Решения на DTRO за нулево изхвърляне на течности: Постигане на максимално възстановяване на водата в химически преработвателни предприятия

Химическите преработвателни предприятия са подложени на все по-голям натиск да използват по-малко прясна вода и да спрат да изхвърлят боклук. Дискова тръбна обратна осмоза (ДТРО) технологията се превърна в революционен начин за премахване на всички течни отпадъци и възстановяване на до 90% от технологичната вода. Дисковата тръбна обратна осмоза се различава от другите мембранни системи, защото има специален дизайн с отворен канал, който не се запушва от висококонцентрирани химически отпадъчни води. Това я прави идеална за обработка на сложни потоци отпадъчни води, които съдържат големи количества тежки метали, органични разтворители и TDS. С тази авангардна технология за мембранно разделяне, предприятията могат да спазват строги екологични правила, като същевременно намалят значително разходите си.

Разбиране на DTRO технологията и нейната роля за нулевото изхвърляне на течности

Използването на мембранни технологии, които могат да се справят дори с най-упоритите промишлени отпадъчни води, е това, което прави системите DTRO Zero Liquid Discharge работещи. Що се отнася до отпадъчни води с висока концентрация, дисковата тръбна обратна осмоза е вид обратна осмоза, специално проектирана за тези приложения.

Как работи конфигурацията на мембраната на дисковата тръба？

Дисковата тръбна обратна осмоза е изградена по много различен начин от спирално навити мембрани. Във всяка мембранна колона има няколко мембранни диска, подредени вертикално по централна свързваща пръчка. Между тези мембранни листове има специално изработени направляващи плочи, които създават турбулентни пътища на потока. Тази подредба създава постоянен хидравличен поток през мембранните повърхности, което предотвратява утаяването на частиците и намалява максимално поляризацията на концентрацията. Това поддържа постоянен дебит дори при работа с захранваща вода с ХПК над 25 000 мг/л.

Мембраната е съставена от три отделни слоя, които работят заедно, за да изпълняват своята функция. Когато работното налягане е между 600 и 1,200 psi, опорният слой поддържа структурата стабилна. Следва дебелият разделителен слой, който обикновено е тънкослоен полиамиден композит и изпълнява основната задача по отхвърляне на сол и замърсители. Контактният слой е в съответствие с потока на захранващата вода и има противообрастващи качества, които правят почистването по-рядко и удължават живота на мембраната.

Предимства пред традиционните системи за обратна осмоза

Когато химическите заводи обработват отпадъчни води, съдържащи масла, биологично активни съединения или разтворени твърди вещества, обикновените RO системи трудно се справят със замърсяването и спада на потока. Технологията с дискови тръби заобикаля тези проблеми, като използва редица нови инженерни идеи. Отвореният канал на потока може да обработва частици с ширина до 3 мм, без да се запушват, което означава, че е необходима по-малко подготовка. Повърхностите на мембраните постоянно се остъргват от турбулентен поток, което забавя растежа както на органични, така и на неорганични вещества.

Степента на възстановяване в дисково-тръбните системи за обратна осмоза често надхвърля 70% за отпадъчните води от химически заводи, а в някои случаи може да достигне 85–90% възстановяване с правилната подготовка. Например, нашият модел MR-DTRO-150TD може да третира инфилтрата от отпадъци и да поддържа степен на възстановяване между 50 и 70%, като същевременно обработва захранваща вода с нива на ХПК под 25 000 mg/L и използва само 96 kW/час. Тези показатели за успех водят директно до по-малко тонове концентрат, които трябва да се изхвърлят, по-ниски разходи за приготвяне на прясна вода и по-добро спазване на правилата за нулево изхвърляне на течности.

Критична роля в рамките за нулево изхвърляне на течности

Стратегиите за нулево изпускане на течности обикновено използват повече от един етап на почистване за постепенно концентриране на отпадъчните води. Дисковата тръбна обратна осмоза е важна част от тази пречиствателна линия, защото тя премахва сол и други примеси преди последните стъпки на кристализация или изпаряване. Чрез връщане на 70–90% от захранващата вода като чист кондензат, тези системи значително намаляват количеството вода, което трябва да се нагрява и концентрира, което използва много енергия.

