Astratto
Le acque reflue circolanti derivanti dalla produzione della fibra di vetro contengono microfibre di vetro, colloidi e sostanze acide. La qualità dell'acqua si deteriora facilmente, compromettendo la qualità del prodotto, ed è difficile ottenere il riciclaggio dei processi di trattamento tradizionali. Questo documento utilizza la tecnologia a membrana di ultrafiltrazione per trattare le acque reflue circolanti derivanti dalla produzione di fibra di vetro. Vengono confrontati il flusso di membrana, la differenza di pressione transmembrana, la qualità dell'effluente e la stabilità operativa dei processi di filtrazione a flusso incrociato e di filtrazione a flusso incrociato-. Il ciclo di filtrazione e lo schema di pulizia sono ottimizzati per verificare la fattibilità del riutilizzo della membrana di ultrafiltrazione. I risultati sperimentali mostrano che entrambi i metodi di filtrazione possono ottenere un'efficiente purificazione delle acque reflue, producendo effluenti chiari e trasparenti. Il filtraggio a flusso incrociato-mostra una maggiore stabilità di funzionamento continuo, mentre il filtraggio-end end è più compatto. Quando il ciclo di filtrazione è inferiore o uguale a 2 ore, la differenza di pressione transmembrana rimane stabile e la pulizia fisica combinando lavaggio ad aria + controlavaggio + lavaggio in avanti può ripristinare completamente le prestazioni della membrana. Gli effluenti trattati possono essere riutilizzati direttamente nella linea di produzione, riducendo significativamente lo scarico e il consumo di acqua dolce, fornendo una soluzione ingegneristica per il riutilizzo-basato sulle risorse delle acque reflue in fibra di vetro.
Parole chiave: membrana di ultrafiltrazione; Acque reflue in fibra di vetro; Riciclaggio; Filtrazione-a flusso incrociato; Filtrazione-vicolo cieco; Differenza di pressione transmembrana; Pulizia fisica
Introduzione
Nella produzione di separatori in fibra di vetro e a batteria, il sistema di circolazione dell'acqua genera una grande quantità di acque reflue contenenti microfibre di vetro, colloidi e sostanze acide. La qualità dell’acqua si deteriora rapidamente, portando al declino della qualità del prodotto, all’arresto delle linee di produzione per la sostituzione dell’acqua e all’aumento dello scarico delle acque reflue, aumentando così il carico di trattamento delle acque reflue. I tradizionali processi di sedimentazione e filtrazione non sono in grado di rimuovere fibre fini e colloidi, rendendo difficile soddisfare i requisiti di riciclaggio.
La tecnologia della membrana di ultrafiltrazione, guidata dalla pressione, può trattenere in modo efficiente particelle fini, colloidi e solidi sospesi, offrendo vantaggi come elevata precisione di separazione, apparecchiature integrate e funzionamento automatizzato, rendendola adatta al trattamento delle acque reflue in fibra di vetro. La filtrazione a flusso incrociato-e la filtrazione-a punto cieco sono due processi operativi fondamentali delle membrane di ultrafiltrazione, con differenze significative nelle caratteristiche operative, nel controllo dell'inquinamento e nei costi di manutenzione. La ricerca sull’ottimizzazione del processo specifico per le acque reflue in fibra di vetro è limitata. Questo documento mette a confronto le prestazioni operative dei due processi attraverso esperimenti su scala pilota-, ottimizza i parametri operativi e gli schemi di pulizia, ottiene il riciclaggio delle acque reflue e migliora l'efficienza produttiva e l'utilizzo delle risorse idriche.
1. Materiali e metodi sperimentali
1.1 Analizzare i campioni di acqua
Sono stati prelevati campioni di acqua dalla piscina di circolazione delle acque bianche di un produttore di separatori di batterie. Le caratteristiche delle acque reflue erano: contenenti microfibre di vetro e colloidi, pH≈2, aspetto bianco lattiginoso, acque reflue circolanti ad alto contenuto di fibre, fortemente acide, con un ciclo di circolazione di 1-2 giorni e ampie fluttuazioni nella qualità dell'acqua.
1.2 Apparato sperimentale
È stato utilizzato un apparato su scala pilota di ultrafiltrazione-completamente automatizzato, con un singolo modulo a membrana di ultrafiltrazione. Il materiale della membrana era una membrana di ultrafiltrazione resistente agli acidi-, con una precisione di ritenzione adatta alla ritenzione di fibre fini. L'apparato aveva due modalità operative: flusso incrociato-e vicolo cieco-, consentendo la pulizia automatizzata tramite lavaggio dell'aria, controlavaggio e lavaggio in avanti.
1.3 Processo sperimentale
Filtrazione a flusso incrociato-: portata influente 8 m³/h, portata permeato 3 m³/h, concentrato ricircolato nel serbatoio dell'acqua non depurata per ulteriore trattamento;
Filtrazione-vicolo cieco: portata dell'affluente=portata del permeato=3 m³/h, nessun ricircolo del concentrato, cicli di filtrazione impostati su 1 ora, 2 ore e 4 ore;
Processo di pulizia: lavaggio ad aria 2 minuti + controlavaggio 2 minuti + risciacquo in avanti 1 minuto, pulizia puramente fisica, senza agenti chimici.
1.4 Indicatori di valutazione
Gli indicatori principali di valutazione sono la differenza di pressione transmembrana, il flusso di membrana, la qualità dell'effluente e la stabilità operativa. La differenza di pressione transmembrana riflette il grado di incrostazione della membrana e la limpidezza dell'effluente caratterizza l'effetto di separazione.
