Hintergrundinformationen
Um die Auswirkungen der Kohleproduktion und -entwicklung auf die Umwelt zu verringern und die umfassende Nutzung der Wasserressourcen zu verbessern, sieht der „13. Fünfjahresplan“ für die Entwicklung der Kohleindustrie das Ziel vor, 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, ist in einigen westlichen Bergbaugebieten das Grubenwasser verpflichtet, eine Nullableitung zu erreichen.
Eigenschaften von Grubenwasser:
1. Der Schwebstoffgehalt des Kohlengrubenwassers ist deutlich höher als der von Oberflächenwasser 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 klein, im Durchschnitt nur 2 bis 8 µm, etwa 85 % der gesamten Schwebstoffe liegen unter 50 µm; Die durchschnittliche Dichte von Kohlepulver beträgt im Allgemeinen nur 1,3 bis 1,6 g/cm³ und ist damit deutlich geringer als die durchschnittliche Dichte von Sedimentpartikeln im Oberflächenwasser von 1,9 bis 2,6 g/cm³.
3, enthält mechanische Schadstoffe. Abgesehen davon, dass es sich bei der pulverisierten Kohle selbst um organisches Material handelt, enthält das Wasser auch eine kleine Menge Altöl, emulgiertes Öl, verrottetes Abfallholz aus der Grube, unterirdische Fäkalien und andere organische Quellen;
4. Bei den Schwebstoffen im Grubenwasser handelt es sich hauptsächlich um organische Stoffe (Kohlenstaub) und anorganische Stoffe (Gesteinsmehl). Die Molekularstruktur der Kohle ist in den verschiedenen Kohleisierungsstufen sehr unterschiedlich, und auch die Anzahl der Ladungen auf der Oberfläche der Kohlepartikel ist unterschiedlich, sodass der Grad der Hydrophilie recht unterschiedlich ist. 90 % der Schwebstoffe befinden sich zwischen dem Suspensionskörper und dem kolloidalen Zustand, und das Potenzial liegt zwischen -20 und 30 mV. Der gegenseitige Ausschluss der Ladungen führt dazu, dass sich die Schwebstoffe im Grubenwasser nicht auf natürliche Weise absetzen können.
Bei der Grubenwasseraufbereitungstechnologie wird zur Reinigung häufig der Kombinationsprozess aus Koagulationsvorbehandlungsprozess und Membrantiefenbehandlung eingesetzt.
Die Verfahrensauswahl und der Vergleich der Grubenwasseraufbereitung
Derzeit sind die beiden zu erreichenden Ziele der Grubenwasseraufbereitungstechnologie: Medikamentenreduzierung oder sogar Medikamentenfreiheit, kurzer Prozess und Einsparung von Landfläche.
Beide Ziele weisen allesamt auf keramische Membranprodukte als Vorbehandlungstechnologie für Grubenwasser hin.
Die Anwendung keramischer Membranprodukte in der Grubenwasseraufbereitung wurde auf die dritte Technologiegeneration weiterentwickelt:
1 Die erste Generation der Grubenwasseraufbereitungstechnologie mit Keramikmembran
1.1 Keramisches Membranelement aus Aluminiumoxid;
1.2 Um die Schadstoffschutzkapazität des Membransystems zu erhöhen, wird die Membranoberflächenströmungsgeschwindigkeit auf 3 m/s ~ 5 m/s eingestellt und die installierte Leistung des Systems ist hoch, mit 1 ~ 1,5 kW·h pro Tonne Wasser;
1.3 Der Auslegungsfluss des Keramikmembransystems ist im Allgemeinen auf 150 bis 200 LMH ausgelegt, 100 m³/h erfordern 500 ㎡ der installierten Membranfläche;
1.4 Bei hoher mechanischer Festigkeit der Keramikmembran kann auf die Rückspülmethode der Pumpenrückspülung (großer Durchfluss, geringer Hub) verzichtet und die Drucktankreinigungsmethode (geringer Durchfluss, hoher Hub) übernommen werden, um die Rückgewinnungsrate des Systems zu verbessern.
