En los procesos de producción industrial, como el carbón químico, la energía y la petroquímica, se genera una gran cantidad de aguas residuales que contienen sales inorgánicas. Estas aguas residuales tienen un alto contenido de sal y pertenecen a aguas residuales de alta sal. Si tales aguas residuales se descargan directamente, dañará el suelo circundante, aumentará el contenido de sal del cuerpo de agua y desperdiciará los recursos minerales. Por lo tanto, es muy importante estudiar cómo tratar eficazmente este tipo de aguas residuales con alto contenido de sal.
La idea básica para tratar las aguas residuales con alto contenido de sal es separar la sal y el agua con bajos costos de inversión y operación, y reciclarlas por separado. Aunque se puede lograr un simple proceso de evaporación, consume mucha energía. En los últimos años, la aplicación de algunas nuevas tecnologías y procesos ha reducido en gran medida los costos de separación, lo que ha llevado a un rápido desarrollo en la tecnología de reciclaje y utilización de aguas residuales de alta sal.
Tecnología de concentración térmica
La concentración térmica es un método de concentración que utiliza el calentamiento, que incluye principalmente la tecnología de evaporación flash de múltiples etapas (MSF), evaporación de múltiples efectos (MED) y recompresión mecánica de vapor (MVR). MSF es la primera tecnología de destilación aplicada, y debido a su proceso maduro y operación confiable, ha sido ampliamente utilizado en la desalinización de agua de mar en todo el mundo. Pero existen desventajas como baja eficiencia termodinámica, alto consumo de energía, escalado severo de equipos y corrosión. MED opera varios evaporadores en serie para maximizar la utilización del calor del vapor y mejorar la eficiencia de la utilización de la energía térmica. MED tiene una mayor eficiencia termodinámica que MSF, pero ocupa un área más grande. La eficiencia termodinámica de MED es directamente proporcional a su eficiencia. Aunque aumentar su eficiencia puede mejorar la economía del sistema y reducir los costos operativos, aumentará los costos de inversión. La tecnología MVR utiliza un compresor para comprimir el vapor secundario generado en el evaporador, aumentando su presión, temperatura y valor de entalpía, y luego usándolo como vapor de calefacción, que tiene las ventajas de una pequeña huella y bajos costos operativos. En Comparación con MED, puede comprimir y reutilizar todo el vapor secundario, reduciendo la cantidad de vapor utilizado y, por lo tanto, siendo más eficiente energéticamente.
Tecnología de separación de membrana
La tecnología de separación de membranas está impulsada por factores como la diferencia de presión, la diferencia de concentración y la diferencia de potencial, y se logra mediante la exclusión de tamaño, la repulsión de carga y las interacciones fisicoquímicas entre solutos, disolventes y membranas. Las principales tecnologías utilizadas en el tratamiento de desalinización de aguas residuales con alto contenido de sal son la membrana de nanofiltración (NF), la electrodiálisis (ED) y la membrana de ósmosis inversa (RO). La tecnología NF puede eliminar la mayoría de los iones que se escalan fácilmente, como Ca2, Mg2, SO42, etc. Por lo tanto, la desalinización es la aplicación principal de la tecnología de nanofiltración, que puede pretratar el agua de entrada del sistema RO para reducir la suciedad de la membrana RO mediante iones de escralado. La tecnología ED es una técnica de separación de membranas que utiliza la diferencia de potencial como fuerza impulsora y utiliza la permeabilidad selectiva de las membranas de intercambio iónico para eliminar los electrolitos de las soluciones. La ED tiene una alta tasa de recuperación de agua dulce, una larga vida útil de la membrana, una alta temperatura de funcionamiento y una mínima incrustación de la membrana, pero no puede eliminar bacterias y microorganismos del agua. Por razones económicas, en comparación con la tecnología de RO, la tecnología de ED es adecuada para tratar cuerpos de agua con concentraciones de sal que van desde 1000mg/L a 5000mg/L en pequeñas y medianas empresas. La tecnología RO se ha vuelto bastante madura como tecnología de desalinización para agua de mar y agua salobre. En los últimos años, con el aumento de las aguas residuales de alta salinidad en la producción industrial, la tecnología RO también se ha utilizado ampliamente para concentrar diversas aguas residuales industriales de alta salinidad. Por lo general, la tasa de desalinización de RO es mayor que 95%, y la tasa de recuperación de agua está entre 60% y 80%. Aunque la tecnología de separación RO ha sido ampliamente utilizada en la desalación y recuperación de aguas residuales industriales, el aumento en el consumo de energía y la disminución en la tasa de recuperación causada por el ensuciamiento de la membrana siguen siendo los principales problemas que limitan la aplicación de la tecnología RO. La tecnología de ósmosis inversa de alta eficiencia (HERO) se ha desarrollado sobre la base de RO convencional. En comparación con el RO convencional, HERO no tiene restricciones en el índice de densidad de contaminación del influente, no requiere un sistema de pretratamiento de alta inversión y opera a valores de pH altos, reduciendo en gran medida la contaminación de la materia orgánica y los microorganismos en la membrana RO.
