Kus seda kasutatakse ja mida see lahendab: keraamiliste membraanide tüüpilised tööstuslikud rakendused õlivee eraldamiseks

1. Tehnoloogiat tuleb rakendada konkreetsetes veetingimustes

Kahes eelmises artiklis selgitati põhjalikult "miks valida keraamilisi membraane" ja "kuidas need töötavad", kuid isegi parimal tehnoloogial on väärtus ainult siis, kui seda kasutatakse konkreetsetes veetingimustes.Keraamilised membraanid õlivee eraldamiseksei ole{0}}kõike raviv lahendus. Nende kõige sobivamad rakendused on õlised reoveevood, mida iseloomustavad "peened õlipiisad, tugevalt saastunud vesi ja karmid töötingimused". Seevastu madala õlisisaldusega, pehmete veetingimuste ja piiratud kõikumiste korral võivad odavamad orgaanilised membraanid või tavapärased füüsikalised -keemilised töötlemismeetodid olla säästlikumad. Selles artiklis käsitletakse mitut tüüpilist tööstuslikku stsenaariumi, et uurida, mida keraamilised membraanid tegelikult lahendavad ja millal tuleks nende kasutamine uuesti läbi mõelda.

2. 1. stsenaarium: naftaväljal toodetud vesi ja taaspritse

Alustame sellestnaftaväljal toodetud vett. See on üks klassikalisemaid keraamiliste membraanide kasutusvaldkondi. Nafta tootmise käigus tuuakse pinnale kihistu vesi, mis kannab endas toornaftat, kihistu liiva, katlakivi ioone ja suures koguses emulgeeritud õli. Sageli säilitab see ka moodustumise temperatuuri-suur osa toodetud veest on pinnale jõudes soe ja mõned ojad võivad olla isegi suhteliselt kuumad. Olukorra muudab keerulisemaks selle "kahekordne ülesanne": vesi võib kasrõhu säilitamiseks süstitakse uuesti moodustisse, mis seab nõuded heljumi ja õlisisaldusele võitöödeldud korduskasutamiseks või nõuetele vastavaks tühjendamiseks, mis seab vee kvaliteedi stabiilsusele veelgi kõrgemad nõudmised. Tavaline gravitatsiooniline eraldamine ja lahustunud õhu flotatsioon võivad sageli probleeme tekitada, kui emulgeeritud õli ja suur liivakoormus esinevad koos. Keraamilised membraanid sobivad nende tingimustega hästi oma hüdrofiilsete ja oleofoobsete omaduste ning temperatuuri- ja kulumiskindluse tõttu. Ristvoolufiltreerimine pühib pidevalt minema liiva ja õli, samal ajal kui ultrafiltreerimine säilitab emulgeeritud õli, tekitades stabiilse ja puhtama permeaadi, mis aitab vältida moodustumise ummistumist uuesti süstimisel ja kaitseb allavoolu protsesse korduvkasutamise ajal. Aastal inseneri kogemusTaihe Environmental Protection keraamiliste membraansüsteemidega õlise reovee jaoks, naftaväljadega seotud rakenduste{0}}osakaal on oluline osa,just seetõttu, et nende vajadus "määrdunud, kuid stabiilse" töö järele ühtib täpselt keraamiliste membraanide tugevustega.

2.1 Kvalitatiivsed nõuded taassissepritsevee kvaliteedile

Seoses uuesti süstimisega tasub lisada punkt kvalitatiivsete nõuete kohta, kuna need on naftaväljade rakendustes membraanivaliku oluliseks aluseks. Kui hõljuvaine ja õlisisaldus taassüstitavas vees on liiga kõrge, võivad need pärast süstimist ummistada poorid ja kahjustada reservuaari, mille tulemuseks on sissepritse rõhu suurenemine ja õli taaskasutamise efektiivsuse vähenemine. Seetõttu keskendub uuesti süstitav vesi üldiselt kolmele aspektile:heljumi kontsentratsioon ja osakeste{0}}jaotus suurus, õlisisaldus ja kokkusobivus moodustisveega,sealhulgas seda, kas võib tekkida ketendus või savi turse. Keraamiliste membraanide väärtus seisneb nende võimes samaaegselt vähendada hõljuvaineid ja emulgeeritud õli stabiilsele ja suhteliselt madalale tasemele, säilitades samal ajal permeaadi kvaliteedi madalad kõikumised. Naftaväljade puhul, mis vajavad pikaajalist stabiilset -süstimist, on see mõttekam kui madala väärtuse saavutamine ainult ajutiselt. Mis puutub konkreetsetesse piirangutesse, siis need erinevad naftaväljade ja veehoidlate vahel märkimisväärselt ning need tuleb kindlaks määrata asukohaspetsiifiliste standardite järgi, mitte ühe universaalse väärtuse järgi.

