Información de contexto
Para reducir el impacto de la producción y el desarrollo del carbón sobre el medio ambiente y mejorar el nivel de utilización integral de los recursos hídricos, el "13.º Plan Quinquenal" para el Desarrollo de la Industria del Carbón plantea el objetivo de que la tasa de utilización integral del agua de las minas alcance aproximadamente el 80% para el año 2020. Debido a la falta de recursos hídricos y la baja capacidad de carga ambiental en algunas áreas de China, el grado de salinidad del agua de las minas es alto. Para reducir el impacto del agua de las minas sobre el medio ambiente ecológico, se requiere que el agua de las minas en algunas áreas mineras occidentales alcance un vertido cero.
Características del agua de mina:
1. El contenido de materia suspendida del agua de las minas de carbón es significativamente mayor que el del agua superficial, y es muy inestable, con características sensoriales deficientes;
2. El tamaño de partícula de la materia suspendida es pequeño, la gravedad específica es baja, la velocidad de sedimentación es lenta y el diámetro de las partículas suspendidas en el agua de la mina es pequeño, en promedio solo 2~8um, aproximadamente el 85% de la materia suspendida total es inferior a 50um; la densidad promedio del polvo de carbón es generalmente solo 1,3~1,6 g/cm³, significativamente menor que la densidad promedio de las partículas de sedimento en el agua superficial 1,9~2,6 g/cm³;
3. Contiene contaminantes mecánicos. Además de la materia orgánica del carbón pulverizado, el agua también contiene una pequeña cantidad de aceite usado, aceite emulsionado, madera podrida de pozos de desechos, heces subterráneas y otras fuentes orgánicas;
4. Los sólidos suspendidos en el agua de la mina son principalmente materia orgánica (carbón pulverizado) y materia inorgánica (polvo de roca), y la estructura molecular del carbón en diferentes etapas de coalialización es muy diferente, y el número de carga en la superficie de las partículas de carbón también es diferente, por lo que el grado de hidrofilia es bastante diferente. El 90% de la materia suspendida se encuentra entre el cuerpo de suspensión y el estado coloidal, y el potencial se encuentra entre -20 y 30 mV. La exclusión mutua entre las cargas, da como resultado que la materia suspendida en el agua de la mina no pueda sedimentarse de forma natural.
La tecnología de tratamiento de agua de mina a menudo adopta el proceso combinado de pretratamiento de coagulación + tratamiento de profundidad por método de membrana para la purificación.
Selección y comparación de procesos de tratamiento de aguas de mina
En la actualidad, los dos objetivos que debe alcanzar la tecnología de tratamiento de aguas de minas son: reducción de fármacos o incluso eliminación de fármacos, proceso corto y ahorro de espacio en la tierra.
Ambos objetivos apuntan a los productos de membrana cerámica como tecnología de pretratamiento para el agua de mina.
La aplicación de productos de membrana cerámica en el tratamiento de aguas de minas se ha actualizado a la tercera generación de tecnología, que son:
1 La primera generación de tecnología de tratamiento de agua de minas con membrana cerámica
1.1 Elemento de membrana cerámica de alúmina;
1.2 Para aumentar la capacidad anticontaminación del sistema de membrana, se establece un caudal de superficie de membrana de 3 m/s ~ 5 m/s, y la potencia instalada del sistema es alta, con 1 ~ 1,5 kW · h por tonelada de agua;
1.3 El flujo de diseño del sistema de membrana cerámica generalmente se diseña en 150 ~ 200 LMH, 100 m³ / h requieren 500 ㎡ de área de membrana instalada;
1.4 Con la alta resistencia mecánica de la membrana cerámica, puede abandonar el método de retrolavado de la bomba (gran flujo, baja elevación) y adoptar el método de limpieza del tanque de presión (bajo flujo, alta elevación) para mejorar la tasa de recuperación del sistema;
1.5 Componentes de membrana de gran volumen, componentes de membrana φ 30 o φ40 mm, la carga de trabajo de instalación y desmontaje es grande, no es conveniente para el mantenimiento;
1.6 Elementos de membrana del tubo de presión interna, los elementos de membrana con diferentes diámetros de canal de flujo deben ajustarse de acuerdo con
Contenido de materia en suspensión del agua de entrada. Cuanto mayor sea el contenido de sólidos en suspensión en el agua de entrada, mayor será el tamaño del dispositivo.
