Kopsavilkums: Akumulatoru ražošana un jaudas akumulatoru slapjā pārstrāde rada lielu daudzumu-sāls, grūti-attīrīt{2}}notekūdeņi. MVR iztvaikošanas kristalizācija ir praktiska tehnoloģija, lai panāktu nulles notekūdeņu novadīšanu un sāls resursu atgūšanu. Šajā rakstā ir sniegti praktiski norādījumi vides inženieriem un procesu praktiķiem, aptverot procesa principus, piemērojamos scenārijus, galvenos praktiskā dizaina punktus, izplatītākās kļūdas un izvairīšanās risinājumus, kā arī nozares pielietojuma robežas.
Ievads: visas jaunās enerģijas transportlīdzekļu nozares ķēdes straujā paplašināšanās akumulatoru ražošanas un nolietoto akumulatoru slapjās pārstrādes laikā rada lielu daudzumu{0}}sāļu notekūdeņu, kas satur sulfātus, hlorīdus, smagos metālus un organiskās vielas. Tradicionālie bioķīmiskie un membrānas apstrādes procesi var tikai samazināt tilpumu, nevis pilnībā apstrādāt koncentrētu sālījumu; Nulles izlāde (ZLD) ir kļuvusi par obligātu atbilstības prasību vadošajām jaunajām enerģijas ražotnēm.
MVR iztvaikošanas kristalizācija pašlaik ir visnobriedušākā inženiertehniskā tehnoloģija jaunajā enerģētikas nozarē, lai attīrītu notekūdeņus ar augstu -koncentrāciju ar sāls saturu, panāktu ūdens-sāļu atdalīšanu un sāls resursu sacietēšanu. Daudzi projekti saskaras ar tādām problēmām kā membrānas piesārņojums, iztvaicētāja mērogošana, sāls produktu tīrība un neparedzēts enerģijas patēriņš. Šīs problēmas galvenokārt nav saistītas ar paša aprīkojuma defektiem, bet gan ar neatbilstošu pirmapstrādi, procesu saskaņošanu un darbības pārvaldību. Šajā rakstā galvenā uzmanība ir pievērsta praktiskiem inženiertehniskajiem lietojumiem, izklāstot, kā izmantot šo tehnoloģiju, identificējot iespējamās nepilnības un kā no tām izvairīties.
I. Kas ir MVR iztvaikošanas kristalizācija un kādas problēmas tā atrisina jaunajā enerģijas laukā?
MVR apzīmē mehānisko tvaiku rekompresijas iztvaikošanas kristalizāciju.
Vienkāršs princips: padeves šķidrums tiek uzkarsēts un iztvaicēts, lai radītu sekundāro tvaiku. Pēc tam šo sekundāro tvaiku saspiež kompresors, palielinot tā temperatūru un spiedienu. Pēc tam to atkārtoti izmanto kā iztvaicētāja siltuma avotu, pārstrādājot latento iztvaikošanas siltumu. Lai nepārtraukti iztvaikotu ūdeni, ir nepieciešams tikai neliels daudzums tvaika. Kad sāls sasniedz pārsātinājumu, tas kristalizējas un izgulsnējas, panākot pilnīgu ūdens un sāls atdalīšanu.
Divi galvenie pielietojuma scenāriji jaunajā enerģijā
Akumulatoru ražošana: RO koncentrāts no īpaši tīra ūdens sistēmām, galvanizācijas notekūdeņu koncentrāts un pārklājuma notekūdeņu koncentrāts. Mērķis: atkārtoti izmantot ražošanas kondensātu rūpnīcas ūdens sagatavošanai un pārdot kristalizēto sāli kā rūpniecisku blakusproduktu, panākot nulles notekūdeņu novadīšanu no rūpnīcas.
Nolietotu akumulatoru slapjā pārstrādes stadijā izskalošanās un ekstrakcijas procesos rodas liels{0}}sāls notekūdeņi. Šiem notekūdeņiem raksturīgs augsts sāls saturs, augsts fluora līmenis, augsts ĶSP un smago metālu atlikumi. MVR (Mehāniskā tvaiku pārstrāde) kalpo kā pēdējā attīrīšanas iekārta notekūdeņu atsāļošanai un ar to novadīšanu saistīto vides risku mazināšanai.
Svarīgs ieskats: MVR ir cauruļu apstrādes--beigas, un to nevar tieši ievadīt neapstrādātā ūdens sistēmā. Priekšapstrādes kvalitāte tieši nosaka visas sistēmas stabilu darbību. Daudzas projektu neveiksmes rodas tāpēc, ka MVR tiek uzskatīta par "visu izārstēt" un netiek veikta pirmapstrāde.
