خلاصة
تحتوي مياه الصرف الصحي المنتشرة الناتجة عن إنتاج الألياف الزجاجية على ألياف زجاجية دقيقة وغرويات ومواد حمضية. تتدهور جودة مياهها بسهولة، مما يؤثر على جودة المنتج، ومن الصعب تحقيق إعادة التدوير لعمليات المعالجة التقليدية. تستخدم هذه الورقة تقنية غشاء الترشيح الفائق لمعالجة مياه الصرف الصحي المنتشرة الناتجة عن إنتاج الألياف الزجاجية. تتم مقارنة تدفق الغشاء، وفرق ضغط الغشاء، وجودة النفايات السائلة، والاستقرار التشغيلي لعمليات ترشيح التدفق المتقاطع - وعمليات ترشيح النهاية الميتة -. تم تحسين دورة الترشيح ونظام التنظيف للتحقق من جدوى إعادة استخدام غشاء الترشيح الفائق. تظهر النتائج التجريبية أن كلتا طريقتي الترشيح يمكنهما تحقيق تنقية مياه الصرف الصحي بكفاءة، مما ينتج عنه تدفقات سائلة واضحة وشفافة. تعرض تصفية التدفق المتقاطع- استقرارًا أقوى للتشغيل المستمر، في حين أن تصفية النهاية الميتة- تكون أكثر إحكاما. عندما تكون دورة الترشيح أقل من أو تساوي ساعتين، يظل فرق ضغط الغشاء مستقرًا، ويمكن للتنظيف الجسدي الذي يجمع بين تنقية الهواء + الغسيل العكسي + التنظيف الأمامي أن يستعيد أداء الغشاء تمامًا. يمكن إعادة استخدام النفايات السائلة المعالجة مباشرةً في خط الإنتاج، مما يقلل بشكل كبير من تصريف المياه العذبة واستهلاكها، مما يوفر حلاً هندسيًا لإعادة استخدام المياه العادمة المصنوعة من الألياف الزجاجية على أساس الموارد.
الكلمات الرئيسية: غشاء الترشيح الفائق. مياه الصرف الصحي المصنوعة من الألياف الزجاجية؛ إعادة التدوير؛ ترشيح التدفق المتقاطع-؛ تصفية -النهاية المسدودة؛ فرق الضغط عبر الغشاء؛ التنظيف الجسدي
مقدمة
في إنتاج الألياف الزجاجية وفواصل البطاريات، يولد نظام المياه المتداول كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي التي تحتوي على ألياف زجاجية دقيقة، وغرويات، ومواد حمضية. تتدهور جودة المياه بسرعة، مما يؤدي إلى انخفاض جودة المنتج، وإغلاق خطوط الإنتاج لاستبدال المياه، وزيادة تصريف مياه الصرف الصحي، وبالتالي زيادة حمل معالجة مياه الصرف الصحي. لا تستطيع عمليات الترسيب والترشيح التقليدية إزالة الألياف الدقيقة والغرويات، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات إعادة التدوير.
يمكن لتكنولوجيا غشاء الترشيح الفائق، المدفوعة بالضغط، أن تحتفظ بكفاءة بالجسيمات الدقيقة والغرويات والمواد الصلبة العالقة، مما يوفر مزايا مثل دقة الفصل العالية والمعدات المتكاملة والتشغيل الآلي، مما يجعلها مناسبة لمعالجة مياه الصرف الصحي المصنوعة من الألياف الزجاجية. تعد عملية الترشيح بالتدفق المتقاطع- والترشيح بالنهاية المسدودة-عمليتي تشغيل أساسيتين لأغشية الترشيح الفائق، مع وجود اختلافات كبيرة في خصائص التشغيل، ومكافحة التلوث، وتكاليف الصيانة. الأبحاث حول تحسين العملية خصيصًا لمياه الصرف الصحي المصنوعة من الألياف الزجاجية محدودة. يقارن هذا البحث الأداء التشغيلي للعمليتين من خلال تجارب تجريبية واسعة النطاق، ويحسن معلمات التشغيل ومخططات التنظيف، ويحقق إعادة تدوير مياه الصرف الصحي، ويحسن كفاءة الإنتاج واستخدام موارد المياه.
