ציוד לטיפול בשפכים

 

 

ממברנות סיליקון קרביד (SiC), עם יתרונות הליבה שלהן של עמידות לטמפרטורות גבוהות, עמידות לחומצות ואלקליות, עמידות בפני עיבוי וחוזק מכני גבוה, מדגימות ביצועים העולים בהרבה על אלו של ממברנות קרמיקה אורגניות ואנאורגניות מסורתיות בתרחישים כמו טיפול בשפכים תעשייתיים מתקדמים, שחזור משאבי ביוב עירוניים וטיהור מי שפכים מיוחדים מאתגרים ביותר. הם הפכו לטכנולוגיה המועדפת לטיפול בשפכים בתנאים קשים.

 

I. תרחישי ליבה של יישומים ופתרונות טכניים

1. טיפול בשפכים תעשייתיים אורגניים-בריכוז גבוה
תעשיות ישימות: פחם כימיקלים, פטרוכימיים, תרופות, הדפסה וצביעה, ייצור נייר

 

מאפייני שפכים: COD גבוה, עכירות גבוהה, מכיל חומר אורגני סורר, לחלק מהשפכים יש טמפרטורה גבוהה (60-120 מעלות)

 

פתרון יישום:

• שלב הטיפול המקדים: החלפת סינון חול וסינון רב-מדיה, ממברנות סינון אולטרה-SiC יכולות לשמור על מוצקים מרחפים, קולואידים וטיפות שמן, עם עכירות שפכים קטנה או שווה ל-0.1 NTU ו-SDI פחות מ-3 או שווה ל-3, לספק מים הזנה הפוכה (RO) באיכות גבוהה -הזנה הפוכה (RO) וסינון אוסמוזה (RO) החיים של רכיבי הממברנה הבאים פי 3-5.
• שלב טיפול מתקדם: ממברנות ננו-פילטרציה של SiC יכולות לשמור-חומר אורגני קטן של מולקולה (כגון פנולים, צבעים ואנטיביוטיקה). בשילוב עם תהליכי חמצון מתקדמים (AOP), זה משיג פירוק COD עמוק במי שפכים, עמידה בתקני פליטה או דרישות שימוש חוזר.

מקרה טיפוסי: בטיפול בשפכי- מלח גבוהים ממפעלי פחם כימיקלים, ממברנות סינון אולטרה-SiC פועלות ביציבות ב-80 מעלות ו-pH 10-11, עם קצב ירידת שטף של<5%/month and a chemical cleaning cycle of up to 6 months.

 

2. טיפול בשפכים שמנים
תעשיות ישימות: מים שהופקו בשדות נפט, תחליבים לעיבוד מתכות, שפכי הסעדה

 

מאפייני שפכים: מכיל שמן מתחלב ושמן מפוזר; גודל טיפת השמן קטן (1-100 ננומטר), וגורם בקלות לעיוות של הממברנה.

 

יתרונות היישום:

• The SiC membrane surface has weak hydrophobic and oleophilic properties, making it difficult for oil droplets to adsorb and deposit; it is resistant to chemical cleaning and can be cleaned with high-concentration alkaline solution (2% NaOH) + sodium hypochlorite (1000 mg/L), with a flux recovery rate >95%. פתרון יישום: תוך שימוש בתהליך "הפרדת ממברנות סינון אולטרה-סיC" (demulsification pretreatment + SiC ultrafiltration membrane separation), מושגת הפרדת מים- יעילה בשמן, עם תכולת שמן שפכים פחות או שווה ל-5 מ"ג/ליטר, שניתן לעשות בהם שימוש חוזר ישירות כמי איפור לקירור במחזור.