II. Pilnīgs un īstenojams procesa maršruts (praktiskā plūsma)
Standarta inženierijas ķēde augsta-sāļu notekūdeņiem no jauniem enerģijas avotiem: Notekūdeņu pirmapstrāde → Membrānas koncentrācijas iekārta (nanofiltrācija/HPRO augsta-blīvuma reversā osmoze) → MVR iztvaicēšanas un kristalizācijas sistēma → Cietā-šķidruma atdalīšana → Kondensāta atkārtota izmantošana un kristalizētā sāls resursu izmantošana
1. Priekšapstrāde: kritisks solis, kas nosaka iztvaicētāja kalpošanas laiku (sevišķi svarīgi). Padeves šķidrumam, kas nonāk MVR, ir iepriekš jānoņem traucējošie komponenti; pretējā gadījumā uz siltuma apmaiņas virsmas veidosies zvīņošanās, korozija un nestandarta sāls tīrība.
✅Piesārņotāji, ar kuriem jārīkojas praktiskajā darbībā:
Smago metālu joni: tiek izmantota ķīmiskā nogulsnēšana. Sārmu un nātrija karbonātu pievieno, lai regulētu pH, izraisot smagos metālus, piemēram, niķeli, kobaltu un mangānu, veidojot hidroksīda nogulsnes, kuras pēc tam tiek noņemtas, koagulējot un nogulsnējot.
Fluorīda joni: tiek pievienoti kalcija sāļi, veidojot kalcija fluorīda nogulsnes, kuras pēc tam tiek noņemtas.
Organiskās vielas (ĶSP): augstas -ĶSP padeves šķīdumiem tiek izmantoti uzlaboti oksidācijas procesi (AOP) (fentona/ozona oksidēšana), lai noārdītu lielas molekulārās organiskās vielas.
Riski: iztvaicētājā ievadītās organiskās vielas var izraisīt putošanu, miglas iesūkšanos, sāls produkta nomelnošanu un bojāšanos, kā arī kompresora piesārņojumu.
2. Membrānas koncentrācijas vienība (nanofiltrācija/augstas{1}}veiktspējas reversās osmozes HPRO)
Neiesūtiet neapstrādātus notekūdeņus tieši MVR iztvaicētājā. Dodiet priekšroku membrānas sistēmas izmantošanai, lai iepriekš-koncentrētu notekūdeņus, samazinot ūdens daudzumu, kas nonāk iztvaicētājā, ievērojami samazinot iztvaicēšanas sistēmas apstrādes jaudu un ietaupot enerģijas patēriņu.
Nanofiltrācija (NF): ļauj atdalīt vienvērtīgos un divvērtīgos sāļus, radot apstākļus turpmākai sāls atdalīšanai un kristalizācijai.
HPRO (augstas-veiktspējas reversā osmoze): tālāk koncentrē sālījumu, iegūstot saldūdeni atkārtotai izmantošanai un augstu -sāls koncentrātu piegādei MVR. 3. MVR iztvaikošanas kristalizācijas galvenajā vienībā: koncentrētais augstas-sāls mātes šķidrums tiek ievadīts MVR, kas pārtvaiko un pārtvaiko. sāls kristālu izgulsnēšanai.
Procesa izvēles padomi: tā kā sāļi galvenokārt ir nātrija hlorīds un nātrija sulfāts, priekšroka tiek dota piespiedu cirkulācijas iztvaicēšanas kristalizatoram. Tas ir piemērots augsta-sāls, viegli zvīņošanās apstākļiem un tiek izmantots lielākajā daļā projektu jaunajā enerģētikas nozarē.
Neizmantojiet krītošu plēvju iztvaicētāju, lai apstrādātu kristāliskus materiālus ar augstu{0}}sāļu saturu. Krītošās plēves iztvaicētāji ir piemērotāki koncentrēšanai, nevis liela mēroga -kristalizācijai.
4. Cietā-šķidruma atdalīšana un pēc{2}}apstrāde: kristalizēto suspensiju izvada uz centrifūgu, lai pabeigtu cietā-šķidruma atdalīšanu.
Ciets kristalizēts sāls: pēc žāvēšanas, ja tīrība atbilst standartiem, to pārdod kā rūpniecisko sāli; ja piemaisījumi pārsniedz standartus, tos iznīcina kā bīstamos atkritumus.
Mātes šķidrums: mātes šķidrums no centrifūgas tiek atgriezts iztvaicēšanas sistēmā, lai turpinātu cirkulāciju.