Производителите на химикали могат да печелят реални пари, като се интегрират със ZLD системи. На много места, премахването на промишлени отпадъчни води с високо съдържание на TDS сега струва повече от 50 долара на хиляда галона. Чрез използването на мембранни системи с висока степен на възстановяване, инсталация, която обработва 150 тона химически отпадъчни води всеки ден, може да спести повече от 2 милиона долара годишно само от такси за изхвърляне. Количеството използвана енергия намалява по същия начин. Например, за изпаряване на 30 тона концентрат е необходима много по-малко енергия, отколкото за изпаряване на 150 тона сурови отпадъчни води.

Преодоляване на предизвикателствата при пречистването на отпадъчни води от химически заводи с DTRO

В реалния свят индустриалните условия са по-сложни, отколкото изглеждат, така че системи като ДТРО трябва да бъдат добре проектирани и поддържани редовно. Дългосрочният успех зависи от това как да се справяме с редовните проблеми.

Справяне с механизмите за замърсяване на мембраните

В химичните процеси има три основни вида замърсяване, които засягат мембранните системи: органична адсорбция, отлагане на частици и минерално отлагане. Замърсяването с частици се получава, когато твърди вещества, които плуват във флуида, се натрупват по стените на мембраните, въпреки че потокът е хаотичен. Органичното замърсяване се получава, когато разтворени органични молекули се залепват за мембранните полимери, образувайки биологично активен слой. Неорганичното замърсяване се получава, когато соли, които не се разтварят напълно, като калциев сулфат или бариев сулфат, образуват кристали, когато съдържанието се повиши.

Първата линия на защита срещу замърсяване е добрата подготовка. В химическите заводи обикновено е необходима мултимедийна филтрация, за да се отърват от частици, по-големи от 10 микрона, а след това pH трябва да се промени, за да се предотврати образуването на котлен камък. Дозирането на антискалант поддържа калциевите и сулфатните соли в разтвор, дори когато количествата са много високи. Някои съоръжения използват ултрафилтрация нагоре по веригата за смесени масла или колоидни разтвори, които преминават през обикновени сита.

Протоколи за поддръжка за устойчива производителност

Създаването на редовни планове за почистване поддържа стабилни проектните скорости на потока и предотвратява повреди по мембраните, които не могат да бъдат отстранени. Препоръчваме ви да проверявате стандартизирания поток на пермеата и разликата в налягането всеки ден. Ако потокът на пермеата спадне с 10% или налягането се повиши с 15%, е необходимо почистване. В повечето случаи се използват киселинни разтвори за премахване на изкуствен котлен камък, а алкални разтвори - за отстраняване на органични замърсявания. Тъй като дисково-тръбните системи за обратна осмоза са гъвкави, ремонтът може да се извърши само на няколко мембранни колони, без да се налага изключване на цялата пречиствателна станция.

Превантивната поддръжка е нещо повече от просто почистване на мембраната. В зависимост от качеството на захранващата вода, картриджните филтри, които защитават помпите за високо налягане, трябва да се сменят на всеки 30 до 90 дни. Всяка година резервоарите под налягане и уплътненията трябва да се проверяват за ръжда или износване. Нашите сервизни екипи извършват проверки на производителността на всеки три месеца, като разглеждат неща като качество на пермеата, степен на възстановяване и специфично потребление на енергия, за да намерят начини за подобряване на нещата, преди те да се влошат.

Отстраняване на често срещани оперативни проблеми

Систематичното отстраняване на проблеми бързо открива първопричините, когато производителността на системата се отклонява от планираните параметри. Високото преминаване на сол, въпреки че налягането и дебитът са типични, показва, че мембраната е повредена и трябва да бъде сменена. Замърсяването, което може да се отстрани чрез промяна на процеса на почистване, се вижда от намаляващия поток на пермеата, докато налягането остава същото. Бързото повишаване на налягането в различните бариерни стъпала е знак, че предварителната обработка е неуспешна, позволявайки на частиците да преминат.

Промените в температурата имат голямо влияние върху това колко добре работят мембраните; течовете се увеличават с около 3% на градус Целзий. Химическите заводи, които трябва да се справят с промени в температурата през цялата година, трябва да използват коригирано спрямо температурата проследяване на производителността, за да различат обичайните термични ефекти от влошаването на системата. Автоматизираните системи за проследяване вече изпращат сигнали в реално време чрез облачни платформи. Това позволява на техниците да извършват ремонти от разстояние и намалява непланираните престои.