 

3. ניצול משאבי שפכים עירוניים
תרחישים ישימים: שדרוג ושיפוץ מתקני טיהור שפכים עירוניים, שימוש חוזר במים

 

דרישות ליבה: שפכים חייבים לעמוד ב"תקן איכות המים לשימוש במים תעשייתיים בשימוש חוזר בשפכים עירוניים" (GB/T 19923-2005)

 

יתרונות היישום:

• Compared to traditional activated sludge + sand filtration processes, the SiC membrane bioreactor (SiC-MBR) eliminates the need for a secondary sedimentation tank, reducing the footprint by 40%; it retains sludge flocs and bacteria, achieving effluent turbidity ≤0.1 NTU and an E. coli removal rate >99.99%.
• יש לו עמידות חזקה לעומסי הלם; היציבות התפעולית של המערכת אינה מושפעת מתנודות באיכות המים המשפיעים (COD, קוצים בחנקן אמוניה); מחזור הניקוי הכימי ארוך, ועלויות התפעול והתחזוקה נמוכות ב-30% ממכשירי MBR אורגניים.

 

4. טיפול מקדים של שפכים עם מליחות- גבוהה לאפס הזרמה

תעשיות ישימות: שפכים של דה-סולפורציה של תחנת כוח, שפכי כבישה מתכתיים, שפכים כימיים בעלי מלח-

 

מאפייני שפכים: תכולת מלח גבוהה (TDS 10000-50000 mg/L), קשיות גבוהה, מכילה יוני מתכות כבדות

 

ערך יישום:

• ממברנות סינון אולטרה-SiC עמידות בפני סביבות גבוהות של-מלח ולא יתנפחו או יתעוותו עקב שינויים בלחץ האוסמוטי; הם יכולים לשמור על חלקיקי אבנית שנוצרו על ידי יוני סידן ומגנזיום וקולואידים של מתכת כבדה הידרוקסיד, ולמנוע סתימה של המאידים והמגבשים הבאים.
• בהשוואה לתהליכי טיפול מקדים מסורתיים (כגון ריכוך סיד), קשיות הקולחים של מערכות ממברנות SiC היא<50 mg/L (calculated as CaCO₃), significantly reducing the risk of evaporator scaling and improving the operating efficiency of zero-discharge systems.

 

5. טיפול מיוחד בשפכים-בטמפרטורה גבוהה

תרחישים ישימים: ליקר שחור לייצור נייר (טמפרטורה 80-100 מעלות), מי שפכים לצביעה בטמפרטורה גבוהה (טמפרטורה 60-90 מעלות), מרק תסיסה פרמצבטי (טמפרטורה 50-70 מעלות)

 

מחסומים טכניים: ממברנות אורגניות מסורתיות יכולות לעמוד בטמפרטורות<50℃, and are prone to aging and failure under high-temperature conditions.

 

יתרונות ממברנה SiC: סבילות לטווח ארוך-לטמפרטורות גבוהות של 120 מעלות, אין צורך בטיפול מקדים בקירור, טיפול ישיר בפתרונות הזנה-בטמפרטורה גבוהה, חיסכון בצריכת אנרגיית קירור; במקביל, טמפרטורה גבוהה יכולה לשפר את נזילות תמיסת ההזנה, להפחית את הצמיגות ולהגדיל את שטף הממברנה.

 

II. נקודות טכניות מרכזיות ליישום

1. אופטימיזציה של טיפול מקדים: יש להתקין מסנן סל בגודל 50-100 מיקרומטר כדי להסיר זיהומים חלקיקים גדולים (כגון חול, חצץ וסיבים) כדי למנוע שריטות של פני הממברנה; שפכים שמנים צריכים לעבור תחילה טיפול דה-מולסיפיקציה (כגון הוספת חומרי שחרור או שחרור קולי) כדי להפחית את עומס העיכול של הממברנה.

