Como material de membrana inorgánica de alto rendimiento, la membrana cerámica de carburo de silicio ha mostrado un potencial de aplicación significativo en el campo del tratamiento de agua municipal debido a sus propiedades físicas y químicas únicas . El siguiente es un análisis de escenarios de aplicación, ventajas básicas y características en comparación con los procesos tradicionales:
Escenarios de aplicación principal de la membrana cerámica de carburo de silicio en el tratamiento de agua municipal
Tratamiento profundo del agua potable
- Eliminación de contaminantes traza: para coloides, bacterias, virus, iones de metales pesados (como plomo, cadmio), materia orgánica (como residuos de pesticidas, microplásticos), etc. {{1 1}} En las fuentes de agua de agua, el tamaño de poro a nanoescala (0 . 1 ~ 5 μm) de los interbrenos de silicio puede lograr el interbrete de la membrena de silicio a los interbrenos de silicio. La calidad del agua del efluente cumple con el estándar de agua potable.
- Combinado con carbono bioactivado con ozono: como unidad de filtración terminal después de los procesos de tratamiento convencionales, mejora el efecto de eliminación de las sustancias de olor y los contaminantes emergentes (como los PFA), especialmente adecuados para plantas de agua municipales con fuentes de agua complejas .}
Tratamiento de aguas residuales y reutilización de agua recuperada
- Membrane bioreactor (MBR): Replaces traditional secondary sedimentation tanks for secondary treatment of municipal sewage to achieve efficient separation of microbial flora and clean water. The high strength characteristics of silicon carbide membranes can adapt to biochemical reaction systems with high suspended solids (SS) concentrations (such as above 10,000 mg/L), Reducir el riesgo de obstrucción de la membrana .
- Tratamiento profundo de la reutilización del agua recuperada: en escenarios como el agua de reutilización industrial y el reabastecimiento del agua del paisaje, las membranas de carburo de silicio pueden eliminar aún más la materia orgánica disuelta (bacalao), nitrógeno de amoníaco, turbidez, etc. 18920-2020) .
Suministro de agua de emergencia y tratamiento de agua en desastres
- En los incidentes repentinos de contaminación del agua (como brotes de algas y fugas químicas), la capacidad de respuesta rápida y la resistencia a la carga de choque de las membranas de carburo de silicio se pueden usar en dispositivos de tratamiento de emergencia para filtrar rápidamente los contaminantes y garantizar la seguridad temporal del suministro de agua .
Reducción de lodo y recuperación de recursos
- Durante el proceso de concentración de lodo, las membranas de carburo de silicio pueden mejorar la eficiencia de deshidratación de lodo y reducir el volumen de lodo; Al mismo tiempo, los nutrientes como el fósforo y el nitrógeno en el filtrado de la membrana se pueden recuperar para la fertilización agrícola o las materias primas industriales, ayudando a la economía circular .
Las ventajas técnicas centrales de las membranas de cerámica de carburo de silicio
1. Excelente rendimiento del material, adaptable a la compleja calidad del agua
- Alta resistencia y resistencia al desgaste: el carburo de silicio (sic) tiene una dureza de Mohs de 9 . 2 y una resistencia de compresión de más de 300 MPa, que es mucho mayor que la alumina tradicional (al₂o₃) membranas cerámicas . puede resistir una presión alta (como más de 1 {.}}}} Adecuado para tratar aguas residuales altamente abrasivas que contienen grava, fibra, etc. (como el agua de lluvia inicial en las redes de tuberías municipales).
- High temperature resistance and chemical stability: The temperature resistance range is -20~1400℃, and it can withstand high temperature steam sterilization (such as 121℃) and strong chemical cleaning (such as acid and alkali solutions with pH 0~14, sodium hypochlorite and other oxidants), significantly extending the membrane life (conventional use of 5~15 years, 2~3 times that of membranas orgánicas) .
2. Anti-contaminución altamente eficiente, reduciendo los costos de operación y mantenimiento
- Regulación de energía superficial: la tecnología de recubrimiento de nano se puede utilizar para proporcionar la hidrofobicidad de la superficie de la membrana o la hidrofilia, reducir la adsorción y la adhesión de la materia orgánica (como el ácido húmico) y los microorganismos, y reducir la tasa de contaminación de la membrana .} Medidas reales que muestran que la diferencia de presión de la presión transmembrana (TMP) de la tasa de crecimiento de la cárbido de silicón es más que un 50% de la membrana de la membrana de silicón. Membrana orgánica de PVDF .
-Operación de bajo consumo de energía: la estructura única de los canales tridimensionales (porosidad 40%~ 60%) permite que el flujo de membrana alcance 100 ~ 300 l/(m² · h) (30%más alto que la membrana orgánica en las mismas condiciones), y con el ciclo de retrolavado largo (12 ~ 24 horas de interval), el consumo de energía comprensivo se reduce en un 20%~ 30%.}}
3. ecológico y en línea con el desarrollo sostenible
- Los elementos de la membrana de desechos fáciles de reciclar: los elementos de la membrana de desechos se pueden reciclar en polvo de carburo de silicio mediante aplastamiento físico, regeneración química, etc. ., evitando el problema de la "contaminación blanca" de las membranas orgánicas tradicionales (como PVDF) que son difíciles de degradarse {}}}
- Significant carbon reduction effect: The long life characteristics reduce the frequency of membrane replacement and reduce carbon emissions in the material production process; En el proceso MBR, la nitrificación y la desnitrificación simultánea (SND) se pueden utilizar para mejorar la eficiencia de la desnitrificación, reducir el consumo de energía de aireación y ayudar a las plantas de agua municipales a transformarse en bajo carbono .
4. Integración de procesos flexibles, adaptable a múltiples escenarios
- Diseño modular: se puede combinar de manera flexible en componentes de membrana de acuerdo con la escala de tratamiento (de 1, 000 toneladas a 100, 000 toneladas), y es adecuado para pequeñas plantas de agua de la aldea y grandes plantas de tratamiento de aguas residuales municipales .}
-Sinergia fuerte: combinada con tecnologías de oxidación avanzadas como la oxidación electroquímica y la fotocatálisis, puede romper el cuello de botella del tratamiento de la membrana individual para la eliminación de la materia orgánica difícil de delegar (como los antibióticos y los tintes) y lograr una mejora comprensiva de la calidad del agua.
Resumen
Las membranas cerámicas de carburo de silicio están reestructurando el panorama técnico del tratamiento de agua municipal con su alta fortaleza, anti-contaminación y larga vida . en el futuro, con la disminución de los costos de los materiales y la innovación de procesos, su aplicación en los campos de la seguridad del agua y los recursos de aguas de las aguas se expandirán más a fondo, cada vez más. Recursos .
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