Tecnología de destilación de membrana
La tecnología de destilación de membrana (MD) se ha desarrollado en los últimos 20 años y es un proceso de separación impulsado por la diferencia de presión de vapor en ambos lados de la membrana. Puede verse como una combinación de separación de membrana y tecnología de destilación. La membrana utilizada en la tecnología MD es una membrana microporosa hidrófoba. Bajo el impulso de la diferencia de presión de vapor, las moléculas de vapor en el lado de alta temperatura pasan a través de la membrana y se condensan y recuperan en el lado de baja temperatura. La solución en el lado de alta temperatura se concentra. En comparación con las tecnologías tradicionales de destilación y separación de membrana, la tecnología MD tiene condiciones de funcionamiento suaves, una tasa de retención de hasta 100%, fuerte resistencia a la contaminación, una amplia gama de fuentes de energía, Y fuerte adaptabilidad a la concentración de sal de aguas residuales. La tecnología MD se puede aplicar en campos como la producción de agua dulce, metales pesados y la eliminación de la industria alimentaria, pero actualmente la gran mayoría todavía se encuentra en la etapa de prueba de laboratorio o de fábrica a pequeña escala, y la industrialización aún no está madura. La tecnología MD tiene amplias perspectivas de aplicación para diferentes tipos de aguas residuales salinas. Sin embargo, existe un proceso de transición de fase de líquido a vapor en el lado de alta temperatura de la tecnología MD, que consume una gran cantidad de energía térmica y reduce la eficiencia de la utilización de energía térmica.
Tecnología de electro adsorción desalinización directa
La tecnología de desalinización por electroadsorción (EST) utiliza las propiedades electroquímicas de las superficies de los electrodos cargados para eliminar iones y descomponer la materia orgánica del agua. Esta tecnología adopta un nuevo concepto de tratamiento de agua, que tiene ventajas únicas en eficiencia de tratamiento, adaptabilidad, consumo de energía, operación y mantenimiento, y respeto al medio ambiente. En comparación con la destilación, RO y otras tecnologías, la tecnología EST utiliza acción electrostática en lugar de extraer iones del agua a través de alta temperatura y alta presión, lo que resulta en un consumo de energía relativamente menor. En comparación con la tecnología RO, el sistema EST tiene una descarga más pequeña de agua concentrada y no contiene componentes de membrana, por lo que tiene requisitos más bajos para la calidad del agua de entrada. La tecnología EST no requiere la adición de ningún producto químico para la regeneración del material del electrodo, y el agua descargada no contiene ningún nuevo contaminante secundario. Sin embargo, la tecnología EST es adecuada para tratar agua con una conductividad inferior a 5000 μ S/cm, y la tasa de desalinización no es muy alta. Por lo tanto, de acuerdo con los requisitos de la calidad del agua reciclada, la tecnología EST se puede combinar con otras tecnologías de desalinización para reducir los costos operativos generales. Si la tecnología EST se utiliza para pretratar el agua de entrada del dispositivo RO en el sistema HERO, puede mejorar la tasa de producción de agua del sistema y la calidad del agua de salida, extender la vida útil de la membrana y reducir los costos operativos. En la actualidad, la tecnología EST todavía tiene deficiencias como baja capacidad de adsorción de electrodos, alto costo y poca reutilización. Por lo tanto, mejorar el rendimiento de los materiales de los electrodos y optimizar el modelo de electro adsorción promoverá la madurez de la tecnología EST.
