أغشية الترشيح الفائق الخزفية تحل مشكلة إعادة استخدام مياه الصرف الصحي الكيميائية بالفحم!

المقدمة: انطلاقاً من أهداف انبعاثات الكربون واللوائح البيئية الصارمة، تحولت معالجة مياه الصرف الصحي وإعادة استخدام الموارد في صناعات تغويز الفحم والصناعات الكيميائية للفحم منذ فترة طويلة من مسألة "اختيارية" إلى قضية "إلزامية".

تعتبر مياه الصرف الصحي الكيميائية الناتجة عن الفحم معقدة-تحتوي على مستويات عالية من COD ونيتروجين الأمونيا والنيتروجين الكلي والسيانيد والفينولات وغيرها من الملوثات المتمردة. تتقلب جودة مياه الصرف الصحي المعالجة بشكل كبير بعد المعالجة البيولوجية. تعاني عمليات "الترشيح-الوسائط المتعددة + الترشيح الفائق العضوي" التقليدية من التدفق المنخفض، وسهولة كسر الألياف، والتنظيف المتكرر، وقصر العمر، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات إعادة الاستخدام. هل هناك تقنية يمكنها تبسيط المعالجة المسبقة، وتحمل تقلبات جودة المياه، والعمل بشكل مستقر مع تدفق عالي، والحفاظ على أدائها على المدى الطويل؟

الجواب هو: أغشية الترشيح الفائق السيراميكية.

تثبت البيانات أن أغشية الترشيح الفائق الخزفية يمكن أن تعمل بثبات عند تدفق عالٍ يبلغ 150-180 LMH بدون مرشحات الوسائط المتعددة، مع دورة CEB تتجاوز 12 ساعة ودورة CIP تتجاوز شهرًا واحدًا. ويبلغ التدفق 3-4 أضعاف تدفق الأغشية العضوية التقليدية، مما يجعله "الحل النهائي" لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي في صناعة الفحم الكيميائية.

عادةً ما تتبع معالجة مياه الصرف الصحي الكيميائية الناتجة عن الفحم طريق "التجانس ← المعالجة البيولوجية ← الترشيح العميق ← إعادة الاستخدام". في حين أن الوحدات البيولوجية (SBRs المعدلة) يمكن أن تقلل بشكل كبير من COD ونيتروجين الأمونيا، فإن النفايات السائلة لا تزال تعاني من تقلبات كبيرة في التعكر، والمواد الصلبة العالقة المتبقية (SS)، وسهولة اختراق المواد العضوية. سيؤدي إدخال التناضح العكسي مباشرة إلى تلوث عناصر الغشاء والتنظيف المتكرر وتقصير العمر الافتراضي.

تستخدم عمليات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية المتقدمة مرشحات وسائط متعددة- + ترشيح فائق للألياف العضوية المجوفة، مما يكشف عن ثلاثة عيوب رئيسية في التشغيل الفعلي:
* **معالجة مسبقة معقدة وأثر كبير:** تتطلب تصفية الوسائط المتعددة وترشيح الكربون المنشط، مما يؤدي إلى عمليات طويلة واستثمارات عالية وصيانة مرهقة.

* **الأغشية العضوية عرضة لتكسر الألياف واختراق الماء:** تتمتع ألياف الأغشية البلاستيكية بقوة منخفضة ويمكن كسرها بسهولة، مما يؤدي إلى SS (المواد الصلبة العالقة) واختراق التعكر، مما يؤدي إلى تلويث أنظمة التناضح العكسي اللاحقة.

* **التدفق المنخفض والتنظيف المتكرر:** يبلغ التدفق التشغيلي 50-60 LMH فقط، ويلزم تنظيف CEB كل 1-2 ساعة، وتنظيف CIP كل 1-2 أسابيع، مما يؤدي إلى فترات توقف طويلة وتكاليف صيانة عالية.

نقاط الألم الأساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي في الصناعات الكيميائية التي تعتمد على الفحم هي: التقلبات الكبيرة في جودة المياه (COD 50-150 مجم/لتر، التعكر 2-10 NTU)، تركيبة الملوثات المعقدة، ومتطلبات إعادة الاستخدام المستقر على المدى الطويل، والتي لا تستطيع العمليات التقليدية تحملها.

يتم تلبيدة أغشية الترشيح الفائق الخزفية من -الألومينا عند درجات حرارة عالية، وتمتلك بطبيعتها "خصائص صلبة". بالمقارنة مع أغشية الترشيح الفائق العضوية، فهي تتمتع بمزايا ثورية: الأغشية الخزفية أكثر متانة، وأكثر قوة، ولها تدفق أعلى، وأسهل في الصيانة، ومناسبة تمامًا للظروف القاسية لمياه الصرف الصحي الكيميائية الناتجة عن الفحم.

(1) تشغيل مستقر بتدفق عالي

يعمل غشاء الترشيح الفائق الخزفي بثبات عند تدفق يبلغ 157 LMH، ويصل إلى حد أقصى يبلغ 180 LMH، وهو ما يعادل 3-4 أضعاف الأغشية العضوية التقليدية (50-60 LMH). بالنسبة لنفس حجم معالجة المياه، يتم تقليل عدد وحدات الأغشية بنسبة 75%، مما يقلل بشكل كبير من استثمار الرف.