3. 2. stsenaarium: rafineerimistehaste ja naftakeemia õline reovesi

Järgmine onrafineerimistehaste ja naftakeemiatehaste õline reovesi. Seda tüüpi vesi on keerulisem kui naftaväljade vesi. Lisaks õlile võib see sisaldada fenoole, sulfiide, hõljuvat katalüsaatorit ja mitmesuguseid muid saasteaineid. Vee kvaliteet võib protsessi{3}}üksuse vahetamise ajal märkimisväärselt kõikuda ja ka temperatuur võib olla suhteliselt kõrge. Siin ei seisne keraamiliste membraanide väärtus mitte ainult kõigi saasteainete "ülevõtmises", vaid stabiilse "nafta ja heljumi eemaldamise tõkkena" toimimises: esmalt eemaldatakse õli ja osakesed, millel on suurim mõju järgnevatele protsessidele, et järgnev bioloogiline või täiustatud töötlemine saaks stabiilsemalt toimida. Nende vastupidavus keemilisele puhastamisele on siin eriti kasulik, kuna rafineerimistehaste reovesi on tugevalt saastunud ja võib vajada sagedast puhastamist. Orgaanilised membraanid võivad pärast korduvat puhastamist kahjustuda, samas kui keraamilised membraanid peavad vastu korduvatele puhastustsüklitele. Muidugi on rafineerimistehaste reovesi keeruka koostisega, nii et keraamilised membraanid on tavaliselt kombineeritud puhastusprotsessi "keskne komponent", mitte "ainus" puhastustehnoloogia. Seda erinevust tuleb realistlikult tunnustada.

(Joonis: neli tüüpilist õlise reovee stsenaariumit: naftaväljadel toodetud vesi, rafineerimistehaste ja naftakeemia reovesi, metallitöötlemise lõikamise-vedel reovesi ning toidu-töötlemise ja tapamaja reovesi, mis illustreerivad vastavaid õlivorme ja suuri väljakutseid.)

4. 3. stsenaarium: metallitöötlemine ja -lõikamine-vedel reovesi

Kolmas kategooria on mehaanilise töötlemise ja metalli lõikamise vedelikud.Pärast emulsioonide ja lõikevedelike pikaajalist kasutamist töötlustöökodades võivad need muutuda "mustaks puljongiks", mis sisaldab nii mineraalõli kui ka suures koguses pindaktiivseid aineid ja protsesside{0}}vedelike lisandeid, millel on äärmiselt stabiilne emulgeerimine ja kõrge COD. Seda tüüpi reovee maht ei pruugi olla suur, kuid selle puhastamise raskusaste pole sugugi madal. Tavaline koagulatsioon ja lahustunud õhu flotatsioon ei suuda sageli saavutada täielikku demulsifikatsiooni, jättes töödeldud vette jääkõli. Keraamilise ultrafiltratsiooni eeliseks on see, et see on eriti tõhus "emulsioonide töötlemisel": see säilitab stabiilsed õlitilgad, samas kui permeaat saab seejärel aurustuda, bioloogiliselt töödelda või demulgeerimisjärgsele-töötlusele. Töötlemisettevõtete jaoks võib see tähendada lõikamisvedeliku tööea pikendamist, ohtlike jäätmete tekke vähendamist ja taaskasutamise võimaluste suurendamist. Üha karmistuvate keskkonnaregulatsioonide taustal ei seisne selle väärtus mitte ainult töötlemistulemustes, vaid ka eeskirjade järgimises.

