Membrana del tubo

 

 

Características de la membrana de siC.

Alta resistencia y estabilidad a altas temperaturas:La membrana tubular JMFILTEC cuenta con una dureza y resistencia mecánica excepcionales, lo que la hace capaz de soportar alta presión y cargas pesadas. Significativamente, exhibe una excelente resistencia a temperaturas extremas, lo que permite que el material preserve su estabilidad y resistencia mecánica incluso en ambientes abrasadores donde la temperatura puede alcanzar hasta 1000 ~ 1500 grados. Las características únicas de la membrana la convierten en un material ideal para aplicaciones que exigen un alto rendimiento en condiciones severas.

 

Alta porosidad:Hay una estructura de malla tridimensional dentro de la membrana cerámica de carburo de silicio, lo que da como resultado muchos poros densos en su interior y una superficie específica alta.

 

Excelente conductividad térmica:El carburo de silicio tiene una excelente conductividad térmica, lo que hace que los componentes de membranas cerámicas de carburo de silicio sean muy útiles en algunas aplicaciones que requieren una alta conductividad térmica, como intercambiadores de calor y sensores de alta temperatura.

 

Alto flujo:Debido a su estructura de poros especial, las membranas cerámicas de carburo de silicio pueden alcanzar un mayor flujo de filtración.

 

Buena estabilidad química:Las membranas cerámicas de carburo de silicio pueden funcionar de manera estable durante mucho tiempo en entornos químicos complejos.

Resistencia a la corrosión:Las membranas cerámicas de carburo de silicio tienen una alta resistencia a muchos gases y líquidos corrosivos, lo que las hace funcionar bien en entornos corrosivos como el tratamiento con ácidos y álcalis en la industria química. El carburo de silicio es un compuesto covalente y no reacciona fácilmente con ácidos y álcalis, por lo que es resistente a ácidos y álcalis fuertes, altas temperaturas y corrosión química.

 

Aislamiento eléctrico:Las membranas cerámicas de carburo de silicio suelen tener un buen aislamiento eléctrico, lo cual es particularmente importante en ambientes de alta temperatura, asegurando su estabilidad en aplicaciones que requieren propiedades de aislamiento eléctrico.

 

Alta hidrofilicidad y oleofobicidad:La superficie de las membranas cerámicas de carburo de silicio tiene buena hidrofilicidad, lo que favorece la filtración de medios acuosos. Al mismo tiempo, su oleofobicidad le permite separar el aceite de las emulsiones, por lo que juega un papel importante en el tratamiento de aguas residuales oleosas y aguas residuales industriales.

 

Alta precisión de filtración:La membrana cerámica de carburo de silicio puede alcanzar niveles de microfiltración y ultrafiltración, eliminando eficazmente partículas, gotas de aceite, emulsiones y sólidos suspendidos.

 

Sin contaminación:La membrana cerámica de carburo de silicio es un material ecológico, respetuoso con el medio ambiente y no produce contaminación secundaria.

 

Fuerte propiedad antimicrobiana:Los microorganismos no pueden sobrevivir en él y se puede utilizar en biología, medicina, alimentación y otros campos.

• Lavado y concentración de nano polvo.
• Separación de agua y petróleo (agua de reinyección de yacimientos petrolíferos, regeneración de residuos líquidos peligrosos)
• Separación de materiales
• Separación sólido-líquido con alto contenido de sólidos (agua de mina, caldo de fermentación biológica)
• Filtración en entornos químicos hostiles (purificación ácida, recuperación de catalizadores en nanopolvo)

