La ósmosis inversa (RO) es el proceso inverso de ósmosis directa. Cuando se aplica presión externa a la solución concentrada en un lado de la membrana de ósmosis inversa, las moléculas de agua en la solución concentrada pasan a través de la membrana y entran en la solución diluida, que es el proceso de ósmosis inversa. A medida que avanza la ósmosis inversa, la solución concentrada continúa concentrándose, provocando ensuciamiento de la membrana y descamación de la membrana de ósmosis inversa. En este punto, se alcanza la tasa máxima de producción de agua de la membrana de ósmosis inversa, y la solución concentrada restante no se puede concentrar aún más, convirtiéndose en aguas residuales concentradas de ósmosis inversa (ROC).
Debido al hecho de que la tecnología de ósmosis inversa no solo puede eliminar la materia orgánica y el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, sino también eliminar la dureza y las sales de las aguas residuales, se puede obtener agua pura en el lado de la solución diluida, Y el efecto del tratamiento es muy ideal. Por lo tanto, la tecnología de ósmosis inversa se ha aplicado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales de coquización. Sin embargo, la tasa de producción de agua de la tecnología de ósmosis inversa es solo 70% ~ 75%, lo que significa que el 25% restante ~ 30% de agua concentrada de ósmosis inversa no se puede tratar con eficacia. El agua concentrada de ósmosis inversa es el efluente después de concentrarse a través de la tecnología de ósmosis inversa. Por lo tanto, la calidad del agua concentrada está estrechamente relacionada con la calidad del agua de entrada, los métodos de pretratamiento, etc. Debido a la concentración, los contaminantes en el agua aumentan exponencialmente, lo que resulta en un alto contenido de sólidos totales disueltos (TDS), alta conductividad, alto contenido de materia orgánica, pobre biodegradabilidad, Y composición compleja en agua concentrada de ósmosis inversa.
Con la promoción gradual y la aplicación de la tecnología de ósmosis inversa, la cantidad de agua concentrada de ósmosis inversa también está aumentando. Cómo manejar el agua concentrada de ósmosis inversa con prudencia y ahorrar recursos hídricos es cada vez más importante. En la actualidad, los siguientes métodos se utilizan comúnmente tanto a nivel nacional como internacional para eliminar el agua concentrada de ósmosis inversa:
Uno es la descarga directa o indirecta, que consiste principalmente en descargar agua concentrada directamente en el océano, cuerpos de agua superficial, tuberías de aguas residuales municipales, o utilizando el método de inyección de pozo profundo para descargar directamente al metro a 1300-2000 metros, o utilizando la tecnología de estanque de evaporación para evaporar naturalmente el agua concentrada. Estos métodos de procesamiento son fáciles de operar y tienen bajos costos de procesamiento. Pero este método también tiene muchos aspectos irrazonables. Debido a las limitaciones de la capacidad de transporte de contaminantes del océano y el agua superficial, la descarga directa en la red de tuberías de alcantarillado municipal también debe considerar el fenómeno de corrosión del agua concentrada. La inyección de pozos profundos también debe considerar las condiciones hidrogeológicas locales para prevenir la contaminación local de las aguas subterráneas.
El segundo es la utilización integral, que puede utilizar agua concentrada de ósmosis inversa para el enverdecimiento urbano y la limpieza de carreteras, y en la industria, se puede utilizar como agua de eliminación de polvo, cenizas y escoria, etc. En las industrias alimentaria y farmacéutica, El agua concentrada de ósmosis inversa se puede concentrar aún más para extraer sales o ciertas materias primas químicas. Por ejemplo, en la producción, el agua concentrada de ósmosis inversa de la primera etapa se utiliza como agua suplementaria para el agua de refrigeración del grupo electrógeno. La investigación ha demostrado que la operación a largo plazo es estable y segura, lo que reduce la descarga de aguas residuales y mejora los beneficios económicos.
Debido a la presencia de muchos contaminantes que presentan riesgos significativos para la salud humana y el medio ambiente en el agua concentrada debido a la ósmosis inversa de la coquización, la descarga directa o indirecta no solo no cumple con los requisitos de las regulaciones ambientales actuales, sino que también presenta importantes peligros potenciales. La utilización integral del agua concentrada requiere una alta calidad del agua, y la cantidad de agua reciclada es relativamente pequeña en comparación con la producción de agua concentrada. Por lo tanto, explorar la tecnología de tratamiento integral del agua concentrada de ósmosis inversa, maximizar la reutilización del agua concentrada y hacer un uso razonable y eficiente de los recursos hídricos ya decrecientes se ha convertido en el foco de la investigación actual.
Las principales tecnologías de tratamiento para el agua concentrada de ósmosis inversa se pueden resumir como métodos físicos, métodos de oxidación avanzados, métodos de ósmosis directa y métodos de destilación por membrana. Los métodos físicos incluyen el método de precipitación de coagulación y el método de adsorción de carbón activado.
