|
Membranfiltrering af afsletningsvand i textilindustrien 4. Membranfiltrering af enzymatisk afslettevand4.1 Ny forsøgsstrategiPå baggrund af resultaterne fra forsøgene med persulfatafslettevandet blev det på et styregruppemøde besluttet at dreje fokus til enzymafslettevandet. Grundene til den ændrede strategi var flere:
Den ændrede strategi er årsag til et par justeringer i det oprindelige oplæg:
En anvendelse af nano eller omvendt osmose membraner vil desuden give et renere permeat med ringere vækstpotentiale og et større genbrugspotentiale. 4.2 Vandkvalitet og kvantitet til membrananlæggetSom allerede nævnt foregår den enzymatiske afsletning som første trin i forbehandlingen af vævede bomuldsvarer før farvning. Hele forbehandlingen forgår principielt i 4 trin, som vist i tabel 7. Tabel 7:
COD indholdet i de tre anførte bade stammer dels fra nedbrudt slette, dels fra bomuldens naturlige ledsagestoffer og til en vis grad fra anvendte kemikalier. Fra faglitteraturen kendes erfaringstal, som siger, at COD i spildevand fra afsletning ligger omkring 92 g/kg tekstil, og at COD fra spildevand efter blegning ligger omkring 140 g/kg tekstil. Et teoretisk bud på vandkvaliteten fra de anførte tre bade er altså 232 g COD/kg tekstil, svarende til 33g COD/l, omkring neutral pH og en temperatur på 90°C. Kvantiteten anslås til 4 m³ af hvert bad pr. dag, dvs. ca. 12 m³/dag. 4.3 Egnede membranerUdfra projektdeltagernes erfaring og i samråd med en membranleverandør er der udvalgt to membrantyper, som vurderes at have potentiale til opgaven. I tabel 8 er leverandør data på de anvendte membran spiralmoduler opsummeret. Tabel 8:
* Procentuel tilbageholdelse af de fleste almindeligt forekommende ioner (herunder natrium, calcium, magnesium, kalium, sulfat, klorid og bicarbonat) ved 8 bar og 25°C. Som det ses, er der tale om to forskellige membrantyper, en nano filtrerings membran (NF) og en omvendt osmose membran (RO). RO membranen er den tætteste og således den med den bedste tilbageholdelse, men også den af de to, der vil kræve det største drifttryk for den samme produktion af rent vand. Begge de valgte membraner er tyndfilm membraner karakteriseret ved at være meget glatte. Erfaringsmæssigt kan disse modstå besmudsning (fouling) i længere tid end andre membrantyper, der er mere ru i overfladen. 4.4 Pilotskalaforsøg4.4.1 Beskrivelse af pilotskalaanlæggetEnzymafslettevandet blev forfiltreret igennem et Sweco-filter svarende til det i figur 5 viste. Rystefilteret blev efterfulgt af et 10m posefilter og to filterpatroner på hhv. 10m og 5m . Membrananlægget blev leveret af UNION Filtration i Nakskov. Rørføringer er i ¾" rustfri stål og syrefast stål. Der er plads til 1 stk. Ø 4" og 40" langt spiralopvundet membranelement. Anlægget er bestykket med to pumper, én trykgivende og én til at drive recirkulationsflowet (figur 10).
