Hintergrundinformation
Um die Auswirkungen der Kohleproduktion und -entwicklung auf die Umwelt zu verringern und die umfassende Nutzung der Wasserressourcen zu verbessern, wird im „13. Fünfjahresplan“ zur Entwicklung der Kohleindustrie das Ziel formuliert, die umfassende Nutzung des Grubenwassers bis 2020 auf etwa 80 % zu steigern. Aufgrund des Mangels an Wasserressourcen und der geringen Umweltverträglichkeit in einigen Gebieten Chinas ist der Salzgehalt des Grubenwassers hoch. Um die Auswirkungen des Grubenwassers auf die ökologische Umwelt zu verringern, muss das Grubenwasser in einigen westlichen Bergbaugebieten auf null abgelassen werden.
Eigenschaften des Grubenwassers:
1. Der Schwebstoffgehalt des Grubenwassers ist wesentlich höher als der des Oberflächenwassers, und es ist sehr instabil und weist schlechte sensorische Eigenschaften auf.
2. Kleine Partikelgröße der Schwebstoffe, geringes spezifisches Gewicht, langsame Absetzgeschwindigkeit, der Durchmesser der Schwebstoffe im Grubenwasser ist gering, im Durchschnitt nur 2 bis 8 µm, etwa 85 % der gesamten Schwebstoffe sind kleiner als 50 µm; die durchschnittliche Dichte von Kohlenstaub beträgt im Allgemeinen nur 1,3 bis 1,6 g/cm³, was deutlich unter der durchschnittlichen Dichte von Sedimentpartikeln im Oberflächenwasser von 1,9 bis 2,6 g/cm³ liegt;
3. Enthält mechanische Schadstoffe. Neben der pulverisierten Kohle selbst, die organische Stoffe enthält, enthält das Wasser auch eine kleine Menge Altöl, emulgiertes Öl, verrottetes Grubenholz, unterirdische Fäkalien und andere organische Quellen;
4. Die Schwebstoffe im Grubenwasser bestehen hauptsächlich aus organischen Stoffen (Kohlepulver) und anorganischen Stoffen (Gesteinsmehl). Die Molekülstruktur der Kohle ist in den verschiedenen Inkohlungsstadien sehr unterschiedlich und auch die Anzahl der Ladungen auf der Oberfläche der Kohlepartikel ist unterschiedlich, sodass der Grad der Hydrophilie sehr unterschiedlich ist. 90 % der Schwebstoffe befinden sich zwischen dem Schwebstoffkörper und dem kolloidalen Zustand und das Potenzial liegt zwischen -20 und 30 mV. Die Ladungen schließen sich gegenseitig aus, sodass sich die Schwebstoffe im Grubenwasser nicht auf natürliche Weise absetzen können.
Bei der Grubenwasseraufbereitung wird zur Reinigung häufig ein Kombinationsverfahren aus Koagulations-Vorbehandlung und Membran-Tiefenbehandlung angewendet.
Verfahrensauswahl und Vergleich der Grubenwasseraufbereitung
Mit der Technologie zur Grubenwasseraufbereitung sollen gegenwärtig zwei Ziele erreicht werden: Reduzierung des Medikamenteneinsatzes oder sogar Medikamentenfreiheit, kurze Verfahrensdauer und Einsparung von Grundstücksfläche.
Beide Ziele deuten auf keramische Membranprodukte als Vorbehandlungstechnologie für Grubenwasser hin.
Der Einsatz keramischer Membranprodukte in der Grubenwasseraufbereitung wurde auf die dritte Technologiegeneration weiterentwickelt. Diese umfasst:
1 Die erste Generation der Technologie zur Grubenwasseraufbereitung mit Keramikmembranen
1.1 Keramisches Membranelement aus Aluminiumoxid;
1.2 Um die Anti-Verschmutzungskapazität des Membransystems zu erhöhen, wird die Membranoberflächenströmungsrate von 3 m/s bis 5 m/s eingestellt und die installierte Leistung des Systems ist hoch, nämlich 1 bis 1,5 kWh pro Tonne Wasser.
1.3 Der Auslegungsfluss des Keramikmembransystems liegt im Allgemeinen bei 150 bis 200 LMH, für 100 m³/h sind 500 m² installierte Membranfläche erforderlich.
1.4 Dank der hohen mechanischen Festigkeit der Keramikmembran kann auf die Rückspülmethode der Pumpenrückspülung (großer Durchfluss, geringe Förderhöhe) verzichtet und stattdessen die Druckbehälterreinigungsmethode (niedriger Durchfluss, hohe Förderhöhe) angewendet werden, um die Wiederherstellungsrate des Systems zu verbessern.