Iztvaikošanas kondensāts: ūdens kvalitāte ir tuvu destilētam ūdenim, un to var atkārtoti izmantot kā RO padeves ūdeni un cirkulējošo dzesēšanas ūdeni, lai panāktu slēgtu -cikla ūdens cirkulāciju.
III. Galvenie vadības parametri praktiskajai inženierijai (gatavi uzziņai)
Barības ĶSP: Samaziniet, parasti zem 500-1000 mg/l atkarībā no sāls veida. Pārmērīgs organisko vielu daudzums var izraisīt putošanu, iesūkšanos un sāls krāsas maiņu.
Barojiet fluorīda jonus: samaziniet līdz 10 mg/l. Fluors var izraisīt iekārtas koroziju un veidot nešķīstošu katlakmeni.
Barojiet smagos metālus: samaziniet līdz tuvu noteikšanas robežai. Smago metālu atlikumi un kristāliskie sāļi tiks klasificēti kā bīstamie atkritumi un tos nevarēs pārstrādāt.
Sistēmas darbības pH: noregulējiet atbilstoši materiāliem. Skāba vide palielina koroziju; parasti ir ieteicama mērena sārmu korekcija.
Membrānas koncentrācijas attiecība: Apsveriet sāls šķīdību, lai novērstu priekšlaicīgu kristalizāciju membrānas pusē. Pārmērīga koncentrācija tieši izraisīs neatgriezenisku mērogošanu un padarīs membrānas elementu nelietojamu.
Piezīme. Notekūdeņu sastāvs no akumulatoru otrreizējās pārstrādes ievērojami svārstās. Faktiskiem projektiem ir nepieciešami maza mēroga-apmēra un izmēģinājuma-pārbaudes, lai noteiktu materiālu īpašības; esošos ķīmiskās rūpniecības parametrus nevar tieši pielietot.
IV. Augstas-frekvences kļūmes, cēloņi un risinājumi jaunos enerģijas projektos
1. kļūda: ātra zvīņošanās uz iztvaicētāja siltuma apmaiņas virsmas, kā rezultātā samazinās siltuma apmaiņas efektivitāte un ļoti īss darbības cikls.
Cēloņi: Neadekvāta pirmapstrāde; netiek noņemta kalcija un magnija cietība, fluora joni un silīcijs; nepareiza darba temperatūras kontrole izraisa lokālu pārsātinājumu un mērogošanu.
✅Praktiski risinājumi:
Uzstādiet mīkstināšanas un ķīmiskās nogulsnēšanas vienības priekšpusē, lai stingri noņemtu cietību un fluoru;
Veiciet regulāru tiešsaistes ķīmisko tīrīšanu un uzstādiet CIP tīrīšanas moduli;
Atbilstoši kontrolējiet cirkulācijas plūsmas ātrumu, lai samazinātu sienas virsmas lokalizētu pārsātinājumu.
2. kļūda: saražotais kristāliskais sāls ir melnā krāsā un neatbilst tīrības standartiem, tādēļ ir jāiznīcina bīstamie atkritumi, kā rezultātā tiek zaudētas resursu reģenerācijas priekšrocības.
Cēloņi: Nepilnīga organisko vielu izvadīšana no notekūdeņiem; migla pārnes organiskos piemaisījumus kristāliskajā sālī; smago metālu nepilnīga noņemšana.
✅Praktiski risinājumi:
Būtiska ir pirmapstrāde ar uzlaboto oksidēšanu, lai samazinātu ĶSP;
Uzlabojiet iztvaicētāju ar pretsvīdumu, lai samazinātu miglas iekļūšanu;
Stingri kontrolējiet nokrišņu iekārtas smago metālu noņemšanas efektu.
3. kļūda: enerģijas patēriņš ievērojami pārsniedz projektēto vērtību, kā rezultātā rodas augstas ekspluatācijas izmaksas.
Cēloņi: priekšējās-membrānas koncentrācijas trūkums, kā rezultātā liels daudzums zemas-koncentrācijas notekūdeņu tieši nonāk iztvaicētājā; sistēmas noplūdes un pilēšana, kā rezultātā rodas standartiem neatbilstošs vakuums.
✅Praktiski risinājumi:
Ievērojiet kombināciju "membrānas koncentrācija un tilpuma samazināšana + MVR kristalizācija", lai samazinātu iztvaikošanas tilpumu;
Regulāri pārbaudīt un uzturēt sistēmas vakuuma un kompresora darbības apstākļus;
Kondensāta siltumu var pārstrādāt, lai priekšējā galā uzsildītu padevi.
