Abstract
Circulerend afvalwater van de productie van glasvezels bevat microvezels van glas, colloïden en zure stoffen. De waterkwaliteit gaat gemakkelijk achteruit, waardoor de productkwaliteit wordt aangetast, en traditionele behandelingsprocessen zijn moeilijk te recyclen. Dit papier maakt gebruik van ultrafiltratiemembraantechnologie om circulerend afvalwater van de productie van glasvezels te behandelen. De membraanflux, het transmembraandrukverschil, de effluentkwaliteit en de operationele stabiliteit van kruis-stroomfiltratie en dead- filtratieprocessen worden vergeleken. De filtratiecyclus en het reinigingsschema zijn geoptimaliseerd om de haalbaarheid van hergebruik van ultrafiltratiemembranen te verifiëren. Experimentele resultaten tonen aan dat beide filtratiemethoden een efficiënte afvalwaterzuivering kunnen bereiken, waarbij helder en transparant effluent wordt geproduceerd. Dwars-stroomfiltratie vertoont een sterkere continue bedrijfsstabiliteit, terwijl dead-dead-end-filtratie compacter is. Wanneer de filtratiecyclus minder dan of gelijk is aan 2 uur, blijft het transmembraandrukverschil stabiel, en fysieke reiniging, gecombineerd met luchtwassen + terugspoelen + voorwaarts spoelen, kan de membraanprestaties volledig herstellen. Het behandelde afvalwater kan direct worden hergebruikt in de productielijn, waardoor de lozingen en het zoetwaterverbruik aanzienlijk worden verminderd, waardoor een technische oplossing wordt geboden voor het op hulpbronnen-gebaseerde hergebruik van glasvezelafvalwater.
Trefwoorden: Ultrafiltratiemembraan; Glasvezel afvalwater; Recycling; Cross-stroomfiltratie; Doodlopende-filtratie; Transmembraandrukverschil; Fysieke reiniging
Invoering
Bij de productie van glasvezel- en batterijscheiders genereert het circulerende watersysteem een grote hoeveelheid afvalwater dat microvezels, colloïden en zure stoffen bevat. De waterkwaliteit verslechtert snel, wat leidt tot een daling van de productkwaliteit, het stilleggen van de productielijnen voor watervervanging en een grotere lozing van afvalwater, waardoor de belasting van de afvalwaterzuivering toeneemt. Traditionele sedimentatie- en filtratieprocessen kunnen geen fijne vezels en colloïden verwijderen, waardoor het moeilijk wordt om aan de recyclingvereisten te voldoen.
Ultrafiltratiemembraantechnologie, aangedreven door druk, kan op efficiënte wijze fijne deeltjes, colloïden en zwevende stoffen tegenhouden, wat voordelen biedt zoals een hoge scheidingsnauwkeurigheid, geïntegreerde apparatuur en geautomatiseerde werking, waardoor het geschikt is voor de behandeling van glasvezelafvalwater. Cross-flowfiltratie en dood-deadfiltratie zijn twee belangrijke bedrijfsprocessen van ultrafiltratiemembranen, met aanzienlijke verschillen in hun werkingskenmerken, vervuilingsbeheersing en onderhoudskosten. Onderzoek naar procesoptimalisatie specifiek voor glasvezelafvalwater is beperkt. Dit artikel vergelijkt de bedrijfsprestaties van de twee processen door middel van experimenten op pilot-schaal, optimaliseert bedrijfsparameters en reinigingsschema's, realiseert recycling van afvalwater en verbetert de productie-efficiëntie en het gebruik van waterbronnen.
1. Experimentele materialen en methoden
1.1 Testwatermonsters
Er werden watermonsters genomen uit het witwatercirculatiebad van een fabrikant van batterijscheiders. De kenmerken van het afvalwater waren: bevattende microvezels en colloïden, pH≈2, melkachtig wit uiterlijk, vezelrijk, sterk zuur circulerend afvalwater, met een circulatiecyclus van 1-2 dagen en grote schommelingen in de waterkwaliteit.
1.2 Experimentele apparatuur
Er werd gebruik gemaakt van een volledig geautomatiseerd ultrafiltratie-apparaat op pilot-schaal, met een enkele ultrafiltratiemembraanmodule. Het membraanmateriaal was een zuur{2}}bestendig ultrafiltratiemembraan, met een retentienauwkeurigheid aangepast aan de retentie van fijne vezels. Het apparaat had twee bedrijfsmodi: cross{4}}flow en dead{5}}end, waardoor automatische reiniging mogelijk werd gemaakt door middel van luchtwassen, terugspoelen en voorwaarts spoelen.
1.3 Experimenteel proces
Dwars-stroomfiltratie: Influentdebiet 8 m³/u, permeaatdebiet 3 m³/u, concentraat teruggevoerd naar de ruwwatertank voor verdere behandeling;
Dead{0}}end-filtratie: Influentdebiet=Permeaatdebiet=3 m³/u, geen concentraatrecirculatie, filtratiecycli ingesteld op 1 uur, 2 uur en 4 uur;
Reinigingsproces: luchtwassen 2 min + terugspoelen 2 min + voorwaarts spoelen 1 min, puur fysieke reiniging, geen chemische middelen.
1.4 Evaluatie-indicatoren
De belangrijkste evaluatie-indicatoren zijn het transmembraandrukverschil, membraanflux, effluentkwaliteit en operationele stabiliteit. Het transmembraandrukverschil weerspiegelt de mate van membraanvervuiling, en de helderheid van het effluent karakteriseert het scheidingseffect.