El agua de las minas de carbón es una importante fuente de agua no convencional. La utilización del recurso agua de mina es de gran importancia para aliviar la escasez de recursos hídricos y la protección del medio ambiente en las zonas mineras. Se analizan las características de la fuente y la calidad del agua de mina, y se revisan las principales tecnologías de tratamiento de diferentes tipos de agua de mina, como sólidos suspendidos, alta mineralización, contaminantes ácidos y especiales. Se resumen las características y problemas existentes de cada tecnología de tratamiento. La mayor parte del agua de mina contiene una cierta cantidad de sólidos suspendidos y la calidad y cantidad del agua varían mucho. Se deben hacer esfuerzos para mejorar el efecto de presedimentación de los tanques de agua subterráneos y los tanques reguladores terrestres, desarrollar y mejorar la tecnología de tratamiento de agua de las minas subterráneas y combinar la automatización y la inteligencia para lograr una operación no tripulada; Con el creciente número de agua de mina de alta mineralización, su tecnología de tratamiento se ha convertido en el foco de investigación en el campo del tratamiento de agua de mina. Se debe fortalecer el pretratamiento, se debe desarrollar una tecnología eficiente de eliminación de silicio y dureza, se deben introducir dispositivos de recuperación de energía y se debe desarrollar una tecnología de desalinización de acoplamiento verde que ahorre energía en combinación con nuevas energías y energías renovables. El proceso de cero emisiones debería optimizarse en su conjunto para reducir el coste del tratamiento de aguas residuales salinas concentradas; El agua de mina ácida y con contaminantes especiales es la dificultad en el tratamiento del agua de mina en la actualidad. Se debe adoptar una tecnología de tratamiento direccional distribuida y eficiente para explorar el proceso de acoplamiento y la gestión de la restauración natural. Bajo la dirección de las políticas nacionales, la tecnología de tratamiento de agua de mina se desarrollará hacia un mayor ahorro de energía, alta eficiencia, inteligencia y protección ambiental.

1.1 Fuentes de agua de mina

Las minas de carbón son importantes recursos minerales ricos en formaciones rocosas sedimentarias subterráneas, con simbiosis de vetas de carbón, acuíferos y capas impermeables. El agua de las minas de carbón proviene principalmente de aguas subterráneas del acuífero del techo, fisuras de arenisca, cuevas y montículos, así como de aguas superficiales que se infiltran desde la capa superior de roca, acuíferos y fisuras de estratos carboníferos y una pequeña cantidad de aguas residuales de producción generadas por la uso de soportes hidráulicos, enfriamiento de equipos y aspersión de agua para reducir el polvo durante la minería.

1.2 Características de la calidad del agua de mina
La calidad del agua de mina depende principalmente de la calidad original del agua subterránea y se ve afectada por múltiples factores como el polvo de carbón, el polvo de roca en el túnel y la grasa, emulsiones, desechos y excrementos humanos vertidos por las actividades mineras, lo que resulta en diferencias obvias. en la calidad del agua entre diferentes aguas de mina. Según la calidad del agua de mina, generalmente se divide en agua de mina con materia suspendida, agua de mina de alta mineralización, agua de mina ácida y agua de mina que contiene contaminantes especiales.

De acuerdo con las características de la producción de carbón, el agua de la mina se almacena primero en tanques de agua subterráneos, que generalmente se drenarán por la noche cuando el consumo de electricidad es bajo y no durante el día cuando el consumo de electricidad es alto. Por lo tanto, la calidad y cantidad del agua de mina varían mucho dentro del mismo día, lo que también es una de las principales características del agua de mina.

2.1 Tecnología de tratamiento de aguas de mina que contienen materias en suspensión
La tecnología de tratamiento del agua de mina que contiene materias suspendidas en mi país es relativamente madura y generalmente utiliza un proceso de coagulación, sedimentación (clarificación) + filtración.