2 La segunda generación de tecnología de tratamiento de agua de minas con membrana cerámica
2.1 Elemento de membrana cerámica tubular de carburo de silicio;
2.2 El flujo de diseño generalmente se diseña en 200 ~ 300 LMH, un sistema de membrana cerámica de 100 m³/h necesita 350 ㎡ de área de membrana instalada;
2.3 Los componentes de membrana tienen un gran volumen y componentes de membrana de φ40 mm, una gran carga de trabajo de instalación y desmontaje y son inconvenientes para el mantenimiento;
2.4 Para agua de mina con bajo contenido de materia suspendida (TLSS)<500ppm), the design of high membrane surface flow rate is cancelled, and dead end filtration is adopted
En el modo de funcionamiento de escape intermitente, el consumo de energía del sistema de membrana se puede reducir a {{0}}.06~0.1 kW · h ;
2.5 Se requiere flotación de gas con nanoburbujas para controlar el contenido de materia suspendida en el agua de entrada.
Antecedentes- -la selección y comparación de procesos de tratamiento de aguas de mina
3 La tercera generación de tecnología de tratamiento de agua de minas con membrana cerámica
3.1 Elemento de membrana de lámina plana fabricado con carburo de silicio o con una innovadora membrana de columna con núcleo cerámico de carburo de silicio;
3.2 El flujo de diseño generalmente se diseña en 200 ~ 300 LMH, un sistema de membrana cerámica de 100 m³/h requiere 350 ㎡ de área de membrana instalada;
3.3 La membrana de columna con núcleo de cerámica de carburo de silicio se utiliza para el contenido de agua suspendida.<2000ppm; silicon carbide flat sheet membrane tank is used in the case of water suspended content>2000 ppm;
3.4 El consumo de energía del sistema de membrana se puede reducir a 0.06 ~0,1 kW · h; 3.5 No es necesario un tratamiento previo para reducir el contenido de materia en suspensión.
Características de las membranas de carburo de silicio
● La membrana de carburo de silicio se sinteriza mediante un proceso de recristalización con una temperatura de sinterización de 2400 grados. Durante el proceso de sinterización, el cuello de sinterización entre las ortesis de carburo de silicio experimenta una transición de fase de sólido a gas a sólido, con una tasa de apertura de más del 45%. El canal de filtro formado tiene una fuerte conectividad y, además, la hidrofilicidad inherente del material de carburo de silicio (ángulo de contacto de solo 0,3 grados) da como resultado un flujo de agua pura de hasta 3200LMH. Hidrófilo y oleofóbico.
● El punto isoeléctrico del carburo de silicio está alrededor de pH 3, y la superficie de la membrana puede mantener una carga negativa en un amplio rango de pH, mejorando la resistencia de la superficie de la membrana a la contaminación.
● Excelente estabilidad química, capaz de trabajar en ambientes extremos (pH 1-14 es aceptable); Se pueden desarrollar planes de limpieza enriquecidos basados en las características de la plata contaminada; Los oxidantes son totalmente tolerantes, incluido el ozono y los radicales hidroxilo.
★ La membrana de carburo de silicio tiene una alta eficiencia de trabajo por unidad de área de membrana.
★ Ventajas de las características anticontaminación aportadas por el entorno de carga negativa en la superficie de la membrana.
★ Buen efecto de limpieza y regeneración.
Presentación de la membrana y la carcasa de lámina plana de carburo de silicio
La membrana de lámina plana de carburo de silicio se fabrica sinterizando polvo de carburo de silicio de alta pureza a alta temperatura y actualmente es el material de membrana con la mejor hidrofilicidad y capacidad anticontaminación.
