چکیده
فاضلاب در گردش حاصل از تولید الیاف شیشه حاوی میکروالیاف شیشه، کلوئیدها و مواد اسیدی است. کیفیت آب آن به راحتی بدتر می شود و کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار می دهد و فرآیندهای تصفیه سنتی برای بازیافت دشوار است. این مقاله از فناوری غشای اولترافیلتراسیون برای تصفیه فاضلاب در گردش حاصل از تولید الیاف شیشه استفاده می کند. شار غشایی، اختلاف فشار گذرنده، کیفیت پساب و پایداری عملیاتی فرآیندهای فیلتراسیون متقاطع-جریان و فیلتراسیون مرده{4}} مقایسه شده است. چرخه فیلتراسیون و طرح تمیز کردن برای تأیید امکان استفاده مجدد از غشای اولترافیلتراسیون بهینه شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که هر دو روش فیلتراسیون می توانند به تصفیه فاضلاب کارآمد دست یابند و پساب شفاف و شفاف تولید کنند. فیلتر{8}}جریان متقاطع پایداری عملیات مداوم قوی‌تری را نشان می‌دهد، در حالی که فیلتر-بنگاه فشرده‌تر است. هنگامی که چرخه فیلتراسیون کمتر یا مساوی 2 ساعت باشد، اختلاف فشار غشایی ثابت می‌ماند و تمیز کردن فیزیکی ترکیبی از شستشوی هوا + شستشوی معکوس + شستشوی رو به جلو می‌تواند عملکرد غشا را به طور کامل بازیابی کند. پساب تصفیه شده را می توان مستقیماً در خط تولید مجدداً مورد استفاده قرار داد، که به طور قابل توجهی تخلیه و مصرف آب شیرین را کاهش می دهد، و راه حلی مهندسی برای استفاده مجدد{15}}بر اساس منابع از فاضلاب الیاف شیشه ارائه می کند.
کلمات کلیدی: غشای اولترافیلتراسیون; فاضلاب فیبر شیشه ای؛ بازیافت؛ فیلتراسیون متقاطع-جریان؛ فیلتر-بن بست؛ اختلاف فشار غشایی؛ نظافت فیزیکی
مقدمه
در تولید فیبر شیشه ای و جداکننده باتری، سیستم آب در گردش مقدار زیادی فاضلاب حاوی میکروالیاف شیشه، کلوئیدها و مواد اسیدی تولید می کند. کیفیت آب به سرعت بدتر می شود و منجر به کاهش کیفیت محصول، تعطیلی خط تولید برای جایگزینی آب و افزایش تخلیه فاضلاب می شود و در نتیجه بار تصفیه فاضلاب را افزایش می دهد. فرآیندهای ته نشینی و فیلتراسیون سنتی نمی توانند الیاف ریز و کلوئیدها را حذف کنند و برآوردن نیازهای بازیافت را دشوار می کند.
فناوری غشای اولترافیلتراسیون که توسط فشار هدایت می شود، می تواند ذرات ریز، کلوئیدها و جامدات معلق را به طور موثر حفظ کند و مزایایی مانند دقت جداسازی بالا، تجهیزات یکپارچه و عملکرد خودکار را ارائه می دهد که آن را برای تصفیه فاضلاب فیبر شیشه ای مناسب می کند. فیلتراسیون متقاطع- و فیلتراسیون مرده- دو فرآیند اصلی عملیات غشاهای اولترافیلتراسیون هستند که تفاوت‌های قابل توجهی در ویژگی‌های عملیاتی، کنترل آلودگی و هزینه‌های نگهداری آنها دارند. تحقیقات در مورد بهینه سازی فرآیند به طور خاص برای فاضلاب فیبر شیشه ای محدود است. این مقاله عملکرد عملیاتی دو فرآیند را از طریق آزمایش‌های مقیاس{5} آزمایشی مقایسه می‌کند، پارامترهای عملیاتی و طرح‌های تمیز کردن را بهینه می‌کند، بازیافت فاضلاب را به دست می‌آورد، و راندمان تولید و استفاده از منابع آب را بهبود می‌بخشد.