(2) دورة تنظيف طويلة جدًا-.

CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 ساعة/دورة (الأغشية العضوية 1-2 ساعة/دورة)؛

CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >شهر واحد (الأغشية العضوية 1-2 أسبوع/دورة)؛

معدل استرداد التنظيف: يقترب من 100%، دون أي تدهور في أداء الغشاء.

(3) نوعية المياه المتخللة مستقرة للغاية

تتخلل التعكر:<0.04 NTU;

تتخلل SDI:<2;

يفي تمامًا بمتطلبات مياه التغذية بالتناضح العكسي ويمكن إعادة استخدامها مباشرة في أنظمة المياه المنتشرة وأنظمة تحلية المياه.

(4) مقاومة قوية لتقلبات نوعية المياه

على الرغم من التردد العالي- والتقلبات الكبيرة في COD والعكارة لمياه التغذية، تظل جودة المياه المتخللة للغشاء الخزفي مستقرة باستمرار مع عدم وجود خطر الاختراق، مما يحل نقطة الألم الصناعية للأغشية العضوية حيث "تؤدي التقلبات في جودة المياه إلى معايير النفايات السائلة المفرطة".

أثبت هذا الاختبار التجريبي بدقة الجدوى الهندسية لأغشية الترشيح الفائق الخزفية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي الكيميائية الناتجة عن الفحم، مما أدى إلى أربع قيم أساسية:

1. تدفق العمليات المبسط للغاية وتقليل الاستثمار بشكل كبير

يؤدي التخلص من وحدات المعالجة المسبقة مثل أجهزة التوضيح، ومرشحات الوسائط المتعددة-، ومرشحات الكربون المنشط إلى تقليل تدفق العملية بنسبة 60%، وتقليل مساحة الأرضية بنسبة 50%، وتقليل الاستثمار في الهندسة المدنية والمعدات بنسبة تزيد عن 30%. 2. تقليل تكاليف التشغيل والصيانة، وتوفير الوقت والجهد

تم تمديد عمر الغشاء بمقدار 2-5 مرات، وخفضت تكاليف الاستبدال السنوية بنسبة 80%؛

تم تمديد دورات التنظيف بأكثر من 10 مرات، وتم تقليل وقت التوقف عن العمل بنسبة 90%؛

لا حاجة لاستبدال وسائط الترشيح بشكل متكرر أو صيانة معدات المعالجة المسبقة، حيث تنخفض تكاليف العمالة بنسبة 50%.

3. زيادة معدل إعادة الاستخدام وتقليل المياه والكربون

زاد معدل استرداد مياه النظام بأكثر من 2%، وانخفض استهلاك المياه العذبة بشكل كبير، وخفض تصريف مياه الصرف الصحي، بما يتماشى تمامًا مع متطلبات سياسة صناعة الفحم الكيميائية المتمثلة في "الحفاظ على المياه، وخفض الانبعاثات، وإعادة استخدام الموارد".

4. حماية أنظمة الأغشية اللاحقة، وإطالة عمرها

عكارة منخفضة للغاية وSDI في المياه المنتجة، لا يوجد اختراق للملوثات، تم تقليل تردد تنظيف غشاء التناضح العكسي/الترشيح النانوي بنسبة 70%، وتم تمديد العمر الافتراضي بمقدار 3-5 سنوات، مما يقلل تكاليف التشغيل بشكل أكبر.

تبشر صناعة معالجة مياه الصرف الصحي الكيميائية بالفحم بثورة تكنولوجية حيث تحل الأغشية الخزفية محل الأغشية العضوية.

تثبت البيانات أن أغشية الترشيح الفائق الخزفية يمكنها معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن العمليات الكيميائية والكيميائية الحيوية للفحم مباشرة، مما يلغي الحاجة إلى المعالجة المسبقة للوسائط المتعددة. إنها توفر إنتاجية عالية، وأوقات دورات طويلة، ومقاومة للتقلبات، وسهولة التشغيل والصيانة، وتتفوق بشكل شامل على عمليات الترشيح الفائق العضوية التقليدية في جميع الجوانب.

بالنسبة للمؤسسات الكيميائية التي تعمل بالفحم، مثل مصانع تغويز الفحم والأمونيا الاصطناعية والميثانول وفحم الكوك:

مشاريع جديدة: يؤدي الاعتماد المباشر على تكنولوجيا الترشيح الفائق للسيراميك إلى إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في خطوة واحدة؛

ترقية المشروعات: يؤدي استبدال الترشيح الفائق العضوي بترشيح الوسائط المتعددة{0}}إلى تحسين المعايير والكفاءة بسرعة.

أغشية الترشيح الفائق الخزفية ليست مجرد "مكافأة" لمعالجة مياه الصرف الصحي الكيميائية للفحم، ولكنها خيار أساسي لتحقيق إعادة الاستخدام القياسية، وخفض التكلفة، وتحسين الكفاءة!