セラミック限外濾過膜が石炭化学廃水再利用の課題を解決します。

はじめに: 炭素排出目標と厳しい環境規制の両方により、石炭ガス化産業および石炭化学産業における廃水処理と資源の再利用は、長い間「任意」の問題から「必須」の問題に変わってきました。

石炭化学排水は複雑で、高レベルの COD、アンモニア性窒素、全窒素、シアン化物、フェノール、その他の難分解性汚染物質を含んでいます。{0}}生物処理後の処理排水の水質は大きく変動します。従来の「マルチメディアろ過 + 有機限外ろ過」プロセスは、流束が低く、繊維が破損しやすく、洗浄が頻繁で、寿命が短いという問題があり、再利用要件を満たすことが困難です。前処理を簡素化し、水質変動に強く、高フラックスで安定運転し、性能を長期間維持できる技術はあるのか？

答えは、セラミック限外濾過膜です。

データは、セラミック限外濾過膜がマルチメディアフィルターなしで 150-180 LMH の高流束で安定して動作し、CEB サイクルが 12 時間を超え、CIP サイクルが 1 か月を超えることを証明しています。流束は従来の有機膜の 3 ～ 4 倍であり、おそらく石炭化学産業における廃水再利用の「究極のソリューション」となっています。

石炭化学排水処理は通常、「均質化→生物処理→深層ろ過→再利用」というルートをたどります。生物学的ユニット (修飾 SBR) は COD とアンモニア性窒素を大幅に削減できますが、排水は依然として濁度の大きな変動、残留懸濁物質 (SS)、および有機物の容易な浸透に悩まされています。逆浸透を直接導入すると、膜エレメントの汚れ、頻繁な洗浄が発生し、寿命が短くなります。

従来の高度な廃水処理プロセスでは、マルチメディア フィルターと有機中空糸限外ろ過が採用されており、実際の運用では次の 3 つの大きな欠点が明らかになります。{0}
* **複雑な前処理と大きな設置面積:** 複数の媒体濾過と活性炭濾過が必要であり、その結果、長いプロセス、多額の投資、煩雑なメンテナンスが必要になります。-

* **有機膜は繊維の破損と水の侵入を起こしやすい:** プラスチック膜の繊維は強度が低く、破損しやすいため、SS (懸濁物質) や濁度の浸透を引き起こし、後続の RO システムを汚染します。

* **低フラックスと頻繁な洗浄:** 動作フラックスはわずか 50 ～ 60 LMH、CEB 洗浄は 1 ～ 2 時間ごと、CIP 洗浄は 1 ～ 2 週間ごとに必要となるため、ダウンタイムが長くなり、メンテナンスコストが高くなります。

石炭化学産業における廃水処理の主な問題点は、水質の大きな変動（COD 50-150 mg/L、濁度 2～10 NTU）、複雑な汚染物質組成、および従来のプロセスでは耐えられない長期安定した再利用の要件です。

セラミック限外濾過膜は、-アルミナから高温で焼結されており、本質的に「ハードコア特性」を備えています。有機限外濾過膜と比較して、セラミック膜には革新的な利点があります。セラミック膜は耐久性が高く、堅牢で、流束が高く、メンテナンスが簡単であり、石炭化学廃水の過酷な条件に最適です。

(1) 高磁束安定動作

セラミック限外濾過膜は、157 LMH の流束で安定して動作し、最大 180 LMH に達しました。これは、従来の有機膜 (50 ～ 60 LMH) の 3 ～ 4 倍です。同じ水処理量の場合、膜モジュールの数は 75% 削減され、ラックへの投資が大幅に削減されます。

(2) 超長い洗浄サイクル-

CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 時間/サイクル (有機膜は 1 ～ 2 時間/サイクル)。

CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 か月 (有機膜は 1 ～ 2 週間/サイクル)。

洗浄回収率：100%に近く、膜性能の劣化なし。

(3) 極めて安定した透過水質

透過濁度:<0.04 NTU;

浸透SDI:<2;

逆浸透給水の要件を完全に満たしており、循環水システムや淡水化システムで直接再利用できます。

(4) 水質変動に強い

供給水の COD と濁度が高頻度で大きく変動するにもかかわらず、セラミック膜の透過水質は一貫して安定しており、浸透のリスクはなく、「水質の変動が過剰な排水基準につながる」という有機膜の業界の問題点を解決します。

このパイロット テストでは、石炭化学廃水再利用のためのセラミック限外濾過膜の工学的実現可能性を徹底的に検証し、次の 4 つの核となる価値をもたらしました。

1. プロセスフローを極めて簡素化し、投資を大幅に削減

浄化装置、マルチメディア フィルター、活性炭フィルターなどの前処理ユニットを排除することで、プロセス フローが 60% 短縮され、床面積が 50% 削減され、土木工事と設備投資が 30% 以上削減されます。. 2. 運用とメンテナンスのコストが削減され、時間と労力が節約されます。

メンブレンの寿命は 2 ～ 5 倍に延長され、年間交換コストは 80% 削減されます。

洗浄サイクルが 10 倍以上延長され、ダウンタイムが 90% 削減されました。

頻繁なろ材交換や前処理装置のメンテナンスが不要となり、人件費が50％削減されます。

3. 再利用率の向上、水と炭素の削減

システムの水回収率は 2% 以上増加し、真水の消費量は大幅に減少し、廃水の排出量は減少し、石炭化学業界の政策要件である「節水、排出削減、資源の再利用」と完全に一致しました。

4. その後の膜システムの保護、寿命の延長

生成水の濁度および SDI が極めて低く、汚染物質の侵入がなく、逆浸透膜/ナノ濾過膜の洗浄頻度が 70% 削減され、寿命が 3 ～ 5 年延長され、運用コストがさらに削減されます。

石炭化学廃水処理業界は、有機膜に代わってセラミック膜が使用される技術革命の先駆けとなっています。

データによると、セラミック限外濾過膜は石炭の化学プロセスや生化学プロセスからの廃水を直接処理できるため、複数の媒体の前処理が不要であることが証明されています。-これらは、高いスループット、長いサイクルタイム、変動に対する耐性、および操作とメンテナンスの容易さを提供し、あらゆる面で従来の有機限外濾過プロセスを総合的に上回ります。

石炭ガス化、合成アンモニア、メタノール、コークス化プラントなどの石炭化学企業の場合:

新しいプロジェクト: セラミック限外濾過技術を直接採用することで、ワンステップで廃水の再利用を実現します。

プロジェクトのアップグレード: 有機限外濾過をマルチメディア濾過に置き換えることで、基準と効率が迅速に向上します。{0}

セラミック限外濾過膜は、石炭化学排水処理の単なる「おまけ」ではなく、標準的な再利用、コスト削減、効率向上を実現するために不可欠なオプションです。