यह कैसे काम करता है: तेल जल पृथक्करण के लिए सिरेमिक झिल्ली के निस्पंदन सिद्धांत और सिस्टम संरचना

1. सबसे पहले, अंतर्ज्ञान को दूर करें: "छलनी" की गलतफहमी

बहुत से लोग, जब पहली बार तेल निकालने के लिए सिरेमिक झिल्ली देखते हैं, तो सहज रूप से उन्हें "एक छलनी" के रूप में सोचते हैं। तेल बड़ा है, पानी छोटा है, इसलिए तेल बरकरार रहता है और पानी गुजरता है। यह सादृश्य गलत नहीं है, लेकिन यह सबसे महत्वपूर्ण आधे हिस्से को भूल जाता है: तैलीय अपशिष्ट जल में, जिसे बनाए रखना वास्तव में मुश्किल है वह बड़ी तेल की बूंदें नहीं हैं, बल्कि सर्फेक्टेंट द्वारा स्थिर किया गया सबमाइक्रोन इमल्सीफाइड तेल है; जो वास्तव में सफलता या विफलता निर्धारित करता है वह यह भी नहीं है कि "छिद्र काफी छोटे हैं या नहीं," बल्कि "क्या तेल झिल्ली को गंदा कर देगा और, एक बार गंदगी हो जाने पर, क्या इसे साफ किया जा सकता है।" कैसे स्पष्ट रूप से समझाने के लिएतेल जल पृथक्करण के लिए सिरेमिक झिल्लीकाम करते समय, व्यक्ति को अपनी मूल क्रिया {{0}क्रॉस{{1}प्रवाह निस्पंदन से शुरुआत करनी चाहिए।

2.क्रॉस-फ्लो फिल्ट्रेशन: "डेड-एंड" नहीं, बल्कि "फ्लोइंग व्हाईट स्कूरिंग"

क्रॉस {{0}फ्लो निस्पंदन घर पर सोया दूध को फ़िल्टर करने के लिए उपयोग किए जाने वाले "डेड{1}अंत निस्पंदन" से पूरी तरह से अलग है। मृत{{3}अंत निस्पंदन में, फ़ीड तरल को सीधे झिल्ली की सतह पर धकेल दिया जाता है, और पानी और तेल दोनों एक ही दिशा में प्रहार करते हैं; तेल तेजी से झिल्ली की सतह पर एक केक में जमा हो जाता है, और फ्लक्स चट्टान की तरह गिर जाता है। क्रॉस - प्रवाह निस्पंदन में, फ़ीड तरल उच्च गति पर झिल्ली की सतह के साथ "बग़ल में" बहता है; पानी झिल्ली के माध्यम से लंबवत रूप से गुजरने के लिए दबाव से प्रेरित होता है और पारदर्शी हो जाता है, जबकि तेल की बूंदें और संदूषक झिल्ली की सतह के समानांतर इस कतरनी बल द्वारा लगातार बह जाते हैं और सांद्रण के साथ निकल जाते हैं। दूसरे शब्दों में, झिल्ली निष्क्रिय रूप से प्रदूषकों को "पकड़" नहीं पाती है; यह सक्रिय रूप से "प्रदूषकों को दूर भगाता है।" तैलीय अपशिष्ट जल के लिए यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है: एक बार जब तेल झिल्ली की सतह पर फैल जाता है, तो इसे हटाना बेहद मुश्किल होता है, और क्रॉस {{9} फ्लो शीयर तेल फैलने से बचाव की पहली पंक्ति है। यही कारण है कि तैलीय अपशिष्ट जल उपचार लगभग हमेशा मृत अंत के बजाय क्रॉस प्रवाह का उपयोग करता है।

चित्र: सिरेमिक झिल्ली तेल का विशिष्ट प्रक्रिया प्रवाह {{0} जल पृथक्करण प्रणाली: तैलीय कच्चा पानी प्रीट्रीटमेंट के बाद झिल्ली मॉड्यूल में प्रवेश करता है; क्रॉस {{1} फ्लो शीयर के तहत, स्पष्ट तरल उत्पाद पानी बनने के लिए झिल्ली के माध्यम से प्रवेश करता है, जबकि केंद्रित तेल और दूषित पदार्थों को ध्यान केंद्रित पक्ष से छुट्टी दे दी जाती है, और सिस्टम को डाउनस्ट्रीम रिवर्स ऑस्मोसिस या जैविक उपचार चरण से जोड़ा जा सकता है।

