Kuinka se toimii: suodatusperiaatteet ja keraamisten kalvojen järjestelmän koostumus öljyveden erottamiseen

1. Ensinnäkin, hajoa intuitio: "seula"-väärinkäsitys

Monet ihmiset, kun näkevät ensimmäisen kerran keraamiset kalvot öljynpoistoon, ajattelevat niitä intuitiivisesti "seulana"-öljy on suurta, vesi on pientä, joten öljy pysyy ja vesi kulkee läpi. Tämä analogia ei ole väärä, mutta siitä puuttuu kriittisin puoli: öljyisessä jätevedessä ei todellakaan ole vaikea pitää suuria öljypisaroita, vaan pinta-aktiivisilla aineilla stabiloitua submikronin emulgoitua öljyä; Se, mikä todella määrää onnistumisen tai epäonnistumisen, ei myöskään ole "ovatko huokoset tarpeeksi pienet", vaan "siirtyykö öljy kalvoon, ja jos öljy on likaantunut, voidaanko se puhdistaa pois". Selittää selkeästi mitenkeraamiset kalvot öljyveden erottamiseensinun on aloitettava heidän perustoiminnoistaan-ristivirtaus-suodatus.

2. Risti-virtaussuodatus: ei "umpi-päätä", vaan "virtaus hankaamisen aikana"

Ristivirtaussuodatus on täysin erilainen kuin kotona soijamaidon suodattamiseen käytetty "umpi{1}}pääsuodatus". Umpi-pääsuodatuksessa syöttöneste työnnetään suoraan kalvon pintaa vasten ja sekä vesi että öljy osuvat samaan suuntaan; öljy kerääntyy nopeasti kakkuna kalvon pinnalle, ja virtaus laskee jyrkäntein{4}}kuin. Ristivirtaussuodatuksessa syöttöneste virtaa "sivuttain" pitkin kalvon pintaa suurella nopeudella; Paine ohjaa vettä kulkemaan pystysuunnassa kalvon läpi ja muuttumaan kirkkaaksi permeaatiksi, kun taas öljypisarat ja epäpuhtaudet pyyhkäisivät jatkuvasti pois tämän leikkausvoiman vaikutuksesta kalvon pinnan suuntaisesti ja poistuvat konsentraatin mukana. Toisin sanoen kalvo ei passiivisesti "tartu" kontaminantteja; se aktiivisesti "ajaa epäpuhtaudet pois". Tämä on erityisen tärkeää öljyiselle jätevedelle: kun öljy leviää kalvon pinnalle, sitä on erittäin vaikea poistaa, ja poikittais-leikkaus on juuri ensimmäinen puolustuslinja öljyn leviämistä vastaan. Tästä syystä öljyisen jäteveden käsittelyssä käytetään lähes poikkeuksetta poikittaisvirtausta-umpikujan sijaan.

Kuva: Keraamisen kalvon öljy{0}}vedenerotusjärjestelmän tyypillinen prosessivirtaus: öljyinen raakavesi tulee kalvomoduuliin esikäsittelyn jälkeen; poikki-virtausleikkauksen vaikutuksesta kirkas neste tunkeutuu kalvon läpi tuotevedeksi, kun taas väkevöity öljy ja epäpuhtaudet poistuvat tiivistepuolelta, ja järjestelmä voidaan liittää alavirran käänteisosmoosiin tai biologiseen käsittelyvaiheeseen.

2.1 Pitoisuuden polarisaatio ja kriittinen vuo

Ristivirtaussuodatus sisältää myös kaksi käsitettä, jotka on ymmärrettävä. muuten monia kenttäilmiöitä ei voida selittää. Ensimmäinen on konsentraatiopolarisaatio: vesi kulkee kalvon läpi, kun taas öljy ja suspendoituneet kiinteät aineet jäävät lähelle kalvon pintaa; Mitä lähempänä kalvon pintaa, sitä korkeampi pitoisuus muodostaa pitoisuusgradientin. Tämä gradientti lisää läpäisyvastusta ja vähentää vuotoa, mutta se on itsessään palautuva; Kun poikki-virtausleikkaus ohenee rajakerrosta, virtaus voi palautua. Toinen on kriittinen vuo: on olemassa vuon kynnys, jonka alapuolelle likaantumista kertyy hitaasti ja järjestelmä pysyy vakaana pitkällä aikavälillä; sen yläpuolella likaantuminen voimistuu nopeasti ja siivoaminen tihenee. Suunnittelussa on parempi toimia varovasti kriittisen vuon alapuolella kuin pyrkiä tilapäiseen korkeaan vuotoon. Nämä kaksi käsitettä ovat avainasemassa ymmärtämään "miksi keraamiset kalvot tarvitsevat ristivirtausta" ja "miksi ei voi vain lisätä painetta", ja ne selittävät myös, miksi pilotti-mittakaavassa tapahtuva tutkimus on erityisen tärkeää öljyisille jätevesijärjestelmille.

