Anotacija: Gaminant baterijas ir naudojant šlapias energijos baterijas, susidaro didelis kiekis-daug druskos, sunkiai-išvalomas{2}}nuotekas. MVR garinimo kristalizacija yra praktiška technologija, leidžianti pasiekti nulinį nuotekų išleidimą ir druskos išteklių atgavimą. Šiame straipsnyje pateikiamos praktinės gairės aplinkos inžinieriams ir procesų specialistams, apimančios proceso principus, taikomus scenarijus, pagrindinius praktinio projektavimo punktus, dažniausiai pasitaikančius gedimus ir vengimo sprendimus bei pramonės taikymo ribas.
Įvadas: sparčiai plečiantis visai naujų energetinių transporto priemonių pramonės grandinei, gaminant akumuliatorius ir šlapiuoju būdu perdirbant nebenaudojamus akumuliatorius susidaro daug daug{0}}sūrių nuotekų, kuriose yra sulfatų, chloridų, sunkiųjų metalų ir organinių medžiagų likučių. Tradiciniai biocheminiai ir membraninio apdorojimo procesai gali tik sumažinti tūrį, o ne visiškai apdoroti koncentruoto sūrymo; Nulinis iškrovimas (ZLD) tapo privalomu atitikties reikalavimu pirmaujančioms naujoms energijos gamykloms.
MVR garinimo kristalizacija šiuo metu yra brandžiausia naujosios energetikos pramonės inžinerinė technologija, skirta didelės-druskos koncentruotų nuotekų valymui, vandens-druskos atskyrimui ir druskos išteklių kietėjimui. Daugelyje projektų susiduriama su tokiomis problemomis kaip membranos užsiteršimas, garintuvo nuosėdos, nestandartinis druskos produktų grynumas ir netikėtas energijos suvartojimas. Šios problemos dažniausiai kyla ne dėl pačios įrangos defektų, o dėl netinkamo išankstinio apdorojimo, procesų derinimo ir veiklos valdymo. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama praktinėms inžinerinėms programoms, aprašoma, kaip naudoti šią technologiją, nustatomos galimos kliūtys ir kaip jų išvengti.
I. Kas yra MVR garinimo kristalizacija ir kokias problemas ji sprendžia naujojoje energijos srityje?
MVR reiškia mechaninę garų rekompresinę išgarinimo kristalizaciją.
Paprastas principas: tiekiamas skystis kaitinamas ir išgarinamas, kad susidarytų antrinis garas. Tada šie antriniai garai suspaudžiami kompresoriumi, padidindami jo temperatūrą ir slėgį. Tada jis pakartotinai naudojamas kaip garintuvo šilumos šaltinis, perdirbant latentinę garinimo šilumą. Norint nuolat išgaruoti vandenį, reikia tik nedidelio garų kiekio. Kai druska pasiekia persotinimą, ji kristalizuojasi ir nusėda, todėl vanduo ir druska visiškai atskiriami.
Du pagrindiniai naujosios energijos taikymo scenarijai
Baterijų gamyba: RO koncentratas iš itin gryno vandens sistemų, galvanizavimo nuotekų koncentratas ir dengimo nuotekų koncentratas. Tikslas: pakartotinai panaudoti gamybinį kondensatą gamykliniam vandeniui ruošti ir kristalizuotą druską parduoti kaip šalutinį pramoninį-produktą, kad iš gamyklos nebūtų išleidžiamos jokios nuotekos.
Išnaudotų akumuliatorių perdirbimo šlapiuoju etapu susidaro daug{0}}druskų nuotekų iš išplovimo ir išgavimo procesų. Šios nuotekos pasižymi dideliu druskos kiekiu, dideliu fluoro kiekiu, dideliu ChDS ir sunkiųjų metalų likučiais. MVR (mechaninis garų perdirbimas) yra galutinis valymo įrenginys, skirtas gėlinti nuotekas ir sumažinti su jų išleidimu susijusią riziką aplinkai.
Svarbi įžvalga: MVR yra-vamzdžių apdorojimo Pirminio apdorojimo kokybė tiesiogiai lemia stabilų visos sistemos veikimą. Daugelis projekto nesėkmių kyla dėl to, kad MVR laikomas „viską išgydančiu-“ ir nepraleidžiant išankstinio gydymo.