2.1 एकाग्रता ध्रुवीकरण और गंभीर प्रवाह

क्रॉस-प्रवाह निस्पंदन भी दो अवधारणाएँ लाता है जिन्हें समझा जाना चाहिए; अन्यथा, कई क्षेत्र परिघटनाओं की व्याख्या नहीं की जा सकती। पहला है सांद्रण ध्रुवीकरण: पानी झिल्ली से होकर गुजरता है, जबकि तेल और निलंबित ठोस पदार्थ झिल्ली की सतह के पास बने रहते हैं; झिल्ली की सतह के जितना करीब होगा, सांद्रता उतनी ही अधिक होगी, जिससे एक सांद्रता प्रवणता बनेगी। यह ढाल पारगमन प्रतिरोध को बढ़ाती है और प्रवाह को कम करती है, लेकिन यह स्वयं प्रतिवर्ती है; एक बार जब क्रॉस-फ्लो शीयर सीमा परत को पतला कर देता है, तो फ्लक्स ठीक हो सकता है। दूसरा क्रिटिकल फ्लक्स है: एक फ्लक्स थ्रेशोल्ड है जिसके नीचे गंदगी धीरे-धीरे जमा होती है और सिस्टम लंबे समय तक स्थिर रहता है; इसके ऊपर, गंदगी तेजी से बढ़ती है और सफाई बार-बार होती है। इंजीनियरिंग में, अस्थायी उच्च प्रवाह को आगे बढ़ाने की तुलना में महत्वपूर्ण प्रवाह के नीचे धीरे से काम करना बेहतर है। ये दो अवधारणाएं यह समझने की कुंजी हैं कि "सिरेमिक झिल्ली को क्रॉस-फ्लो की आवश्यकता क्यों होती है" और "क्यों कोई दबाव नहीं बढ़ा सकता है" और वे यह भी बताते हैं कि ऑयली अपशिष्ट जल प्रणालियों के लिए पायलट पैमाने पर अन्वेषण विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्यों है।

3.माइक्रोफिल्ट्रेशन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन: तेल को किस पैमाने पर रखा जाता है?

तो झिल्ली वास्तव में किस पैमाने पर तेल बरकरार रखती है? यह माइक्रोफिल्ट्रेशन (एमएफ) और अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) के बीच श्रम के विभाजन के कारण आता है। एमएफ में अपेक्षाकृत बड़े छिद्र होते हैं और मुख्य रूप से निलंबित ठोस पदार्थ, बड़ी तेल की बूंदें और बिखरे हुए तेल का एक हिस्सा बरकरार रहता है; यूएफ में बारीक छिद्र होते हैं, जो इमल्सीफाइड तेल की बूंदों के आकार की सीमा के ठीक भीतर आते हैं, और सबमाइक्रोन इमल्सीफाइड तेल को बनाए रखने के लिए मुख्य शक्ति है। आमतौर पर सिरेमिक झिल्ली में उपयोग की जाने वाली माइक्रोफिल्ट्रेशन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन श्रेणियां तैलीय अपशिष्ट जल में "तेल के सबसे अच्छे हिस्से" की दासता हैं। नीचे दी गई तालिका दोनों के बीच गुणात्मक अंतरों को सूचीबद्ध करती है, जिससे आपको चयन के दौरान सबसे पहले यह निर्धारित करने में मदद मिलेगी कि "कितने डिग्री तक तेल बरकरार रखा गया है"।

3.1 छिद्र का आकार जितना छोटा हो उतना बेहतर है

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि छिद्रों का आकार जितना छोटा हो उतना अच्छा है। झिल्ली जितनी घनी होगी, पानी के प्रवेश का प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा, ऊर्जा की खपत उतनी ही अधिक होगी, और महीन संदूषकों को पाटकर इसे आसानी से रोका जा सकेगा। इंजीनियरिंग में, सिद्धांत "बस पर्याप्त" है: पहले बड़े कणों और मुक्त तेल को हटाने के लिए प्रीट्रीटमेंट का उपयोग करें, फिर सिरेमिक अल्ट्राफिल्ट्रेशन को सबसे कठिन इमल्सीफाइड तेल से निपटने पर ध्यान केंद्रित करने दें, बजाय एक झिल्ली से सब कुछ करने की अपेक्षा करने के। तैलीय अपशिष्ट जल उपचार के लिए सिरेमिक झिल्ली के सिस्टम डिज़ाइन में यह सबसे प्रमुख "स्टेजिंग" अवधारणा भी है।