Método de precipitación de coagulación:
Es un método de tratamiento de agua tradicional ampliamente utilizado. El proceso de tratamiento de coagulación y sedimentación incluye varias Partes: dosificación, mezcla, reacción y separación por precipitación. En primer lugar, dosificación. Los métodos de preparación y dosificación de los coagulantes se pueden dividir en dos tipos: dosificación en seco y dosificación en húmedo. La dosificación en seco se refiere a la adición directa de productos químicos en el agua que se está tratando. La adición del Proceso seco tiene una alta intensidad de mano de obra, difícil de controlar la dosis y altos requisitos para mezclar maquinaria y equipo. Actualmente, este método rara vez se utiliza a nivel nacional. La dosificación húmeda se refiere a preparar primero una solución de una cierta concentración de productos químicos y luego agregarla a las aguas residuales tratadas. El proceso de dosificación húmedo es fácil de controlar y tiene buena uniformidad de dosificación. Se pueden utilizar equipos como bombas de medición, chorros de agua y dosificación cuantitativa de sifón para la dosificación. Después de mezclar más, cuando el medicamento se agrega a las aguas residuales, sufre hidrólisis y produce coloides heterocargados que entran en contacto con coloides y sólidos suspendidos en el agua para formar pequeños flócos (comúnmente conocidos como flores de alumbre). El proceso de mezcla se completa en aproximadamente 10-30 segundos. La mezcla requiere potencia de agitación, que se puede utilizar de dos maneras: agitación hidráulica y agitación mecánica. La agitación hidráulica utiliza comúnmente métodos como tubería, placa perforada y mezcla de vórtice; Los sistemas mecánicos pueden usar dispositivos como mezcla de velocidad variable y tanques de mezcla de bombas de agua. En la etapa de reacción, cuando se completa la mezcla en el equipo de reacción de mezcla, ya se han producido pequeños flocs en el agua, pero aún no han alcanzado el tamaño de partícula de sedimentación natural. La tarea del equipo de reacción es coagular gradualmente los pequeños flocs en grandes flocs para la precipitación. Después de agregar productos químicos, mezclar y reaccionar, las aguas residuales en la etapa de sedimentación final completan el proceso de floculación y entran en el tanque de sedimentación para la separación del agua de lodos. El tanque de sedimentación puede adoptar diversas formas de resultados como flujo horizontal, flujo radial, flujo vertical y placa inclinada. La desventaja es que el mantenimiento y la gestión son difíciles, y generalmente son adecuados para tanques de sedimentación primarios o secundarios en plantas de tratamiento de aguas residuales. Además, el efecto de eliminación de DQO es pobre y se generan nuevos residuos sólidos.
Método de adsorción de CARBÓN ACTIVADO:
Tiene las ventajas de una operación simple y efectos significativos, y también es ampliamente utilizado en el campo del tratamiento de aguas residuales. La investigación ha demostrado que el uso de carbón activado granular (GAC) y carbón activado en polvo (PAC) para comparar las tasas de eliminación de DQO en el agua concentrada de ósmosis inversa son 88% y 95%, respectivamente. La desventaja del carbón activado granular es que tiene una vida útil corta bajo una contaminación severa.
Método avanzado de la oxidación:
El principio es utilizar varias condiciones existentes y externas para generar grupos funcionales con fuerte capacidad oxidante en las aguas residuales, a fin de oxidar y descomponer la materia orgánica en el agua. El uso de métodos de oxidación avanzados para influentes solo puede eliminar la materia orgánica del agua, con baja eficiencia de eliminación de iones de dureza y sales, y requisitos estrictos de contenido y tipo. La universalidad es pobre, y los requisitos para las membranas permeables también son bastante estrictos. En la actualidad, se necesita una mayor exploración de materiales de membrana adecuados y fluidos de conducción.
Método de ósmosis positiva:
El principio es usar un líquido con una concentración más alta que el agua concentrada de ósmosis inversa como líquido impulsor (generalmente una solución fácilmente separable de amonio), Y las moléculas de agua en el agua concentrada se difundirán espontáneamente a través de la membrana de ósmosis hacia adelante hasta el lado del líquido impulsor, logrando así la concentración de agua concentrada. Los estudios han demostrado que el uso de una solución de azúcar de 5mol/L como líquido de conducción y la tecnología de ósmosis de avance para tratar el agua salada concentrada puede interceptar la 99% de la sal en el agua concentrada a una temperatura de 50 ° C y un flujo de producción de agua de 8,21 kg/(m² · h). Después de un largo período de tratamiento (18h), la tasa de producción de agua promedio es 76%. Sin embargo, también hay muchos problemas, como la acumulación a largo plazo de solutos y sustancias disueltas en el reactor, lo que conduce a una disminución continua de la diferencia de presión osmótica y afecta el flujo de la membrana. Además, el consumo de energía es alto y el ensuciamiento de la membrana es severo, y el rechazo de ensuciamiento de bajo peso molecular es bajo.
