Kje se uporablja in kaj rešuje: tipične industrijske uporabe keramičnih membran za ločevanje oljne vode

1. Tehnologijo je treba uporabiti za specifične vodne pogoje

Prejšnja dva članka sta podrobno razložila, "zakaj izbrati keramične membrane" in "kako delujejo", vendar ima tudi najboljša tehnologija vrednost le, če se uporablja za specifične vodne pogoje.Keramične membrane za ločevanje oljne vodeniso rešitev-za vse. Njihova najprimernejša uporaba so zaljnati tokovi odpadne vode, za katere so značilne "fine oljne kapljice, močno onesnažena voda in težki delovni pogoji." Nasprotno pa so lahko za aplikacije z nizko vsebnostjo olja, blagimi vodnimi pogoji in omejenimi nihanji nižje{3}}cenovne organske membrane ali konvencionalne fizikalno-kemične metode obdelave bolj ekonomične. Ta članek se sprehodi skozi več tipičnih industrijskih scenarijev, da bi preučil, kaj keramične membrane dejansko rešujejo in kdaj je treba ponovno razmisliti o njihovi uporabi.

2. Scenarij 1: Voda iz naftnih nahajališč in ponovno vbrizgavanje

Začnimo zvoda, pridobljena iz naftnih nahajališč. To je eno najbolj klasičnih področij uporabe keramičnih membran. Voda iz formacije pride na površje med proizvodnjo nafte, prenaša surovo nafto, pesek iz formacije, ione za luščenje in velike količine emulgirane nafte. Pogosto ohranja tudi temperaturo nastanka-veliko proizvedene vode je tople, ko doseže površje, nekateri potoki pa so lahko celo relativno vroči. Kar naredi situacijo še bolj zahtevno, je njena "dvojna naloga": voda lahko bodisiponovno vbrizgati v formacijo za vzdrževanje pritiska, ki postavlja zahteve glede vsebnosti suspendiranih trdnih snovi in ​​olja ozobdelan za ponovno uporabo ali skladen izpust, ki postavlja še višje zahteve glede stabilnosti kakovosti vode. Konvencionalno gravitacijsko ločevanje in flotacija raztopljenega zraka sta lahko pogosto težava, ko se skupaj pojavita emulgirano olje in visoka obremenitev peska. Keramične membrane so zelo primerne za te pogoje zaradi svojih hidrofilnih in oleofobnih lastnosti ter odpornosti na temperaturo in abrazijo. Filtracija z navzkrižnim{3}}tokom nenehno odstranjuje pesek in olje, medtem ko ultrafiltracija zadrži emulgirano olje, pri čemer nastane stabilen in čistejši permeat, ki pomaga preprečevati zamašitev formacije med ponovnim vbrizgavanjem in ščiti nadaljnje procese med ponovno uporabo. V inženirskih izkušnjahTaihe Environmental Protection s keramičnimi membranskimi sistemi za oljno odpadno vodo, aplikacije,-povezane z naftnimi polji, predstavljajo pomemben delež,prav zato, ker je njihova potreba po "umazanem, a stabilnem" delovanju zelo enaka moči keramičnih membran.

2.1 Kvalitativne zahteve za kakovost vode za ponovno injiciranje

V zvezi s ponovnim vbrizgavanjem je vredno dodati točko o kvalitativnih zahtevah, ker so pomembna osnova za izbiro membran v aplikacijah na naftnih poljih. Če je vsebnost suspendiranih trdnih delcev in olja v vodi za ponovno vbrizgavanje previsoka, lahko zamašijo grla por in poškodujejo rezervoar po vbrizgavanju, kar povzroči povečan tlak vbrizgavanja in zmanjšano učinkovitost pridobivanja olja. Zato se ponovno vbrizgavanje vode na splošno osredotoča na tri vidike:koncentracija suspendiranih trdnih snovi in ​​porazdelitev-velikosti delcev, vsebnost olja in združljivost z vodo iz formacije,vključno s tem, ali lahko pride do luščenja ali nabrekanja gline. Vrednost keramičnih membran je v njihovi zmožnosti istočasnega zmanjševanja suspendiranih trdnih snovi in ​​emulgiranega olja na stabilne in relativno nizke ravni, hkrati pa ohranja nizka nihanja v kakovosti permeata. Za naftna polja, ki zahtevajo dolgoročno{2}}stabilno vbrizgavanje, je to bolj smiselno kot le začasno doseganje nizke vrednosti. Kar zadeva posebne omejitve, se med naftnimi polji in rezervoarji močno razlikujejo in jih je treba določiti v skladu s-specifičnimi standardi za lokacijo in ne z uporabo ene same univerzalne vrednosti.

