Kde se používá a co řeší: Typické průmyslové aplikace keramických membrán pro separaci olejové vody

1. Technologie musí být aplikována na specifické vodní podmínky

Předchozí dva články do hloubky vysvětlily „proč zvolit keramické membrány“ a „jak fungují“, ale i ta nejlepší technologie má hodnotu pouze tehdy, když je aplikována na konkrétní vodní podmínky.Keramické membrány pro oddělování oleje a vodynejsou všelék-řešení. Jejich nejvhodnější aplikací jsou toky olejové odpadní vody charakterizované „jemnými kapičkami oleje, silně kontaminovanou vodou a drsnými provozními podmínkami“. Naproti tomu pro aplikace s nízkým obsahem oleje, mírnými vodními podmínkami a omezenými výkyvy mohou být levnější-organické membrány nebo konvenční fyzikální-chemické metody čištění ekonomičtější. Tento článek prochází několika typickými průmyslovými scénáři, aby prozkoumal, co keramické membrány skutečně řeší a kdy by měla být jejich aplikace přehodnocena.

2. Scénář 1: Voda produkovaná ropným polem a reinjekce

Začněme sropné pole produkovalo vodu. Jedná se o jednu z nejklasičtějších oblastí použití keramických membrán. Formační voda se při těžbě ropy dostává na povrch, nese ropu, formovací písek, ionty vodního kamene a velké množství emulgovaného oleje. Často si také zachovává teplotu tvorby-, velká část vyrobené vody je teplá, když se dostane na povrch, a některé toky mohou být dokonce relativně horké. Co dělá situaci náročnější, je její „dvojí poslání“: voda může být takébýt znovu vstřikován do formace pro udržení tlaku, která klade požadavky na nerozpuštěné látky a obsah oleje, popřošetřené pro opětovné použití nebo vyhovující vybití, která klade ještě vyšší nároky na stabilitu kvality vody. Konvenční gravitační separace a flotace rozpuštěným vzduchem mohou často mít potíže, když se současně vyskytuje emulgovaný olej a vysoké zatížení pískem. Keramické membrány jsou velmi vhodné pro tyto podmínky díky svým hydrofilním a oleofobním vlastnostem, jakož i jejich odolnosti vůči teplotě a otěru. Filtrace s příčným-průtokem nepřetržitě zametá písek a olej, zatímco ultrafiltrace zadržuje emulgovaný olej a vytváří stabilní a čistší permeát, který pomáhá předcházet ucpávání formací během opětovného vstřikování a chrání následné procesy během opětovného použití. V inženýrské zkušenostiVýznamnou část tvoří ochrana životního prostředí Taihe s keramickými membránovými systémy pro zaolejované odpadní vody,-aplikace související s ropnými poli,právě proto, že jejich potřeba „špinavého, ale stabilního“ provozu úzce odpovídá síle keramických membrán.

2.1 Kvalitativní požadavky na kvalitu reinjektované vody

Pokud jde o reinjektáž, stojí za to přidat bod o kvalitativních požadavcích, protože jsou důležitým základem pro výběr membrány v aplikacích na ropných polích. Pokud jsou suspendované pevné látky a obsah oleje ve vodě pro zpětné vstřikování příliš vysoký, mohou ucpat hrdla pórů a poškodit zásobník po vstřikování, což má za následek zvýšený vstřikovací tlak a sníženou účinnost regenerace oleje. Proto se reinjektovaná voda obecně zaměřuje na tři aspekty:koncentrace nerozpuštěných látek a distribuce velikosti-částic, obsah oleje a kompatibilita s formovací vodou,včetně toho, zda může dojít k olupování nebo bobtnání jílu. Hodnota keramických membrán spočívá v jejich schopnosti současně redukovat suspendované pevné látky a emulgovaný olej na stabilní a relativně nízké úrovně při zachování nízkých výkyvů v kvalitě permeátu. Pro ropná pole vyžadující-dlouhodobě stabilní injektáž je to smysluplnější než dosažení nízké hodnoty pouze dočasně. Pokud jde o konkrétní limity, výrazně se liší mezi ropnými poli a nádržemi a musí být stanoveny podle-specifických norem, nikoli podle jedné univerzální hodnoty.

3. Scénář 2: Rafinérie a petrochemické olejové odpadní vody

Další jeolejové odpadní vody z rafinérií a petrochemických zařízení. Tento typ vody je složitější než voda z ropných polí. Kromě oleje může obsahovat fenoly, sulfidy, suspendované jemné částice katalyzátoru a různé další nečistoty. Kvalita vody může výrazně kolísat během přepínání-procesní jednotky a teploty mohou být také relativně vysoké. Zde hodnota keramických membrán nespočívá v tom, že „přijímají“ všechny kontaminanty samotné, ale v tom, že slouží jako stabilní „bariéra pro odstranění oleje a nerozpuštěných látek“: nejprve odstraní olej a částice, které mají největší dopad na následné procesy, takže následné biologické nebo pokročilé čištění může fungovat stabilněji. Jejich odolnost vůči chemickému čištění je zde obzvláště užitečná, protože odpadní voda z rafinérií je silně kontaminována a může vyžadovat časté čištění. Organické membrány se mohou po opakovaném čištění poškodit, zatímco keramické membrány vydrží opakované čisticí cykly. Odpadní voda z rafinérií má samozřejmě složité složení, takže keramické membrány jsou obvykle spíše „centrální složkou“ kombinovaného procesu čištění než „pouze“ technologií čištění. Tento rozdíl musí být reálně uznán.