2 Risultati sperimentali e analisi
2.1 Test di idoneità delle apparecchiature a membrana di ultrafiltrazione
L'unità pilota di ultrafiltrazione ha funzionato in modo intermittente per 33 ore. L'affluente era acqua di scarico acida di colore bianco lattiginoso e il permeato è rimasto sempre chiaro e trasparente, dimostrando che la membrana di ultrafiltrazione è adatta per le acque di scarico in fibra di vetro e presenta prestazioni di separazione stabili.
2.2 Prestazioni del processo di filtraggio-a flusso incrociato
Durante il funzionamento continuo della filtrazione a flusso incrociato-, il differenziale di pressione transmembrana aumenta lentamente nel tempo. Dopo lo scambio dell'acqua e il controlavaggio della membrana, il differenziale di pressione viene completamente ripristinato. Il funzionamento continuo non mostra incrostazioni incontrollate della membrana e la qualità del permeato rimane stabile, soddisfacendo i requisiti per il riciclaggio della linea di produzione.
Vantaggi: Il ricircolo del concentrato riduce la deposizione di contaminanti sulla superficie della membrana, rallentando il tasso di incrostazione. È adatto per la produzione continua su larga-scala, a ciclo-lungo e mostra una stabilità operativa ottimale.
2.3 Esecuzione del processo di filtraggio Dead{1}}End
Test del ciclo di filtraggio-senza uscita:
1 ora, 2 ore: nessun cambiamento significativo nel differenziale di pressione transmembrana; funzionamento stabile.
4 ore: aumento significativo del differenziale di pressione transmembrana; aumento dello sporcamento della membrana. Tuttavia, dopo la pulizia fisica, il differenziale di pressione si ripristina rapidamente e le prestazioni della membrana non mostrano alcun calo.
Conclusione: la filtrazione-senza uscita con un ciclo controllato entro 2 ore può funzionare stabilmente per periodi prolungati. Il dispositivo non produce scarico di concentrato, ha una struttura più compatta ed è adatto per scenari di trattamento compatti su piccola-scala.
2.4 Controllo dell'incrostazione della membrana e prestazioni di rigenerazione
L'intasamento della membrana di ultrafiltrazione è un fenomeno inevitabile durante il funzionamento. Un processo combinato di pulizia fisica di purga ad aria + controlavaggio + lavaggio in avanti rimuove efficacemente fibre e depositi colloidali dalla superficie della membrana, senza lasciare residui chimici, senza causare danni al modulo della membrana e consentendo il ripristino completo del flusso della membrana e delle prestazioni di separazione, garantendo un funzionamento stabile a lungo-termine.
2.5 Effetto del riutilizzo e vantaggi tecnici
Riutilizzo dell'acqua del permeato: il permeato di ultrafiltrazione può essere riutilizzato direttamente nel sistema di circolazione dell'acqua della linea di produzione, garantendo una qualità dell'acqua stabile, migliorando la qualità del prodotto del diaframma ed estendendo il ciclo di cambio dell'acqua della linea di produzione.
Riduzione dell'inquinamento e riduzione del carbonio: lo scarico delle acque reflue viene notevolmente ridotto, diminuendo il carico sull'impianto di trattamento delle acque reflue; il consumo di acqua dolce è significativamente ridotto, risparmiando risorse idriche e costi operativi.
Efficienza produttiva: si evitano frequenti tempi di inattività per i cambi d'acqua, aumentando il tempo di funzionamento continuo della linea di produzione e migliorando l'efficienza produttiva.
3. Ottimizzazione del processo e raccomandazioni ingegneristiche
Selezione del processo: il filtraggio a flusso incrociato-è consigliato per la produzione continua su larga-scala grazie alla sua elevata stabilità; il filtraggio-end end è consigliato per progetti compatti-su piccola scala grazie alla sua facilità di funzionamento e manutenzione.
Parametri operativi: Ciclo di filtraggio-end end Inferiore o uguale a 2 ore; la filtrazione a flusso incrociato-combinata con il controlavaggio periodico controlla il differenziale di pressione transmembrana entro un intervallo ragionevole.
Schema di pulizia: viene utilizzata una pulizia combinata puramente fisica, che non richiede agenti chimici, rendendola rispettosa dell'ambiente e a basso-costo, adatta alle condizioni di acque reflue acide.
4. Conclusione
La tecnologia a membrana di ultrafiltrazione può trattare in modo efficiente le acque reflue circolanti acide provenienti dalla produzione di fibre di vetro, trattenendo efficacemente microfibre e colloidi di vetro, producendo effluenti limpidi e conformi che possono essere riutilizzati direttamente nella linea di produzione.
Sia la filtrazione a flusso incrociato-che la filtrazione-a punto cieco sono adatte per questo trattamento delle acque reflue. Il filtraggio a flusso incrociato-offre un funzionamento più stabile, mentre i dispositivi di filtraggio-end end sono più compatti, consentendo una selezione flessibile in base alla scala del progetto.
Un ciclo di filtrazione inferiore o uguale a 2 ore e la pulizia fisica combinata controllano efficacemente le incrostazioni della membrana, garantendo prestazioni della membrana stabili a lungo-termine.
La tecnologia di riutilizzo della membrana di ultrafiltrazione può ottenere il recupero delle risorse delle acque reflue e la riduzione del volume, migliorare la qualità del prodotto e l’efficienza produttiva e presenta notevoli vantaggi economici e ambientali.