II. Užbaigtas ir įgyvendinamas proceso maršrutas (praktinis srautas)
Standartinė inžinerinė grandinė, skirta daug{0}}sūrių nuotekų iš naujų energijos šaltinių: pirminis nuotekų valymas → membranos koncentravimo įrenginys (nanofiltravimas/HPRO didelio-tankio atvirkštinis osmosas) → MVR garinimo ir kristalizacijos sistema → kietojo-skysčio atskyrimas → pakartotinis kondensato naudojimas ir kristalizuotos druskos išteklių panaudojimas
1. Išankstinis apdorojimas: kritinis etapas, nustatantis garintuvo eksploatavimo trukmę (svarbiausia) Iš tiekiamo skysčio, patenkančio į MVR, iš anksto turi būti pašalinti trukdantys komponentai; Priešingu atveju šilumos mainų paviršiuje atsiras nuosėdų, korozijos ir prasto druskos grynumo.
✅Teršalai, kuriuos reikia tvarkyti praktikoje:
Sunkiųjų metalų jonai: naudojamas cheminis nusodinimas. Siekiant sureguliuoti pH, pridedami šarmai ir natrio karbonatas, todėl sunkieji metalai, tokie kaip nikelis, kobaltas ir manganas, sudaro hidroksido nuosėdas, kurios vėliau pašalinamos koaguliuojant ir nusodinant.
Fluoro jonai: pridedamos kalcio druskos, kad susidarytų kalcio fluorido nuosėdos, kurios vėliau pašalinamos.
Organinės medžiagos (CDS): didelio{0}}CDS tiekimo tirpalams naudojami pažangūs oksidacijos procesai (AOP) (fentono / ozono oksidacija) didelės molekulinės organinės medžiagos skaidymui.
Pavojai: organinės medžiagos, patekusios į garintuvą, gali sukelti putojimą, rūko įsiskverbimą, druskos produkto pajuodimą ir gedimą bei kompresoriaus užteršimą.
2. Membranos koncentracijos įrenginys (nanofiltravimas / didelio našumo atvirkštinio osmoso HPRO)
Nepilkite žalių nuotekų tiesiai į MVR garintuvą. Pirmenybę teikite membraninės sistemos naudojimui, kad iš anksto-sukoncentruotumėte nuotekas, sumažintumėte į garintuvą patenkančio vandens kiekį, žymiai sumažintumėte garinimo sistemos apdorojimo pajėgumą ir sutaupytumėte energijos.
Nanofiltravimas (NF): leidžia atskirti vienavalentes ir dvivalentes druskas, sudarydamas sąlygas vėlesniam druskos atskyrimui ir kristalizacijai.
HPRO (didelio -našumo atvirkštinis osmozė): toliau koncentruojamas sūrymas, gaunamas gėlas vanduo, skirtas pakartotiniam naudojimui, ir didelis -druskos koncentratas, skirtas pristatyti į MVR. 3. MVR garinimo kristalizacijos pagrindinis blokas: koncentruotas didelės-druskos motininis tirpalas tiekiamas į MVR, kuriame jis išgaruoja ir išgaruoja nepertraukiamai. druskos kristalams nusodinti.
Proceso pasirinkimo patarimai: kadangi druskos daugiausia yra natrio chloridas ir natrio sulfatas, geriau naudoti priverstinės cirkuliacijos garinimo kristalizatorių. Tai tinka daug-druskos, lengvai besikeičiančiomis sąlygomis ir naudojama daugumoje naujosios energetikos pramonės projektų.
Nenaudokite krintančios plėvelės garintuvo, kad apdorotumėte daug{0}}druskos turinčias kristalines medžiagas. Krintančios plėvelės garintuvai labiau tinka koncentracijai, o ne didelio masto kristalizacijai.
4. Kietųjų{1}}skysčių atskyrimas ir po{2}}apdorojimas: susikristalizavusi suspensija išpilama į centrifugą, kad būtų užbaigtas kieto -skysčio atskyrimas.
Kieta kristalizuota druska: po džiovinimo, jei grynumas atitinka standartus, ji parduodama kaip pramoninė druska; jei priemaišos viršija normas, jos šalinamos kaip pavojingos atliekos.
Motinis tirpalas: motininis tirpalas iš centrifugos grąžinamas į garinimo sistemą, kad būtų galima toliau cirkuliuoti.