 

2. בקרת פרמטרים של תהליך

• לחץ הפעלה: מומלץ 1-5 בר כדי למנוע עיוות נקבוביות הממברנה עקב לחץ גבוה;
• מהירות זרימה צולבת-: 0.5-2 מ'/שניה. עבור שפכים מזוהמים מאוד, ניתן להגדיל את קצב הזרימה כראוי כדי לשפר את כוח הגזירה ולדכא את קיטוב הריכוזים;
• אסטרטגיית ניקיון: אמצו שילוב של "שטיפת מים-באוויר + ניקוי כימי". מחזור שטיפה לאחור: 15-30 דקות/זמן; מחזור ניקוי כימי: 3-6 חודשים/זמן. עדיף שטיפה אלקלינית + שטיפה חומצית.

 

3. עיצוב שילוב מערכת
עיצוב מודולרי להרחבת קיבולת גמישה על בסיס נפח עיבוד; מצויד במערכת בקרה אוטומטית PLC לניטור פרמטרים כגון שטף, לחץ ועכירות בזמן אמת, השגת שטיפה לאחור אוטומטית וניקוי כימי, הפחתת עלויות התערבות ידניות.

 

 

 

תהליכים משולבים חדשניים: ממברנות SiC משולבות עם תהליכי חמצון מתקדמים (כגון חמצון קטליטי של אוזון), זיקוק ממברנה וחמצון אלקטרוכימי כדי להשיג טיהור עמוק והשבת משאבים של שפכים מאתגרים ביותר.

 

שחזור משאבים מורחב: בעת טיפול בשפכים המכילים מתכות יקרות וחומר אורגני בעל ערך- גבוה, ממברנות SiC יכולות להשיג שמירה ושחזור יעילים של חומרי המטרה, ולשפר את היתרונות הכלכליים של טיפול בשפכים.

 

נהלי ניקוי ותחזוקה לאחר ניסויי ממברנה SiC
ממברנות SiC, עם עמידות החומצה והאלקליות שלהן, עמידותן לחמצון וחוזק מכני גבוה, דורשות ניקוי ותחזוקה לאחר-ניסוי. מטרת הליבה היא להסיר ביסודיות מזהמים ממשטח הממברנה ומהנקבוביות, להחזיר את השטף ואת ביצועי השימור של הממברנה, למנוע התכלות בלתי הפיכה ולהאריך את תוחלת החיים של אלמנט הממברנה. להלן נהלי ניקוי ותחזוקה סטנדרטיים, נקודות תפעול מרכזיות ואמצעי זהירות.

 

א. טיפול מקדים-אחרי הניסוי: הערכת מזהמים ושטיפה מקדימה

לאחר הניסוי, יש להעריך את סוג ומידת העיכול של הממברנה לפני ביצוע ניקוי ממוקד:

 

1. שיפוט סוג מזהם

- סיווג מבוסס על מאפייני עדכון ניסיוני:

- עכירות לא אורגנית: לאחר טיפול בשפכים- בקשיות גבוהה, עם מליחות- גבוהה, סידן ומגנזיום קרבונטים ותחמוצות מתכות (כגון Fe₂O₃, MnO₂) מתמזגים בקלות על פני הממברנה;

- עכירות אורגנית: לאחר טיפול בשפכים גבוהים של-COD, שומנים וצביעה, חומרים אורגניים, גריז ומולקולות צבע נספגים בקלות בתוך הנקבוביות;

- עכירות ביולוגית: לאחר טיפול בביוב עירוני ובמרק תסיסה, חיידקים ופטריות גדלים בקלות על פני הממברנה ויוצרים ביופילם.

 

2. חישוב ריקבון נוזלים

רשמו את השטף הראשוני $J_0$ ואת השטף הסופי $J_1$. חשב את קצב דעיכת השטף $\\eta=(J_0 - J_1) / J_0\\times100\\%$.

- אם $\\eta < 10\\%$: נדרשת רק שטיפה לאחור עם מים נקיים;

- אם $10\\%\\leq\\eta < 30\\%$: נדרשת שטיפה לאחור עם מים נקיים + ניקוי כימי פשוט;

- אם $\\eta\\geq 30\\%$: נדרשת שטיפה לאחור עם מים נקיים + ניקוי כימי משופר.