1. المواد والأساليب التجريبية
1.1 اختبار عينات المياه
تم أخذ عينات المياه من حوض تدوير المياه البيضاء التابع لشركة تصنيع فاصل البطارية. كانت خصائص مياه الصرف الصحي: تحتوي على ألياف زجاجية دقيقة وغرويات، ودرجة الحموضة ≈2، ومظهر أبيض حليبي، وألياف عالية -، ومياه صرف صحي شديدة الحموضة، مع دورة دوران من 1-2 يوم وتقلبات كبيرة في جودة المياه.
1.2 الأجهزة التجريبية
تم استخدام جهاز مقياس تجريبي آلي بالكامل للترشيح الفائق-، مع وحدة غشاء ترشيح فائق واحدة. كانت مادة الغشاء عبارة عن غشاء ترشيح فائق مقاوم للحمض -، مع دقة احتجاز تتكيف مع الاحتفاظ بالألياف الدقيقة. كان للجهاز وضعين للتشغيل: التدفق المتقاطع-والطريق المسدود-، مما يتيح التنظيف الآلي من خلال تنقية الهواء، والغسيل العكسي، والشطف الأمامي.
1.3 العملية التجريبية
ترشيح التدفق المتقاطع-: معدل التدفق المتدفق 8 م³/ساعة، ومعدل تدفق المتخلل 3 م³/ساعة، ويتم إعادة تدوير التركيز مرة أخرى إلى خزان المياه الخام لمزيد من المعالجة؛
-ترشيح النهاية المسدودة: معدل التدفق المؤثر=معدل التدفق المتخلل=3 م³/ساعة، بدون إعادة تدوير مركزة، دورات الترشيح مضبوطة على ساعة واحدة، وساعتين، و4 ساعات؛
عملية التنظيف: تنقية الهواء لمدة دقيقتين + الغسيل العكسي لمدة دقيقتين + التنظيف الأمامي لمدة دقيقة واحدة، تنظيف فيزيائي بحت، بدون عوامل كيميائية.
1.4 مؤشرات التقييم
مؤشرات التقييم الأساسية هي فرق الضغط عبر الغشاء، وتدفق الغشاء، وجودة النفايات السائلة، والاستقرار التشغيلي. يعكس اختلاف الضغط عبر الغشاء درجة تلوث الغشاء، ويميز وضوح التدفق السائل تأثير الانفصال.
2 النتائج التجريبية والتحليل
2.1 اختبار ملاءمة معدات غشاء الترشيح الفائق
تعمل الوحدة التجريبية للترشيح الفائق بشكل متقطع لمدة 33 ساعة. كان المؤثر هو مياه الصرف الصحي الحمضية البيضاء اللبنية، وظل المتخلل واضحًا وشفافًا طوال الوقت، مما يثبت أن غشاء الترشيح الفائق مناسب لمياه الصرف الصحي المصنوعة من الألياف الزجاجية ويظهر أداء فصل مستقرًا.
2.2 أداء عملية ترشيح التدفق المتقاطع-.
أثناء التشغيل المستمر لترشيح التدفق المتقاطع-، يزداد فرق الضغط عبر الغشاء ببطء بمرور الوقت. بعد تبادل الماء والغسيل العكسي للغشاء، يتعافى فرق الضغط بالكامل. لا يُظهر التشغيل المستمر أي تلوث غشائي غير متحكم فيه، وتظل جودة التخلل مستقرة، مما يلبي متطلبات إعادة تدوير خط الإنتاج.
المزايا: تعمل إعادة تدوير التركيز على تقليل ترسب الملوثات على سطح الغشاء، مما يؤدي إلى إبطاء معدل التلوث. إنها مناسبة للإنتاج المستمر على نطاق واسع-ودورة{2}}طويلة، مما يوفر استقرارًا تشغيليًا مثاليًا.
2.3 أداء عملية الترشيح للنهاية الميتة-.
اختبارات دورة الترشيح -النهائية:
1ح، 2ح: لا يوجد تغيير كبير في فرق الضغط عبر الغشاء؛ عملية مستقرة.
ح 4: زيادة كبيرة في فرق الضغط عبر الغشاء؛ زيادة تلوث الغشاء. ومع ذلك، بعد التنظيف المادي، يتعافى فرق الضغط بسرعة، ولا يظهر أداء الغشاء أي انخفاض.