Закупуване и внедряване на DTRO системи: Какво трябва да знаят B2B клиентите?

Стратегичното закупуване на оборудване за пречистване на вода може да окаже влияние върху функционирането на сградата в продължение на 15 до 20 години. Вземащите решения могат да вземат по-добри решения, ако познават най-важните фактори за оценка и най-добрите методи за изпълнение.

Избор на надеждни доставчици на мембрани и системни интегратори

Тъй като мембранният модул е ​​най-важната част от всяко DTRO устройство, е много важно мембраната да е с високо качество. Известните компании предлагат много информация за успеха на своите продукти, като например криви на отказ на сол, скорости на потока при различни налягания и таблици за химическа съвместимост. Гаранционните условия са много различни, но обикновено ви покриват от 3 до 5 години, в зависимост от това колко интензивно го използвате. Приложенията за химическа обработка трябва да търсят доставчици, които предлагат обещания за производителност въз основа на спецификите на захранващата вода, вместо общ гаранционен език.

Освен мембранния хардуер, това, което отличава един доставчик от друг, е техническата му помощ. Намерете партньори, които управляват близки сервизи и държат важни резервни части на разположение. Нашата мрежа от 14 клона в Китай гарантира, че новите части ще стигнат до обектите на клиентите в рамките на седем дни, което свежда до минимум скъпоструващите престои. Все по-често дистанционното проследяване е вградено като нормална функция. Например, PLC-базираните системи за управление изпращат данни за производителността до облачни платформи, така че поддръжката да може да се планира предварително.

Разбиране на изискванията за монтаж и въвеждане в експлоатация

Много от проблемите, които възникват през първата година от експлоатацията, могат да бъдат избегнати, като работата бъде извършена от опитни инженери. Ако изградите тръбите си правилно, потокът ще бъде равномерно разпределен по мембранните колони. При електрическо интегриране на помпи за високо налягане, сензори и системи за управление трябва да се спазват местните правила и закони за безопасност. По време на въвеждане в експлоатация се извършват задачи като изпитване под налягане, измиване на мембрани, химическо почистване и проверка на производителността спрямо проектните спецификации.

Обучаваме нашия персонал как да използва системата правилно и безопасно, както и как да я почиства и отстранява проблеми. Това обучение е част от процеса на внедряване на системата. В зависимост от сложността на системата и опита на оператора, обучението на място обикновено продължава между 5 и 10 дни. Техническа помощ е налична чрез гореща линия, която е отворена 24/7, и чрез редовни проверки на производителността. Мениджърите на химически заводи трябва да заделят средства всяка година за сервизни договори, които покриват превантивна поддръжка, ремонти в случай на авария и подобряване на производителността.

Съображения за логистика и ценообразуване на обществените поръчки

В момента отнема от 12 до 16 седмици от момента на поръчката за покупка до момента на приемане на инсталацията за инженерни системи за пречистване на вода, включително ДТРОИзработката на персонализирани системи за монтаж на плъзгащи се платформи, които изискват специални материали или сертификати, може да отнеме до 20 седмици. При координиране с проекти за растеж на сградите или цели за съответствие с регулаторните изисквания, стратегическото планиране на обществените поръчки взема предвид тези дати.

Различните доставчици имат различни ценови структури. Офертите обикновено се дават като цялостни системи „до ключ“, които включват цялото механично оборудване, електрически части, сензори и контролери. За защита от корозия химическите заводи често се нуждаят от редки материали като дуплексна неръждаема стомана или титан, което повишава базовата цена с 15 до 25 процента. Компаниите с повече от едно местоположение могат да получат отстъпки за обем от 8–12% и стандартни спецификации, които улесняват дългосрочната поддръжка, като купуват на едро.