3. Mikrosuodatus ja ultrasuodatus: missä mittakaavassa öljyä säilyy?

Joten missä mittakaavassa kalvot todella pidättävät öljyä? Tämä johtuu työnjaosta mikrosuodatuksen (MF) ja ultrasuodatuksen (UF) välillä. MF:ssä on suhteellisen suuremmat huokoset ja se säilyttää pääasiassa suspendoituneet kiintoaineet, suuret öljypisarat ja osan dispergoituneesta öljystä; UF:llä on hienommat huokoset, jotka kuuluvat aivan emulgoitujen öljypisaroiden kokoalueeseen, ja se on tärkein voima submikronin emulgoidun öljyn pidättämisessä. Keraamisissa kalvoissa yleisesti käytetyt mikrosuodatus- ja ultrasuodatusalueet ovat juuri öljyisen jäteveden "öljyn hienoimman osan" vihollinen. Alla olevassa taulukossa on lueteltu näiden kahden väliset laadulliset erot, jotta voit ensin määrittää, "missä määrin öljy pysyy" valinnan aikana.

3.1 Huokoskoko ei ole pienempi, sitä parempi

On huomattava, että huokoskoko ei ole pienempi, sen parempi. Mitä tiheämpi kalvo, sitä suurempi vedenläpäisyvastus, sitä suurempi on energiankulutus ja sitä helpommin se tukkeutuu silloittamalla hienoja epäpuhtauksia. Suunnittelussa periaate on "juuri tarpeeksi": käytä ensin esikäsittelyä suurten hiukkasten ja vapaan öljyn poistamiseen, sitten anna keraamisen ultrasuodatuksen keskittyä vaikeimman emulgoidun öljyn käsittelyyn sen sijaan, että odotat yhden kalvon tekevän kaiken. Tämä on myös keskeisin "lavastus"-konsepti keraamisen kalvon järjestelmäsuunnittelussa öljyisen jäteveden käsittelyyn.

4.Yksittäisestä kalvosta täydelliseksi järjestelmäksi

Yhden kalvon skaalaaminen kokonaiseksi järjestelmäksi ei itse asiassa ole koostumukseltaan mystistä, mutta jokaisella osalla on omat erityispiirteensä. Ensimmäinen osa on kalvomoduuli ja kalvoelementti. Keraamiset kalvot näkyvät enimmäkseen moni-kanavina hunajakennoputkina; syöttöneste virtaa kanavien läpi ja vesi tunkeutuu ulos putken seinämän läpi-tämä rakenne on likaantumisenkestävä-ja helppo puhdistaa, joten se sopii erityisen hyvin likaiselle vedelle. Toinen osa on syöttöpumppu ja poikittais-virtaussilmukka, joka tarjoaa kaksi asiaa: kalvon läpi kulkevan paine-eron, joka tarvitaan työntämään syöttöneste kalvon läpi, ja kalvon pinnalla tarvittavan leikkausnopeuden; jos leikkausnopeus on riittämätön, öljy tarttuu kalvoon. Kolmas osa on kirkkaan nestepuolen ja tiivistepuolen kokoelma; kirkas neste menee uudelleenkäyttöön tai jatkoprosesseihin ja väkevöity vesi poistetaan öljyn kanssa. Neljäs osa on puhdistusyksikkö (CIP), joka on salainen ase, joka tekee keraamisista kalvoista "kestäviksi käytössä"-se voi pestä juoksutteen takaisin hapolla ja emäksellä ennen kuin likaantumista kertyy niin, että se vaikuttaa toimintaan.