4.एकल झिल्ली से पूर्ण सिस्टम तक

एक एकल झिल्ली को संपूर्ण सिस्टम तक स्केल करना वास्तव में संरचना में रहस्यमय नहीं है, लेकिन प्रत्येक भाग की अपनी विशिष्टताएं होती हैं। पहला भाग झिल्ली मॉड्यूल और झिल्ली तत्व है। सिरेमिक झिल्लियाँ अधिकतर बहु-चैनल मधुकोश ट्यूबलर तत्वों के रूप में दिखाई देती हैं; फ़ीड तरल चैनलों के माध्यम से बहता है, और पानी ट्यूब की दीवार के माध्यम से बाहर निकल जाता है। यह संरचना गंदगी प्रतिरोधी है और साफ करने में आसान है, जो इसे गंदे पानी के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है। दूसरा भाग फ़ीड पंप और क्रॉसफ्लो लूप है, जो दो चीजें प्रदान करता है: झिल्ली के माध्यम से फ़ीड तरल को धकेलने के लिए आवश्यक ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव अंतर, और झिल्ली सतह पर आवश्यक कतरनी वेग; यदि कतरनी वेग अपर्याप्त है, तो तेल झिल्ली से चिपक जाएगा। तीसरा भाग स्पष्ट तरल पक्ष और सांद्रण पक्ष का संग्रह है; साफ़ तरल पुन: उपयोग या डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं में चला जाता है, और केंद्रित पानी को तेल के साथ छोड़ दिया जाता है। चौथा भाग सफाई इकाई (सीआईपी) है, जो गुप्त हथियार है जो सिरेमिक झिल्ली को "उपयोग में टिकाऊ" बनाता है।

झिल्ली मॉड्यूल स्तर पर, सिरेमिक झिल्ली का रूप आमतौर पर फ्लैट शीट या खोखले फाइबर के बजाय बहु-चैनल ट्यूबलर या हनीकॉम्ब मोनोलिथिक तत्व होता है। इस फॉर्म के फायदे सीधे हैं: उच्च प्रवाह वेग और चैनलों के अंदर मजबूत कतरनी, जो इसे गंदे पानी के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है; एक बार जब ट्यूब की दीवार के तराजू या तेल चिपक जाते हैं, तो इसे यांत्रिक स्पंज गेंदों से ऑनलाइन साफ ​​किया जा सकता है, जो कार्बनिक झिल्ली नहीं कर सकती है; यद्यपि पैकिंग घनत्व खोखले फाइबर जितना अधिक नहीं है, बदले में जो प्राप्त होता है वह क्लॉगिंग प्रतिरोध, सफाई में आसानी और लंबी सेवा जीवन है। चयन करते समय, किसी को केवल एक वस्तु को देखने के बजाय प्रवाह, पदचिह्न और सफाई सुविधा को ध्यान में रखना चाहिए। तैलीय अपशिष्ट जल जैसे "गंदे काम" के लिए, ट्यूबलर या मल्टी चैनल सिरेमिक झिल्ली अक्सर अधिक यथार्थवादी विकल्प होते हैं।

दूषण नियंत्रण पूरे सिस्टम की दैनिक मुख्य लाइन है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, क्रॉस-फ्लो शीयर "ऑनलाइन" दूषण रोकथाम प्रदान करता है; समय-समय पर, झिल्ली की सतह पर उथले प्रदूषकों को हटाने के लिए बैकफ्लशिंग के लिए पर्मेट का उपयोग किया जाता है, जिससे "अल्पकालिक रिकवरी" प्राप्त होती है; जब बैकफ्लशिंग अब फ्लक्स गिरावट को दबा नहीं सकता है, तो कार्बनिक तेल कीचड़, स्केलिंग और माइक्रोबियल कीचड़ को भंग करने और हटाने के लिए एसिड, क्षार, या ऑक्सीडेंट की उपयुक्त सांद्रता का उपयोग करके रासायनिक सफाई (सीआईपी) सक्रिय की जाती है। सिरेमिक झिल्लियों की मजबूत सफाई का साहस करने का कारण यह है कि अकार्बनिक सामग्री मजबूत होती हैं; यदि कार्बनिक झिल्लियों को आक्रामक तरीके से साफ किया जाता, तो वे अक्सर प्रत्येक सफाई के साथ क्षतिग्रस्त हो जातीं। इस कारण से, सिरेमिक झिल्लियों में अपरिवर्तनीय दूषण धीरे-धीरे जमा होता है, फ्लक्स गिरावट वक्र कोमल होता है, और दीर्घकालिक परिचालन "पूर्वानुमेयता" कार्बनिक झिल्लियों की तुलना में कहीं बेहतर होती है।