Реални приложения и казуси на решения за нулево изхвърляне на течности от DTRO

Истории за успех в производството на химикали

Нашата MR-DTRO система беше използвана от специализирана химическа компания в югоизточната част на Съединените щати за почистване на утайките от почистване на реактори за периодично производство. Фабриката плащаше повече от 850 000 долара годишно за превоз на 180 тона мръсна вода до място, където можеше да бъде изхвърлена. Тяхната захранваща вода съдържаше различни количества органична материя, катализаторни частици в суспензия и нива на TDS, вариращи от 8,000 до 35 000 мг/л. Тези условия непрекъснато запушваха тяхната спирално-навита RO система.

След преминаването към дисково-тръбна технология, заводът вече използва повторно 82% от технологичната вода в охладителни кули и за измиване на оборудването. Количеството концентрат спадна до 32 тона седмично, което намали разходите за изхвърляне с 82% и доведе до 148 тона възстановена вода на стойност 1.20 долара всеки. Преди системата трябваше да се почиства всяка седмица, но сега е необходимо да се почиства само на всеки три месеца. Капиталовата инвестиция се изплати за 18 месеца, а годишните спестявания вече са над 700 000 долара.

Показатели за производителност и данни за валидиране

Цялостната проверка на производителността на системата потвърждава нейните умения и открива начини за подобряването ѝ. Нормализираните скорости на потока, процентите на отказ на сол, специфичното потребление на енергия и съотношенията на обема на концентрата са едни от най-важните показатели, които проследяваме в цялата ни инсталирана база. При преработката на отпадъци от химически заводи, нашият модел MR-DTRO-150TD редовно отхвърля 96–98% от едновалентните соли и 99% или повече от двувалентните йони.

Средното количество енергия, използвано от 47 оперативни инсталации, е било 3.1 kWh на кубичен метър пермеат. Най-добре представящите се обекти са успели да постигнат 2.7 kWh/m³ чрез интегриране на оползотворяване и подготовка на енергия по най-добрия възможен начин. Химическото почистване се извършва средно около веднъж на всеки 90 дни на места, които следват правилните практики за предварителна обработка. В ситуации, когато химическият състав на захранващата вода е добре контролиран, подмяната на мембраната може да се случи след повече от пет години. Въпреки това, в трудни химически условия, подмяната може да се наложи след три до четири години.

Нови иновации в технологията на дисковите тръби

Нови открития в науката за мембранните материали сочат към още по-добра ефективност. Наночастиците, добавени към тънкослойни нанокомпозитни мембрани от следващо поколение, увеличават пропускливостта, като същевременно запазват нивата на отхвърляне. Това би могло да намали потреблението на енергия с допълнителни 15%. Новите технологии за покритие правят хлора по-малко вреден, което позволява на почистващите препарати да бъдат по-агресивни, без да увреждат мембраната.

Автоматизацията и прогнозната поддръжка са в центъра на напредъка на системно ниво, включително за ДТРОАлгоритмите за машинно обучение вече разглеждат данни от сензори в реално време, за да предскажат събития на замърсяване 72 до 96 часа предварително. Това позволява почистването да се извършва по график по време на планирани почивки, вместо да се налага да се извършва бързо при спешни случаи. Цифровите близнаци, които са виртуални копия на физически системи, позволяват на работниците да изпробват промени в даден процес в симулация, преди да ги пуснат в производство. Това намалява риска от грешки и ускорява процеса на оптимизация.

Заключение

Химическите преработвателни предприятия трябва да имат DTRO Zero Liquid Discharge (технология за обратна осмоза с дисково-тръбен режим) поради екологични и бизнес причини. При работа с най-трудните промишлени отпадъчни води, технологията за обратна осмоза с дискови тръби е доказано, че събира 85–90% от загубената вода. Специалната форма на мембраната, неравномерната механика на потока и устойчивият на замърсяване дизайн я правят работеща за дълго време в ситуации, в които други системи се провалят. Химическите компании, които използват тези методи, обикновено имат период на възвръщаемост от 18 до 30 месеца, защото спестяват пари от разходи за обезвреждане на вода, използват по-малко прясна вода и спазват по-добре правилата. С влошаването на липсата на вода и засилването на правилата за оттичане, мембранните технологии с висока степен на възстановяване ще преминат от конкурентно предимство към необходимост за експлоатацията. Съоръженията, които инвестират в мощни пречиствателни съоръжения за вода сега, ще могат да останат в бизнеса и да се конкурират по цена в дългосрочен план.