4. kļūda. Mātes šķidrums nepārtraukti uzkrāj piemaisījumus, novēršot ilgtermiņa stabilu sistēmas darbību.
Cēloņi: Mātes šķidrumā nepārtraukti uzkrājas piemaisījumi, bez apvedceļa mātes šķidruma izvadīšanai.
✅Praktiski risinājumi: izveidojiet mātes šķidruma iztukšošanas atzaru, lai periodiski izvadītu daļu no mātes šķidruma, kas bagātināts ar piemaisījumiem, novēršot neierobežotu piemaisījumu uzkrāšanos.
V. Tehniskie ierobežojumi: MVR nav panaceja; tā ierobežojumi ir jāsaprot iepriekš
Augstas investīciju un ekspluatācijas izmaksas: augstas aprīkojuma iegādes izmaksas, galvenokārt patērējot elektroenerģiju. Piešķiriet prioritāti priekšpuses{1} membrānas procesiem, lai maksimāli samazinātu tilpumu, samazinātu iztvaikošanas mērogu un kontrolētu kopējās izmaksas.
Jutīgs pret barības ūdens kvalitātes svārstībām: akumulatoru pārstrādes notekūdeņu kvalitāte ļoti svārstās, tādēļ ir nepieciešams uzstādīt homogenizācijas tvertni, lai stabilizētu padeves ūdens kvalitāti; pretējā gadījumā sistēmas darbības apstākļi krasi mainīsies.
Sāls resursu izmantošana nav garantēts rezultāts: tikai ar pienācīgu pirmapstrādi un tīrības standartu ievērošanu sāli var izmantot kā rūpniecisku blakusproduktu; ja piemaisījumi pārsniedz normas, saražotā sāls paliek bīstami atkritumi un ir jāiznīcina.
Materiālu izvēle ir ļoti svarīga: parasts oglekļa tērauds nav piemērots hlorīdu{0}}saturošam sālījumam; lai novērstu punktveida koroziju, jāizmanto titāna vai dupleksais nerūsējošais tērauds. Materiālu izvēlei jābalstās uz visaptverošu ūdens kvalitātes novērtējumu.
VI. Ieviešanas ieteikumi (procesu un vides inženieriem)
Sāciet ar neliela-apmēra testēšanu, pēc tam izmēģinājuma-mēroga testēšanu un visbeidzot mērogojiet līdz pilnam-apmēram. Jaunās enerģijas notekūdeņu sastāvs ir sarežģīts un mainīgs; tieši nepiemēro citu nozaru parametrus. Iepriekš veiciet testus, lai apstiprinātu mērogošanas tendences un sāls ražošanas kvalitāti.
Savā budžetā piešķiriet prioritāti pirmapstrādes vienībai. Daudzos projektos tiek samazināti ieguldījumi pirmapstrādes apstrādē, kā rezultātā vēlāk bieži rodas MVR kļūmes, kā rezultātā ievērojami palielinās kopējās darbības un uzturēšanas izmaksas.
Izveidot stabilas darbības vadības sistēmas: regulāri uzraugiet barības ĶSP, fluoru, cietību un smagos metālus; izveidot CIP tīrīšanas ciklus; un kontrolēt mātes dzēriena bagātināšanas problēmas.
Izstrādājiet ārkārtas rīcības plānus: ja kristalizētā sāls kvalitāte neatbilst komerciālajiem sāls standartiem, iepriekš plānojiet bīstamo atkritumu apglabāšanu, lai pēc projekta pabeigšanas izvairītos no apglabāšanas kanālu trūkuma.
Secinājums
MVR iztvaikošanas kristalizācija ir galvenā tehnoloģija, lai jaunajā enerģētikas nozarē panāktu augsta{0} sāļuma notekūdeņu nulles novadīšanu, taču tas ir process, kas ir "priekšgala--smags un ekspluatācijas-apkopes-ietilpīgs". Patiesais izaicinājums ir nevis pašā iztvaicēšanas iekārtā, bet gan notekūdeņu priekšattīrīšanā, ūdens kvalitātes homogenizācijas kontrolē un rafinētā darbības parametru pārvaldībā.
Tikai pilnībā integrējot visu ķēdi "pirmsapstrādes - membrānas koncentrācijas - MVR kristalizācijas - cieto-šķidruma atdalīšanas - produktu apglabāšana", var sasniegt patiesu nulles notekūdeņu novadīšanu un sāls resursu izmantošanu, nodrošinot atbilstību vides prasībām un videi draudzīgas ražošanas mērķiem, ko nosaka jauni enerģijas ražošanas un akumulatoru pārstrādes uzņēmumi.