Применение испарителей MVR при очистке сточных вод с высокой солёностью

Высокосолёные сточные воды образуются из самых разнообразных источников; такие отрасли, как химическая и фармацевтическая промышленность, в процессе производства выделяют значительные объёмы высоко солёных сточных вод с высокой концентрацией органических веществ. Эти стоки отличаются сложным химическим составом: они характеризуются повышенным содержанием солей и высокой концентрацией органического вещества, что затрудняет их непосредственную биологическую очистку. Например, сточные воды производства глутамата натрия (ГН) преимущественно поступают из ферментационной суспензии, остающейся после извлечения ГН, из маточного раствора, удаляемого после концентрирования и кристаллизации, а также из различных потоков промывки и дезинфекции. Как правило, на каждую тонну произведённого глутамата натрия приходится 15–25 тонн сточных вод, содержащих неорганические соли, пеногасители, красители, мочевину, различные органические кислоты и менее 1% других аминокислот. Спиртовые сточные воды на основе мелассы образуются в ходе ферментации мелассы — побочного продукта сахарных заводов — с целью получения этанола. После дистилляции полученный спиртовой дроб, содержащий спирт, сбрасывается в виде сточных вод. При попадании в водоёмы такие стоки вызывают дефицит растворённого кислорода, ухудшают качество воды и серьёзно снижают экологическую и хозяйственную ценность водных объектов. Среди промышленных загрязнителей водных ресурсов значительную долю составляет чёрная щёлочь, образующаяся при производстве бумаги. В настоящее время лишь немногие крупные целлюлозно‑бумажные комбинаты, работающие по технологии крафт‑производства, применяют методы концентрирования и сжигания чёрной щёлочи с целью回收 щелочи; напротив, большинство предприятий сбрасывают неочищенную чёрную щёлочь непосредственно в реки и ручьи, что приводит к повсеместному загрязнению.
Экологические последствия, связанные с низкосбросными сточными водами высокой солёности, обуславливают необходимость удаления загрязняющих веществ из солёных сточных потоков. К распространённым методам очистки таких сточных вод относятся: биохимическая обработка с использованием галотolerантных бактерий, выпаривание и концентрирование в традиционных испарителях, опреснение с применением мембранных технологий и электрохимическое опреснение. Однако токсичное и ингибирующее воздействие высокой солёности создаёт серьёзные трудности для биохимических процессов; традиционные испарительные установки отличаются высокой эксплуатационной стоимостью и низкой энергоэффективностью; мембранные системы являются дорогостоящими, подвержены загрязнению и засорению и образуют концентрированный рассол, который сложно утилизировать; а электролиз зачастую оказывается непрактичным из‑за присутствия органических соединений. Вследствие этого традиционные методы очистки сточных вод демонстрируют существенные ограничения — требуют строгих эксплуатационных условий, влекут за собой высокие затраты, не обеспечивают полного удаления солей и дают недостаточно удовлетворительные результаты. В результате передовые технологии очистки и рекультивации таких сточных вод стали одним из ключевых направлений научных исследований в области охраны окружающей среды.
С учётом современных технологий наиболее эффективным способом обработки сточных вод с высоким содержанием солей является использование испарителя MVR. Оборудование для испарения по технологии MVR позволяет разделять и удалять соли в твёрдой форме, обеспечивая низкий уровень выбросов, при этом полученные твёрдые кристаллы можно извлекать и повторно использовать.
Испаритель MVR включает паровой компрессор, пластинчатый теплообменник, теплообменник, испаритель, газожидкостной сепаратор и кристаллизатор. Паровой компрессор является ключевым элементом системы выпаривания MVR. Данная система оснащена полностью автоматизированной системой управления на базе ПЛК, что исключает необходимость ручного управления. Технология обладает явными преимуществами при обработке сточных вод с высоким содержанием солей, включая эффективное испарение, эффективную кристаллизацию и значительную экономию энергии. Принцип работы следующий: подаваемая жидкость поступает через входное отверстие, предварительно нагревается до требуемой температуры в пластинчатом теплообменнике, после чего насосом подачи подаётся в теплообменник для дальнейшего теплообмена. Затем она проходит через газожидкостной сепаратор для разделения пара и жидкости; пар направляется в паровой компрессор, тогда как жидкая фракция циркулирует посредством насоса принудительной циркуляции обратно в теплообменник. После циркуляции концентрированная жидкость отводится насосом концентрации. В то же время конденсат из теплообменника насосом конденсата подаётся в пластинчатый теплообменник для повторного нагрева.
Основные технологии системы выпаривания и кристаллизации MVR заключаются в паровом компрессоре, испарителе‑кристаллизаторе MVR и системах автоматического управления.
Схема MVR:

Принцип энергосбережения MVR заключается в следующем:
(1) Вместо парового отопления с использованием свежего пара применяется электрическое отопление, при этом расход электроэнергии невелик;
(2) Вторичный пар, образующийся в процессе выпаривания, сжимается и полностью используется;
(3) Низкие потери пара в системе;
(4) Отходящее тепло конденсата и концентрированного раствора используется для осуществления теплообмена с исходным раствором.
(5) Неконденсирующийся газ используется для теплообмена с исходной жидкостью;
(6) Двигатель компрессора оснащён регулировкой скорости с переменной частотой.
Особенности системы MVR:
(1) Чистая энергия, высокий тепловой КПД, низкое энергопотребление и минимальное загрязнение окружающей среды.
(2) Промышленные сточные воды достигают уровней «низкого сброса», соответствующих национальным нормативам по выбросам.
(3) Интегрированная многофункциональность, снижающая производственные затраты.
(4) Он обладает широким спектром применимости к материалам, ожидающим обработки.
(5) Испарение при низких температурах и испарение при температуре окружающей среды (нестандартные методы, не основанные на принципах проектирования сосудов под давлением).
(6) Может осуществлять подачу материала непрерывно или периодически. Обладает высокой степенью автоматизации и низкими эксплуатационными расходами.
(7) Высокая степень автоматизации и низкие эксплуатационные расходы.
(8) Небольшой размер и высокая мобильность.
Экономическая эффективность MVR:
Сравнение затрат на одну тонну выпаренной воды
(Исходя из стоимости пара — 200 юаней за тонну — и электроэнергии — 0,7 юаня за кВт·ч)

Ключевые слова:
Другая информация