Kalvomoduulitasolla keraamisten kalvojen muoto on yleensä monikanavaisia ​​putkimaisia ​​tai kennomaisia ​​monoliittisia elementtejä eikä litteitä levyjä tai onttoja kuituja. Tämän muodon edut ovat selvät: suuri virtausnopeus ja voimakas leikkaus kanavan sisällä, mikä tekee siitä erityisen sopivan likaiselle vedelle; kun putken seinämä hilseilee tai öljy tarttuu, se voidaan puhdistaa verkossa mekaanisilla sienipalloilla, mitä orgaaniset kalvot eivät pysty tekemään; vaikka pakkaustiheys ei ole yhtä suuri kuin onttojen kuitujen, vastineeksi saadaan tukkeutumiskestävyys, puhdistuksen helppous ja pitkä käyttöikä. Valittaessa on punnittava virtaus, jalanjälki ja puhdistusmukavuus sen sijaan, että katsottaisiin vain yhtä tuotetta. "Likaaseen työhön", kuten öljyiseen jäteveteen, putkimaiset tai monikanavaiset{4}}keraamiset kalvot ovat usein realistisempi valinta.

Likaantumisen valvonta on koko järjestelmän päivittäinen päälinja. Normaalin toiminnan aikana poikki-virtausleikkaus estää "online" likaantumisen; ajoittain permeaattia käytetään takaisinhuuhtelussa kalvon pinnalla olevien matalien epäpuhtauksien poistamiseksi, jolloin saavutetaan "lyhytaikainen palautuminen"; kun takaisinhuuhtelu ei enää voi estää virtauksen vähenemistä, kemiallinen puhdistus (CIP) aktivoidaan käyttämällä sopivia pitoisuuksia happoa, alkalia tai hapetinta orgaanisen öljylietteen, hilseilyn ja mikrobiliman liuottamiseen ja poistamiseen. Syy, miksi keraamiset kalvot uskaltavat käyttää voimakasta puhdistusta, on epäorgaanisten materiaalien kestävyys; jos orgaaniset kalvot puhdistettaisiin yhtä aggressiivisesti, ne vaurioituisivat usein jokaisen puhdistuksen yhteydessä. Tästä syystä peruuttamaton likaantuminen kerääntyy hitaasti keraamisiin kalvoihin, virtauksen laskukäyrä on lempeä, ja pitkän ajan -toiminnan "ennustettavuus" on paljon parempi kuin orgaanisten kalvojen-tämä on valtava arvo tuotantolinjoille, jotka edellyttävät vakaata vaatimustenmukaisuutta.

4.1 Puhdistusstrategia: CIP ei ole "huuhtele likaisena"

Erityisesti puhdistusstrategian osalta CIP ei ole niin rento kuin "huuhtele se likaisena". Alkalinen puhdistus kohdistuu orgaanisen öljyn likaantumiseen ja biologiseen limaan, happopuhdistus epäorgaaniseen hilseilyyn ja hapettimia käytetään tappamaan mikro-organismeja ja hajottamaan orgaanista ainesta; järjestys, pitoisuus, lämpötila, aika ja kiertovirtausnopeus vaikuttavat kaikki talteenoton tehokkuuteen ja vaikuttavat myös kalvon käyttöikään. Kohtuullinen lähestymistapa on luoda linkitetyt tietueet "virtaus-paine-erosta-puhdistuksesta": seurata rutiininomaisesti normalisoidun vuon ja kalvon läpi tapahtuvan paine-eron suuntauksia; kun lasku saavuttaa esiasetetun suhteellisen arvon, ajoita puhdistus; ja puhdistuksen jälkeen kirjaa talteenottonopeus, mikä optimoi tiheyden ja kemikaalit. Puhdistuksen muuttaminen "tuntumasta" "tiedon perusteella" on avain keraamisten kalvojen pitämiseen käyttökelpoisina pitkällä aikavälillä.

