Kif Taħdem: Prinċipji tal-Filtrazzjoni U Kompożizzjoni tas-Sistema Ta' Membrani taċ-Ċeramika Għas-Separazzjoni tal-Ilma taż-Żejt

1.L-ewwel, neħħi l-intuwizzjoni: In-Nuqqas ta' Fehim "Għarbel".

Ħafna nies, malli l-ewwel jaraw membrani taċ-ċeramika għat-tneħħija taż-żejt, intuwittivament jaħsbu minnhom bħala "għarbiel"-żejt huwa kbir, l-ilma huwa żgħir, għalhekk iż-żejt jinżamm u l-ilma jgħaddi. Din l-analoġija mhix ħażina, iżda titlef in-nofs l-aktar kritiku: fl-ilma tad-dranaġġ żejtni, dak li huwa verament diffiċli biex jinżamm mhux qtar kbar taż-żejt, iżda żejt emulsifikat submicron stabbilizzat minn surfactants; dak li verament jiddetermina s-suċċess jew il-falliment huwa wkoll mhux "jekk il-pori humiex żgħar biżżejjed," iżda "jekk iż-żejt se jimmaħjax il-membrana u, ladarba mħawda, jekk jistax jitnaddaf." Biex tispjega b'mod ċar kifmembrani taċ-ċeramika għas-separazzjoni tal-ilma taż-żejtxogħol, wieħed irid jibda bl-azzjoni bażika tagħhom-cross-filtrazzjoni tal-fluss.

2.Filtrazzjoni tal--Fluss Salib: Mhux "Dead-End," iżda "Flowing while Scouring"

Il-filtrazzjoni cross-hija kompletament differenti mill-"filtrazzjoni-dead end" użata fid-dar biex tiffiltra l-ħalib tas-sojja. Fil-filtrazzjoni mejta-, il-likwidu tal-għalf jiġi mbuttat dritt kontra l-wiċċ tal-membrana, u kemm l-ilma kif ukoll iż-żejt jolqtu fl-istess direzzjoni; żejt malajr jinġabar f'kejk fuq il-wiċċ tal-membrana, u l-fluss jinżel irdum-bħal. Fil-filtrazzjoni tal-fluss inkroċjat-, il-likwidu tal-għalf jiċċirkola "il-ġenb" tul il-wiċċ tal-membrana b'veloċità għolja; l-ilma huwa mmexxi mill-pressjoni biex jgħaddi vertikalment mill-membrana u jsir permeat ċar, filwaqt li qtar taż-żejt u kontaminanti huma kontinwament miknusa minn din il-forza ta 'shear parallela mal-wiċċ tal-membrana u mormija bil-konċentrat. Fi kliem ieħor, il-membrana ma "taqbadx" b'mod passiv kontaminanti; hija attivament "tkeċċi kontaminanti bogħod." Dan huwa partikolarment kritiku għall-ilma mormi żejtni: ladarba ż-żejt jinfirex fuq il-wiċċ tal-membrana, huwa estremament diffiċli li jitneħħa, u cross-flow shear hija preċiżament l-ewwel linja ta 'difiża kontra t-tixrid taż-żejt. Dan huwa wkoll għaliex it-trattament tal-ilma mormi żejtni kważi invarjabbilment juża cross-flow aktar milli dead end-.

Figura: Fluss ta 'proċess tipiku ta' żejt tal-membrana taċ-ċeramika-sistema ta 'separazzjoni tal-ilma: ilma mhux maħdum żejtni jidħol fil-modulu tal-membrana wara trattament minn qabel; taħt cross-flow shear, likwidu ċar jgħaddi mill-membrana biex isir ilma tal-prodott, filwaqt li ż-żejt ikkonċentrat u l-kontaminanti jiġu skarikati min-naħa tal-konċentrat, u s-sistema tista 'tkun konnessa ma' reverse osmosis downstream jew stadju ta 'trattament bijoloġiku.