2 Experimentele resultaten en analyse
2.1 Geschiktheidstest van ultrafiltratiemembraanapparatuur
De ultrafiltratie-pilot-eenheid werkte 33 uur met tussenpozen. Het influent was melkachtig wit zuur afvalwater en het permeaat bleef overal helder en transparant, wat bewijst dat het ultrafiltratiemembraan geschikt is voor glasvezelafvalwater en stabiele scheidingsprestaties vertoont.
2.2 Prestaties van het cross-flowfiltratieproces
Tijdens continu gebruik van dwars{0}}stroomfiltratie neemt het transmembraandrukverschil in de loop van de tijd langzaam toe. Na wateruitwisseling en terugspoelen van het membraan herstelt het drukverschil zich volledig. Bij continu bedrijf is er geen sprake van ongecontroleerde membraanvervuiling en blijft de permeaatkwaliteit stabiel, waardoor wordt voldaan aan de eisen voor recycling van productielijnen.
Voordelen: Concentraatrecirculatie vermindert de afzetting van verontreinigingen op het membraanoppervlak, waardoor de vervuilingssnelheid wordt vertraagd. Het is geschikt voor grootschalige, continue productie met een lange- cyclus en een optimale operationele stabiliteit.
2.3 Prestaties van het dead-end-filtratieproces
Doodlopende-tests voor filtratiecycli:
1 uur, 2 uur: geen significante verandering in het transmembraandrukverschil; stabiele werking.
4 uur: significante toename van het transmembraandrukverschil; verhoogde membraanvervuiling. Na fysieke reiniging herstelt het drukverschil zich echter snel en de membraanprestaties vertonen geen achteruitgang.
Conclusie: doodlopende-filtratie met een cyclus die binnen 2 uur wordt geregeld, kan gedurende langere perioden stabiel werken. Het apparaat produceert geen concentraatontlading, heeft een compactere structuur en is geschikt voor kleinschalige, compacte behandelingsscenario's.
2.4 Controle van membraanvervuiling en regeneratieprestaties
Vervuiling van het ultrafiltratiemembraan is een onvermijdelijk fenomeen tijdens bedrijf. Een gecombineerd fysiek reinigingsproces van luchtwassen + terugspoelen + voorwaarts wassen verwijdert effectief vezel- en colloïdale afzettingen van het membraanoppervlak, waardoor er geen chemische resten achterblijven, geen schade aan de membraanmodule wordt veroorzaakt en een volledig herstel van de membraanflux en scheidingsprestaties mogelijk wordt gemaakt, waardoor een stabiele werking op de lange- termijn wordt gegarandeerd.
2.5 Hergebruikeffect en technische voordelen
Hergebruik van permeaatwater: Ultrafiltratiepermeaat kan direct worden hergebruikt in het circulerende watersysteem van de productielijn, waardoor een stabiele waterkwaliteit wordt gegarandeerd, de kwaliteit van het membraanproduct wordt verbeterd en de waterverversingscyclus van de productielijn wordt verlengd.
Vermindering van vervuiling en vermindering van koolstof: de lozing van afvalwater wordt aanzienlijk verminderd, waardoor de belasting van de afvalwaterzuiveringsinstallatie wordt verlaagd; Het zoetwaterverbruik wordt aanzienlijk verminderd, waardoor watervoorraden en bedrijfskosten worden bespaard.
Productie-efficiëntie: Frequente stilstand vanwege waterverversingen wordt vermeden, waardoor de continue bedrijfstijd van de productielijn wordt verlengd en de productie-efficiëntie wordt verbeterd.
3. Procesoptimalisatie en technische aanbevelingen
Processelectie: Cross{0}}flowfiltratie wordt aanbevolen voor grootschalige- continue productie vanwege de hoge stabiliteit; dead{2}}end-filtratie wordt aanbevolen voor kleinschalige-schaal, compacte projecten vanwege het gemak van bediening en onderhoud.
Bedrijfsparameters: Doodlopende-filtratiecyclus Minder dan of gelijk aan 2 uur; kruis{2}}stroomfiltratie gecombineerd met periodieke terugspoeling regelt het transmembraandrukverschil binnen een redelijk bereik.
Reinigingsschema: Er wordt gebruik gemaakt van puur fysieke gecombineerde reiniging, waarbij geen chemische middelen nodig zijn, waardoor het milieuvriendelijk en goedkoop- is, geschikt voor zure afvalwateromstandigheden.
4. Conclusie
Ultrafiltratiemembraantechnologie kan zuur circulerend afvalwater van de productie van glasvezels efficiënt behandelen, waarbij microvezels en colloïden effectief worden vastgehouden, waardoor helder en soepel effluent wordt geproduceerd dat direct kan worden hergebruikt in de productielijn.
Zowel dwars-stroomfiltratie als dead-deadfiltratie zijn geschikt voor deze afvalwaterbehandeling. Cross-flowfiltratie biedt een stabielere werking, terwijl dead-filtratie-apparaten compacter zijn, waardoor een flexibele selectie mogelijk is op basis van de projectschaal.
Een filtratiecyclus van minder dan of gelijk aan 2 uur en een gecombineerde fysieke reiniging houden de membraanvervuiling effectief tegen, waardoor stabiele- termijnmembraanprestaties worden gegarandeerd.
Technologie voor hergebruik van ultrafiltratiemembranen kan het terugwinnen van afvalwaterbronnen en volumereductie bewerkstelligen, de productkwaliteit en productie-efficiëntie verbeteren, en heeft aanzienlijke economische en ecologische voordelen.