Garavimo kondensatas: vandens kokybė yra artima distiliuoto vandens kokybei ir gali būti pakartotinai naudojamas kaip RO tiekiamas vanduo ir cirkuliuojantis aušinamojo vandens papildymo vanduo, kad būtų užtikrinta uždara -ciklo vandens cirkuliacija.
III. Pagrindiniai valdymo parametrai, skirti praktinei inžinerijai (paruošta naudoti)
Pašarų COD: sumažinkite iki minimumo, paprastai mažiau nei 500–1000 mg/l, priklausomai nuo druskos rūšies. Per didelis organinių medžiagų kiekis gali sukelti putojimą, įsiurbimą ir druskos spalvos pasikeitimą.
Tiekti fluoro jonus: sumažinkite iki 10 mg/l. Fluoras gali sukelti įrangos koroziją ir sudaryti netirpias apnašas.
Tiekti sunkiuosius metalus: sumažinkite iki beveik aptikimo ribos. Sunkiųjų metalų likučiai ir kristalinės druskos bus klasifikuojamos kaip pavojingos atliekos ir negali būti perdirbamos.
Sistemos veikimo pH: reguliuokite pagal medžiagas. Rūgščioje aplinkoje didėja korozija; paprastai rekomenduojamas vidutinis šarmų reguliavimas.
Membranos koncentracijos santykis: Atsižvelkite į druskos tirpumą, kad išvengtumėte ankstyvos kristalizacijos membranos pusėje. Per didelė koncentracija tiesiogiai sukels negrįžtamą mastelį ir membranos elementą taps netinkamu naudoti.
Pastaba: Maitinimo baterijų perdirbimo nuotekų sudėtis labai svyruoja. Realiems projektams reikia nedidelio-masto ir bandomojo-masto bandymų medžiagų charakteristikoms nustatyti; esami chemijos pramonės parametrai negali būti tiesiogiai taikomi.
IV. Didelio-dažnio gedimai, priežastys ir sprendimai naujuose energijos projektuose
1 gedimas: greitas nuosėdų susidarymas ant garintuvo šilumos mainų paviršiaus, dėl kurio sumažėja šilumos mainų efektyvumas ir labai trumpas veikimo ciklas.
Priežastys: netinkamas išankstinis apdorojimas; nepašalinami kalcio ir magnio kietumas, fluoro jonai ir silicis; netinkamas darbinės temperatūros valdymas sukelia vietinį perpildymą ir mastelio susidarymą.
✅Praktiški sprendimai:
Priekinėje dalyje sumontuokite minkštinimo ir cheminio nusodinimo įrenginius, kad būtų griežtai pašalintas kietumas ir fluoras;
Atlikite reguliarų cheminį valymą internetu ir įdiekite CIP valymo modulį;
Tinkamai valdykite cirkuliacijos srautą, kad sumažintumėte vietinį sienos paviršiaus perpildymą.
2 gedimas: pagaminta kristalinė druska yra juodos spalvos ir neatitinka grynumo standartų, todėl reikia šalinti pavojingas atliekas ir dėl to prarasta išteklių atkūrimo nauda.
Priežastys: Nevisiškas organinių medžiagų pašalinimas iš nuotekų; rūkas perneša organines priemaišas į kristalinę druską; nepilnas sunkiųjų metalų pašalinimas.
✅Praktiški sprendimai:
Būtinas išankstinis apdorojimas- pažangia oksidacija, siekiant suskaidyti ChDS;
Pagerinkite garintuvą su rūko šalintuvu, kad sumažintumėte rūko įsiskverbimą;
Griežtai kontroliuokite sunkiųjų metalų pašalinimo iš kritulių įrenginio poveikį.
3 gedimas: Energijos sąnaudos gerokai viršija projektinę vertę, todėl eksploatacijos išlaidos yra didelės.
Priežastys: priekinės-galinės membranos koncentracijos trūkumas, todėl didelis kiekis mažos-koncentracijos nuotekų patenka tiesiai į garintuvą; sistemos nesandarumas ir lašėjimas, todėl susidaro nekokybiškas vakuumas.
✅Praktiški sprendimai:
Norėdami sumažinti garavimo tūrį, laikykitės „membranos koncentracijos ir tūrio mažinimo + MVR kristalizacijos“ derinio;
Reguliariai tikrinti ir prižiūrėti sistemos vakuumo ir kompresoriaus veikimo sąlygas;
Kondensato šilumą galima pakartotinai panaudoti, kad būtų galima pašildyti tiekimą priekiniame gale.