Често задавани въпроси

1. Какви нива на възстановяване могат реално да постигнат химическите заводи със системи DTRO?

Степента на възстановяване се определя най-вече от свойствата на захранващата вода, особено от нивото на общи разтворени вещества (TDS) и потенциала за растеж. С правилната предварителна обработка и дози антискалант, химическата обработка обикновено може да постигне 70–85% възстановяване. 85–90% възстановяване може да се постигне в ситуации, когато солта е умерена, под 15 000 mg/L. Потоци с по-високи концентрации може да се нуждаят от 60–70% възстановяване, за да се предотврати растежа на мембраната. Проучване на водата на обекта определя най-добрия метод за възстановяване за вашата употреба.

2. Как се сравнява животът на мембраните между дискови тръбни и спирално навити системи в химически приложения?

В тежки химически условия, дисковите тръбни мембрани обикновено издържат между 4 и 6 години, докато спирално навитите мембрани издържат само между 2 и 4 години при същите условия. По-дългият експлоатационен живот се дължи на по-добрата устойчивост на замърсяване и способността да се справят с агресивно почистване. Действителната продължителност зависи от химичния състав на захранващата вода, работното налягане и от това колко добре се поддържа системата. Съоръженията, които следват еднакви планове за предварителна обработка и почистване, казват, че мембраните издържат повече от шест години.

3. Какви са изискванията за предварителна обработка преди DTRO системите?

Като минимум, подготовката трябва да включва картриджна филтрация за отстраняване на частици по-големи от 100 микрона, промяна на pH за предотвратяване на образуването на котлен камък и доза антискалант. Химическите компании, които работят с масла или емулсии, може да се наложи да отделят маслото и водата нагоре по течението или да използват флотация с разтворен въздух. Биологичното почистване понижава ХПК преди мембранната обработка, което е полезно за приложения с много органична материя. По време на частта с предложението, нашият инженерен екип създава системи за предварително третиране, които са идеални за вида отпадъци, които имате.

Партнирайте с Morui за вашите цели за нулеви изхвърляния

Химически компании, които искат да достигнат своите ДТРО Постигането на целите за нулево изхвърляне на течности може да бъде постигнато чрез помощ от Guangdong Morui Environmental Technology, която има богат опит в пречистването на вода. Нашата система MR-DTRO-150TD може да възстанови 50–75% от ХПК в сложни отпадъчни води с нива до 25 000 mg/L, като използва само 96 kW/час енергия. Ние помагаме с вашия проект от първото проучване на водата до настройката на системата и след това. Сертифицирани инженери контролират инсталацията и обучават операторите. Нашите гъвкави проекти могат лесно да се разширяват според нуждите на производството. Междувременно, PLC-базираното проследяване спира скъпоструващите престои, като изпраща сигнали за поддръжка, преди те да се случат. Като добре познат производител с 20 инженери и 500 работници, разпределени в 14 обекта, ние поддържаме резервни части на склад на местно ниво, така че да можем да ги изпратим в рамките на седем дни. Моля, изпратете имейл на нашия технически екип на benson@guangdongmorui.com за да получите безплатен анализ на водата и идеи за системи, специално разработени за вашите цели за отпадъчни води и възстановяване

Източници

1. Мембранна технология и приложения, трето издание. Бейкър, Р. У. (2012). John Wiley & Sons, Ltd.

2. Нулево изхвърляне на течности: Двигатели, технологии и икономика. Tong, T. & Elimelech, M. (2016). Environmental Science & Technology, 50(13), 6846-6855.

3. Технология на дисково-тръбен модул за приложения с обратна осмоза. Чен, Дж. П., Ким, С. Л. и Тинг, Ю. П. (2015). Обезсоляване, 367, 163-172.

4. Повторно използване на вода в промишлеността и минимизиране на отпадъчните води. Mann, JG & Liu, YA (1999). McGraw-Hill Professional.

5. Механизми на замърсяване в мембранни биореактори: Преглед. Le-Clech, P., Chen, V., & Fane, TAG (2006). Journal of Membrane Science, 284(1-2), 17-53.

6. Усъвършенствана мембранна технология за пречистване и повторна употреба на отпадъчни води. Vigneswaran, S. & Sundaravadivel, M. (2018). IWA Publishing.