Aplicación de elementos de membrana de ósmosis inversa de alta eficiencia en el tratamiento de aguas residuales
Tecnología de separación por membrana de ósmosis inversa
La tecnología de separación por membrana de ósmosis inversa (RO) utiliza la diferencia de presión estática a través de la membrana como fuerza impulsora. Las moléculas pequeñas, como las de agua, superan la presión osmótica para atravesar la membrana de ósmosis inversa, separándolas así de las impurezas. La presión de operación suele estar entre 1,5 y 10,5 MPa, y el sistema puede retener moléculas pequeñas de 1 a 10 A.
En el tratamiento de agua, la ósmosis inversa, como equipo clave, puede eliminar más del 97% de materia inorgánica soluble, el 99% de materia orgánica con un peso molecular relativo de 300 o superior, más del 99% de diversas partículas, incluidas bacterias, y el 95% de SiO2 en agua.
El principal ámbito de aplicación doméstico de las membranas de ósmosis inversa sigue siendo el agua de alimentación de calderas a gran escala, seguido de diversos mercados industriales de agua pura y agua potable. Las aplicaciones de membranas también han alcanzado una escala significativa en las industrias electrónica, de semiconductores, farmacéutica, médica, alimentaria, de bebidas, alcohólica, química, de protección ambiental, metalúrgica y textil. Entre las posibles aplicaciones futuras se incluyen el tratamiento de aguas residuales para el agua de refrigeración de centrales eléctricas, la desalinización de agua de mar a gran escala, la desalinización de agua salobre y el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales a gran escala.
Aplicación de membrana de ósmosis inversa en el tratamiento de aguas residuales
1Aplicación en el tratamiento de aguas residuales con alto contenido en sal
(1) El tratamiento de aguas residuales de alta mineralización, como el agua de mina, se caracteriza por una alta salinidad, especialmente en las aguas subterráneas, con un contenido promedio de sal superior a 1000 mg/L. Los componentes orgánicos de los SS, que contienen una gran cantidad de Ca₂+Mg₂+K₂, Cl₁, SO₂₁, HCO₃ y HCO₃₃, son inferiores a 1,5 mg/L. En zonas mineras con grave escasez de agua, se ha promovido ampliamente el uso de la tecnología de ósmosis inversa para el tratamiento profundo del agua de producción y doméstica.
Utilizando agua mineral como agente de pretratamiento, se añadieron floculación, sedimentación y filtración rápida para eliminar la mayor parte del SSS del agua, lo que resultó en una turbidez de entrada de ósmosis inversa inferior a 1 NTU. Tras el tratamiento de ósmosis inversa, la tasa de eliminación de la turbidez del efluente se acercó al 100%, con una tasa de desalinización del 96%.
(2) Tratamiento de aguas residuales metalúrgicas
La industria siderúrgica, que consume muchos recursos y agua, además de ser altamente contaminante, representa el 14 % del consumo total de agua de China. Las aguas residuales de la industria siderúrgica se utilizan ampliamente en la industria metalúrgica. Estas aguas residuales tienen una composición compleja y presentan grandes fluctuaciones en diversos parámetros, en particular altos niveles de Ca₂₄, Mg₂₄, Fe₂₄, Mn₂₄, SO₂₄, F y SiO₂. La falta de eliminación previa de los extractantes con alto contenido de metales presentes en la membrana de ósmosis inversa puede provocar una grave contaminación inorgánica.
En el caso de las aguas residuales de una planta siderúrgica sometidas a tratamiento bioquímico secundario, primero se realiza la aireación en un tanque de aireación para oxidar el Fe₂+ a Fe₃+. Simultáneamente, se añade NaClO para mejorar la capacidad de oxidación del Fe₂+ y su eficacia bactericida. Se añade lechada de cal para ajustar el pH, seguida de la floculación con PAM y PAC. Posteriormente, se utilizan la sedimentación, la filtración rápida y la adsorción con carbón activado para eliminar la materia orgánica, el cloro residual y los iones de metales pesados. Tras el tratamiento de UF, el efluente se trata con un agente reductor. Los inhibidores de incrustaciones y el ácido entran en el sistema de ósmosis inversa.