Además de la tecnología tradicional de coagulación-sedimentación (clarificación), la tecnología de tratamiento de agua de mina que contiene materia suspendida también incluye tecnología de coagulación-sedimentación de medio pesado, tecnología de separación supermagnética, tecnología de ciclón de alta eficiencia y tecnología de filtración de sedimentación de goaf. Entre ellos, la tecnología de filtración por sedimentación de Goaf está limitada por muchas condiciones hidrogeológicas y no es universal. Las tecnologías de tratamiento existentes generalmente tienen problemas como una gran huella, procesos largos, dosis grandes, operación y mantenimiento complejos y calidad inestable del agua efluente. El grupo de investigación del autor llevó a cabo innovaciones técnicas y propuso una tecnología de tratamiento eficiente y de proceso corto para agua de mina con membrana policerámica como núcleo. Esta tecnología no requiere la adición de medicamentos y reemplaza la filtración por coagulación-sedimentación tradicional. La materia suspendida en el efluente es inferior a 1 mg/L. Para resolver los problemas de una gran cantidad de dosis de coagulante y un efecto deficiente de coagulación y sedimentación en el agua de mina con alto contenido de materia suspendida de la mina Dashu Village, se adoptó el proceso de coagulación y sedimentación secundaria y la tasa de eliminación de turbidez alcanzó más del 99%. y la dosis de PAC se redujo en un 25% en comparación con la coagulación convencional. Se utilizó el proceso de microfloculación-ultrafiltración en tuberías para tratar el agua de mina convencional con buen rendimiento. Cuando la dosis de PAC fue de 6 mg/L, la turbidez del efluente fue inferior a 0.07 NTU. Según los resultados de la investigación in situ, el efecto de presedimentación del tanque de agua subterráneo y del tanque regulador del suelo es muy importante para el funcionamiento estable y eficiente del proceso posterior. En el futuro, se deberán realizar esfuerzos para mejorar la capacidad de presedimentación, seleccionar razonablemente el proceso posterior y optimizar los parámetros del proceso.

2.2 Tecnología de tratamiento de agua de mina de alta mineralización

El tratamiento de agua de mina de alta mineralización se divide principalmente en cuatro etapas del proceso según la secuencia del proceso: pretratamiento, tratamiento profundo, tratamiento de concentración y cristalización por evaporación.

2.2.1 Proceso de pretratamiento

El propósito del pretratamiento del agua de mina de alta mineralización es eliminar la materia suspendida y la dureza, y evitar la incrustación y la contaminación en el proceso de desalinización posterior. La tecnología de eliminación de sólidos en suspensión es la misma que la de la Sección 2.1. Las tecnologías de eliminación de dureza incluyen el método de agentes químicos (los agentes comunes incluyen carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, cal, etc.), método de intercambio iónico, método de semilla y tecnología inhibidora de incrustaciones. En aplicaciones de ingeniería reales, el ablandamiento del agente y la eliminación de sólidos suspendidos se llevan a cabo simultáneamente y se utilizan junto con el ablandamiento por intercambio iónico y también se combinan con tecnología de membranas para mejorar la calidad del agua efluente. Actualmente, el principal problema del pretratamiento es el deficiente efecto de eliminación del silicio. Si el proceso de ablandamiento se coloca en la etapa de pretratamiento de agua cruda o en la etapa de tratamiento de agua concentrada por ósmosis inversa debe determinarse mediante una comparación técnica y económica basada en los indicadores de calidad del agua cruda y de dureza del agua de mina.

2.2.2 Proceso de tratamiento profundo

El proceso de tratamiento profundo se centra en la desalinización, incluyendo ósmosis inversa, electrodiálisis y electrosorción y otros procesos de desalinización. El más utilizado es el método de ultrafiltración + ósmosis inversa de doble membrana. Según la diferente calidad del agua de la mina, la tasa de recuperación del sistema de ósmosis inversa es del 50% al 75% y la tasa de desalinización es superior al 97%; La concentración de masa de sal del agua producida por ósmosis inversa (agua dulce) es inferior a 1,000 mg/L y se recicla para la producción o la vida. La concentración de masa de sal del agua concentrada es 5,{7}}~10,000 mg/L y es necesario concentrarla aún más. El principal problema del tratamiento profundo es el problema de la contaminación de la membrana en el método de doble membrana. La contaminación de la membrana afecta la vida útil de la membrana y el costo operativo. Fortalecer el pretratamiento, controlar la dureza y el índice de entrada de silicio y optimizar los parámetros operativos son las principales medidas para prevenir la contaminación de las membranas.