(Obrázek: Čtyři typické scénáře zaolejovaných odpadních vod: voda produkovaná ropnými poli, odpadní vody z rafinérií a petrochemie, obrábění kovů, řezání-tekuté odpadní vody a odpadní vody z potravinářského{1}}zpracování a jatek, které ilustrují příslušné formy ropy a hlavní problémy.)

4. Scénář 3: Obrábění kovů a řezání-Kapalné odpadní vody

Třetí kategorií jsou odpadní vody z obráběcích a obráběcích kapalin.Poté, co byly emulze a řezné kapaliny v obráběcích dílnách používány delší dobu, mohou se proměnit v „černý vývar“ obsahující minerální olej i velké množství povrchově aktivních látek a přísad do procesních-kapalin s extrémně stabilní emulgací a vysokou CHSK. Objem tohoto typu odpadních vod nemusí být nutně velký, ale obtížnost jeho čištění není v žádném případě nízká. Konvenční koagulací a flotací rozpuštěným vzduchem se často nedosáhne úplné deemulgace a v upravované vodě zůstává zbytkový olej. Výhodou keramické ultrafiltrace je, že je zvláště účinná pro „ošetření emulzí“: zadržuje stabilní olejové kapky, zatímco permeát pak může přejít k odpařování, biologickému čištění nebo post-demulgační úpravě. Pro obráběcí společnosti to může znamenat prodloužení životnosti řezné-kapaliny, snížení tvorby nebezpečného odpadu a zvýšení potenciálu pro opětovné použití. Na pozadí stále přísnějších ekologických předpisů spočívá jeho hodnota nejen ve výkonnosti čištění, ale také v souladu s předpisy.

5. Scénář 4: Zpracování potravin a odpadní voda z jatek obsahující živočišné a rostlinné oleje

Čtvrtou kategorií jsou odpadní vody obsahující živočišné a rostlinné oleje z potravinářského průmyslu, jatek a podobných odvětví.Olej v tomto typu odpadních vod jsou převážně živočišné a rostlinné tuky a oleje. Teplota je často poměrně vysoká, zejména v horkých-zpracovacích odpadních vodách, a voda také obsahuje nerozpuštěné pevné látky, bílkoviny a organické látky. Na rozdíl od minerálních olejů je u živočišných a rostlinných olejů pravděpodobnější, že tuhnou při nízkých teplotách a přilnou k povrchu membrány, což má za následek vyšší nároky na čištění. Obzvláště užitečná je zde vysoká -teplotní odolnost a silná čisticí schopnost keramických membrán: teplá voda nebo alkalické čištění může roztavit ztuhlý olej a odstranit přilepenou organickou hmotu, což umožňuje dobrou regeneraci tavidla. Keramické membrány se často používají jako jemná-filtrační bariéra po separaci oleje aflotace rozpuštěným vzduchemdalší snížení zbytkového emulgovaného oleje a umožnění vstupu permeátu do biologického čištění nebo konzistentnějšího plnění požadavků na vypouštění.

6. Další aplikace stojí za pozornost

Kromě výše uvedených čtyř hlavních aplikačních oblastí stojí za pozornost také několik dalších scénářů.Při válcování za studena a zpracování kovůEmulzní odpadní voda obsahuje směs oleje, železného prášku a povrchově aktivních látek, což ztěžuje deemulgaci a vysoké koncentrace železa. Ačkoliodpadní vody z koksováníje charakterizován především fenoly a čpavkem, může také obsahovat dehtové-olejové frakce, což klade přísné požadavky na odolnost vůči znečištění membrán a chemickou odolnost.Loď stoková vodaje typický „malý{0}}objem, vysoký-obsah-ropy, vysoce kolísající“ proud odpadních vod. Často se ošetřuje na mobilních plošinách, přičemž důraz je kladen zejména na kompaktnost systému a odolnost vůči hydraulickým a zátěžovým rázům. Společnými vlastnostmi těchto aplikací jsou jemné kapičky oleje, složitá kvalita vody a nejisté provozní podmínky, které náhodou spadají do komfortní zóny keramických membrán. Je však také třeba zdůraznit, že před zavedením keramických membrán do jakékoli nové aplikace by měla být nejprve provedena analýza kvality vody a pilotní testování, aby se potvrdila materiálová a chemická kompatibilita a ověřila proveditelnost strategie čištění před-rozšířením. Keramické membrány nejsou univerzální komponentou typu „plug{8}}and{9}}play“.

Když jsou tyto aplikace uspořádány vedle sebe, je jasné, že ačkoliv vypadají odlišně, jejich základní výzvy jsou vysoce konzistentní-všechny kombinují „jemný olej + špinavá voda + výkyvy“. Následující tabulka poskytuje kvalitativní srovnání těchto běžných problémů a aplikační logiky keramických membrán.