1. مواد و روشهای آزمایشی
1.1 نمونه های آب آزمایشی
نمونه‌های آب از استخر گردش آب سفید یک سازنده جداکننده باتری گرفته شد. ویژگی‌های فاضلاب عبارت بودند از: حاوی میکروالیاف شیشه و کلوئید، pH≈2، ظاهر سفید شیری، فیبر بالا، فاضلاب در گردش اسیدی قوی، با چرخه گردش 1-2 روز و نوسانات زیاد در کیفیت آب.
1.2 دستگاه تجربی
یک دستگاه آزمایشی اولترافیلتراسیون کاملاً خودکار- با یک ماژول غشای اولترافیلتراسیون منفرد استفاده شد. مواد غشایی غشای اولترافیلتراسیون مقاوم در برابر اسید بود، با دقت نگهداری سازگار با حفظ الیاف ریز. این دستگاه دو حالت کار داشت:-جریان متقاطع و بن بست-، که امکان تمیز کردن خودکار از طریق تمیز کردن هوا، شستشوی معکوس و شستشوی جلو را فراهم می‌کرد.
1.3 فرآیند تجربی
فیلتراسیون متقاطع-جریان: سرعت جریان ورودی 8 m³/h، سرعت جریان نفوذ 3 m³/h، کنسانتره برای تصفیه بیشتر به مخزن آب خام بازگردانده می شود.
فیلتراسیون بن‌بست: نرخ جریان ورودی=سرعت جریان نفوذی=3 m³/h، بدون گردش مجدد کنسانتره، چرخه‌های فیلتراسیون روی ۱ ساعت، ۲ ساعت و ۴ ساعت تنظیم شده است.
فرآیند تمیز کردن: شستشو با هوا 2 دقیقه + شستشوی معکوس 2 دقیقه + شستشو به جلو 1 دقیقه، تمیز کردن کاملا فیزیکی، بدون عوامل شیمیایی.
1.4 شاخص های ارزیابی
شاخص های ارزیابی اصلی عبارتند از اختلاف فشار گذرنده، شار غشا، کیفیت پساب و پایداری عملیاتی. اختلاف فشار غشایی نشان دهنده میزان رسوب غشاء است و شفافیت پساب، اثر جداسازی را مشخص می کند.
2 نتایج تجربی و تجزیه و تحلیل
2.1 تست مناسب بودن تجهیزات غشایی اولترافیلتراسیون
واحد آزمایشی اولترافیلتراسیون به مدت 33 ساعت به طور متناوب کار کرد. پساب فاضلاب اسیدی سفید شیری بود، و تراوش در سرتاسر شفاف و شفاف باقی ماند، و ثابت کرد که غشای اولترافیلتراسیون برای فاضلاب فیبر شیشه ای مناسب است و عملکرد جداسازی پایداری را نشان می دهد.
2.2 عملکرد فرآیند فیلتراسیون متقاطع{1}}جریان
در طول عملیات مداوم فیلتراسیون جریان متقاطع، اختلاف فشار غشایی به آرامی در طول زمان افزایش می‌یابد. پس از تعویض آب و شستشوی معکوس غشا، اختلاف فشار به طور کامل بهبود می یابد. عملکرد مداوم هیچ رسوب کنترل نشده غشایی را نشان نمی دهد و کیفیت تراوش ثابت می ماند و الزامات بازیافت خط تولید را برآورده می کند.
مزایا: گردش مجدد کنسانتره رسوب آلودگی را بر روی سطح غشاء کاهش می دهد و سرعت رسوب را کاهش می دهد. برای تولید مداوم-در مقیاس بزرگ و طولانی-، که پایداری عملیاتی بهینه را نشان می‌دهد.
2.3 عملکرد فرآيند فيلتراسيون مرده{1}}
تست‌های چرخه فیلتر{0} بن‌بست:
1h، 2h: هیچ تغییر قابل توجهی در دیفرانسیل فشار غشایی وجود ندارد. عملکرد پایدار
4h: افزایش قابل توجه دیفرانسیل فشار غشایی. افزایش رسوب غشایی با این حال، پس از تمیز کردن فیزیکی، اختلاف فشار به سرعت بهبود می‌یابد و عملکرد غشا هیچ کاهشی نشان نمی‌دهد.
