مواد ضدعفونی کننده باقی نماند.

 

III. تأیید اثر تمیز کردن

پس از تمیز کردن، اثر تمیز کردن باید از طریق آزمایش شار تأیید شود تا از بازیابی عملکرد غشا اطمینان حاصل شود:

 

1. آزمایش شار آب خالص: تحت شرایط استاندارد (دمای 25 درجه، فشار 1 بار)، شار آب خالص غشا را آزمایش کنید $J_2$.

 

2. محاسبه نرخ بازیابی سیالیت: نرخ بازیابی شار $\\gamma=J_2/J_0\\times100\\%$;

- اگر $\\gamma\\eq90\\%$: تمیز کردن واجد شرایط است، و غشا را می توان برای آزمایش بعدی استفاده کرد.

- اگر $70\\%\\eq\\gamma<90\%$: The chemical cleaning process needs to be repeated;

- اگر $\\gamma<70\%$: Irreversible fouling may exist. Check the membrane surface for damage and replace the membrane element if necessary.

 

IV. ذخیره سازی و نگهداری طولانی مدت-

اگر عنصر غشاء نیاز به نگهداری طولانی مدت (بیش از 7 روز) پس از آزمایش داشته باشد، برای جلوگیری از رشد میکروبی و انسداد منافذ غشایی باید آب بندی شود:

 

1.{1}}ذخیره‌سازی کوتاه مدت (7 تا 30 روز)

- ماژول غشاء و لوله را با محلول هیپوکلریت سدیم 0.05-0.1% پر کنید.

- ورودی و خروجی ماژول غشایی را ببندید و آن را در مکانی خشک و خنک قرار دهید، از تابش مستقیم نور خورشید جلوگیری کنید.

 

2. ذخیره‌سازی طولانی مدت- (بیش از 30 روز)

- پس از اتمام تمیز کردن شیمیایی و تأیید شار، عنصر غشاء را در محلول گلیسرول 1-2٪ به مدت 30 دقیقه خیس کنید.

- محلول گلیسرول اضافی را تخلیه کنید، ورودی و خروجی را ببندید و در محیطی با دمای 0 تا 40 درجه نگهداری کنید تا از ترک‌خوردگی انجماد یا پیری-در دمای بالا جلوگیری کنید.

 

V. ممنوعیت های نظافت و نگهداری

1. از اسید هیدروفلوئوریک (HF) یا مواد پاک کننده حاوی فلوراید استفاده نکنید، زیرا باعث خوردگی مواد غشای SiC می شوند.

 

2. Avoid prolonged high-temperature cleaning (>60 درجه) برای جلوگیری از پیری مهر و موم ماژول غشاء؛

 

3. محلول های پاک کننده اسیدی و قلیایی باید جداگانه تهیه و نگهداری شوند. اختلاط مستقیم برای جلوگیری از تولید گازهای سمی به شدت ممنوع است.

 

4. برای جلوگیری از آسیب دیدن لوله‌های غشایی، از ضربه‌های فشار بالا در حین تمیز کردن خودداری کنید.

 

تگ های محبوب: تجهیزات تصفیه فاضلاب، تولید کنندگان تجهیزات تصفیه فاضلاب چین، تامین کنندگان، کارخانه