Tecnología de tratamiento de líquidos concentrados
Cuando se usa tecnología de destilación térmica o separación de membrana para concentrar las aguas residuales salinas, se producirá una pequeña cantidad de concentrado de mayor concentración. Si la solución concentrada puede procesarse más para minimizar o incluso lograr cero emisiones de los residuos finales, logrará beneficios tanto económicos como ambientales. El líquido concentrado producido durante los procesos de destilación en caliente y EST proviene del agua cruda, y se puede seleccionar la tecnología de cristalización directa o secado para lograr cero emisiones dependiendo del grado de contaminación. La Composición del concentrado de filtración de membrana es compleja, por lo que su tratamiento es la clave para lograr una descarga de aguas residuales cero. El tratamiento del concentrado de filtración de membrana debe lograrse en dos pasos. En primer lugar, la adsorción, la oxidación avanzada, la bioquímica y otros métodos se utilizan para degradar la materia orgánica que contiene. A continuación, el concentrado de filtración de membrana se somete a desalinización profunda para mejorar la tasa de producción total de agua. En la actualidad, los principales métodos de desalinización para el concentrado de filtración de membrana incluyen destilación de membrana (MD), ósmosis directa (FO) y cristalización por congelación eutéctica (EFC). Como se mencionó anteriormente, la tecnología MD puede tratar líquidos residuales de alta concentración (cerca de la saturación), por lo que combinar la tecnología MD con la tecnología de cristalización para tratar líquidos concentrados básicamente puede lograr cero emisiones. La tecnología FO es un proceso de separación de membrana impulsado por la permeación, que utiliza el gradiente de permeación en ambos lados de una membrana semipermeable para hacer que el agua fluya desde el líquido concentrado (presión osmótica baja) lado del lado del líquido impulsor (alta presión osmótica). Este proceso no requiere presión externa, por lo que el consumo de energía es relativamente bajo. La tecnología FO puede procesar soluciones concentradas con alta concentración de masa de TDS (>70000mg/L), y el grado de ensuciamiento de la membrana es menor que el de la tecnología de separación de membrana impulsada por presión. La tecnología EFC logra la separación de hielo y sal al reducir la temperatura de la solución concentrada a un bajo punto de fusión. El hielo separado se lava y se disuelve para obtener agua pura. La sal cristalizada se mezcla con el licor madre y se repite el proceso de cristalización.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. se encuentra en el Parque Industrial de Suzhou. Es una empresa nacional de alta tecnología que utiliza materiales de adsorción especiales y catalizadores 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. En la actualidad, la situación actual de protección ambiental en China es que 70-80% de protección/Tecnología Ambiental (o empresas de protección ambiental) solo han resuelto 30% de problemas ambientales, Y los 70% restantes son problemas ambientales que necesitan urgentemente nuevos materiales y tecnologías para resolver a fondo, Para lograr el desarrollo sostenible en diversas industrias y el sueño chino de aguas claras y cielo azul. Haipu Company está posicionada para la investigación e industrialización de nuevos materiales y tecnologías, proporcionando soluciones de protección ecológica y ambiental rentables para salvaguardar el desarrollo sostenible de la industria y los clientes.