1.5 Membrankomponenten mit großem Volumen, Membrankomponenten mit einem Durchmesser von 30 oder 40 mm, der Installations- und Demontageaufwand ist groß und für die Wartung nicht geeignet.
1.6 Innendruckrohr-Membranelemente, die Membranelemente mit unterschiedlichem Strömungskanaldurchmesser müssen entsprechend angepasst werden
Schwebstoffgehalt des Zulaufwassers. Je höher der Schwebstoffgehalt im Zulaufwasser ist, desto größer ist das Gerät.
2 Die zweite Generation der Grubenwasseraufbereitungstechnologie mit Keramikmembran
2.1 Rohrförmiges Keramikmembranelement aus Siliziumkarbid;
2.2 Der Designfluss ist im Allgemeinen auf 200 bis 300 LMH ausgelegt, 100 m³/h Keramikmembransystem benötigt 350 ㎡ der installierten Membranfläche;
2.3 Membrankomponenten haben ein großes Volumen und Membrankomponenten mit einem Durchmesser von 40 mm, einen hohen Installations- und Demontageaufwand und sind unpraktisch für die Wartung.
2.4 Für Grubenwasser mit geringem Schwebstoffgehalt (TLSS<500ppm), the design of high membrane surface flow rate is cancelled, and dead end filtration is adopted
Im Betriebsmodus der intermittierenden Abgase kann der Energieverbrauch des Membransystems auf 0,06 bis 0,1 kW · h reduziert werden;
Zur Kontrolle des Gehalts an Schwebstoffen im Zulaufwasser ist eine 2,5-Nano--Blasengasflotation erforderlich.
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3 Die dritte Generation der Keramikmembran-Minenwasseraufbereitungstechnologie
3.1 Flaches Membranelement aus Siliziumkarbid oder innovativer Säulenmembran mit Siliziumkarbid-Keramikkern;
3.2 Der Designfluss ist im Allgemeinen auf 200 bis 300 LMH ausgelegt, 100 m³/h Keramikmembransystem erfordert 350 ㎡ der installierten Membranfläche;
3.3 Die Säulenmembran mit Siliziumkarbid-Keramikkern wird für den in Wasser suspendierten Inhalt verwendet<2000ppm; silicon carbide flat sheet membrane tank is used in the case of water suspended content>2000 ppm;
3.4 Der Energieverbrauch des Membransystems kann auf 0,06 ~ 0,1 kW · h reduziert werden; 3.5 Keine Vorbehandlung zur Reduzierung des Schwebstoffgehalts erforderlich.
Eigenschaften von Siliziumkarbidmembranen
● Die Siliziumkarbidmembran wird im Rekristallisationsverfahren bei einer Sintertemperatur von 2400 Grad gesintert. Während des Sinterprozesses erfährt der Sinterhals zwischen den Siliziumkarbid-Orthopäden einen Phasenübergang von fest über gasförmig zu fest, mit einer Öffnungsrate von über 45 %. Der gebildete Filterkanal verfügt über eine starke Konnektivität, und darüber hinaus führt die inhärente Hydrophilie des Siliziumkarbidmaterials (Kontaktwinkel nur 0,3 Grad) zu einem Reinwasserfluss von bis zu 3200LMH. Hydrophil und oleophob.
● Der isoelektrische Punkt von Siliziumkarbid liegt bei etwa pH 3, und die Membranoberfläche kann über einen weiten pH-Bereich eine negative Ladung aufrechterhalten, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Membranoberfläche gegenüber Verschmutzung verbessert wird.
● Hervorragende chemische Stabilität, geeignet für den Einsatz in extremen Umgebungen (pH 1–14 ist akzeptabel); Basierend auf den Eigenschaften von kontaminiertem Silber können umfassende Reinigungspläne entwickelt werden. Oxidationsmittel sind völlig tolerant, auch gegenüber Ozon und Hydroxylradikalen.
★ Siliziumkarbidmembran hat eine hohe Arbeitseffizienz pro Membranflächeneinheit
★ Vorteile der Antiverschmutzungseigenschaften durch die negativ geladene Umgebung auf der Membranoberfläche
★ Gute Reinigungs- und Regenerationswirkung
Einführung von Flachmembranmembran und Gehäuse aus Siliziumkarbid
Flachfolienmembranen aus Siliziumkarbid werden durch Sintern von hochreinem Siliziumkarbidpulver bei hoher Temperatur hergestellt und sind derzeit das Membranmaterial mit der besten Hydrophilie und der besten Antiverschmutzungsfähigkeit.