2.2.3 Proceso de tratamiento de concentración

El proceso de tratamiento de concentración concentra el agua concentrada producida por el sistema de ósmosis inversa en el proceso de tratamiento profundo, reduce aún más la cantidad de agua concentrada y aumenta el contenido de sal del agua concentrada, para reducir la inversión y los costos operativos de la evaporación posterior. proceso. Los procesos de tratamiento de concentración incluyen ósmosis inversa de agua de mar (SWRO), ósmosis inversa de alta eficiencia (HERO), ósmosis inversa de tubo de disco (DTRO), electrodiálisis (ED), recompresión mecánica con vapor (MVR) y evaporación de efectos múltiples (MED).

La tecnología de membrana es adecuada para la concentración de salmuera de menor concentración y el método térmico es adecuado para la concentración alta. Cada tecnología de concentración tiene ciertas limitaciones. Las grandes inversiones y los elevados costes operativos siguen siendo los principales problemas del proceso de concentración. En aplicaciones prácticas, se pueden lograr mejores efectos de ahorro de energía y reducción de emisiones de carbono mediante el acoplamiento de múltiples tecnologías.

2.2.4 Proceso de evaporación y cristalización.

La evaporación y cristalización es el proceso final para separar completamente el agua y la sal de la salmuera alta y lograr cero emisiones. Existen principalmente MVR, MED y evaporación flash de múltiples etapas (MSF) y otros procesos. MVR y MED se utilizan más ampliamente en mi país. La alta inversión y el consumo de energía del proceso de evaporación y cristalización son la clave para el proyecto de cero emisiones de agua de mina de alta mineralización. El desarrollo de procesos innovadores de baja inversión y bajo consumo de energía es la dirección de desarrollo futuro de este proceso.

2.2.5 Tecnología de separación de sales

La tecnología de separación de sales es un proceso importante para lograr cero emisiones y utilización de recursos del agua de mina de alta mineralización. El propósito de la separación de sales es principalmente separar SO4 2- del Cl-. Hay dos tipos de separación de sales: separación de sales por membrana (nanofiltración) y separación de sales térmica. La separación de sales por nanofiltración tiene un bajo consumo de energía y es fácil de operar, pero la eficiencia de la separación de sales única es baja. Requiere múltiples separaciones de sal para lograr un efecto determinado. A menudo se utiliza en combinación con métodos térmicos. De acuerdo con la proporción de masa de SO4 2- y Cl- en el agua cruda, acoplar las dos tecnologías de separación de sal y optimizar el proceso y los parámetros de separación de sal son la dirección de desarrollo futuro.

2.2.6 Nueva tecnología de tratamiento de recursos

El proceso tradicional de descarga cero de agua de mina de alta mineralización utiliza en última instancia tecnología de cristalización por evaporación para convertir las sales inorgánicas de la solución al estado cristalino para su recuperación. Existen problemas como alta inversión, altos costos operativos y bajo valor agregado de las sales inorgánicas. La electrodiálisis de membrana bipolar (BMED) es una nueva tecnología de separación de membrana que puede utilizar concentrado de agua de mina de alta mineralización para preparar ácidos y álcalis de una determinada concentración. La solución ácida y alcalina se puede utilizar en el proceso de descarga cero de agua de mina de alta mineralización y en la cadena posterior de la industria del carbón para reducir el costo de procesamiento del sistema y aprovechar el recurso sin cambio de fase del concentrado. El sistema integrado de membrana con BMED como núcleo puede realizar el tratamiento de recursos ecológicos del agua de mina de alta mineralización y tiene un efecto significativo de reducción de emisiones de dióxido de carbono cuando se combina con el sistema de suministro de energía fotovoltaica, con buenos beneficios económicos y sociales.

2.3 Tecnología de tratamiento de agua ácida de mina

Existen muchas tecnologías de tratamiento para el agua ácida de mina. Desde la perspectiva de la etapa de tratamiento, se puede dividir en tecnología de control de fuente y tecnología de tratamiento terminal, entre las cuales la tecnología de tratamiento terminal se puede dividir en tecnología de tratamiento activo y tecnología de tratamiento pasivo; Según el mecanismo de acción, se puede dividir en método físico, método químico y método biológico. En la actualidad, la tecnología más madura y más aplicada sigue siendo el método de neutralización con cal.