 

3. שטיפת מים נקיים ראשונית

- השתמש במצב שטיפה לאחור צולבת-, השולטת בלחץ השטיפה לאחור ב-0.5–1 בר, וקצב זרימת השטיפה לאחור בפי 1.2–1.5 מקצב ההפעלה הניסיוני;

- השתמש במים דה-יונים או בחדירת אולטרה-פילטרציה כמדיום לשטיפה לאחור כדי להימנע מהחדרת זיהומים חדשים עם מי ברז;

- זמן שטיפה לאחור: 10-15 דקות, עד שהקולחים לשטיפה לאחור נקיים וללא מוצקים מרחפים ברורים.

 

II. תהליך ניקוי כימי שלב (שלבי ליבה)
בחר את ערכת הניקוי בהתבסס על מידת הזיהום, לפי העיקרון של "כביסה בסיסית תחילה, לאחר מכן שטיפה חומצית, וחיטוי במידת הצורך", הימנעות ערבוב ישיר של חומצות ובסיסים.

 

1. שטיפה אלקלינית: הסרת מזהמים אורגניים וביולוגיים
מתאים לניקוי ממברנות לאחר ניסויים בשפכים שמנים ועתירי-COD. משתמש בתמיסת אלקלית לסיבון שומן, פירוק חומר אורגני וקילוף הביופילם.

- ניסוחים של חומרי ניקוי (בחר אחד):

- ניסוח סטנדרטי: 0.5-1% (שבריר מסה) תמיסת NaOH + 500-1000 מ"ג/ליטר נתרן היפוכלוריט (NaClO);

- ניסוח מתון: תמיסה של 0.3-0.5% נתרן קרבונט (Na₂CO₃) + 300–500 מ"ג/ליטר מי חמצן (H₂O₂) (מתאים ליישומים רגישים-לכלור).

- פרמטרי הפעלה:

- טמפרטורת ניקוי: 30-40 מעלות (עלייה בטמפרטורה יכולה לשפר את יעילות הניקוי, אך לא תעלה על 60 מעלות );

- לחץ ניקוי: 0.3–0.8 בר, באמצעות ניקוי זרימת זרימה צולבת-, מהירות מחזור 0.8–1.2 מטר/שניה;

- זמן ניקוי: 30-60 דקות. אם מזוהם מאוד, יש להשרות למשך 1-2 שעות לפני ניקוי המחזור.

- שיפוט נקודת קצה: הצבע והעכירות של תמיסת הניקוי יציבים, וערכי ה-COD של תמיסות הניקוי הנכנסות והיוצאות עקביות בעיקרן.

 

2. שטיפת חומצה: הסרת זיהומים אנאורגניים
מתאים לניקוי ממברנות לאחר ניסויים עם-קשיות גבוהה, מי שפכים-במליחות גבוהה, המסת אבנית אנאורגנית ומשקעי תחמוצת מתכת על פני הממברנה.

- ניסוחים של חומרי ניקוי (בחר אחד):

- נוסחה סטנדרטית: תמיסת חומצת לימון 0.1-0.5% (חלק מסה) (כוונן את ה-pH ל-2-3, מתאים לניקוי אבנית סידן ומגנזיום);

- ניסוח משופר: תמיסה של 0.5-1% חומצה הידרוכלורית (HCl) (מתאימה לניקוי אבנית תחמוצת מתכת; הימנע מקורוזיה חומצית חזקה של ציוד).

- פרמטרי הפעלה:

- לחץ ניקוי: 0.3–0.8 בר, מהירות זרימה צולבת- 0.8–1.2 מ'/שניה;

- זמן ניקוי: 20-40 דקות, אין צורך בחימום, מספיק ניקוי בטמפרטורת החדר;

- אמצעי זהירות עיקריים: לאחר שטיפת חומצה, שטפו את מודול הממברנה עם הרבה מים מופחתים עד שה-pH של המים של המוצר יחזור לנייטרלי (6-8) כדי למנוע שאריות חומצה לאכלוס את יסודות הממברנה.