·Die Membranoberfläche mit hoher negativer Ladung kann eine hervorragende Verschmutzungsbeständigkeit über einen weiten pH-Bereich gewährleisten;
·Ideale Betriebsbedingungen -: Wenn der pH-Wert der PAC-Zugabe weniger als 6 beträgt, kann die Membranoberfläche eine negative Ladung von -25 bis -30 Millivolt aufrechterhalten, was es für löslichen organischen Kohlenstoff und transparente äußere Polymerpartikel schwierig macht, an der Membranoberfläche zu haften.
·Es ist leicht, 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) Konzentration suspendierter Feststoffe
Konzentrationsbereich: 1000–4000 mg/l. Durchschnittliche Konzentration: 2335,51 mg/l
2) Trübung des Zulaufwassers
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 einströmenden Wasserschadstoffe schwankt stark, wobei die maximale Konzentration 10850 mg/l (Trübung: 26040 NTU) beträgt und die Abwasserqualität immer noch gut ist. Die Trübung des Abwassers betrug 0,168 NTU.
Einführung in die Säulenmembran und das Gehäuse aus Siliziumkarbid
1500 Tonnen/Tag Überdruck-Flachmembran- und RO-System
Bei diesem Produkt handelt es sich um ein innovatives Produkt, das die Grenze zwischen den Anwendungsszenarien anorganischer und organischer Membranen überschreitet. Es vereint die Vorteile keramischer Membranprodukte wie Robustheit und Langlebigkeit mit der hohen Fülldichte organischer Membranprodukte. Die Verwendungsmethode ähnelt der Höhe organischer Membransäulenmembranen, wodurch die hohen Anforderungen an die Qualität des Zulaufwassers, der hohe Rückspülwasserverbrauch und die Gefahr eines Drahtbruchs bei der Ultrafiltrationsmembrantechnologie kompensiert 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 Strukturdesign sorgt für eine gleichmäßigere hydraulische Verteilung der Wasserproduktions- und Rückspülkanäle jeder Rohrmembran und der Rückspülrückgewinnungseffekt ist hervorragend.
Produktmerkmale und Vorteile
Das Kernmaterial Siliziumkarbid ist im Vergleich zu Aluminiumoxid ein fortschrittlicheres und idealeres Keramikmembranmaterial mit besserer Hydrophilie, höherer Porosität, ausgezeichneter Reinigungs- und Rückgewinnungsfähigkeit und ohne Angst vor Ölverschmutzung.
★ Hohe mechanische Festigkeit ohne Gefahr eines Drahtbruchs, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit, stabile Wasserqualität bei Langzeitbetrieb;
★ Gute Anti-Verschmutzungsleistung, beständig gegen Wasserschwankungen und stabiler langfristiger Betriebsfluss;
★ Gute chemische Stabilität, Säure- und Alkalibeständigkeit, starke Oxidationsmittelbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel, Reinigungsbeständigkeit und einfache Rückgewinnung des Flussmittels nach der Reinigung;
★ Hohe Filtrationsgenauigkeit (bis zu 20 nm) kann Schadstoffe wie Partikel, Kolloide, Mikroorganismen und organische Stoffe effektiv aus dem Wasser entfernen;
★ Das System hat geringe Vorverarbeitungsanforderungen, was die Gesamtinvestitions- und Betriebskosten des Systems reduziert;
★ Vertikale Installation, standardisiertes und modulares Design, Vereinfachung der Systemleitungen;
★ Wettbewerbsfähige Investitionskosten und ausgezeichneter Lebenszyklus;
★ Kompatibel mit herkömmlichen organischen Membran-Ultrafiltrationssystemen.
500 Tonnen/Stunde Grubenwasser-Siliziumkarbid-Keramikkern-Säulenmembransystem
Zufluss TLSS=50-2000ppm
Produktionswasser TLSS ＜ 1 ppm, Trübung ＜ 0,2 NTU