El equipo de tecnología de Haipu está dirigido por el Dr. Cai Jianguo y está formado por varios doctorados y maestros que han trabajado en conocidas empresas extranjeras e instituciones de investigación como Dow Chemical, General Electric, Novartis, la Universidad de Nanjing y La Academia China de Ciencias. El Dr. Cai Jianguo, líder tecnológico, es experto en la investigación e industrialización de la adsorción y los Nanomateriales funcionales catalíticos. Ha trabajado para Rohm and Haas en los Estados Unidos, Dow Chemical en los Estados Unidos y el Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería PARA EL Control DE LA Contaminación Tóxica Orgánica y La Utilización de Recursos, dedicado a la investigación e industrialización de nuevos materiales relacionados con la química verde y la protección del medio ambiente. Ha sido responsable de todo el proceso de investigación e industrialización de múltiples proyectos de materiales funcionales, desde la investigación a pequeña escala y la escala piloto hasta los ensayos de aplicación a nivel de 10000 toneladas. En 2010, ganó el premio Dow Chemical Technology Innovation Award. Tenemos más de 40 patentes de invención nacionales, 1 patente de invención de EE. UU. Y 10 patentes de modelos de utilidad. El equipo técnico dirigido por el Dr. Cai ganó el séptimo Premio al talento líder del Parque Industrial de Suzhou en 2013, el premio al talento líder de Gusu en 2015, el noveno Premio al Talento líder del Parque Industrial de Suzhou en 2015. Y fue galardonado con la Empresa Nacional de Alta Tecnología dos veces en 2015 y 2018. En 2018, ganó el Premio al Logro en Investigación y Enseñanza DE LA Educación Provincial de Jiangsu y fue aprobado como Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Nanomaterial Funcional Catalítica y de Adsorción de Suzhou.
Como proveedor de soluciones de protección ambiental verde, Haipu se centra en la investigación y desarrollo de nuevos materiales funcionales catalíticos y de separación, así como en el desarrollo de procesos de apoyo. A través de la innovación tecnológica, Haipu ha resuelto problemas ambientales relevantes para muchas empresas nacionales líderes en la industria.
Los certificados pertinentes se muestran en la figura siguiente:
Parte de las aguas residuales en la industria química tiene un alto contenido de sal y contiene una gran cantidad de materia orgánica. El color de los productos evaporados de sal en las aguas residuales es alto y debe tratarse como desechos peligrosos, lo que implica altos costos de tratamiento. El tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración afecta seriamente la producción normal de las empresas. Desde la perspectiva de la Producción Limpia, Haipu Company adopta un método especial de adsorción y concentración de adsorbentes para adsorber y recuperar selectivamente la materia orgánica en las aguas residuales. Mientras se recuperan productos orgánicos, el DQO de las aguas residuales se reduce considerablemente. Después del tratamiento de adsorción, las aguas residuales se evaporan y la sal evaporada es blanca, y la sal se puede desechar como residuos sólidos, resolver el problema del alto color y el alto costo de tratamiento de la evaporación de las aguas residuales de la empresa.
Diagrama de proceso para el tratamiento de adsorción de aguas residuales
Diagrama de flujo de proceso
Alcance DE LA APLICACIÓN
Tratamiento de la decoloración de aguas residuales de alta sal o evaporación de sal color blanco
Ventaja
1. Reduzca el DQO del efluente adsorbido, gire la sal evaporada en el efluente adsorbido blanco y convierta la sal residual evaporada de los desechos peligrosos en los desechos sólidos, reduciendo en gran medida el costo de tratamiento de la empresa;
2. Eliminar los compuestos orgánicos en aguas residuales que son difíciles de biodegradar o tienen alta Cromaticidad, mejorar la estabilidad del sistema de evaporación de la sal posterior, y reducir el riesgo de bloqueo en el dispositivo de evaporación de la sal;
3. Las aguas residuales de licor madre de alta sal pueden desorber y recuperar productos del licor Madre, resolviendo el problema del color de evaporación de la sal y recuperando productos, lo que tiene importantes beneficios económicos;
4. El equipo tiene bajos costos operativos, alto grado de automatización y operación simple.
Datos de tratamiento de adsorción de aguas residuales
Caso 1 Adsorción de datos de agua de entrada y salida
| Volumen de agua (m³/d) | Agua cruda COD(mg/L) | Efluente COD(mg/L) | Contenido de sal |
| 200 | 8790 | <1500 | ~ 10% |
Figura 1 Apariencia de agua de entrada Adsorbida (izquierda) y agua de salida Adsorbida (derecha)
Figura 2 Diagrama de efecto de la recuperación de la evaporación del cloruro de sodio
Figura 3 Efecto de vapor de sal antes (izquierda) y después (derecha) de la renovación en el sitio
Explicación del principio de adsorción
El principio básico de la tecnología de procesamiento de nuestra empresa es utilizar el rendimiento de adsorción de materiales de adsorción especiales para adsorber y enriquecer la anilina en aguas residuales en el material de adsorción. Después de la saturación de adsorción, el material de adsorción se desorbida para regenerar y reanudar la adsorción, y este proceso se repite continuamente.