 

3. טיפול חיטוי (אופציונלי) אם התמיסה הניסיונית היא תמיסה פעילה ביולוגית (כגון מרק תסיסה או ביוב עירוני), נדרש שלב חיטוי לאחר שטיפה אלקלית כדי להרוג שאריות מיקרואורגניזמים.

- חומר חיטוי: 1000-2000 מ"ג/ליטר תמיסת חומצה פראצטית או 500-1000 מ"ג/ליטר תמיסת נתרן היפוכלוריט;

- הליך: השרו למשך 30 דקות, ולאחר מכן שטפו במים מפושטים עד שלא נשארו שאריות של חומר חיטוי.

 

III. אימות אפקט הניקוי

לאחר הניקוי, יש לאמת את השפעת הניקוי באמצעות בדיקת שטף כדי להבטיח שחזור ביצועי הממברנה:

 

1. בדיקת שטף מים טהורים: בתנאים סטנדרטיים (טמפרטורה 25 מעלות, לחץ 1 בר), בדוק את שטף המים הטהורים של הממברנה $J_2$;

 

2. חישוב קצב שחזור נוזלים: קצב התאוששות השטף $\\gamma=J_2/J_0\\times100\\%$;

- אם $\\gamma\\eq90\\%$: הניקוי מוסמך, וניתן להשתמש בממברנה לניסוי הבא;

- אם $70\\%\\eq\\gamma<90\%$: The chemical cleaning process needs to be repeated;

- אם $\\gamma<70\%$: Irreversible fouling may exist. Check the membrane surface for damage and replace the membrane element if necessary.

 

IV. אחסון ותחזוקה{{1} לטווח ארוך

אם יש צורך לאחסן את אלמנט הממברנה לתקופה ממושכת (יותר מ-7 ימים) לאחר הניסוי, יש לאטום אותו כדי למנוע גידול חיידקים וחסימת נקבוביות הממברנה:

 

1. אחסון-קצר (7-30 ימים)

- מלאו את מודול הממברנה ואת הצינור בתמיסת 0.05-0.1% נתרן היפוכלוריט;

- אטום את הכניסה והיציאה של מודול הממברנה והנח אותו במקום קריר ויבש, הימנעות מאור שמש ישיר.

 

2. אחסון-לטווח ארוך (יותר מ-30 יום)

- לאחר השלמת הניקוי הכימי ואימות השטף, השרו את אלמנט הממברנה בתמיסת גליצרול של 1-2% למשך 30 דקות;

- רוקנו עודפי תמיסת גליצרול, אטמו את הכניסה והיציאה ואחסנו בסביבה של 0-40 מעלות כדי למנוע סדקים בהקפאה או הזדקנות-בטמפרטורה גבוהה.

 

ו. איסורי ניקיון ותחזוקה

1. אין להשתמש בחומצה הידרופלואורית (HF) או בחומרי ניקוי המכילים פלואורידים, מכיוון שהם יחלידו את חומר הממברנה של SiC;

 

2. Avoid prolonged high-temperature cleaning (>60 מעלות) כדי למנוע הזדקנות של אטמי מודול הממברנה;

 

3. יש להכין ולאחסן בנפרד תמיסות ניקוי חומצות ואלקליות. ערבוב ישיר אסור בהחלט כדי למנוע יצירת גזים רעילים;

 

4. הימנע מהשפעות- בלחץ גבוה במהלך הניקוי כדי למנוע נזק לצינורות הממברנה.

 

תגיות פופולריות: ציוד לטיפול בשפכים, יצרני ציוד לטיפול בשפכים בסין, ספקים, מפעל