Какие существуют эффективные способы обработки концентрата, получаемого в процессе нанофильтрации?

1. Повторная инфильтрация. По сути, повторная инфильтрация представляет собой использование свалки в качестве биологического фильтра, наполненного мусором. При движении концентрированной жидкости сверху вниз через слой мусорного захоронения органические загрязнители разлагаются микроорганизмами, находящимися в мусоре. Для процедуры реинжекции три наиболее важных параметра контроля — это объем реинжекции, частота реинжекции и концентрация загрязнителей в воде, подлежащей реинжекции. Начиная с 1986 года Германия начала возвращать концентрат, полученный в результате процесса обратной осмоса, на свалки. Практика показала, что при условии тщательного учета особенностей соответствующих свалок и использовании системы для возвращения этого концентрата на свалку, концентрация основных загрязнителей в фильтрате, выделяющемся с свалки, не изменяется значительно. Цзян Баоцзюнь, Ли Цзюньшэн и другие провели эксперименты по реинжекции концентрата, полученного путем фильтрации фильтратов свалки Чунцин Чаншэнцяо с использованием технологии DTRO. Результаты показали, что технически возможно использовать этот концентрат для реинжекции; такой метод позволяет эффективно удалять из него вещества типа COD и NH4+-N. Гидравлическая нагрузка оказывает значительное влияние на способность концентрата к удалению COD при реинжекции. Однако реинжекция увеличивает вероятность загрязнения грунтовых вод; потоки воды могут образовывать краткие пути, что приводит к повышению содержания влаги в слое захоронения. Прямая реинжекция концентрата также может привести к увеличению содержания соли на свалке. 2. Технологии высокоэффективного окисления: Сюань Синчао и У Тяньбао исследовали использование озона для окисления концентрата, полученного методом нанофильтрации. После прохождения сточных вод из очистных сооружений Рухлебен в Берлине третьей стадией обработки, получаемая концентрированная смесь подвергается окислению озоном. Результаты показали, что окисление озоном способно эффективно разрушать макромолекулярные органические вещества, содержащие бензольные кольца и окрашенные группы, однако скорость снижения общего содержания органических веществ является низкой. Предварительные исследования показали, что при содержании озона 52 мг/л достигается наилучший эффект в улучшении биологической разлагаемости концентрированной субстанции. Чжан Лун, Ли Аймин и другие исследовали эффективность процесса обработки концентрата, полученного путем мембрановой фильтрации сточных вод от мусорных свалок, с использованием методов коагуляции-осаждения, адсорбции с помощью смолы и окисления Fen~n. После обработки сточных вод с использованием технологии MBR их подвергают нанофильтрации. Затем концентрат, полученный на нанофильтре, проходит процедуры коагуляции и осаждения, а также адсорбции с использованием смолы; после этого происходит окисление. Благодаря этим процедурам уровень COD в концентрате снижается до 125 мг/л, а степень удаления COD составляет 98,1%. При отсутствии дополнительной глубокой обработки с использованием Fen~n уровень COD можно снизить до 42 мг/л; коэффициент удаления COD составляет 94,8%. Установка для концентрации жидкости с использованием мембранной фильтрации с производительностью 40 т/сутки требует инвестиций в размере примерно 1,034 млн юаней; затраты на её эксплуатацию составляют примерно 17,4 юаня за тонну. Осадок, образующийся в процессе коагуляции и осаждения, может быть транспортирован в ближайший полигон для утилизации. 3. Испарение. Испарение все чаще используется при обработке фильтратов от мусора, а также при концентрировании жидкости, получаемой в результате фильтрации этих фильтратов. В настоящее время наиболее распространенными методами являются погружное сгорание, испарение под отрицательным давлением и механическое сжатие для испарения. Юэ Дунбэй, Лю Цзяньго и другие провели лабораторные исследования концентрата, полученного в результате обработки сточных вод от мусора с использованием технологии RO, с применением метода испарения. Результаты показали, что в кислых условиях чем выше pH исходной смеси, тем выше концентрация NH4+-N в конденсате и тем ниже значение COD ； Выделение органических веществ происходит в основном на начальных этапах испарения, тогда как выделение NH4+-N происходит в более поздние этапы испарения. Технология кипящего испарения с погружением (SCE) — это способ испарения без использования фиксированных поверхностей для передачи тепла. Топливо и воздух подаются в камеру сгорания, расположенную непосредственно над поверхностью жидкости или погруженную под нее, для полного сгорания; затем горячие газы направляются непосредственно в жидкость для ее нагрева. При входе горячих дымовых газов в жидкость они поднимаются в виде множества мелких пузырьков. Благодаря интенсивному смешиванию и перемешиванию газов с жидкостью процесс теплообмена усиливается. Температура отходящих газов до момента выброса снижается до уровня, близкого к температуре жидкости; эффективность теплообмена может достигать 95% и более. Юэ Дунбэй, Сюй Юдун и другие использовали процесс погруженного сгорания и испарения (SCE) для обработки фильтратов с твердотельных свалок, концентрированных с помощью системы