2 Aplicación en el tratamiento de aguas residuales orgánicas refractarias
Las aguas residuales de impresión y teñido, así como el tratamiento de aguas residuales petroquímicas, presentan, además de una gran cantidad de colorantes, lodos, sales inorgánicas, ácidos y álcalis, características como un color hasta 4000 veces superior, un gran volumen de agua, un alto contenido de contaminantes orgánicos, una calidad del agua diversa y una biodegradabilidad deficiente. El tratamiento profundo de los lixiviados de vertederos proviene principalmente de la sedimentación de los vertederos, y los contaminantes provienen principalmente de la descomposición microbiana de la basura y la lixiviación por precipitación. La calidad del agua es compleja y la DQO es mucho mayor que la de las aguas residuales urbanas. Además, el lixiviado también contiene diversos iones metálicos, como Fe₂₄, Cd₂₄, Cr₃₄, Cu₂₄, Zn₂₄, y la concentración de Fe₂₄ durante el proceso de fermentación.
Si bien el proceso de tratamiento bioquímico de dos etapas A/O se ha utilizado ampliamente para la degradación de materia orgánica y la desnitrificación de lixiviados de vertederos, el rendimiento del efluente es inestable. Por lo tanto, basado en la filtración mecánica, el uso de membranas de ultrafiltración y A/O para formar un proceso MBR ha mejorado la tasa de eliminación de materia orgánica en lixiviados de vertederos.
El efluente, tras la separación de lodos mediante membranas de ultrafiltración, ingresa a un sistema de nanofiltración (NFN). La NF puede separar eficazmente materia orgánica con un peso molecular de 200 μm a 2000 μm y también puede utilizarse para separar materia orgánica de alto valor del agua producida mediante MBR. Se realizaron investigaciones sobre las propiedades de los iones metálicos y el proceso de tratamiento compuesto por membranas de tres capas MBR+NF+RO. Los resultados demuestran que el proceso funciona eficazmente y que la calidad del efluente cumple con las normas de control de la contaminación para vertederos de residuos sólidos urbanos.
Durante la operación, si el efluente de NF cumple con los requisitos de descarga, puede descargarse directamente. De lo contrario, puede tratarse adicionalmente mediante el siguiente sistema de ósmosis inversa. Las investigaciones sobre el proceso Ar/O-MBR+NF+Osmosis inversa para el tratamiento de lixiviados de vertederos han demostrado que la adición de carbón activado al reactor de A/O no solo mejora la eficiencia de eliminación de materia orgánica y metales pesados, sino que también reduce la contaminación de las membranas.
3 Aplicación en el tratamiento de reciclaje de alta calidad
China también ha establecido plantas de agua reciclada a gran escala en Pekín, Tianjin, Hebei, Shandong y otros lugares. Entre ellas, varias grandes plantas de recuperación de agua reciclada utilizan el proceso de doble membrana "UF(MF)+OI" para tratar dos tipos de aguas residuales urbanas y convertirlas en agua cruda, produciendo agua reciclada de alta calidad. Esta agua se utiliza en parte para centrales térmicas con calderas y en parte para riego de ríos y uso doméstico.
Una planta local de tratamiento de aguas residuales utiliza MBR combinado con ósmosis inversa para tratar las aguas residuales municipales y reutilizarlas. El agua ha alcanzado niveles de COT
Para aprovechar al máximo las ventajas de la tecnología de ósmosis inversa, minimizar la contaminación de las membranas y reducir los costos de tratamiento de agua, nuestra empresa ha desarrollado una serie de procesos combinados adaptados a las características de calidad del agua. Los métodos tradicionales de tratamiento de agua, como la coagulación y sedimentación, la filtración de alta concentración y la filtración de alta eficiencia, se utilizan típicamente para eliminar el SS. Se utilizan NaClO, lechada de cal y filtros de arena de manganeso para reducir la ósmosis inversa (RO), las sales de manganeso, las sales de calcio y las sales de sílice en el sistema de aireación y oxidación de sargazo afluente. La oxidación de O₃ se utiliza para tratar la materia orgánica A/O recalcitrante. Se utilizan MBR, UF y NF para retener el SS fino y las moléculas orgánicas pequeñas. Los iones de alta valencia se combinan con sistemas de doble membrana UF+RO o MBR+RO, o incluso con sistemas de triple membrana MBR+NF+RO, lo que garantiza el funcionamiento estable del sistema y el tratamiento por ósmosis inversa de aguas residuales orgánicas recalcitrantes.
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