Muchas aguas ácidas de minas provienen de minas cerradas y sin dueño, con un alto contenido de hierro y manganeso, lo que aumenta la dificultad de tratamiento y es el mayor problema en el tratamiento de aguas ácidas de mina. En la tecnología existente, a excepción del método de neutralización, otras tecnologías tienen poca adaptabilidad al alto contenido de hierro y manganeso. Seleccionar la tecnología adecuada y la dirección de utilización de acuerdo con las condiciones locales, combinar la tecnología de control de fuentes con la tecnología de tratamiento terminal y combinar múltiples tecnologías de tratamiento se convertirá en la dirección de desarrollo del tratamiento de agua ácida de mina.

2.4 Tecnología de tratamiento de aguas de mina que contienen contaminantes especiales

El agua de mina que contiene contaminantes especiales es principalmente agua de mina que contiene flúor, hierro, manganeso y una pequeña cantidad de agua de mina que contiene amoníaco y nitrógeno. Según los diferentes contaminantes especiales contenidos, es necesario seleccionar las medidas de tratamiento correspondientes para cumplir con los estándares de emisión.

2.4.1 Tecnología de tratamiento de agua de mina que contiene fluoruro

Para el agua de mina que contiene fluoruro, los métodos de tratamiento comúnmente utilizados incluyen métodos de coagulación y sedimentación, adsorción y membrana. El método de coagulación y sedimentación tiene las ventajas de una operación conveniente, una gran escala de tratamiento y una reacción rápida, pero tiene las desventajas de una gran cantidad de adición de coagulante, una baja eficiencia de defluoración y una gran cantidad de producción de lodo. El método de adsorción tiene las ventajas de una buena calidad del efluente y un funcionamiento estable. Actualmente es muy utilizado. El adsorbente comúnmente utilizado es la alúmina activada. La alúmina activada debe activarse con ácido sulfúrico antes de su uso. Después de la activación, la alúmina activada transporta iones sulfato intercambiables, que pueden sufrir una reacción de sustitución con iones fluoruro en agua. El efecto de defluoración es mejor en el rango de pH de 5 a 8. La alúmina activada después del fallo se regenera con sulfato de sodio. El flujo del proceso consiste en agregar una columna de adsorción de defluoración después del conjunto de filtros en la Figura 2; sin embargo, el método de adsorción de alúmina activada tiene problemas tales como baja capacidad de adsorción, baja eficiencia de regeneración y dificultad para eliminar el líquido regenerado. Para resolver el problema del efecto de tratamiento insatisfactorio de un solo método de defluoración, se utilizó un proceso combinado de coagulación, sedimentación y adsorción para tratar el agua de una mina con alto contenido de fluoruro en un área minera occidental, y la tasa de eliminación de iones de fluoruro alcanzó el 97,6%. . La tecnología de separación por membranas (ósmosis inversa) también ha demostrado buenos efectos de aplicación en el tratamiento de aguas residuales que contienen fluoruro. Al optimizar los parámetros, la concentración másica de fluoruro en el efluente es inferior a 1 mg/L.

2.4.2 Tecnología de tratamiento de agua de mina que contiene hierro y manganeso

Esto está dirigido principalmente a aguas de mina neutras que contienen hierro y manganeso. Los métodos de tratamiento incluyen oxidación natural, oxidación química, oxidación por contacto y métodos biológicos.

Afectado por la minería del carbón, el oxígeno disuelto en el agua de la mina es rico y la coagulación y la precipitación tienen un buen efecto de eliminación del hierro; la eliminación de manganeso se realiza principalmente para formar una membrana filtrante compuesta activa en la superficie del material filtrante, que se elimina mediante filtración por oxidación por contacto. El método de tratamiento actual tiene el problema de la baja eficacia a la hora de eliminar el manganeso. La investigación sobre nuevas tecnologías para la eliminación coordinada y eficiente de hierro y manganeso es la dirección del desarrollo futuro.