الاستنتاج: يمكن أن تعمل عملية الترشيح -النهائية بدورة يتم التحكم فيها خلال ساعتين بثبات لفترات طويلة. لا ينتج الجهاز أي تفريغ مركز، وله هيكل أكثر إحكاما، ومناسب لسيناريوهات المعالجة الصغيرة الحجم والمدمجة.
2.4 التحكم في تلوث الغشاء وأداء التجديد
يعد تلوث غشاء الترشيح الفائق ظاهرة حتمية أثناء التشغيل. تعمل عملية التنظيف الفيزيائي المجمعة المتمثلة في تنظيف الهواء + الغسيل العكسي + الغسيل الأمامي على إزالة الألياف والرواسب الغروية بشكل فعال من سطح الغشاء، دون ترك أي بقايا كيميائية، ولا تسبب أي ضرر لوحدة الغشاء، وتسمح بالاستعادة الكاملة لتدفق الغشاء وأداء الفصل، مما يضمن تشغيلًا مستقرًا على المدى الطويل-.
2.5 تأثير إعادة الاستخدام والفوائد الهندسية
إعادة استخدام المياه المتخللة: يمكن إعادة استخدام المياه المتخللة بالترشيح الفائق مباشرة في نظام المياه المتداول لخط الإنتاج، مما يضمن جودة المياه المستقرة، وتحسين جودة منتج الغشاء، وتوسيع دورة تغيير المياه لخط الإنتاج.
الحد من التلوث والحد من الكربون: يتم تقليل تصريف مياه الصرف الصحي بشكل كبير، مما يقلل الحمل على محطة معالجة مياه الصرف الصحي. يتم تقليل استهلاك المياه العذبة بشكل كبير، مما يوفر موارد المياه وتكاليف التشغيل.
كفاءة الإنتاج: يتم تجنب التوقف المتكرر لتغييرات المياه، مما يزيد من وقت التشغيل المستمر لخط الإنتاج وتحسين كفاءة الإنتاج.
3. تحسين العمليات والتوصيات الهندسية
اختيار العملية: يوصى بترشيح التدفق المتقاطع-للإنتاج المستمر على نطاق واسع-نظرًا لثباته العالي؛ يوصى باستخدام نظام الترشيح -الميت في المشروعات الصغيرة-الصغيرة الحجم نظرًا لسهولة تشغيله وصيانته.
معلمات التشغيل: دورة تصفية نهاية مسدودة- أقل من أو تساوي ساعتين؛ يتحكم ترشيح التدفق المتقاطع - مع الغسيل العكسي الدوري في فرق ضغط الغشاء ضمن نطاق معقول.
نظام التنظيف: يتم استخدام التنظيف الفيزيائي البحت، ولا يتطلب أي عوامل كيميائية، مما يجعله صديقًا للبيئة ومنخفض التكلفة-، ومناسبًا لظروف مياه الصرف الصحي الحمضية.
4. الاستنتاج
يمكن لتكنولوجيا غشاء الترشيح الفائق أن تعالج بكفاءة مياه الصرف الصحي الحمضية الناتجة عن إنتاج الألياف الزجاجية، مع الاحتفاظ بشكل فعال بالألياف الزجاجية الدقيقة والغرويات، مما يؤدي إلى إنتاج نفايات سائلة واضحة ومتوافقة يمكن إعادة استخدامها مباشرة في خط الإنتاج.
يعد كل من ترشيح التدفق المتقاطع-وترشيح الطرف الميت-مناسبًا لمعالجة مياه الصرف الصحي هذه. توفر عملية ترشيح التدفق المتقاطع- عملية أكثر استقرارًا، في حين أن أجهزة ترشيح الأطراف الميتة- تكون أكثر إحكاما، مما يسمح بالاختيار المرن بناءً على حجم المشروع.
تعمل دورة الترشيح التي تقل مدتها عن أو تساوي ساعتين والتنظيف المادي المشترك على التحكم بشكل فعال في تلوث الأغشية، مما يضمن -أداء غشاء مستقرًا على المدى الطويل.
يمكن لتكنولوجيا إعادة استخدام غشاء الترشيح الفائق تحقيق استعادة موارد مياه الصرف الصحي وتقليل الحجم، وتحسين جودة المنتج وكفاءة الإنتاج، ولها فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة.