Perkenalan
Mereka yang berada di industri-pembuangan nol dan pemulihan sumber daya air limbah tahu bahwa konsentrat osmosis balik adalah bagian terberat dari keseluruhan sistem. Setelah dikonsentrasikan melalui membran osmosis balik, kesadahan kalsium dan magnesium, silika, salinitas total, dan alkalinitas semuanya berlipat ganda, menghasilkan komposisi air yang kompleks dan kecenderungan kerak yang kuat. Perlakuan awal yang tidak memadai dapat dengan mudah menyebabkan kerak dan pengotoran pada sistem membran berikutnya, penurunan efisiensi evaporator, dan pengoperasian sistem kristalisasi yang tidak normal. Metode dual-alkali, sebagai teknologi utama untuk menghilangkan kekerasan mendalam pada konsentrat osmosis balik, dapat mencapai kontrol sinergis terhadap kekerasan dan silika. Dikombinasikan dengan pemisahan yang ditingkatkan dengan membran keramik silikon karbida, hal ini dapat lebih meningkatkan stabilitas limbah dan keandalan sistem.
I. Pengetahuan Dasar Kekerasan dan Karakteristik Konsentrat Reverse Osmosis
Kesadahan total mengacu pada konsentrasi total ion kalsium dan magnesium dalam air, yang merupakan indikator inti untuk menilai risiko kerak dan stabilitas operasional sistem membran.
Berdasarkan komposisinya, kesadahan dapat dibagi menjadi dua kategori utama: Salah satunya adalah kesadahan karbonat, disebut juga kesadahan sementara, yang sebagian besar terdapat dalam bentuk kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat. Ini dapat dihilangkan dengan memanaskan dan merebus untuk mengendapkan dan menghilangkan kekerasan.
Yang lainnya adalah kesadahan non-karbonat, juga dikenal sebagai kesadahan permanen, yang terdapat dalam bentuk sulfat dan klorida. Ini tidak dapat dihilangkan dengan pemanasan dan harus dihilangkan secara efektif melalui pengendapan kimia, pertukaran ion, atau metode membran.
Dalam konteks konsentrat reverse osmosis, karakteristiknya jelas: Sistem reverse osmosis mempunyai efek menjebak dan memperkaya garam, kekerasan, dan silikat. Konsentrasi ion pada sisi konsentrat biasanya terkonsentrasi 3 hingga 8 kali lipat, dan TDS umumnya antara 10.000 dan 60.000 mg/L, mencapai lebih dari 100.000 mg/L dalam kondisi pengoperasian tinggi. Kesadahan total secara konsisten dipertahankan pada 500 hingga 3.000 mg/L, dengan silika dan alkalinitas juga tinggi, serta indeks saturasi Langrier dan indeks skala sulfat secara signifikan melebihi standar. Masalah terbesar dengan kualitas air jenis ini adalah mudahnya membentuk kerak yang tidak larut seperti kalsium karbonat, magnesium hidroksida, kalsium sulfat, dan silikat, yang menempel pada permukaan membran, dinding bagian dalam pipa, dan dinding tabung penukar panas evaporator. Hal ini menyebabkan penurunan fluks membran, lonjakan perbedaan tekanan transmembran, penurunan efisiensi pertukaran panas, dan penurunan kualitas garam yang mengkristal, yang merupakan masalah utama yang membatasi pengoperasian sistem pelepasan nol dalam jangka panjang.
II. Pengantar Teknologi-Pengendapan Alkali Ganda
Dalam istilah awam, metode-alkali ganda adalah proses pengendapan kimia yang menambahkan kalsium hidroksida dan natrium karbonat secara bertahap. Saat ini merupakan teknologi pretreatment yang paling dapat diterapkan dan ekonomis untuk konsentrat osmosis balik dengan kekerasan tinggi, silika tinggi, dan alkalinitas tinggi.
1. Prinsip Reaksi Proses
(1) Penambahan kalsium hidroksida (Ca(OH)2) terutama berfungsi untuk mengatur alkalinitas, menghilangkan magnesium dan silika, serta mengurangi alkalinitas bikarbonat air. Persamaan reaksi penghilangan magnesium dan reduksi alkalinitas:
Persamaan reaksi kimia penghilangan silikon (dalam kondisi pH tinggi):
Dengan menambahkan kapur untuk menaikkan pH air hingga di atas 11,0, ion magnesium diubah menjadi endapan magnesium hidroksida. Secara bersamaan, silika terlarut dalam air diubah menjadi ion silikat dalam kondisi basa kuat, yang kemudian bergabung dengan ion kalsium dan magnesium di dalam air untuk membentuk endapan kalsium silikat dan magnesium silikat yang tidak larut, sehingga menghasilkan penghilangan silikon yang efisien. Pada saat yang sama, ion bikarbonat dinetralkan, mengurangi garis dasar alkalinitas dan menurunkan risiko kekerasan berikutnya dan penskalaan silika.
(2) Menambahkan natrium karbonat (Na₂CO₃), natrium karbonat terutama digunakan untuk menghilangkan ion kalsium dari air dan menghilangkan kesadahan non-karbonat yang sulit-untuk-diobati. Persamaan reaksi penghilangan kesadahan kalsium:
Dengan memanfaatkan kombinasi ion karbonat dan ion kalsium untuk membentuk endapan kristal kalsium karbonat, kekerasan sisa kalsium semakin berkurang, dan kekerasan total dikontrol secara stabil dalam kisaran yang dapat diterima.