3. Scenarij 2: Oljna odpadna voda iz rafinerij in petrokemikov

Naslednji jezaoljene odpadne vode iz rafinerij in petrokemičnih obratov. Ta vrsta vode je bolj zapletena kot voda iz naftnih nahajališč. Poleg olja lahko vsebuje fenole, sulfide, suspendirane drobne delce katalizatorja in različne druge onesnaževalce. Kakovost vode lahko močno niha med-preklopom procesne enote, temperature pa so lahko tudi relativno visoke. Tu vrednost keramičnih membran ni le v tem, da "prevzamejo" vse onesnaževalce, temveč v tem, da služijo kot stabilna "pregrada za odstranjevanje olja in suspendiranih trdnih delcev": najprej odstranijo olje in delce, ki imajo največji vpliv na nadaljnje procese, tako da lahko poznejša biološka ali napredna obdelava deluje bolj enakomerno. Njihova odpornost na kemično čiščenje je tu še posebej uporabna, ker je odpadna voda iz rafinerije močno onesnažena in jo bo morda treba pogosto čistiti. Organske membrane se lahko po večkratnem čiščenju poškodujejo, keramične membrane pa lahko prenesejo ponavljajoče se cikle čiščenja. Seveda ima odpadna voda iz rafinerij kompleksno sestavo, zato so keramične membrane običajno "osrednja komponenta" kombiniranega postopka čiščenja in ne "edina" tehnologija čiščenja. To razliko je treba realno priznati.

(Slika: Štirje tipični scenariji oljne odpadne vode: voda iz naftnih nahajališč, odpadna voda iz rafinerij in petrokemičnih odpadnih voda, odpadna voda iz-odpadnih tekočin pri obdelavi kovin ter odpadna voda-predelave hrane in klavnic, ki ponazarjajo ustrezne oblike nafte in glavne izzive.)

4. Scenarij 3: Obdelava kovin in rezanje-Tekoče odpadne vode

Tretja kategorija je odpadna voda iz strojne obdelave in tekočin za rezanje kovin.Po daljši uporabi emulzij in rezalnih tekočin v obdelovalnih delavnicah se lahko spremenijo v »črno juho«, ki vsebuje tako mineralno olje kot velike količine površinsko aktivnih snovi in ​​dodatkov za-tekočine za procese, z izjemno stabilno emulzifikacijo in visoko KPK. Količina tovrstne odpadne vode morda ni nujno velika, vendar težavnost njenega čiščenja nikakor ni majhna. Običajna koagulacija in flotacija z raztopljenim zrakom pogosto ne uspeta doseči popolne demulzifikacije, zaradi česar ostane olje v obdelani vodi. Prednost keramične ultrafiltracije je v tem, da je še posebej učinkovita za "obdelavo emulzij": zadrži stabilne oljne kapljice, medtem ko lahko permeat nato nadaljuje z izhlapevanjem, biološko obdelavo ali obdelavo po -demulzifikaciji. Za strojna podjetja to lahko pomeni podaljšanje življenjske dobe rezalne-tekočine, zmanjšanje nastajanja nevarnih odpadkov in povečanje možnosti za ponovno uporabo. V ozadju vse strožjih okoljskih predpisov njegova vrednost ni le v učinkovitosti zdravljenja, temveč tudi v skladnosti z zakonodajo.