2.1 Polarizzazzjoni tal-Konċentrazzjoni u Fluss Kritiku

Cross-filtrazzjoni tal-fluss ġġib ukoll żewġ kunċetti li jridu jiġu mifhuma; inkella, ħafna fenomeni tal-qasam ma jistgħux jiġu spjegati. L-ewwel hija l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni: l-ilma jgħaddi mill-membrana, filwaqt li ż-żejt u s-solidi sospiżi jinżammu ħdejn il-wiċċ tal-membrana; l-eqreb lejn il-wiċċ tal-membrana, l-ogħla konċentrazzjoni, li jiffurmaw gradjent ta ' konċentrazzjoni. Dan il-gradjent iżid ir-reżistenza għall-permeazzjoni u jnaqqas il-fluss, iżda huwa nnifsu huwa riversibbli; ladarba cross-flow shear irqaq is-saff tal-konfini, il-fluss jista 'jirkupra. It-tieni huwa fluss kritiku: hemm limitu ta 'fluss li taħtu l-fouling jakkumula bil-mod u s-sistema tibqa' stabbli fit-tul; fuqha, il-fouling malajr jintensifika u t-tindif isir frekwenti. Fl-inġinerija, huwa aħjar li topera bil-mod taħt il-fluss kritiku milli ssegwi fluss għoli temporanju. Dawn iż-żewġ kunċetti huma ċ-ċavetta biex nifhmu "għaliex il-membrani taċ-ċeramika jeħtieġu cross-flow" u "għaliex wieħed ma jistax sempliċement ikompli jżid il-pressjoni," u jispjegaw ukoll għaliex l-esplorazzjoni pilota-skala hija partikolarment importanti għas-sistemi tad-drenaġġ żejtni.

3.Mikrofiltrazzjoni u Ultrafiltrazzjoni: F'liema Skala Jinżamm Żejt?

Allura f'liema skala l-membrani fil-fatt iżommu ż-żejt? Dan jaqa' għad-diviżjoni tax-xogħol bejn mikrofiltrazzjoni (MF) u ultrafiltrazzjoni (UF). MF għandu pori relattivament akbar u prinċipalment iżomm solidi sospiżi, qtar kbar taż-żejt, u porzjon ta 'żejt imxerred; UF għandu pori ifjen, li jaqa 'fil-firxa tad-daqs tal-qtar taż-żejt emulsifikat, u huwa l-forza ewlenija biex iżżomm iż-żejt emulsifikat submicron. Il-firxiet ta 'mikrofiltrazzjoni u ultrafiltrazzjoni użati b'mod komuni fil-membrani taċ-ċeramika huma preċiżament in-nemesis ta' "l-ifjen porzjon taż-żejt" fl-ilma tad-dranaġġ żejtni. It-tabella hawn taħt telenka d-differenzi kwalitattivi bejn it-tnejn biex tgħinek l-ewwel tiddetermina "sa liema grad jinżamm iż-żejt" waqt l-għażla.

3.1 Id-Daqs tal-Pori Mhuwiex l-Iżgħir l-Aħjar

Għandu jiġi nnutat li d-daqs tal-pori mhuwiex l-iżgħar l-aħjar. Iktar ma tkun densa l-membrana, iktar tkun kbira r-reżistenza għall-permeazzjoni tal-ilma, iktar ikun għoli l-konsum tal-enerġija, u aktar ikun faċli li jiġi pplaggjat permezz ta 'pont ta' kontaminanti fini. Fl-inġinerija, il-prinċipju huwa "biss biżżejjed": l-ewwel uża pretrattament biex tneħħi partiċelli kbar u żejt ħieles, imbagħad ħalli l-ultrafiltrazzjoni taċ-ċeramika tiffoka fuq it-trattament taż-żejt emulsifikat l-aktar diffiċli, aktar milli tistenna membrana waħda li tagħmel kollox. Dan huwa wkoll l-iktar kunċett ta '"staging" ewlieni fid-disinn tas-sistema tal-membrana taċ-ċeramika għat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ żejtni.