4 gedimas: motininiame tirpale nuolat kaupiasi priemaišos, trukdančios ilgalaikiam -stabiliam sistemos veikimui.
Priežastys: priemaišos nuolat kaupiasi motininiame tirpale, be motininio tirpalo išleidimo aplinkkelio.
✅Praktiški sprendimai: Įstatykite motininio tirpalo išleidimo atšaką, kad periodiškai išpiltumėte priemaišomis prisodrintą motininio tirpalo dalį, užkertant kelią neribotam priemaišų kaupimuisi.
V. Techniniai apribojimai: MVR nėra panacėja; jos apribojimai turi būti suprasti iš anksto
Didelės investicijų ir eksploatacinės išlaidos: didelės įrangos pirkimo išlaidos, pirmiausia sunaudojančios elektros energiją. Suteikite pirmenybę priekiniams- membranų procesams, kad maksimaliai sumažintumėte tūrį, sumažintumėte garavimo mastą ir valdytumėte bendras išlaidas.
Jautrus tiekiamo vandens kokybės svyravimams: Baterijų perdirbimo nuotekų kokybė labai svyruoja, todėl reikia įrengti homogenizavimo baką tiekiamo vandens kokybei stabilizuoti; kitu atveju sistemos veikimo sąlygos kardinaliai pasikeis.
Druskos išteklių panaudojimas nėra garantuotas rezultatas: tik tinkamai apdorojant ir laikantis grynumo standartų druska gali būti naudojama kaip šalutinis pramoninis produktas; jei priemaišos viršija normatyvus, pagaminta druska lieka pavojingomis atliekomis ir ją reikia išmesti.
Medžiagos pasirinkimas yra labai svarbus: paprastas anglinis plienas netinka sūrymui, kuriame yra chlorido{0}}; titanas arba dvipusis nerūdijantis plienas turi būti naudojamas siekiant išvengti taškinės korozijos. Medžiagos parinkimas turi būti pagrįstas visapusišku vandens kokybės įvertinimu.
VI. Diegimo rekomendacijos (procesų ir aplinkos inžinieriams)
Pradėkite nuo nedidelio-masto testavimo, tada bandomojo-masto testavimo ir galiausiai padidinkite iki pilno-masto veikimo. Naujos energijos nuotekų sudėtis yra sudėtinga ir kintama; tiesiogiai netaikyti parametrų iš kitų pramonės šakų. Iš anksto atlikite bandymus, kad patvirtintumėte nuosėdų susidarymo tendencijas ir druskos gamybos kokybę.
Savo biudžete pirmenybę teikite pirminiam apdorojimui. Daugelis projektų sumažino investicijas į išankstinį apdorojimą, todėl vėliau dažnai atsiranda MVR gedimų, todėl labai padidėja bendros eksploatavimo ir priežiūros išlaidos.
Sukurkite patikimas veiklos valdymo sistemas: reguliariai stebėkite pašaro COD, fluoro, kietumo ir sunkiųjų metalų kiekį; nustatyti CIP valymo ciklus; ir kontroliuoti motininio gėrimo sodrinimo problemas.
Sukurkite nenumatytų atvejų planus: jei kristalizuotos druskos kokybė neatitinka komercinių druskos standartų, iš anksto suplanuokite pavojingų atliekų šalinimą, kad pasibaigus projektui netrūktų šalinimo kanalų.
Išvada
MVR garinimo kristalizacija yra pagrindinė technologija, leidžianti pasiekti nulinį didelio-druskumo nuotekų išleidimą naujoje energetikos pramonėje, tačiau tai procesas, kuris yra „sunkus-pagalba- ir reikalaujantis daug eksploatacijos-priežiūros-“. Tikrasis iššūkis slypi ne pačioje garinimo įrangoje, o išankstiniame nuotekų valyme, vandens kokybės homogenizavimo kontrolėje ir rafinuotame eksploatacinių parametrų valdyme.
Tik visiškai integravus visą „pirminio apdorojimo - membranos koncentracijos - MVR kristalizacijos - kieto-skysčio atskyrimo - produkto šalinimo“ grandinę galima pasiekti tikrą nulinį nuotekų išmetimą ir druskos išteklių panaudojimą, atitinkantį naujų energijos gamybos ir baterijų perdirbimo įmonių aplinkosaugos reikalavimus ir ekologiškos gamybos tikslus.