RO. С момента ввода этого оборудования в эксплуатацию в октябре 2004 года оно работает стабильно, при этом эффективность обработки является высокой. Система позволяет достигать коэффициента концентрации раствора RO до 10 раз. Проект рассчитан на мощность обработки 20 м/сут, сумма инвестиций составляет 1,5 млн юаней, а стоимость обработки — 3,21 м. Самый серьезный недостаток системы SCE — это плохая эффективность удаления NH4+-N, однако уровень органических веществ может оставаться в пределах допустимых значений. Поскольку процесс кипячения при погружении относится к процессам испарения при нормальном давлении и высокой температуре, в концентрате, полученном методом мембранной фильтрации, содержится очень высокая концентрация хлорид-ионов. А хлорид-ионы при температурах выше 70°C оказывают чрезвычайно сильное коррозионное воздействие на металлические материалы. В то же время вода выделяется в виде пара, а скорость потери энергии также высока. В последние годы процесс механического сжатия и испарения (MVC) начал применяться для обработки сточных вод, образующихся при разложении отходов. Принцип обработки фильтратов отходов с использованием метода MVC заключается в механическом сжатии образующегося пара с целью повышения его температуры; таким образом пар становится источником тепла. Фильтрат испаряется, в результате чего образуется новый пар. Этот новый пар снова сжимается для повышения его температуры. Таким образом происходит циклический процесс. Пар высокой температуры превращается в дистиллированную воду. Перед выведением дистиллированной воды из системы остаточное тепло передается во входящую жидкость. Благодаря этому энергопотребление остается очень низким. Технология испарения MVC позволяет концентрировать фильтрат до уровня, составляющего от 3% до 10% от первоначального объема, при этом доля чистой воды, выделяемой в отходы, может достигать более 95%. Для обработки фильтратов от свалки Сиганг в городе Чаочжоу используется технология испарения MVC; после процесса испарения концентрат, получаемый в результате, имеет концентрацию примерно 10%. Учитывая особенности эффективного испарения с использованием технологии MVC, можно рассмотреть возможность применения этой технологии для обработки концентрата, полученного в результате мембранной фильтрации. Компания Guangzhou Shengbaolong Environmental Protection Technology Co., Ltd. будет использовать технологию MVC для испарения концентрата, полученного в результате фильтрации отходов в Гуанчжоу; в результате этого уровень TDS снизится до 25%. При этом с помощью биогаза будет осуществляться сушка порошка, в результате чего его содержание влаги будет составлять менее 3%. 4. Мембранная дистилляция. Мембранная дистилляция – это процесс мембранной сепарации, при котором в качестве движущей силы для переноса веществ используется разница давлений паров по обе стороны мембраны с гидрофобными микропорами. Когда растворы воды при разных температурах разделены мембраной с микропорами, из-за гидрофобности мембраны ни один из растворов не может проникнуть через поры мембраны на другую сторону. Однако поскольку давление паров воды на границе между раствором и мембраной с теплой стороны выше, чем с холодной стороны, пары воды проникают через поры мембраны с теплой стороны на холодную сторону, где затем конденсируются. Дистилляция под давлением с использованием мембран (VMD) – это новый метод мембранной сепарации, сочетающий в себе технологию мембран и традиционные методы дистилляции. Он имеет такие преимущества, как низкая температура операций, простота конструкции оборудования, возможность полного задержания неорганических солей, больших молекул и других летучих веществ на уровне 100%, а также возможность обработки растворов высокой концентрации. Лю Дун и его коллеги провели эксперименты по обработке концентрированных отходов, получаемых при переработке сточных вод нефтехимических предприятий с помощью процесса RO, с использованием гидрофобных мембран из поли(парафторвинилацетата) трубчатой формы. Результаты показали, что при температуре 75°C и вакуумном давлении 0,096 МПа начальный поток в процессе VMD составлял 33 л/(м·ч). При сочетании процесса VMD с химическим флокулированием для концентрации RO в 10 раз поток в процессе VMD оставался на уровне 16 л/(м·ч). ·h) Как указано выше, проводимость воды при производстве остается на уровне 4–7 мкс/см, а степень десалинизации — выше 99,99%. По сравнению с традиционной дистилляцией, мембранная дистилляция обеспечивает более высокую эффективность дистилляции, при этом получаемая жидкость более чистая. Кроме того, она требует меньше пространства. Для мембранной дистилляции не нужно нагревать раствор до точки кипения — достаточно поддерживать соответствующее давление по обе стороны от мембраны. Однако стоимость мембраны высока, пропускная способность при дистилляции невелика, а состояние работы нестабильно из-за влияния температурной и концентрационной поляризации. Мембранная дистилляция — это процесс с фазовыми преобразованиями, при котором тепло передается в основном за счёт теплопроводности, поэтому её эффективность невысока (обычно составляет около 30%). Однако на данный момент не зафиксировано ни одного случая применения мембранной дистилляции для концентрации фильтратов отходов с помощью мембран.