5. Scenarij 4: Odpadne vode iz predelave hrane in klavnic, ki vsebujejo živalska in rastlinska olja

Četrta kategorija je odpadna voda, ki vsebuje živalska in rastlinska olja iz predelave hrane, klavnic in podobnih industrij.Olje v tovrstnih odpadnih vodah so predvsem živalske in rastlinske maščobe in olja. Temperatura je pogosto razmeroma visoka, zlasti v vroči-odpadni vodi pri predelavi, voda pa vsebuje tudi suspendirane trdne snovi, beljakovine in organske snovi. Za razliko od mineralnih olj se živalska in rastlinska olja bolj verjetno strdijo pri nizkih temperaturah in oprimejo površine membrane, kar ima za posledico višje zahteve po čiščenju. Odpornost na visoke -temperature in močna čistilna sposobnost keramičnih membran sta tukaj še posebej koristni: toplo vodo ali alkalno čiščenje lahko stopi strjeno olje in odstrani oprijete organske snovi, kar omogoča dobro obnavljanje toka. Keramične membrane se pogosto uporabljajo kot fina-filtracijska pregrada po ločevanju olja inflotacija raztopljenega zraka, kar dodatno zmanjša ostanke emulgiranega olja in omogoči, da permeat vstopi v biološko obdelavo ali dosledneje izpolnjuje zahteve izpusta.

6. Druge aplikacije, vredne pozornosti

Poleg zgoraj navedenih štirih glavnih področij uporabe so vredni pozornosti tudi številni drugi scenariji.Pri hladnem valjanju in obdelavi kovinemulzijska odpadna voda vsebuje mešanico olja, železovega prahu in površinsko aktivnih snovi, zaradi česar je deemulzifikacija težavna in koncentracije železa visoke. čepravodpadne vode koksanjaza katero so značilni predvsem fenoli in amoniak, lahko vsebuje tudi katranu-oljne frakcije, zaradi česar so postavljene stroge zahteve glede odpornosti proti obraščanju membran in kemične odpornosti.Ladijska kalužna vodaje tipičen "majhen{0}}volumenski, visoko-vsebnost-olja, zelo nihajoč" tok odpadne vode. Pogosto se obravnava na mobilnih platformah, pri čemer je poudarek na kompaktnosti sistema in odpornosti na hidravlične in obremenitvene udarce. Skupne značilnosti teh aplikacij so drobne oljne kapljice, zapletena kakovost vode in negotovi pogoji delovanja, ki slučajno spadajo v območje udobja keramičnih membran. Vendar pa je treba tudi poudariti, da je treba pred uvedbo keramičnih membran v katero koli novo aplikacijo najprej izvesti analizo kakovosti vode in pilotno testiranje, da se potrdi materialna in kemična združljivost ter preveri izvedljivost strategije čiščenja pred-širenjem. Keramične membrane niso univerzalna komponenta »plug-}and-play«.

Ko te aplikacije postavimo drugo poleg druge, postane jasno, da čeprav se zdijo različne, so njihovi temeljni izzivi zelo dosledni-vse združujejo »fino olje + umazano vodo + nihanja«. Naslednja tabela ponuja kvalitativno primerjavo teh pogostih izzivov in logiko uporabe keramičnih membran.

7. Keramične membrane redko delujejo same: kombinirani postopki obdelave

Še nekaj je treba poudariti: keramične membrane le redko delujejo same.Za aplikacije z visoko-vsebnostjo-olja se običajno uporablja "ločevanje olja/DAF + keramična membrana". Kadar je potrebna napredna ponovna uporaba vode, se pogosto uporablja "keramična membrana + reverzna osmoza". Pri aplikacijah z visoko vsebnostjo raztopljenih organskih snovi se lahko doda biološka obdelava ali napredna oksidacija.Pri tej vrsti kombinacije ne gre za preprosto zlaganje opreme, temveč za omogočanje vsaki stopnji obdelave, da naredi tisto, kar najbolje zna-fizično-kemično obdelavo odstrani večino olja, keramične membrane odstranijo emulgirano olje in suspendirane trdne snovi, reverzna osmoza odstrani raztopljene soli, biološka obdelava pa razgradi raztopljeno organsko snov. Razumevanje te "delitve dela" je bistvenega pomena za porabo proračuna tam, kjer je to pomembno med izbiro sistema, namesto da bi pričakovali, da bo ena stopnja zdravljenja obravnavala vse.