Figur 10: 4.4.2 Formål med pilotskalaforsøgDet overordnede formål var at kunne vurdere egnethed og pris for recirkulering af det opsamlede procesvand fra den enzymatiske forbehandling ved hjælp af filtrering i DESAL 4040 DK eller SG modul. Herunder:
4.4.3 ForsøgsplanIndledende karakterisering af modulet Trykstabilisering af membranen. Måling af vandflux ved 2, 4, 6 bar og 25° C. Fastlæggelse af forsøgsparametre Forsøgskørsel ved så høj temperatur som muligt. Indstilling af fornuftig opkoncentreringsgrad. Valg af passende flux, hvor der ikke er limiting flux. Måle tryktab og retention ved forskellige flowhastigheder. Valg af et passende flow. 4.4.4 Faste driftparametreFlere parametre blev så vidt muligt fastholdt for ikke at udsætte membranelement og pilotanlæg for unødig overlast:
4.4.5 Resultater fra pilotforsøgeneRelevante forsøgsomstændigheder og resultater summeres i det følgende. Forfiltrering Forfiltreringen fungerede til formålet, om end noget omstændelig i den opstilling der var mulig. Konsekvensen heraf var, at vandtemperaturen faldt fra ca. 90°C i afslettebadet til en drifttemperatur i membrananlægget på 60-65°C. Fiberindholdet i afslettevandet fra forskellige varer kunne variere meget afhængig af varens kvalitet, men Sweco-filteret formåede i kombination med patronerne på overbevisende måde at holde fibre ude af pilotanlægget. Recirkuleringsflow Fra omkring 0,5 til 1,1 bar differenstryk over elementet var fluxen ligefrem proportional med differenstrykket. Da det maksimale differenstryk, der anbefales af leverandøren, var ca. 1 bar, blev modulet drevet ved dette maksimale differenstryk – svarende til et recirkuleringsflow over modulet på ca. 6 m³/h. Permeatflux Driften af membrananlægget ved de enkelte forsøg varierede meget, afhængig af startbulken. Ikke blot varierede startbulkens COD fra 22 g/l til 68 g/l – typisk lavest efter afsletning af produkter fra Sverige, mens varer fra Baltikum havde et meget højt indhold af slette. Ligeledes kunne det konstateres, at bulkens viskositet varierede, også uafhængigt af COD værdien. Permeatproduktionen fra repræsentative forsøg med NF membranen hhv. med RO membranen er illustreret i figur 11 hhv. 12. Det ses, at NF membranen producerer mellem 30 og 40% mere permeat end RO membranen ved samme koncentration af COD i det behandlede vand.
Figur 11:
Figur 12: Den forventelige gennemsnitsflux på NF membranen forventes at ligge omkring 25 l/m²h og for RO membranen omkring 15 l/m²h. Retention Repræsentative retentioner for NF membranen hhv. RO membranen er vist i figur 13 hhv. 14. Det ses tydeligt, at der er tale om to meget forskellige membraner. Medens NF membranen kun holder mellem 94 og 97% af COD tilbage, holder RO membranen altid over 99% tilbage.
Figur 13:
Figur 14: COD i permeatet fra NF membranen forventes at ligge på 3-4 g/l, medens den for RO membranen altid er under 1 g/l. Det vurderes, at der generelt kan koncentreres op til en COD værdi på ca. 150 g/l svarende til en opkoncentrering på mellem 3 og 6 gange, afhængig af startkoncentrationen i afslettevandet. Rensning af membranmodulerne Umiddelbart efter hvert forsøg skylledes membranelementerne med ca. 70°C varmt vand. Der er ikke anvendt rensekemikalier. Membrananlægget har aldrig henstået med enzymafslettevand i, men er efterladt efter grundigt skyl med rent varmt vand. Før hvert forsøg blev rentvandsfluxen målt, og denne var tæt på konstant i alle forsøg med samme membran. 4.5 Konklusion på membranfiltrering af enzymatisk afslettevandNano eller omvendt osmose membraner kan anvendes til at separere den meget stærkt nedbrudte stivelse fra procesvandet fra enzymatisk afsletning af vævede bomuldsvarer. Fluxen forventes ved 60°C at ligge omkring 25 l/m²h (10 bar) for nano membranen og omkring 15 l/m²h (20 bar) for omvendt osmose membranen. Et fuldskalaanlæg forventes at kunne drives ved 80-85°C. En temperaturstigning på de nævnte 20°C i forhold til pilotforsøgene resulterer erfaringsmæssigt i en stigning i fluxen på omkring 50% ved samme eller reduceret tryk. Hertil kommer væsentlige gevinster ved reduceret viskositet samt nedsat rensningsfrekvens ved højtemperaturdrift. Det varme permeat fra nano membranen forventes at have en COD på 3-4 g/l og fra omvendt osmose membranen omkring 0,5 g/l. Det blødgjorte og varme permeat forventes hermed at have en kvalitet, der kan genbruges i næste afslettebad. Permeatet vil have et vækstpotentiale og bør derfor ikke henstå. Nedkøling til 20-30°C og henstand vil uden tvivl resultere i vækst i genbrugsvandet. Optimalt bør hele filtreringsprocessen samt genbruget foregå ved 85-90°C. Herved opnås ud over de førnævnte driftsmæssige gevinster også et væsentligt energigenbrug i næste afslettebad, og risikoen for vækst i genbrugsvandet reduceres markant. Koncentratet forventes at have et COD på omkring 150 g/l. Det organiske stof vil være særdeles let nedbrydeligt og kan være velegnet som vækstmedie i såvel denitrifikationsanlæg som i anaerobe biogasreaktorer. Membranmodulerne kan i henhold til erfaringen fra pilotforsøgene oprenses alene med 70-80°C varmt vand uden anvendelse af rensekemikalier.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
