Процесс обратного осмоса с ультрафильтрацией и нулевым сбросом

1. Введение в технологию

Для достижения цели нулевого сброса сточных вод на электростанциях особенно важна научная установка технологии ультрафильтрации и обратного осмоса. Эта технология позволяет избирательно фильтровать органические вещества и частицы в водном растворе, достигая таких функций, как разделение и очистка, при этом основным драйвером ультрафильтрации является разница давления по обе стороны мембраны.

2. Принцип и характеристики процесса ультрафильтрации и обратного осмоса

Процесс системы ультрафильтрации и обратного осмоса достаточно прост и включает в себя устройства ультрафильтрации и обратного осмоса. С помощью программируемого логического контроллера осуществляется флокуляция, фильтрация и контроль работы системы, что значительно улучшает эффективность очистки сточных вод. В сравнении с традиционными методами водоочистки этот подход имеет более низкие показатели промышленного загрязнения и обеспечивает более стабильное качество сточных вод, улучшая проницаемость мембраны обратного осмоса и продлевая её срок службы.

Используя технологию обратного осмоса, некоторые компоненты водного раствора могут избирательно проходить под действием внешнего давления для достижения очистки и десоляции. Укрепление обратного осмоса в сочетании с требованиями к качеству сточных вод позволяет обеспечить соответствие стандартам повторного использования и реально достичь цели нулевого сброса сточных вод, что помогает сократить экологические загрязнения и сэкономить водные ресурсы.

3. Характеристики качества сточных вод на электростанциях

Сточные воды электростанций содержат много взвешенных веществ, имеют высокое содержание солей и температуру, а также высокое содержание микроорганизмов. Это связано с наличием в сточных водах кремниевых соединений и бактерий, что усложняет процесс очистки. Применение традиционных технологий значительно снижает эффективность обработки. Поэтому необходимо учитывать характеристики сточных вод и целенаправленно выбирать технологии очистки.

Кроме того, в процессе циклической обработки сточных вод образуется много микробных пленок и водорослей, что приводит к сильному загрязнению мембранных устройств. Например, при наличии большого количества карбоната кальция в сточных водах происходит осаждение, что значительно усложняет очистку и увеличивает ее стоимость. Поэтому использование научных технологий очистки сточных вод особенно актуально.

4. Конкретное применение процесса ультрафильтрации и обратного осмоса

4.1 Процесс обработки

Сначала необходимо удалить взвешенные вещества из сырой воды в системе сточных вод. После удаления эти вещества попадают в резервуар для регуляции сточных вод, а затем вода проходит через самоочищающиеся фильтры для полного удаления примесей.

Затем в процессе очистки добавляют натрий гипохлорит и флокулянт для быстрой флокуляции твердых частиц, чтобы после самоочищающего фильтра полностью отфильтровать примеси.

После этого сточные воды электростанции поступают в систему ультрафильтрации для дальнейшей обработки.
Поскольку температура сточных вод на электростанциях относительно высока, это может повлиять на флокуляцию и стабильную работу ультрафильтрационных мембран, поэтому перед ультрафильтрацией необходимо эффективно охладить сточные воды с помощью теплообменника.

В процессе фильтрации макромолекулы органических веществ и бактерии задерживаются ультрафильтрационной мембраной, что влияет на давление в самой мембране. Поэтому необходимо регулярно проводить обратную промывку мембраны, которая должна составлять около четырех раз объемов производимой воды. После ультрафильтрации сточные воды поступают в насос обратного осмоса, а затем в защитный фильтр для последующей фильтрации.

4.2 Операции ультрафильтрации

Ультрафильтрационная мембрана является пористой и хорошо осуществляет функции фильтрации и разделения. Она эффективно удаляет коллоиды и частицы, а также бактерии и полимерные органические вещества. Однако качество сырой воды и содержание органических и неорганических веществ, а также скорость потока влияют на результат ультрафильтрации. Основные проблемы — загрязнение мембраны и забивание пор.

Для снижения этих проблем электростанции должны предварительно удалять крупные взвешенные вещества, чтобы улучшить качество воды и снизить сопротивление ультрафильтрационной мембране.

Перед тем как сточные воды поступят в флокуляционный бак, необходимо провести обработку с использованием полихлоридалюминия для флокуляции и натрия гипохлорита для дезинфекции. Высокая температура циркулирующей воды и наличие органических веществ способствуют размножению микроорганизмов на поверхности мембраны. Добавление натрия гипохлорита помогает предотвратить биологическое загрязнение и улучшает эффективность работы ультрафильтрационной мембраны.

После предварительной обработки сточные воды проходят фильтрацию, что улучшает качество осмотической жидкости и защищает ультрафильтрационные мембраны. Во время обратной промывки важно, чтобы промывочная жидкость проходила через мембрану и удаляла частицы с её поверхности, быстро восстанавливая фильтруемость мембраны. Обычно система работает около 15 минут перед обратной промывкой.
Несмотря на то, что обратная промывка эффективно удаляет загрязнения, она может быть недостаточно эффективной. Поэтому необходимо регулярно очищать мембрану с помощью гипохлорной или лимонной кислоты для обеспечения её проницаемости.

4.3 Операции обратного осмоса

Обратный осмос происходит под давлением, при котором растворитель в сточных водах не полностью отделяется. Это связано с тем, что растворитель и естественная проницаемость имеют противоположные направления. С помощью увеличения давления можно достичь целей очистки и концентрации. Обратный осмос служит для разделения жидкостей и блокирует растворенные соли, эффективно удаляя органические вещества диаметром более 100 мкм.

Чтобы улучшить эффективность обратного осмоса, можно использовать режим рециркуляции концентрата, добавляя ингибиторы накипи и фунгициды, что повысит эффективность обратного осмоса. Ингибиторы снижают перенасыщение раствора, предотвращая образование органических и коллоидных примесей. Также перед обработкой добавляют натрий бисульфат для защиты мембраны от окислителей.

Температура подачи воды также влияет на поток осмотической жидкости. Если температура низкая, то вязкость воды увеличивается, что снижает поток. Обычно температура в процессе обратного осмоса контролируется в диапазоне от 15 до 40 °C, чтобы обеспечить необходимую проницаемость. Важно строго контролировать степень десалинизации и производство воды, своевременно очищая мембрану каждые 2–4 часа.

5. Результаты обработки

Используя ультрафильтрационную мембрану на этапе предварительной обработки, можно значительно улучшить эффективность обратного осмоса при очистке сточных вод электростанций, снижая экологическое загрязнение и повышая эффективность использования водных ресурсов. Ультрафильтрация снижает содержание органических веществ и микроорганизмов в сточных водах, а технология обратного осмоса позволяет повторно использовать сточные воды и обеспечивать соответствие стандартам повторного использования.

6. Заключение

В заключение, анализируя эффективность применения процесса ультрафильтрации и обратного осмоса для нулевого сброса сточных вод на электростанциях, можно сделать вывод, что соблюдение технологических процессов, улучшение операций ультрафильтрации и обратного осмоса обеспечивают значительное улучшение качества и эффективности очистки сточных вод, достигая цели нулевого сброса.