4.1 सफाई रणनीति: सीआईपी "गंदा होने पर फ्लश" नहीं है

विशेष रूप से सफाई रणनीति के संबंध में, सीआईपी उतना आकस्मिक नहीं है जितना "गंदा होने पर इसे फ्लश करें।" क्षारीय सफाई कार्बनिक तेल प्रदूषण और जैविक कीचड़ को लक्षित करती है, एसिड सफाई अकार्बनिक स्केलिंग को लक्षित करती है, और ऑक्सीडेंट का उपयोग सूक्ष्मजीवों को मारने और कुछ कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने के लिए किया जाता है; अनुक्रम, एकाग्रता, तापमान, समय और परिसंचरण प्रवाह वेग सभी पुनर्प्राप्ति प्रभावशीलता को प्रभावित करते हैं और झिल्ली जीवन को भी प्रभावित करते हैं। एक उचित तरीका यह है कि "फ्लक्स-दबाव अंतर{{3}सफाई" के लिंक्ड रिकॉर्ड स्थापित किए जाएं: सामान्यीकृत फ्लक्स और ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव अंतर के रुझानों की नियमित रूप से निगरानी करें; एक बार जब गिरावट पूर्व निर्धारित सापेक्ष मूल्य तक पहुंच जाए, तो सफाई का समय निर्धारित करें; और सफाई के बाद, पुनर्प्राप्ति दर रिकॉर्ड करें, जिससे आवृत्ति और रसायनों का अनुकूलन हो सके। सफाई को "महसूस करके" से "डेटा द्वारा" में बदलना सिरेमिक झिल्ली को लंबे समय तक उपयोग योग्य बनाए रखने की कुंजी है।

5.दोषपूर्ण वर्गीकरण और तदनुरूपी "नुस्खे"

जब सफाई की बात आती है, तो कितने प्रकार की गंदगी से कोई बच नहीं सकता, क्योंकि अलग-अलग गंदगी के लिए अलग-अलग "नुस्खों" की आवश्यकता होती है। स्रोत के आधार पर, उन्हें मोटे तौर पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: कार्बनिक दूषण, मुख्य रूप से तेल फिल्में, प्रोटीन और माइक्रोबियल मेटाबोलाइट्स, जिन्हें आमतौर पर सर्फेक्टेंट के साथ संयुक्त क्षारीय सफाई द्वारा हटा दिया जाता है; पानी में कैल्शियम, मैग्नीशियम, सिलिकॉन आदि से अकार्बनिक स्केलिंग, एसिड सफाई द्वारा भंग; और जैविक कीचड़, माइक्रोबियल प्रसार द्वारा गठित, ऑक्सीडेंट या बायोसाइड्स द्वारा नियंत्रित। वास्तविक संचालन में, तीनों अक्सर सह-अस्तित्व में होते हैं और एक-दूसरे से जुड़ते हैं, इसलिए सफाई योजना अक्सर एक रसायन के बजाय "क्षार{3}}एसिड-ऑक्सीडेंट" के संयोजन और अनुक्रम का मामला होती है। तैलीय अपशिष्ट जल के लिए, जैविक प्रदूषण मुख्य अपराधी है, और क्षारीय सफाई इसका आधार है; लेकिन यदि प्रभावशाली कठोरता अधिक है, तो एसिड सफाई भी अपरिहार्य है। केवल गंदगी के प्रकार को स्पष्ट रूप से पहचानने और फिर सफाई पर चर्चा करने से ही कोई पूरी तरह से सफाई कर सकता है और झिल्ली को नुकसान पहुंचाने से बच सकता है। -यह वह जगह है जहां सिरेमिक झिल्ली सामग्री के रासायनिक प्रतिरोध का मूल्य निहित है, और यह वह क्षेत्र भी है जहां सफाई प्रणाली को डिजाइन करते समय फ़ील्ड डेटा समर्थन की सबसे अधिक आवश्यकता होती है।