4.Minn Membrana Unika għal Sistema Sħiħa

L-iskala ta 'membrana waħda sa sistema sħiħa fil-fatt mhijiex misterjuża fil-kompożizzjoni, iżda kull parti għandha l-partikolaritajiet tagħha. L-ewwel parti hija l-modulu tal-membrana u l-element tal-membrana. Il-membrani taċ-ċeramika jidhru l-aktar bħala elementi tubulari tax-xehda b'ħafna-kanali; il-likwidu tal-għalf jgħaddi mill-kanali, u l-ilma jgħaddi mill-ħajt tat-tubu-din l-istruttura hija reżistenti għall-fouling-u faċli biex tnaddaf, u tagħmilha speċjalment adattata għall-ilma maħmuġ. It-tieni parti hija l-pompa tal-għalf u cross-loop tal-fluss, li tipprovdi żewġ affarijiet: id-differenza tal-pressjoni transmembrana meħtieġa biex timbotta l-likwidu tal-għalf permezz tal-membrana, u l-veloċità ta 'shear meħtieġa fil-wiċċ tal-membrana; jekk il-veloċità ta 'shear hija insuffiċjenti, iż-żejt se jeħel mal-membrana. It-tielet parti hija l-ġbir tan-naħa tal-likwidu ċar u n-naħa tal-konċentrat; il-likwidu ċar imur għall-użu mill-ġdid jew għal proċessi downstream, u l-ilma ikkonċentrat jiġi mormi biż-żejt. Ir-raba 'parti hija l-unità tat-tindif (CIP), li hija l-arma sigrieta li tagħmel il-membrani taċ-ċeramika "durabbli fl-użu"-hija tista' taħsel il-fluss lura b'aċidu u alkali qabel ma jakkumula l-fouling sal-punt li jaffettwa l-operazzjoni.

Fil-livell tal-modulu tal-membrana, il-forma ta 'membrani taċ-ċeramika hija ġeneralment elementi monolitiċi tubulari jew xehda b'ħafna kanali, aktar milli folji ċatti jew fibri vojta. Il-vantaġġi ta 'din il-formola huma sempliċi: veloċità għolja tal-fluss u shear qawwi ġewwa l-kanali, li jagħmilha speċjalment adattata għall-ilma maħmuġ; ladarba l-iskali tal-ħajt tat-tubu jew iż-żejt jaderixxu, jista 'jitnaddaf onlajn bi blalen ta' l-isponża mekkaniċi, li membrani organiċi ma jistgħux jagħmlu; għalkemm id-densità tal-ippakkjar mhix għolja daqs dik tal-fibri vojta minn ġewwa, dak li jinkiseb bi tpattija huwa reżistenza għall-imblukkar, faċilità ta 'tindif, u ħajja twila ta' servizz. Meta tagħżel, wieħed irid jiżen il-fluss, il-footprint, u l-konvenjenza tat-tindif, aktar milli jħares lejn oġġett wieħed biss. Għal "xogħol maħmuġ" bħall-ilma tad-dranaġġ żejtni, membrani taċ-ċeramika tubulari jew b'ħafna-kanali ħafna drabi huma l-aktar għażla realistika.

Il-kontroll tal-fouling huwa l-linja ewlenija ta 'kuljum tas-sistema kollha. Waqt it-tħaddim normali, cross-flow shear jipprovdi prevenzjoni tal-fouling "online"; perjodikament, il-permeat jintuża għal backflushing biex imbotta l-kontaminanti baxxi fuq il-wiċċ tal-membrana, u jikseb "irkupru-qasir"; meta l-backflushing ma jistax jibqa 'jrażżan it-tnaqqis tal-fluss, it-tindif kimiku (CIP) huwa attivat, bl-użu ta' konċentrazzjonijiet xierqa ta 'aċidu, alkali, jew ossidant biex jinħall u strixxa l-ħama taż-żejt organiku, l-iskala u l-ħama mikrobjali. Ir-raġuni membrani taċ-ċeramika DARE jużaw tindif qawwi hija li materjali inorganiċi huma robusti; jekk il-membrani organiċi kienu mnaddfa b'mod aggressiv, ħafna drabi jkunu bil-ħsara ma 'kull tindif. Għal din ir-raġuni, fouling irriversibbli jakkumula bil-mod fil-membrani taċ-ċeramika, il-kurva tat-tnaqqis tal-fluss hija ġentili, u "prevedibbiltà" operattiva fit-tul hija ferm aħjar minn dik ta 'membrani organiċi-dan huwa ta' valur enormi għal linji ta 'produzzjoni li jeħtieġu konformità stabbli.