| Índice | Volumen de agua (T/d) | Aniline(mg/L) | COD(mg/L) | Color | Palabras |
| Absorber el agua entrante | 200 | 98,1 | 2500 | Marrón rojizo | |
| Agua Adsorbida | 200 | <10 | <1000SS | Amarillo Canario | |
| Efluente de oxidación | 200 | <10 | Agua clara | Tratamiento de evaporación | |
| Solución de desorción de alta concentración | ~ 1,33 | / | Volver al procesamiento del proceso front-end | ||
| Solución de lavado de agua de alta concentración | ~ 1,33 | / |
Nota: El tiempo de funcionamiento diseñado es de 24 horas al día.
Efecto del tratamiento del proceso
Nuestra empresa realizó múltiples lotes de experimentos de adsorción y desorción en las aguas residuales muestreadas en el sitio. Los resultados experimentales específicos y la tabla de comparación antes y después del tratamiento son los siguientes:
Tabla 3-1 Datos de agua de entrada y salida de adsorción
| Proyecto | Agua cruda anilina (mg/l) | Aniline en efluente (mg/L) |
| 1 | 98,1 | 3,3 |
| 2 | 98,1 | 4,2 |
| 3 | 98,1 | 3,6 |
Figura 3-1 Apariencia de agua cruda (izquierda), agua adsorbida (medio) y agua oxidada (derecha)
Proceso tecnológico
El flujo del proceso se muestra en la Figura 3-2. Después de que las aguas residuales sean filtradas y tratadas por el cliente, primero se filtra finamente para interceptar sólidos suspendidos y partículas finas, evitando que entren las impurezas
En los materiales adsorbentes, afecta el rendimiento de adsorción. Las aguas residuales filtradas se envían a una torre de adsorción equipada con materiales de adsorción especiales para la adsorción. Después de la saturación de adsorción, los materiales de adsorción se someten a tratamiento de desorción y regeneración. Los materiales de adsorción regenerados se pueden reutilizar adsorbida y el agua se evapora para el tratamiento. La solución de desorción de alta concentración se puede utilizar en el sistema de tratamiento front-end del cliente.
Instrucciones de operación de adsorción
Para garantizar el funcionamiento continuo y estable del dispositivo, y para garantizar la eficacia de la salida de agua del dispositivo, el dispositivo de adsorción adopta un modo de operación de desorción de 3 torres 2 series 1. Entre ellas, 2 torres están conectadas en serie al principio y al final para adsorber la salida de agua, y 1 torre se gira para desorción. Durante el cambio de desorción, la primera torre original se desorbe y la torre de cola original se transforma en la primera torre y luego se vuelve a conectar con la torre desornada (utilizada como torre de cola) para adsorber la salida de agua. El proceso ilustrado se muestra en la figura siguiente, donde cada torre de adsorción gira sus funciones en el orden de las flechas durante diferentes períodos de funcionamiento.
Figura 3-3 Diagrama esquemático del proceso de operación de adsorción en serie (2 adsorción y 1 desorción)
Equipo de proceso y diseño de tubería
Selección de equipos y tuberías
Teniendo en cuenta las características de calidad del agua y los requisitos del proceso de desorción de las aguas residuales a tratar, y teniendo en cuenta consideraciones técnicas y económicas, así como la conveniencia de la construcción, la torre de adsorción de equipos clave está hecha de material PTFE revestido de acero, y el sistema de tuberías está hecho principalmente de SUS304/PP revestido de acero al carbono.
Plan de diseño del dispositivo
El equipo del dispositivo de adsorción se puede organizar completamente en el suelo, o el diseño tridimensional de la estructura del marco se puede utilizar para reducir la huella (la torre de adsorción y el equipo de filtración se pueden colocar en la capa superior, Y los tanques de almacenamiento y las bombas se pueden colocar en la capa inferior), Dependiendo de la situación específica de la empresa. De acuerdo con el plan de diseño, se estima que el sistema de adsorción requerirá un área de tierra de aproximadamente 260m ².
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