चित्र: फाउलिंग प्रतिरोध, तापमान प्रतिरोध, रासायनिक सफाई प्रतिरोध, सेवा जीवन और फ्लक्स रिकवरी (सापेक्ष चित्रण, विशिष्ट मूल्य नहीं) जैसे प्रमुख आयामों में सिरेमिक झिल्ली और पॉलिमरिक कार्बनिक झिल्ली के बीच गुणात्मक रेटिंग तुलना।

6.संपूर्ण उत्पादन लाइन में इसकी स्थिति: प्रीट्रीटमेंट गेटकीपर

संपूर्ण उत्पादन लाइन के भीतर झिल्ली प्रणाली को देखते हुए, इसकी स्थिति आमतौर पर "प्रीट्रीटमेंट गेटकीपर" की होती है। अपस्ट्रीम में तेल पृथक्करण, वायु प्लवन और समकारी टैंक जैसे प्रीट्रीटमेंट हैं, जो सबसे पहले सबसे मुक्त तेल और भारी निलंबित ठोस पदार्थों को हटाने के लिए जिम्मेदार हैं, सिरेमिक झिल्ली को बड़े कणों से क्षतिग्रस्त होने और अत्यधिक तेल से तुरंत अंधा होने से बचाते हैं; डाउनस्ट्रीम पुन: उपयोग के लिए उन्नत उपचार हैं। केवल जब सिरेमिक झिल्ली तेल को पर्याप्त निम्न स्तर तक हटा देती है, तो ये डाउनस्ट्रीम हिस्से मन की शांति के साथ काम कर सकते हैं: आरओ झिल्ली तेल से अवरुद्ध नहीं होगी, रेजिन तेल से जहर नहीं होगा, और जैविक टैंकों में तेल फिल्मों द्वारा बंद वातन नहीं होगा। यह कहा जा सकता है कि यदि इस सिरेमिक झिल्ली अवरोध को बनाए रखा जाता है, तो संपूर्ण डाउनस्ट्रीम पुन: उपयोग श्रृंखला की स्थिरता को भी लाभ होता है।

नीचे दी गई तालिका सिरेमिक झिल्ली तेल जल पृथक्करण प्रणाली की प्रमुख इकाइयों, कार्यों और डिजाइन संबंधी चिंताओं का सारांश प्रस्तुत करती है, जिससे साइट पर कॉन्फ़िगरेशन जांच की सुविधा मिलती है।

इस बिंदु पर, का कार्य तर्कतेल जल पृथक्करण के लिए सिरेमिक झिल्लीस्पष्ट हो जाता है: यह एक अलग "फ़िल्टर" नहीं है, बल्कि "क्रॉस {{0} फ्लो फ़ाउलिंग रोकथाम + चरणबद्ध प्रतिधारण + पुनर्प्राप्ति योग्य सफाई + अपस्ट्रीम/डाउनस्ट्रीम समन्वय" की एक लघु इंजीनियरिंग प्रणाली है। इसे समझना किसी भी एक पैरामीटर को याद रखने से अधिक महत्वपूर्ण है, क्योंकि जब क्षेत्र में समस्याएं होती हैं, तो दस में से नौ बार वे "झिल्ली" के बजाय "सिस्टम समन्वय" से उत्पन्न होती हैं।

7.संचालन पद्धति: जल संतुलन प्रथम

परिचालन स्तर पर, बार-बार सत्यापित पद्धति अभी भी लागू होती है: पहले पानी की मात्रा और सांद्रण के गंतव्य को स्पष्ट करने के लिए जल संतुलन करें; फिर यह निर्धारित करने के लिए पानी की गुणवत्ता को वर्गीकृत करें कि किस प्रकार के तेल की प्रधानता है और डाउनस्ट्रीम के लिए किस पानी की गुणवत्ता सीमा की आवश्यकता है; सिस्टम स्केल और सफाई रणनीति तय करने के लिए अंततः पेबैक अवधि और स्वामित्व की कुल लागत की गणना करें। केवल इन तीन चरणों को ठोस रूप से पूरा करने से ही सिरेमिक झिल्ली का "यह कैसे काम करता है" तंत्र वास्तव में आपके उत्पादन लाइन पर स्थिर साफ पानी और पुनर्प्राप्त करने योग्य तेल में परिवर्तित हो सकता है।