Resum
Les aigües residuals que circulen de la producció de fibra de vidre contenen microfibres de vidre, col·loides i substàncies àcides. La seva qualitat de l'aigua es deteriora fàcilment, afectant la qualitat del producte, i els processos de tractament tradicionals són difícils d'aconseguir reciclar. Aquest document utilitza tecnologia de membrana d'ultrafiltració per tractar les aigües residuals que circulen de la producció de fibra de vidre. Es comparen el flux de membrana, la diferència de pressió transmembrana, la qualitat de l'efluent i l'estabilitat operativa dels processos de filtració de flux-creuats i de filtració-de finals morts. El cicle de filtració i l'esquema de neteja estan optimitzats per verificar la viabilitat de la reutilització de la membrana d'ultrafiltració. Els resultats experimentals mostren que ambdós mètodes de filtració poden aconseguir una purificació eficient de les aigües residuals, produint efluents clars i transparents. La filtració de flux-creuat presenta una estabilitat de funcionament continu més forta, mentre que la filtració-de finals sense sortida és més compacta. Quan el cicle de filtració és inferior o igual a 2 h, la diferència de pressió transmembrana es manté estable i la neteja física que combina el fregat d'aire + el rentat a contracor + el rentat cap endavant pot restaurar completament el rendiment de la membrana. L'efluent tractat es pot reutilitzar directament a la línia de producció, reduint significativament l'abocament i el consum d'aigua dolça, proporcionant una solució d'enginyeria per a la reutilització basada en recursos-d'aigües residuals de fibra de vidre.
Paraules clau: membrana d'ultrafiltració; Aigües residuals de fibra de vidre; reciclatge; Filtració{0}}de flux creuat; Filtració-de sortida; diferència de pressió transmembrana; Neteja física
Introducció
En la producció de fibra de vidre i separadors de bateries, el sistema d'aigua circulant genera una gran quantitat d'aigües residuals que contenen microfibres de vidre, col·loides i substàncies àcides. La qualitat de l'aigua es deteriora ràpidament, provocant una disminució de la qualitat del producte, aturades de la línia de producció per substitució d'aigua i augment de la descàrrega d'aigües residuals, augmentant així la càrrega de tractament d'aigües residuals. Els processos tradicionals de sedimentació i filtració no poden eliminar les fibres fines i els col·loides, cosa que dificulta el compliment dels requisits de reciclatge.
La tecnologia de membrana d'ultrafiltració, impulsada per pressió, pot retenir eficaçment partícules fines, col·loides i sòlids en suspensió, oferint avantatges com ara una alta precisió de separació, equips integrats i funcionament automatitzat, la qual cosa la fa adequada per al tractament d'aigües residuals de fibra de vidre. La filtració-de flux creuat i la filtració-de punt mort són dos processos operatius bàsics de les membranes d'ultrafiltració, amb diferències significatives en les seves característiques operatives, el control de la contaminació i els costos de manteniment. La investigació sobre l'optimització de processos específicament per a aigües residuals de fibra de vidre és limitada. Aquest document compara el rendiment operatiu dels dos processos mitjançant experiments a escala pilot-, optimitza els paràmetres operatius i els esquemes de neteja, aconsegueix el reciclatge d'aigües residuals i millora l'eficiència de la producció i la utilització dels recursos hídrics.
1. Materials i mètodes experimentals
1.1 Prova de mostres d'aigua
Es van prendre mostres d'aigua de la piscina de circulació d'aigua blanca d'un fabricant de separadors de bateries. Les característiques de les aigües residuals eren: que contenen microfibres de vidre i col·loides, pH≈2, d'aspecte blanc lletós, alta-fibra, aigües residuals de circulació fortament àcides, amb un cicle de circulació d'1-2 dies i grans fluctuacions en la qualitat de l'aigua.
1.2 Aparell Experimental
Es va utilitzar un aparell a escala pilot d'ultrafiltració-totalment automatitzat, amb un únic mòdul de membrana d'ultrafiltració. El material de la membrana era una membrana d'ultrafiltració resistent-àcids, amb una precisió de retenció adaptada a la retenció de fibres fines. L'aparell tenia dos modes de funcionament:-flux creuat i punt mort-, que permetien la neteja automatitzada mitjançant la neteja d'aire, el rentat a contracor i el rentat cap endavant.
1.3 Procés experimental
Filtració de flux-creuats: cabal d'afluent 8 m³/h, cabal de permeat 3 m³/h, concentrat recirculat al dipòsit d'aigua bruta per a un tractament posterior;
Filtració-de punt mort: cabal d'afluent=cabal de permeat=3 m³/h, sense recirculació de concentrat, cicles de filtració establerts a 1 h, 2 h i 4 h;
Procés de neteja: neteja amb aire 2 min + rentat a contracor 2 min + rentat cap endavant 1 min, neteja purament física, sense agents químics.
1.4 Indicadors d'avaluació
Els principals indicadors d'avaluació són la diferència de pressió transmembrana, el flux de membrana, la qualitat de l'efluent i l'estabilitat operativa. La diferència de pressió transmembrana reflecteix el grau de contaminació de la membrana i la claredat de l'efluent caracteritza l'efecte de separació.