2. Keunggulan Teknologi dan Kekurangan Tradisional
Metode-alkali ganda memiliki keuntungan yang signifikan: reagen yang tersedia, biaya pengoperasian yang rendah, dan kemampuan untuk melakukan-pengolahan berkelanjutan dalam skala besar. Bahan ini dapat menyelesaikan pengerasan, reduksi alkali, dan desilikonisasi secara bersamaan, serta memiliki ketahanan yang kuat terhadap dampak kualitas air-garam tinggi dan-alkali tinggi, sehingga sangat cocok untuk kondisi ekstrem seperti konsentrat osmosis balik.
Namun, metode dual-alkali tradisional juga memiliki kekurangan yang jelas: kalsium karbonat, magnesium hidroksida, dan flok silikat yang dihasilkan dalam reaksi memiliki ukuran partikel yang halus, sehingga mengakibatkan laju pengendapan alami yang lambat dan pemisahan padatan-cairan yang tidak lengkap dalam tangki sedimentasi konvensional; kekeruhan limbah dan padatan tersuspensi relatif tinggi, dan partikel kristal halus dapat dengan mudah menembus unit filter, namun tetap menimbulkan risiko kerak pada membran hilir dan evaporator; selain itu, pengerasan dan desilikonisasi menunjukkan hambatan kompetitif, sehingga menyulitkan proses sedimentasi biasa untuk mengoptimalkan kedua indikator secara bersamaan.
AKU AKU AKU. Pengantar Metode-Alkali Ganda + Proses Penggandengan Membran Keramik Silikon Karbida
Untuk mengatasi kekurangan metode-alkali ganda tradisional, metode-alkali ganda + proses penggabungan membran ultrafiltrasi keramik silikon karbida telah muncul, memberikan perlindungan ganda untuk perlakuan awal konsentrat. Jalur Proses Keseluruhan:
Keseluruhan proses memiliki logika yang jelas: Bagian depan mengandalkan metode-alkali ganda untuk menyelesaikan reaksi kimia, mengubah ion kalsium dan magnesium serta silisida menjadi endapan padat; bagian belakangnya mengandalkan membran keramik silikon karbida untuk-retensi presisi tinggi, menggantikan-tangki sedimentasi berdensitas tinggi dan-proses penyaringan multi-media.
Membran keramik silikon karbida memiliki pori-pori berskala nano, yang dapat sepenuhnya menahan kalsium karbonat, magnesium hidroksida, mikro-flok silikat, koloid, dan partikel tersuspensi, sehingga sepenuhnya memenuhi persyaratan pengaruh ketat dari membran-tekanan tinggi dan peralatan kristalisasi evaporasi.
Keuntungan dari proses ini adalah sebagai berikut:
1. Pengoperasian yang Stabil dan Andal: Membran keramik silikon karbida tahan terhadap kondisi pengoperasian yang keras, anti-pengotoran, dan tidak mudah tersumbat. Hal ini memerlukan frekuensi pembersihan yang rendah, dan tidak ada penurunan kinerja yang signifikan selama-pengoperasian jangka panjang, sehingga memungkinkan pengoperasian yang berkelanjutan dan stabil serta mengurangi dampak waktu henti.
2. Efisiensi Ekonomis yang Luar Biasa: Metode-alkali ganda memiliki biaya reagen yang rendah, membran keramik silikon karbida memiliki umur panjang dan tidak memerlukan penggantian sering, konsumsi air pencucian balik rendah, dan-biaya pemeliharaan jangka panjang dapat dikendalikan.
3. Kemampuan Beradaptasi yang Luas: Dapat beradaptasi dengan berbagai industri dan konsentrasi konsentrat osmosis balik, memenuhi persyaratan penggunaan kembali konsentrat dan pra-perlakuan nol -pembuangan.
4. Proses yang Sederhana dan Mudah-untuk-Diimplementasikan: Proses yang disederhanakan, ukuran kecil, dapat diintegrasikan ke dalam satu unit, sangat otomatis, mudah dipelihara, dan dapat beroperasi secara stabil tanpa tim khusus.
5. Hijau dan Ramah Lingkungan: Produksi lumpur yang rendah dan pemanfaatan yang komprehensif, tidak ada polusi sekunder, memungkinkan peningkatan kualitas konsentrat dan penggunaan kembali, membantu perusahaan menghemat air dan mengurangi polusi, dan mencapai daur ulang sumber daya.
Metode alkali + proses penggandengan membran ultrafiltrasi keramik silikon karbida mempertahankan efisiensi ekonomi dan keunggulan ketahanan guncangan dari metode-alkali ganda, sekaligus memanfaatkan membran keramik silikon karbida untuk mengatasi kekurangan proses tradisional. Hal ini tidak hanya memperpendek aliran proses, menghemat ruang, dan mengurangi pemeliharaan manual, namun yang lebih penting, hal ini sepenuhnya mencegah zat pembentuk kerak di sumbernya, mengontrol kesadahan dan kandungan silikon limbah secara stabil, secara signifikan mengurangi risiko kerak dan pengotoran pada sistem membran hilir dan evaporator, memperpanjang siklus pengoperasian peralatan, dan mengurangi konsumsi reagen serta biaya pemeliharaan waktu henti. Ini telah menjadi proses yang matang dan disukai untuk-perlakuan awal pelepasan nol pada konsentrat osmosis balik.