·La superficie de la membrana con alta carga negativa puede garantizar una excelente resistencia a la contaminación en un amplio rango de pH;
· Condiciones de funcionamiento ideales: cuando el pH de la adición de PAC es inferior a 6, la superficie de la membrana puede mantener una carga negativa de -25~-30 milivoltios, lo que dificulta que las partículas de polímero externas transparentes y de carbono orgánico soluble se adhieran a la superficie de la membrana;
·Es fácil limpiar sustancias cargadas negativamente de la superficie de la membrana en el agua, como bacterias, algas, MLSS, partículas de polímero externas transparentes y sustancias oleosas.
Principales parámetros técnicos de los componentes de membrana de lámina plana de carburo de silicio y módulos de membrana
1) Concentración de sólidos suspendidos
Rango de concentración: 1000~4000mg/l Concentración promedio: 2335,51mg/l
2) Turbidez del agua de entrada
Rango de concentración: 2000 ~ 8000 NTU Concentración promedio: 6632,82 NTU
3) Turbidez del agua de salida
Básicamente menos de {{0}}.5 NTU, con una turbidez promedio de 0.2 NTU
Nota: la concentración de contaminantes del agua entrante fluctúa mucho, donde la concentración máxima es de 10850 mg/l (turbidez: 26040 NTU), y la calidad del efluente sigue siendo buena. La turbidez del efluente fue de 0,168 NTU.
Introducción a la membrana y la carcasa de la columna de carburo de silicio
Sistema de ósmosis inversa y membrana de lámina plana de presión positiva de 1500 toneladas por día
Este producto es un producto innovador que rompe la barrera entre los escenarios de aplicación de las membranas inorgánicas y orgánicas. Combina las ventajas de los productos de membrana cerámica, que son resistentes y duraderos, así como la alta densidad de llenado de los productos de membrana orgánica. El método de uso es similar a la altura de las membranas de columna de membrana orgánica, lo que compensa los altos requisitos de calidad del agua de entrada, el alto consumo de agua de retrolavado y el riesgo de rotura de cables en la tecnología de membranas de ultrafiltración. Puede mejorar el rendimiento del agua de los sistemas de ultrafiltración y reducir los costos de limpieza química.
La membrana de cerámica cilíndrica de carburo de silicio está compuesta por múltiples cartuchos de filtro de cerámica de carburo de silicio integrados y empalmados entre sí. El diseño estructural único hace que la distribución hidráulica de los canales de producción de agua y de retrolavado de cada membrana tubular sea más uniforme, y el efecto de recuperación del retrolavado es excepcional.
Características y ventajas del producto
El material del núcleo, carburo de silicio, es un material de membrana cerámica más avanzado e ideal en comparación con la alúmina, con mejor hidrofilicidad, mayor porosidad, excelente capacidad de limpieza y recuperación y sin temor a la contaminación por aceite;
★ Alta resistencia mecánica sin riesgo de rotura de cables, excelente resistencia al desgaste y al impacto, calidad del agua estable durante el funcionamiento a largo plazo;
★ Buen rendimiento anticontaminación, resistente a las fluctuaciones del agua y flujo operativo estable a largo plazo;
★ Buena estabilidad química, resistencia a ácidos y álcalis, fuerte resistencia a oxidantes, resistencia a altas temperaturas, resistencia a solventes orgánicos, resistencia a la limpieza y fácil recuperación del fundente después de la limpieza;
★ La alta precisión de filtración (hasta 20 nm) puede eliminar eficazmente contaminantes como partículas, coloides, microorganismos y materia orgánica del agua;
★ El sistema tiene bajos requisitos de preprocesamiento, lo que reduce la inversión total y los costos operativos del sistema;
★ Instalación vertical, diseño estandarizado y modular, simplificando las tuberías del sistema;
★ Costos de inversión competitivos y excelente ciclo de vida;
★ Compatible con los sistemas tradicionales de ultrafiltración de membrana orgánica.
Sistema de membrana de columna con núcleo de cerámica de carburo de silicio para agua de mina de 500 toneladas/hora
TLSS de entrada=50-2000ppm
Agua de producción TLSS ＜ 1 ppm, turbidez ＜ 0.2NTU