1.5 Membrankomponenten mit großem Volumen, Membrankomponenten φ 30 oder φ 40 mm, der Installations- und Demontageaufwand ist groß, die Wartung ist ungünstig;
1.6 Interne Druckrohrmembranelemente, die Membranelemente mit unterschiedlichem Durchflusskanaldurchmesser müssen entsprechend angepasst werden
Schwebstoffgehalt des Zulaufwassers. Je höher der Schwebstoffgehalt im Zulaufwasser ist, desto größer ist das Gerät.
2 Die zweite Generation der Keramikmembran-Grubenwasseraufbereitungstechnologie
2.1 Rohrförmiges keramisches Membranelement aus Siliziumkarbid;
2.2 Der Auslegungsfluss liegt im Allgemeinen bei 200 bis 300 LMH, ein Keramikmembransystem mit 100 m³/h benötigt eine installierte Membranfläche von 350 m².
2.3 Membrankomponenten haben ein großes Volumen und φ40mm Membrankomponenten, einen hohen Installations- und Demontageaufwand und sind für die Wartung unpraktisch;
2.4 Für Grubenwässer mit geringen Schwebstoffen (TLSS<500ppm), the design of high membrane surface flow rate is cancelled, and dead end filtration is adopted
Im Betriebsmodus mit intermittierender Abluft kann der Energieverbrauch des Membransystems auf {{0}},06~0,1 kW·h reduziert werden;
2.5 Zur Kontrolle des Schwebstoffgehalts im Zulaufwasser ist eine Nanoblasen-Gasflotation erforderlich.
Hintergrundinformationen- -zur Verfahrensauswahl und zum Vergleich der Grubenwasseraufbereitung
3 Die dritte Generation der Keramikmembran-Grubenwasseraufbereitungstechnologie
3.1 Flachmembranelement aus Siliziumkarbid oder innovativer Siliziumkarbid-Keramikkern-Säulenmembran;
3.2 Der Auslegungsfluss liegt im Allgemeinen bei 200 bis 300 LMH, ein Keramikmembransystem mit 100 m³/h erfordert eine installierte Membranfläche von 350 m².
3.3 Die Säulenmembran aus Siliziumkarbid-Keramikkern wird für Wasserschwebstoffe verwendet<2000ppm; silicon carbide flat sheet membrane tank is used in the case of water suspended content>2000 Seiten/Min.;
3.4 Der Energieverbrauch der Membrananlage kann auf 0,06 ~0,1 kW·h reduziert werden; 3.5 Eine Vorbehandlung zur Reduzierung des Schwebstoffgehalts ist nicht notwendig.
Eigenschaften von Siliziumkarbidmembranen
● Die Siliziumkarbidmembran wird im Rekristallisationsverfahren bei einer Sintertemperatur von 2400 Grad gesintert. Während des Sinterprozesses durchläuft der Sinterhals zwischen den Siliziumkarbid-Orthopädieteilen einen Phasenübergang von fest zu gasförmig zu fest mit einer Öffnungsrate von über 45 %. Der gebildete Filterkanal weist eine starke Konnektivität auf, und zusätzlich führt die inhärente Hydrophilie des Siliziumkarbidmaterials (Kontaktwinkel nur 0,3 Grad) zu einem reinen Wasserfluss von bis zu 3200 LMH. Hydrophil und oleophob.
● Der isoelektrische Punkt von Siliziumkarbid liegt bei einem pH-Wert von etwa 3, und die Membranoberfläche kann über einen weiten pH-Bereich eine negative Ladung aufrechterhalten, was die Widerstandsfähigkeit der Membranoberfläche gegen Verschmutzung verbessert.
● Hervorragende chemische Stabilität, einsetzbar in extremen Umgebungen (pH-Wert 1-14 ist akzeptabel); auf Grundlage der Eigenschaften des verunreinigten Silbers können umfassende Reinigungspläne entwickelt werden; Oxidationsmittel sind völlig tolerant, einschließlich Ozon und Hydroxylradikale.
★ Siliziumkarbidmembran hat eine hohe Arbeitseffizienz pro Membranflächeneinheit
★ Vorteile der Anti-Verschmutzungseigenschaften durch die negative Ladungsumgebung auf der Membranoberfläche
★ Gute Reinigungs- und Regenerationswirkung
Siliziumkarbid-Flachmembran und Gehäuseeinführung
Flachmembranen aus Siliziumkarbid werden durch Sintern von hochreinem Siliziumkarbidpulver bei hohen Temperaturen hergestellt und sind gegenwärtig das Membranmaterial mit der besten Hydrophilie und Schmutzabweisung.