7.1 Kam gre koncentrat? Odstranjevanje v zaprtem-krogu

Drugo pogosto spregledano vprašanje, ki neposredno vpliva na izvedljivost projekta, je, kam gre koncentrat. Keramične membrane koncentrirajo olje in suspendirane trdne snovi na strani koncentrata. Koncentrat ima višjo vsebnost olja in manjšo prostornino, vendar ga je vseeno treba na koncu odstraniti-prav tu nastopi vrednost "zmanjšanja prostornine".Razumna pot je običajno, da najprej dodatno koncentriramo ali demulgiramo koncentrat ter pridobimo in ponovno uporabimo predelljivo olje. Preostalo težko oljnato blato in emulgirane ostanke se nato pošlje v skladno odstranjevanje ali sežig kot nevaren odpadek ali v skladu z lokalnimi zahtevami.Namembni kraj, način odlaganja in ceno koncentrata je treba vključiti v projekt med fazo izbire, namesto da bi čakali, dokler sistem ni zgrajen, da ugotovimo, da koncentrata ni kam poslati. Pri celotnem projektu čiščenja zaoljenih odpadnih voda tisto, kar končno določa, ali je projekt mogoče izvesti, pogosto ni sama učinkovitost membrane, ampak ali je celotna veriga "voda vstopi, olje gre ven, voda se ponovno uporabi in olje se odstrani" pravilno zaprta.

8. Izbira aplikacije: Upoštevati je treba več kvalitativnih signalov

Če gremo korak globlje, ko morate dejansko izbrati raztopino za obdelavo za določeno uporabo, ni dovolj samo pogledati, ali voda "vsebuje olje". Upoštevati morate več kvalitativnih dimenzij:koliko niha kakovost vode, kako visoka je delovna temperatura, kako visoka je obremenitev z oljem in suspendiranimi trdnimi snovmi ter kako stroge so zahteve glede kakovosti-vode v spodnjem toku.Naslednja tabela pomaga uskladiti ključne dejavnike odločanja in se izogniti vlaganju v napačno smer.

9. Če sem iskren: Omejitve keramičnih membran

Iskreno je treba priznati, da imajo keramične membrane tudi omejitve pri teh aplikacijah: zahtevajo višjo začetno investicijo, so razmeroma krhke in zahtevajo zahtevnejše vgradnje in predobdelavo. Kadar je vsebnost olja izjemno visoka in je olje večinoma prisotno kot prosto olje, je odstranitev "razsutega" olja najprej z ločevanjem olja in flotacijo z raztopljenim zrakom pogosto bolj ekonomična kot neposredna uporaba membrane. Če pride do močnih organskih topil ali ekstremnih pogojev pH, je treba združljivost materiala prav tako potrditi vnaprej. Z drugimi besedami, keramične membrane so »optimalna rešitev za--čiščenje zaoljenih odpadnih voda,« ne pa »optimalna rešitev za vse zaoljene odpadne vode«.

10. Zaključek: najprej ocenite vodo, nato pa se odločite, ali boste uporabili membrano

Ko scenarije uporabe in metodologijo obravnavamo skupaj, postane sklep jasen:ko se odločate, ali je za določeno aplikacijo treba uporabiti keramične membrane, ne hitite s primerjavo cen. Namesto tega se vrnite k trem korakom, ki so se večkrat izkazali za pomembne-najprej, izvedite vodno bilanco, da razumete količino vode, od kod prihaja olje in kam gre koncentrat; nato razvrstite kakovost vode, da določite primarno obliko nafte in zahtevan prag kakovosti-vode navzdol; nazadnje izračunajte vračilno dobo in skupne stroške lastništva, da ugotovite, ali prihranki pri zamenjavi, izpadih in stroških skladnosti na dolgi rok lahko pokrijejo začetno naložbo.Ko so ti trije koraki pravilno izvedeni, postane seveda jasno, kje je treba uporabiti keramične membrane in kaj lahko rešijo.