5. Likaantumisluokitus ja vastaavat "määräykset"

Puhdistuksessa ei voi välttää sitä, kuinka montaa likaa on olemassa, koska eri likaantuminen vaatii erilaisia ​​"reseptejä". Lähteen mukaan ne voidaan jakaa karkeasti kolmeen tyyppiin: orgaaninen likaantuminen, pääasiassa öljykalvot, proteiinit ja mikrobien metaboliitit, jotka yleensä poistetaan alkalisella puhdistuksella yhdistettynä pinta-aktiivisiin aineisiin; epäorgaaninen hilseily kalsiumista, magnesiumista, piistä jne. veteen, liuotettu happopuhdistuksella; ja biologinen lima, joka muodostuu mikrobien lisääntymisestä ja jota säätelevät hapettimia tai biosideja. Todellisuudessa nämä kolme esiintyvät usein rinnakkain ja kietoutuvat toisiinsa, joten puhdistussuunnitelmassa on usein kysymys "alkali-happo-hapettimen" yhdistelmästä ja järjestyksestä yhden kemikaalin sijaan. Öljyisessä jätevedessä orgaaninen likaantuminen on pääsyyllinen, ja emäksinen puhdistus on perusta; mutta jos sisäänvirtauskovuus on korkea, happopuhdistus on myös välttämätön. Vain arvioimalla selkeästi likaantumistyyppi ja keskustelemalla puhdistuksesta voidaan puhdistaa perusteellisesti ja välttää kalvon vaurioituminen-tämä on juuri keraamisten kalvomateriaalien kemiallisen kestävyyden arvo, ja se on myös alue, joka tarvitsee eniten kenttätietojen tukea puhdistusjärjestelmää suunniteltaessa.

Kuva: Keraamisten kalvojen ja polymeeristen orgaanisten kalvojen laatuvertailu keskeisillä mitoilla, kuten likaantumisenkestävyys, lämpötilankestävyys, kemiallisen puhdistuksen kestävyys, käyttöikä ja juoksun talteenotto (suhteellinen kuva, ei erityisiä arvoja).

6. Sen asema koko tuotantolinjalla: Esikäsittelyn portinvartija

Kun tarkastellaan koko tuotantolinjan kalvojärjestelmää, sen asema on yleensä "esikäsittelyn portinvartijan asema". Ylävirtaan ovat esikäsittelyt, kuten öljyn erotus, ilmavaahdotus ja tasaussäiliöt, jotka vastaavat useimpien vapaan öljyn ja raskaiden suspendoituneiden kiintoaineiden poistamisesta, keraamisen kalvon suojaamisesta suurten hiukkasten aiheuttamilta vaurioilta ja liiallisen öljyn aiheuttamalta sokeuttamiselta välittömästi. alavirtaan ovat edistyneet käsittelyt uudelleenkäyttöä varten-käänteisosmoosi hoitaa suolanpoiston, ioninvaihto hoitaa pehmennyksen tai tiettyjen ionien poistamisen ja biologinen vaihe käsittelee liuenneen orgaanisen aineen hajoamisen. Vain kun keraamiset kalvot poistavat öljyn riittävän alhaiselle tasolle, nämä alavirran osat voivat toimia mielenrauhalla: RO-kalvot eivät tukkeudu öljystä, hartsit eivät myrkyty öljystä, eikä biologisissa säiliöissä ole ilmastusta sinetöity öljykalvoilla. Voidaan sanoa, että jos tämä keraaminen kalvosulku pidetään paikallaan, hyödyttää myös koko myöhemmän uudelleenkäyttöketjun stabiilius.

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto keraamisen kalvon öljyn{0}}vedenerotusjärjestelmän tärkeimmistä yksiköistä, toiminnoista ja suunnitteluun liittyvistä seikoista, mikä helpottaa paikan päällä tehtäviä kokoonpanotarkastuksia.

Tässä vaiheessa työlogiikkakeraamiset kalvot öljyveden erottamiseentulee selväksi: se ei ole eristetty "suodatin", vaan miniatyyri suunnittelujärjestelmä, jossa "ristivirtaus{0}}likaantumisen esto + vaiheittainen pidätys + talteen otettava puhdistus + ylä-/alavirran koordinointi". Tämän ymmärtäminen on tärkeämpää kuin yksittäisen parametrin muistaminen,-koska kun ongelmia ilmenee kentällä, yhdeksän kertaa kymmenestä ne johtuvat "järjestelmän koordinoinnista" eikä "itse kalvosta".

7. Toimintamenetelmät: Vesitase ensin

Toiminnallisella tasolla pätee edelleen toistuvasti todennettu menetelmä: tee ensin vesitase vesimäärien ja rikasteen määränpään selvittämiseksi; sitten luokittele veden laatu määrittääksesi, mikä öljymuoto on vallitseva ja minkä veden laatukynnyksen alajuoksu vaatii; laske lopuksi takaisinmaksuaika ja kokonaiskustannukset järjestelmän mittakaavan ja puhdistusstrategian päättämiseksi. Vain suorittamalla lujasti nämä kolme vaihetta keraamisten kalvojen "miten se toimii" -mekanismi voi todella muuttua vakaaksi kirkkaaksi vedeksi ja talteen otettavaksi öljyksi tuotantolinjallasi.