2.4.3 Tecnología de tratamiento de agua de mina que contiene nitrógeno amoniacal

Los principales métodos de tratamiento del agua de mina que contiene nitrógeno amoniacal incluyen la cloración de punto de ruptura, la oxidación con ozono y los métodos biológicos. Tanto el método de cloración de punto de ruptura como el método de oxidación con ozono utilizan la propiedad oxidante del reactivo agregado para oxidar el nitrógeno amoniacal del agua en gas nitrógeno o iones nitrato. El flujo del proceso consiste en agregar el oxidante antes del tanque de sedimentación de reacción en la Figura 2. El método biológico consiste en que, bajo la acción de varios microorganismos, el nitrógeno amoniacal en el agua finalmente genera gas nitrógeno a través de una serie de reacciones como la nitrificación y la desnitrificación. logrando así el propósito de eliminar el nitrógeno amoniacal. El flujo del proceso consiste en agregar un proceso de tratamiento biológico (como un filtro biológico aireado) después del tanque de filtro en la Figura 2. Para el tratamiento de concentración de baja masa (<2 mg/L) ammonia nitrogen mine water, it is more reasonable to use the oxidation method; while for mine water with a higher ammonia nitrogen mass concentration, biological treatment is an economical and effective method. Research and development of biological treatment technology suitable for the water quality characteristics of mine water is the future development trend.

1) Dado que la mayor parte del agua de mina contiene una cierta cantidad de materia suspendida, la tecnología de eliminación de materia suspendida en el agua de mina es la más básica. Para la purificación de sólidos suspendidos en el agua de mina, se recomienda mejorar el efecto de presedimentación de los tanques de agua subterráneos y las piscinas de regulación del suelo, desarrollar y mejorar tecnologías de tratamiento de agua de mina subterránea, como tecnologías anti-sedimentación y eliminación de sedimentos en tanques de agua subterráneos. utilizar instalaciones y espacio subterráneos para realizar la desviación limpia y sucia del agua de la mina subterránea, limpiar el agua hacia el almacén, mejorar la sedimentación rápida media pesada, la separación supermagnética, la ultrafiltración directa y otros equipos técnicos, cumplir con los requisitos de seguridad y espacio subterráneo y combinar automatización e inteligencia. para lograr una operación no tripulada.

2) Con el desplazamiento estratégico del carbón hacia el oeste, la cantidad de agua de mina de alta mineralización continúa aumentando y su tecnología de tratamiento se ha convertido en un foco de investigación en el campo del tratamiento de agua de mina. En vista de las características de calidad del agua de mina de alta mineralización, se debe fortalecer el pretratamiento, se debe desarrollar una tecnología eficiente de eliminación de silicio y dureza, se debe seleccionar la tecnología de desalinización de acuerdo con las condiciones locales, se deben introducir dispositivos de recuperación de energía, se deben implementar nuevas fuentes de energía y Se debe combinar la energía renovable (energía solar, calor residual, energía geotérmica, etc.), se debe desarrollar una tecnología de desalinización acoplada que ahorre energía verde, se debe optimizar el proceso de cristalización de separación de sales, se debe optimizar la tecnología de utilización de recursos sin cambio de fase con BMED como Se debe mejorar el núcleo, se debe optimizar el proceso de cero emisiones en su conjunto y se debe utilizar la tecnología de almacenamiento de salmuera concentrada de manera condicional para reducir el costo de tratamiento de las aguas residuales salinas concentradas.

3) El agua de mina ácida y el agua de mina que contiene contaminantes especiales son actualmente difíciles de tratar. Se recomienda adoptar tecnología de tratamiento distribuido, eficiente y direccional, realizar investigaciones sobre nuevos agentes de adsorción altamente selectivos, tratamientos biológicos, humedales ecológicos y procesos de acoplamiento, y explorar la restauración y gestión natural.

4) Incrementar la investigación sobre tecnología clave de fabricación de equipos centrales, desarrollar nueva tecnología de separación por membranas y tecnología de deshidratación de lodos eficiente y que ahorre energía para lograr un tratamiento de agua de mina de alta eficiencia y bajo costo.