4.1 Strateġija tat-Tindif: Is-CIP Mhuwiex "Flush Meta Maħmuġ"

Speċifikament fir-rigward tal-istrateġija tat-tindif, is-CIP mhuwiex każwali daqs "laħlaħ meta maħmuġ." It-tindif alkalin jimmira għall-fouling taż-żejt organiku u l-ħama bijoloġika, it-tindif tal-aċidu jimmira għal skala inorganika, u l-ossidanti jintużaw biex joqtlu mikro-organiżmi u jiddekomponu xi materja organika; is-sekwenza, il-konċentrazzjoni, it-temperatura, il-ħin u l-veloċità tal-fluss taċ-ċirkolazzjoni kollha jaffettwaw l-effettività tal-irkupru u jaffettwaw ukoll il-ħajja tal-membrana. Approċċ raġonevoli huwa li jiġu stabbiliti rekords konnessi ta '"fluss-differenza fil-pressjoni-tindif": jimmonitorjaw b'mod rutina t-tendenzi tal-fluss normalizzat u d-differenza tal-pressjoni transmembrana; ladarba t-tnaqqis jilħaq valur relattiv issettjat minn qabel, it-tindif tal-iskeda; u wara t-tindif, irreġistra r-rata ta 'rkupru, u b'hekk tottimizza l-frekwenza u l-kimiċi. It-tibdil tat-tindif minn "by feel" għal "by data" huwa ċ-ċavetta biex il-membrani taċ-ċeramika jinżammu użabbli fuq medda twila ta 'żmien.

5.Klassifikazzjoni tal-Fouling u "Preskrizzjonijiet" Korrispondenti

Fir-rigward tat-tindif, wieħed ma jistax jevita kemm hemm tipi ta 'fouling, għaliex fouling differenti jeħtieġ "preskrizzjonijiet". Skont is-sors, jistgħu jinqasmu bejn wieħed u ieħor fi tliet tipi: fouling organiku, prinċipalment films taż-żejt, proteini, u metaboliti mikrobiċi, ġeneralment imneħħija permezz ta 'tindif alkalin flimkien ma' surfactants; skalar inorganiku, minn kalċju, manjesju, silikon, eċċ fl-ilma, maħlul permezz ta 'tindif bl-aċidu; u ħama bijoloġika, iffurmata minn proliferazzjoni mikrobjali, ikkontrollata minn ossidanti jew bijoċidi. Fl-operazzjoni attwali, it-tlieta spiss jikkoeżistu u jingħaqdu flimkien, għalhekk il-pjan tat-tindif huwa spiss kwistjoni tal-kombinazzjoni u s-sekwenza ta '"alkali-aċidu-ossidant," aktar milli kimika waħda. Għall-ilma tad-dranaġġ żejtni, il-fouling organiku huwa l-ħati prinċipali, u t-tindif alkalin huwa l-pedament; imma jekk l-ebusija influwenti hija għolja, it-tindif bl-aċidu huwa wkoll indispensabbli. Biss billi tiġġudika b'mod ċar it-tip ta 'fouling u mbagħad tiddiskuti t-tindif jista' wieħed kemm jitnaddaf sewwa kif ukoll jevita li jagħmel ħsara lill-membrana -dan huwa preċiżament fejn jinsab il-valur tar-reżistenza kimika tal-materjali tal-membrana taċ-ċeramika, u huwa wkoll iż-żona li l-aktar teħtieġ appoġġ tad-dejta tal-qasam meta tiddisinja sistema ta 'tindif.