5. 4. stsenaarium: toiduainete töötlemise ja tapamajade reovesi, mis sisaldab loomseid ja taimeõlisid

Neljas kategooria on toiduainete töötlemise, tapamajade ja sarnaste tööstusharude loomseid ja taimseid õlisid sisaldav reovesi.Seda tüüpi reovees sisalduv õli on peamiselt loomsed ja taimsed rasvad ja õlid. Temperatuur on sageli suhteliselt kõrge, eriti kuumas -töötlemisreovees, ning vesi sisaldab ka heljuvaid aineid, valke ja orgaanilist ainet. Erinevalt mineraalõlist tahkuvad loomsed ja taimsed õlid tõenäolisemalt madalatel temperatuuridel ja kleepuvad membraani pinnale, mille tulemuseks on kõrgemad puhastusnõuded. Keraamiliste membraanide kõrge -temperatuurikindlus ja tugev puhastusvõime on siin eriti kasulikud: soe vesi või leeliseline puhastamine võib sulatada tahkunud õli ja eemaldada kleepunud orgaanilise aine, mis võimaldab voo hästi taastuda. Keraamilisi membraane kasutatakse sageli peene-filtratsioonitõkkena pärast õli eraldamist jalahustunud õhu flotatsioon, vähendades veelgi emulgeeritud õli jääke ja võimaldades permeaadil siseneda bioloogilisse töötlusse või täita järjekindlamalt tühjendusnõudeid.

6. Muud tähelepanu väärivad rakendused

Lisaks ülaltoodud neljale peamisele rakendusvaldkonnale väärivad tähelepanu ka mitmed teised stsenaariumid.Külmvaltsimisel ja metallitöötlemisel, emulsioonireovesi sisaldab õli, rauapulbri ja pindaktiivsete ainete segu, mis muudab demulgeerimise keeruliseks ja raua kontsentratsiooni kõrgeks. Kuigikoksistamise reovesimida iseloomustavad peamiselt fenoolid ja ammoniaak, võib see sisaldada ka tõrva{0}}taolisi õlifraktsioone, mis seab ranged nõuded membraani saastumiskindlusele ja keemilisele vastupidavusele.Laeva pilsiveton tüüpiline "väikese-mahuga, suure-naftasisaldusega-, tugevalt kõikuv" reoveevool. Seda töödeldakse sageli mobiilsetel platvormidel, pöörates erilist rõhku süsteemi kompaktsusele ning vastupidavusele hüdraulilistele ja koormuslöökidele. Nende rakenduste ühised omadused on peened õlipiisad, keeruline veekvaliteet ja ebakindlad töötingimused, mis jäävad keraamiliste membraanide mugavustsooni. Siiski tuleb ka rõhutada, et enne keraamiliste membraanide kasutuselevõttu mis tahes uude rakendusse tuleks esmalt läbi viia veekvaliteedi analüüs ja katsetestid, et kinnitada materjalide ja kemikaalide ühilduvust ning kontrollida puhastusstrateegia teostatavust enne -mahu suurendamist. Keraamilised membraanid ei ole universaalne "plug{8}}and-play" komponent.

Kui need rakendused on kõrvuti paigutatud, saab selgeks, et kuigi need tunduvad erinevad, on nende aluseks olevad väljakutsed väga järjepidevad-need kõik ühendavad "peen õli + must vesi + kõikumised". Järgmises tabelis on toodud nende levinud väljakutsete ja keraamiliste membraanide kasutusloogika kvalitatiivne võrdlus.

7. Keraamilised membraanid töötavad harva üksinda: kombineeritud raviprotsessid

Veel ühte punkti tuleb rõhutada: keraamilised membraanid töötavad harva üksinda.Suure -õli-sisaldusega rakenduste puhul kasutatakse tavaliselt "õlieraldus/DAF + keraamiline membraan". Kui on vaja täiustatud vee korduskasutust, kasutatakse sageli "keraamilist membraani + pöördosmoosi". Rakendustes, kus lahustunud orgaanilise aine sisaldus on kõrge, võib allavoolu lisada ka bioloogilist töötlust või täiustatud oksüdatsiooni.Seda tüüpi kombinatsioonid ei seisne lihtsalt seadmete virnastamises, vaid selles, et igal töötlemise etapil lastakse teha seda, mis kõige paremini õnnestub, -füüsikaline-keemiline töötlemine eemaldab suurema osa õlist, keraamilised membraanid eemaldavad emulgeeritud õli ja hõljuvad tahked ained, pöördosmoos eemaldab lahustunud soolad ja bioloogiline töötlemine lagundab lahustunud orgaanilist ainet. Selle "tööjaotuse" mõistmine on oluline selleks, et kulutada süsteemi valikul eelarvet seal, kus see on oluline, selle asemel, et eeldada, et kõigega saab hakkama üks ravietapp.