2 Resultats experimentals i anàlisi
2.1 Prova d'idoneïtat d'equips de membrana d'ultrafiltració
La unitat pilot d'ultrafiltració va funcionar de manera intermitent durant 33 h. L'afluent eren aigües residuals àcides de color blanc lletós, i el permeat es va mantenir clar i transparent a tot arreu, demostrant que la membrana d'ultrafiltració és adequada per a aigües residuals de fibra de vidre i presenta un rendiment de separació estable.
2.2 Rendiment del procés de filtració de flux-creuats
Durant el funcionament continu de la filtració de flux-creuat, el diferencial de pressió transmembrana augmenta lentament amb el temps. Després de l'intercanvi d'aigua i el rentat de la membrana, el diferencial de pressió es recupera completament. El funcionament continu no mostra cap incrustació incontrolada de la membrana i la qualitat del permeat es manté estable, complint els requisits per al reciclatge de la línia de producció.
Avantatges: la recirculació del concentrat redueix la deposició de contaminants a la superfície de la membrana, alentint la taxa d'encrassement. És adequat per a una producció contínua de cicle llarg-a gran-escala, amb una estabilitat operativa òptima.
2.3 Rendiment del procés de-filtració sense sortida
Proves de cicle de filtració-de final sense sortida:
1h, 2h: cap canvi significatiu en el diferencial de pressió transmembrana; funcionament estable.
4h: Augment significatiu del diferencial de pressió transmembrana; augment de la contaminació de la membrana. Tanmateix, després de la neteja física, el diferencial de pressió es recupera ràpidament i el rendiment de la membrana no mostra cap disminució.
Conclusió: la-filtració sense sortida amb un cicle controlat en 2 h pot funcionar de manera estable durant períodes prolongats. El dispositiu no produeix cap descàrrega de concentrat, té una estructura més compacta i és adequat per a escenaris de tractament compactes-a petita escala.
2.4 Control de l'encrassement de la membrana i rendiment de regeneració
La contaminació de la membrana d'ultrafiltració és un fenomen inevitable durant el funcionament. Un procés de neteja física combinada de fregat d'aire + rentat a contracor + rentat cap endavant elimina eficaçment la fibra i els dipòsits col·loïdals de la superfície de la membrana, sense deixar residus químics, sense causar danys al mòdul de membrana i permetent la restauració completa del flux de la membrana i el rendiment de la separació, assegurant un funcionament estable a -a llarg termini.
2.5 Efecte de reutilització i beneficis d'enginyeria
Reutilització de l'aigua permeada: el permeat d'ultrafiltració es pot reutilitzar directament al sistema d'aigua de circulació de la línia de producció, assegurant una qualitat estable de l'aigua, millorant la qualitat del producte del diafragma i ampliant el cicle de canvi d'aigua de la línia de producció.
Reducció de la contaminació i reducció de carboni: l'abocament d'aigües residuals es redueix significativament, reduint la càrrega de la depuradora; el consum d'aigua dolça es redueix significativament, estalviant recursos hídrics i costos operatius.
Eficiència de producció: s'evita el temps d'inactivitat freqüent per als canvis d'aigua, augmentant el temps de funcionament continu de la línia de producció i millorant l'eficiència de la producció.
3. Optimització de processos i recomanacions d'enginyeria
Selecció del procés: es recomana la filtració de flux-creuats per a la producció contínua a gran-escala a causa de la seva alta estabilitat; La filtració-sen sortida es recomana per a projectes compactes-a petita escala a causa de la seva facilitat d'operació i manteniment.
Paràmetres de funcionament: cicle de filtració{0}}de final sense sortida Menys de 2 hores o igual; La filtració de flux-creuat combinada amb el rentat periòdic controla el diferencial de pressió transmembrana dins d'un rang raonable.
Esquema de neteja: s'utilitza una neteja combinada purament física, que no requereix agents químics, la qual cosa la fa respectuosa amb el medi ambient i de baix cost-, adequada per a condicions d'aigües residuals àcides.
4. Conclusió
La tecnologia de membrana d'ultrafiltració pot tractar de manera eficient les aigües residuals àcides circulants de la producció de fibra de vidre, retenir eficaçment les microfibres de vidre i els col·loides, produint efluents clars i compatibles que es poden reutilitzar directament a la línia de producció.
Tant la filtració-de flux creuat com la filtració-de finals morts són adequades per a aquest tractament d'aigües residuals. La filtració de flux-creuats ofereix un funcionament més estable, mentre que els dispositius de filtració-sen sortida són més compactes, la qual cosa permet una selecció flexible basada en l'escala del projecte.
Un cicle de filtració inferior o igual a 2 hores i la neteja física combinada controlen eficaçment l'encrassement de la membrana, garantint un rendiment estable de la membrana-a llarg termini.
La tecnologia de reutilització de membranes d'ultrafiltració pot aconseguir la recuperació dels recursos d'aigües residuals i la reducció del volum, millorar la qualitat del producte i l'eficiència de producció i té importants beneficis econòmics i ambientals.