نتیجه‌گیری: فیلتراسیون بن‌بست با چرخه‌ای که در عرض 2 ساعت کنترل می‌شود، می‌تواند برای مدت‌های طولانی به طور پایدار عمل کند. این دستگاه هیچ ترشح کنسانتره ای تولید نمی کند، ساختار فشرده تری دارد و برای سناریوهای-در مقیاس کوچک و فشرده مناسب است.
2.4 عملکرد کنترل رسوب غشایی و بازسازی
رسوب غشای اولترافیلتراسیون یک پدیده اجتناب ناپذیر در طول عملیات است. یک فرآیند ترکیبی تمیز کردن فیزیکی از شستشوی هوا + شستشوی معکوس + شستشوی رو به جلو به طور موثری الیاف و رسوبات کلوئیدی را از سطح غشاء حذف می کند، هیچ گونه باقیمانده شیمیایی باقی نمی گذارد، آسیبی به ماژول غشاء نمی رساند، و امکان ترمیم کامل شار غشا و عملکرد جداسازی را فراهم می کند و عملکرد پایدار طولانی مدت را تضمین می کند.
2.5 اثر استفاده مجدد و مزایای مهندسی
استفاده مجدد از آب تراوش: تراوش اولترافیلتراسیون را می توان مستقیماً در سیستم آب در حال گردش خط تولید مجدداً استفاده کرد، کیفیت آب پایدار را تضمین کرد، کیفیت محصول دیافراگم را بهبود بخشید و چرخه تغییر آب خط تولید را گسترش داد.
کاهش آلودگی و کاهش کربن: تخلیه فاضلاب به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و بار روی تصفیه خانه فاضلاب را کاهش می دهد. مصرف آب شیرین به طور قابل توجهی کاهش می یابد، که باعث صرفه جویی در منابع آب و هزینه های عملیاتی می شود.
راندمان تولید: از توقف مکرر برای تغییر آب جلوگیری می شود، زمان عملیات مداوم خط تولید را افزایش می دهد و راندمان تولید را بهبود می بخشد.
3. بهینه سازی فرآیند و توصیه های مهندسی
انتخاب فرآیند: فیلتراسیون متقاطع-جریان برای تولید مداوم-در مقیاس بزرگ به دلیل پایداری بالا توصیه می‌شود. فیلتراسیون بن‌بست برای پروژه‌های کوچک و فشرده به دلیل سهولت کارکرد و نگهداری آن-توصیه می‌شود.
پارامترهای عملیاتی: چرخه فیلتراسیون بن بست کمتر یا مساوی 2 ساعت. فیلتراسیون جریان متقاطع همراه با شستشوی معکوس دوره ای، اختلاف فشار غشایی را در محدوده معقولی کنترل می کند.
طرح تمیز کردن: تمیز کردن ترکیبی صرفاً فیزیکی استفاده می شود، بدون نیاز به عوامل شیمیایی، آن را دوستدار محیط زیست و کم هزینه-، و برای شرایط اسیدی فاضلاب مناسب می کند.
4. نتیجه گیری
فناوری غشای اولترافیلتراسیون می‌تواند به طور موثر فاضلاب اسیدی در گردش تولید الیاف شیشه را تصفیه کند، به طور موثر میکروالیاف شیشه و کلوئیدها را حفظ کند، پساب شفاف و سازگار را تولید کند که می‌تواند مستقیماً در خط تولید مجدداً استفاده شود.
هم فیلتر-جریان متقاطع و هم فیلتراسیون مرده-برای این تصفیه فاضلاب مناسب هستند. فیلتراسیون متقاطع{3}}جریان متقاطع عملکرد پایدارتری را ارائه می‌کند، در حالی که دستگاه‌های فیلتر{4}} مرده فشرده‌تر هستند و امکان انتخاب انعطاف‌پذیر بر اساس مقیاس پروژه را فراهم می‌کنند.
چرخه فیلتراسیون کمتر یا مساوی 2 ساعت و تمیز کردن فیزیکی ترکیبی به طور موثر رسوب غشاء را کنترل می کند و عملکرد پایدار غشاء را تضمین می کند.
فناوری استفاده مجدد از غشای اولترافیلتراسیون می تواند به بازیابی منابع فاضلاب و کاهش حجم دست یابد، کیفیت محصول و کارایی تولید را بهبود بخشد و دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی قابل توجهی باشد.