· Die Membranoberfläche mit hoher negativer Ladung kann eine ausgezeichnete Verschmutzungsresistenz über einen weiten pH-Bereich gewährleisten;
· Ideale Betriebsbedingungen – wenn der pH-Wert der PAC-Zugabe unter 6 liegt, kann die Membranoberfläche eine negative Ladung von -25–-30 Millivolt aufrechterhalten, wodurch es für löslichen organischen Kohlenstoff und transparente äußere Polymerpartikel schwierig wird, an der Membranoberfläche zu haften;
· Es ist einfach, negativ geladene Substanzen wie Bakterien, Algen, MLSS, transparente äußere Polymerpartikel und Ölsubstanzen von der Membranoberfläche im Wasser zu entfernen.
Wichtigste technische Parameter von Siliziumkarbid-Flachmembrankomponenten und Membranmodulen
1) Schwebstoffkonzentration
Konzentrationsbereich: 1000~4000mg / l Durchschnittliche Konzentration: 2335,51mg/l
2) Trübung des Ansaugwassers
Konzentrationsbereich: 2000 ~ 8000 NTU Durchschnittliche Konzentration: 6632,82 NTU
3) Trübung des Auslasswassers
Grundsätzlich weniger als {{0}},5 NTU, mit einer durchschnittlichen Trübung von 0,2 NTU
Hinweis: Die Konzentration der im eintretenden Wasser vorhandenen Schadstoffe schwankt stark, wobei die Maximalkonzentration bei 10850 mg/l (Trübung: 26040 NTU) liegt und die Abwasserqualität dennoch gut ist. Die Abwassertrübung betrug 0,168 NTU.
Siliziumkarbid-Säulenmembran und Gehäuseeinführung
1500 Tonnen/Tag Überdruck-Flachmembran und Umkehrosmosesystem
Dieses Produkt ist ein innovatives Produkt, das die Grenzen zwischen den Anwendungsszenarien anorganischer und organischer Membranen aufhebt. Es kombiniert die Vorteile von Keramikmembranprodukten, die robust und langlebig sind, mit der hohen Fülldichte organischer Membranprodukte. Die Verwendungsmethode ähnelt der Höhe organischer Membransäulenmembranen, wodurch die hohen Anforderungen an die Zulaufwasserqualität, der hohe Rückspülwasserverbrauch und das Risiko eines Drahtbruchs bei der Ultrafiltrationsmembrantechnologie ausgeglichen werden. Es kann die Wasserausbeute von Ultrafiltrationssystemen verbessern und die Kosten für die chemische Reinigung senken.
Die zylindrische Siliziumkarbid-Keramikmembran besteht aus mehreren integrierten, miteinander verbundenen Siliziumkarbid-Keramikfilterpatronen. Das einzigartige strukturelle Design sorgt für eine gleichmäßigere hydraulische Verteilung der Wasserproduktions- und Rückspülkanäle jeder röhrenförmigen Membran und eine hervorragende Rückspülrückgewinnungswirkung.
Produktmerkmale und Vorteile
Das Kernmaterial Siliziumkarbid ist im Vergleich zu Aluminiumoxid ein fortschrittlicheres und idealeres Keramikmembranmaterial mit besserer Hydrophilie, höherer Porosität, ausgezeichneter Reinigungs- und Wiederherstellungsfähigkeit und keiner Angst vor Ölverschmutzung;
★ Hohe mechanische Festigkeit ohne Drahtbruchgefahr, hervorragende Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit, stabile Wasserqualität im Langzeitbetrieb;
★ Gute Umweltschutzleistung, beständig gegen Wasserschwankungen und stabiler Betriebsfluss über einen langen Zeitraum;
★ Gute chemische Stabilität, Säure- und Laugenbeständigkeit, starke Oxidationsbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel, Reinigungsbeständigkeit und einfache Wiederherstellung des Flussmittels nach der Reinigung;
★ Hohe Filtergenauigkeit (bis zu 20 nm) kann Schadstoffe wie Partikel, Kolloide, Mikroorganismen und organische Stoffe wirksam aus dem Wasser entfernen;
★ Das System hat geringe Vorverarbeitungsanforderungen, was die Gesamtinvestitions- und Betriebskosten des Systems senkt;
★ Vertikale Installation, standardisiertes und modulares Design, vereinfacht Systempipelines;
★ Wettbewerbsfähige Investitionskosten und hervorragender Lebenszyklus;
★ Kompatibel mit herkömmlichen Ultrafiltrationssystemen mit organischen Membranen.
500 Tonnen/Stunde Grubenwasser Siliziumkarbid-Keramikkernsäulenmembransystem
Zufluss TLSS=50-2000ppm
Produktionswasser TLSS ＜ 1 ppm, Trübung ＜ 0,2NTU