7. Keramické membrány zřídka fungují samy: Kombinované léčebné procesy

Je třeba zdůraznit ještě jeden bod: keramické membrány zřídka fungují samostatně.Pro aplikace s vysokým-olejem-se běžně používá „separace oleje/DAF + keramická membrána“. Když je vyžadováno pokročilé opětovné použití vody, často se používá "keramická membrána + reverzní osmóza". V aplikacích s vysokými úrovněmi rozpuštěné organické hmoty může být dále přidáno biologické čištění nebo pokročilá oxidace.Tento typ kombinace není o prostém skládání zařízení, ale o umožnění každého stupně úpravy dělat to, co umí nejlépe-fyzikální-chemická úprava odstraňuje většinu oleje, keramické membrány odstraňují emulgovaný olej a nerozpuštěné pevné látky, reverzní osmóza odstraňuje rozpuštěné soli a biologické čištění degraduje rozpuštěnou organickou hmotu. Pochopení této „dělby práce“ je nezbytné pro utrácení rozpočtu tam, kde je to důležité při výběru systému, spíše než očekávat, že jedna fáze ošetření zvládne vše.

7.1 Kam jde koncentrát? Likvidace v uzavřeném cyklu-

Dalším často přehlíženým problémem, který přímo ovlivňuje proveditelnost projektu, je to, kam se koncentrát ubírá. Keramické membrány koncentrují olej a nerozpuštěné látky na straně koncentrátu. Koncentrát má vyšší obsah oleje a menší objem, ale i tak je ho třeba nakonec zlikvidovat-to je přesně to, kde nastupuje hodnota „snížení objemu“.Přiměřeným způsobem je obvykle nejprve koncentrát dále koncentrovat nebo deemulgovat a regenerovat a znovu použít regenerovatelný olej. Zbývající těžký olejový kal a emulgované zbytky jsou poté odeslány k likvidaci nebo spálení jako nebezpečný odpad nebo podle místních požadavků.Místo určení, způsob likvidace a cena koncentrátu by měly být začleněny do projektu během fáze výběru, spíše než čekat, až bude systém postaven, aby se zjistilo, že koncentrát není kam poslat. U celého projektu čištění zaolejovaných odpadních vod to, co nakonec rozhoduje o tom, zda projekt bude možné realizovat, často není samotný výkon membrány, ale to, zda je správně uzavřen celý řetězec „voda přichází, ropa odchází, voda se znovu používá a ropa se likviduje“.

8. Výběr aplikace: Je třeba zvážit několik kvalitativních signálů

Jděte o krok hlouběji, když skutečně potřebujete vybrat léčebný roztok pro konkrétní aplikaci, stačí se podívat na to, zda voda „obsahuje olej“ nestačí. Musíte vzít v úvahu několik kvalitativních dimenzí:jak moc kolísá kvalita vody, jak vysoká je provozní teplota, jak vysoké je zatížení olejem a nerozpuštěnými látkami a jak přísné jsou požadavky na kvalitu-vody po proudu.Následující tabulka pomáhá sladit klíčové rozhodovací faktory a vyhnout se investicím špatným směrem.

9. Abych byl upřímný: Omezení keramických membrán

Je třeba upřímně přiznat, že keramické membrány mají i v těchto aplikacích omezení: vyžadují vyšší počáteční investici, jsou poměrně křehké a mají náročnější požadavky na instalaci a předúpravu. Když je obsah oleje extrémně vysoký a olej je přítomen hlavně jako volný olej, odstranění „hromadného“ oleje nejprve separací oleje a flotací rozpuštěného vzduchu je často ekonomičtější než přímé použití membrány. Pokud se setkáte se silnými organickými rozpouštědly nebo extrémními podmínkami pH, musí být také předem potvrzena kompatibilita materiálu. Jinými slovy, keramické membrány jsou „optimálním řešením pro obtížně --čištěné zaolejované odpadní vody“, nikoli „optimálním řešením pro všechny zaolejované odpadní vody“.

10. Závěr: Nejprve zhodnoťte vodu a poté se rozhodněte, zda použít membránu

Když se scénáře aplikace a metodika zváží společně, závěr je jasný:při určování, zda má konkrétní aplikace používat keramické membrány, nespěchejte s porovnáváním cen. Místo toho se vraťte ke třem krokům, které se opakovaně ukázaly jako důležité,-nejprve proveďte vodní bilanci, abyste pochopili objem vody, odkud olej pochází a kam jde koncentrát; dále klasifikujte kvalitu vody, abyste určili primární formu ropy a požadovaný práh kvality-vody po proudu; nakonec spočítejte dobu návratnosti a celkové náklady na vlastnictví, abyste určili, zda dlouhodobé úspory nákladů na výměnu, prostoje a dodržování předpisů mohou pokrýt počáteční investici.Jakmile jsou tyto tři kroky správně provedeny, je přirozeně jasné, kde by měly být keramické membrány použity a co mohou vyřešit.