Figura: Paragun kwalitattiv tal-klassifikazzjoni bejn membrani taċ-ċeramika u membrani organiċi polimeriċi f'dimensjonijiet ewlenin bħal reżistenza għall-fouling, reżistenza għat-temperatura, reżistenza għat-tindif kimiku, ħajja tas-servizz, u rkupru tal-fluss (illustrazzjoni relattiva, mhux valuri speċifiċi).

6.Il-Pożizzjoni tagħha fil-Linja ta 'Produzzjoni kollha: Gatekeeper ta' Pretrattament

Meta wieħed iħares lejn is-sistema tal-membrana fi ħdan il-linja ta 'produzzjoni kollha, il-pożizzjoni tagħha ġeneralment tkun dik ta' "kustodju ta 'qabel it-trattament." Upstream huma pretrattamenti bħas-separazzjoni taż-żejt, il-flotazzjoni ta 'l-arja, u t-tankijiet ta' ekwalizzazzjoni, responsabbli għall-ewwel tneħħi l-biċċa l-kbira taż-żejt ħieles u s-solidi sospiżi tqal, li jipproteġu l-membrana taċ-ċeramika milli ssirilhom ħsara minn partiċelli kbar u milli tkun istantanjament blinded minn żejt eċċessiv; downstream huma trattament avvanzat għall-użu mill-ġdid-reverse osmosis mankijiet desalinizzazzjoni, skambju joniku mankijiet trattib jew tneħħija ta 'joni speċifiċi, u l-istadju bijoloġiku mankijiet degradazzjoni ta' materja organika maħlula. Biss meta l-membrani taċ-ċeramika ineħħu ż-żejt għal livell baxx biżżejjed jistgħu dawn il-partijiet downstream jaħdmu b'serħan tal-moħħ: membrani RO mhux se jiġu misduda miż-żejt, reżini mhux se jiġu avvelenati biż-żejt, u tankijiet bijoloġiċi ma jkollhomx arjazzjoni ssiġillata minn films taż-żejt. Jista 'jingħad li jekk din il-barriera tal-membrana taċ-ċeramika tinżamm, l-istabbiltà tal-katina kollha ta' użu mill-ġdid downstream tibbenefika wkoll.

It-tabella hawn taħt tiġbor fil-qosor l-unitajiet ewlenin, il-funzjonijiet, u t-tħassib tad-disinn ta’ sistema ta’ separazzjoni tal-ilma taż-żejt tal-membrana taċ-ċeramika-, li tiffaċilita l-kontrolli tal-konfigurazzjoni-post.

F'dan il-punt, il-loġika tax-xogħol ta 'membrani taċ-ċeramika għas-separazzjoni tal-ilma taż-żejtisir ċar: mhuwiex "filtru" iżolat, iżda sistema ta 'inġinerija minjatura ta' "prevenzjoni tal-fouling cross-flow + żamma fi stadji + tindif rekuperabbli + koordinazzjoni upstream/downstream." Li nifhmu dan huwa aktar importanti milli jimmemorizza kwalunkwe parametru wieħed-għax meta jseħħu problemi fil-qasam, disa' darbiet minn għaxra joħorġu minn "koordinazzjoni tas-sistema" aktar milli "il-membrana nnifisha."

7.Metodoloġija Operattiva: Bilanċ tal-Ilma L-Ewwel

Fil-livell operattiv, il-metodoloġija verifikata ripetutament għadha tapplika: l-ewwel agħmel bilanċ tal-ilma biex tiċċara l-volumi tal-ilma u d-destinazzjoni tal-konċentrat; imbagħad ikklassifika l-kwalità tal-ilma biex tiddetermina liema forma ta’ żejt tippredomina u liema limitu tal-kwalità tal-ilma jeħtieġ it-downstream; finalment ikkalkula l-perjodu ta 'tpattija u l-ispiża totali tas-sjieda biex tiddeċiedi l-iskala tas-sistema u l-istrateġija tat-tindif. Biss billi twettaq dawn it-tliet passi b'mod sod jista 'l-mekkaniżmu "kif jaħdem" tal-membrani taċ-ċeramika verament jissarraf f'ilma ċar stabbli u żejt li jista' jiġi rkuprat fuq il-linja tal-produzzjoni tiegħek.