7.1 Kuhu kontsentraat kaob? Suletud-ahela kõrvaldamine

Teine sageli tähelepanuta jäetud probleem, mis mõjutab otseselt projekti teostatavust, on see, kuhu kontsentraat läheb. Keraamilised membraanid kontsentreerivad õli ja hõljuvaid aineid kontsentraadi poolel. Kontsentraadil on suurem õlisisaldus ja väiksem maht, kuid lõpuks tuleb see siiski utiliseerida-see on just see koht, kus "mahu vähendamise" väärtus tulebki esile.Mõistlik viis on tavaliselt kontsentraat esmalt edasi kontsentreerida või demulgeerida ning taaskasutatud õli koguda ja taaskasutada. Ülejäänud raske õline muda ja emulgeeritud jäägid saadetakse seejärel ohtlike jäätmetena või vastavalt kohalikele nõuetele nõuetekohaseks kõrvaldamiseks või põletamiseks.Kontsentraadi sihtkoht, kõrvaldamisviis ja maksumus tuleks projekti lisada valikuetapis, selle asemel, et oodata, kuni süsteem on üles ehitatud, et avastada, et kontsentraadi pole kuhugi saata. Kogu õlise reoveepuhastusprojekti puhul ei määra lõpuks, kas projekti on võimalik ellu viia, sageli mitte membraani jõudlus, vaid see, kas kogu ahel "vesi tuleb sisse, õli läheb välja, vett taaskasutatakse ja õli kõrvaldatakse" on korralikult suletud.

8. Rakenduse valik: mitu kvalitatiivset signaali, mida tuleb arvesse võtta

Minnes sammu võrra sügavamale, kui tegelikult on vaja valida konkreetse rakenduse jaoks ravilahendus, ei piisa lihtsalt sellest, kas vesi "sisaldab õli". Peate arvestama mitme kvalitatiivse mõõtmega:kui palju kõigub vee kvaliteet, kui kõrge on töötemperatuur, kui suur on õli ja heljumi koormus ning kui ranged on allavoolu vee{0}kvaliteedinõuded.Järgmine tabel aitab ühtlustada peamisi otsusetegureid ja vältida vales suunas investeerimist.

9. Ausalt öeldes: keraamiliste membraanide piirangud

Peab ausalt tunnistama, et keraamilistel membraanidel on ka nendes rakendustes piirangud: need nõuavad suuremat alginvesteeringut, on suhteliselt rabedad ning nõudlikumad paigaldus- ja eeltöötlusnõuetega. Kui õlisisaldus on äärmiselt kõrge ja õli esineb peamiselt vaba õlina, on "puiste" õli eemaldamine esmalt õli eraldamise ja lahustunud õhu flotatsiooni teel sageli ökonoomsem kui otse membraani pealekandmine. Tugevate orgaaniliste lahustite või äärmuslike pH-tingimuste korral tuleb eelnevalt kinnitada ka materjalide sobivus. Teisisõnu, keraamilised membraanid on "optimaalne lahendus raskesti--õlise reovee puhastamiseks", mitte "optimaalne lahendus kogu õlise reovee jaoks".

10. Järeldus: kõigepealt hinnake vett ja seejärel otsustage, kas kasutada membraani

Rakendusstsenaariume ja metoodikat koos vaadeldes selgub järeldus:kui otsustate, kas konkreetses rakenduses tuleks kasutada keraamilisi membraane, ärge kiirustage hindu võrdlema. Selle asemel pöörduge tagasi kolme toimingu juurde, mis on korduvalt osutunud oluliseks,-esmalt viige läbi veebilanss, et mõista vee mahtu, kust õli pärineb ja kuhu kontsentraat läheb; järgmiseks klassifitseerige vee kvaliteet, et määrata kindlaks nafta esmane vorm ja nõutav allavoolu vee-kvaliteedilävi; lõpuks arvutage tasuvusaeg ja kogu omamise kulu, et teha kindlaks, kas asendus-, seisaku- ja vastavuskulude kokkuhoid pikemas perspektiivis suudab katta alginvesteeringu.Kui need kolm etappi on korralikult läbi viidud, saab loomulikult selgeks, kus keraamilisi membraane kasutada ja mida need lahendada saavad.