Tecnología de la destilación de la membrana:
La nueva tecnología desarrollada en los últimos años combina tecnología de membrana y tecnología de evaporación, y la fuerza impulsora de transferencia de masa es la diferencia de presión de vapor en ambos lados de la membrana. Se realizó una prueba piloto sobre el agua concentrada de ósmosis inversa de una central térmica en Mongolia Interior utilizando tecnología de destilación por membrana, y los resultados de la prueba fueron muy buenos. Sin embargo, la destilación de membrana no tiene ventajas significativas en la inversión y los costos operativos, incluso cuando hay una utilización de calor residual en el área de la fábrica. El resultado del resumen es que, en primer lugar, el costo de los materiales de membrana es relativamente alto y la inversión del sistema también es alta. Actualmente, solo se puede aplicar a ciertos sistemas de demanda específicos. En segundo lugar, el costo operativo del sistema es relativamente alto. Aunque puede utilizar calor residual, energía solar, energía geotérmica, etc., y el proceso también se puede convertir en cuatro efectos, cinco efectos, etc., el coste operativo sigue siendo una desventaja en la actualidad. En tercer lugar, la escala inorgánica y la contaminación orgánica en el sistema aún limitan la promoción de la tecnología de destilación de membrana.
Las aguas residuales de coque siempre han sido reconocidas como difíciles de tratar en la industria. Actualmente, se utilizan sistemas de filtración y reutilización de membranas profundas, que resuelven el problema de la reutilización de aguas residuales, pero trae nuevos desafíos, centrándose principalmente en el tratamiento de aguas concentradas mediante nanofiltración y ósmosis inversa. Especialmente para el agua concentrada de ósmosis inversa, a menudo se acompaña de factores desfavorables como DQO alto, iones de cloruro alto, iones de fluoruro alto, nitrógeno total alto y cianuro total alto.
El tratamiento de aguas residuales necesita cumplir con los siguientes requisitos:
Retire de manera eficiente y estable la DQO del agua concentrada RO.
Bajo costo de inversión, bajo costo de operación y mantenimiento de equipos convenientes.
Tecnología avanzada y confiable, sin contaminación secundaria.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. se encuentra en el Parque Industrial de Suzhou. Es una empresa nacional de alta tecnología que utiliza adsorbentes y catalizadores especiales como su tecnología central, apoyando el desarrollo de procesos de aplicación, servicios técnicos, implementación de ingeniería, etc., para resolver problemas ambientales relacionados para los clientes. El equipo técnico de Haipu ganó el premio Suzhou Industrial Park Leading Talent Award en 2013 y 2015, y el Premio Gusu Leading Talent Award en 2015. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. fue calificada como una empresa nacional de alta tecnología dos veces en 2015 y 2018, y fue aprobada como el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Nanomaterial Funcional Catalítica y de Adsorción de Suzhou en 2018. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. tiene un nivel tecnológico líder en el tratamiento de materiales de adsorción. El proceso de tratamiento de adsorción de apoyo es eficiente y estable, y ha resuelto múltiples problemas ambientales para muchas empresas nacionales líderes en la industria.
El principio del proceso de adsorción de Haipu es utilizar los materiales de adsorción especiales desarrollados por nuestra empresa para adsorber selectivamente los componentes o sustancias que se eliminarán. Cuando la adsorción está saturada, se usa un agente de desorción específico para desorber el material de adsorción, lo que permite regenerarlo. Este proceso se repite continuamente. El proceso convencional de tratamiento de aguas residuales por método de adsorción se muestra en la siguiente figura.
Diagrama de proceso convencional para el tratamiento de adsorción de aguas residuales
Introducción del caso
La capacidad total de tratamiento de diseño de esta instalación de tratamiento de adsorción de aguas residuales de nueva construcción es de 400m3/D. Las aguas residuales son aguas residuales de alto COD, que no cumplen con los requisitos de descarga y afectan la producción estable de la empresa. Haipu ha personalizado el diseño del proceso para las aguas residuales, y el efecto de tratamiento de aguas residuales se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 1 Tratamiento de adsorción de aguas residuales
| Contenido de COD (mg/l) | Volumen de agua (m³/d) | |
| Absorber el agua entrante | 784 | 400 |
| Agua Adsorbida | 232 | 400 |
Figura 1 En Orden, es agua de entrada de adsorción y agua de salida de adsorción
De los resultados experimentales, se puede ver que el agua filtrada del agua cruda se trata con un adsorbente especial y el efluente es incoloro, con una eficiencia de eliminación de COD de hasta 70%. Cumplir con los requisitos del cliente.
Ventajas del método de adsorción:
1. Retire profundamente el DQO de las aguas residuales;
2. Uso especialmente modificados de adsorción de materiales, con gran capacidad de adsorción, baja inversión en equipos y bajos costos operativos;
3. El flujo del proceso es simple y puede lograr una operación de automatización completa, lo que hace que la operación y el mantenimiento sean convenientes.
4. Se puede organizar en múltiples capas, con una pequeña huella y un ciclo de instalación corto.
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