شرح مفصل لعملية التبلور بالتبخر MVR لمياه الصرف الصحي الناتجة عن الكوك

تتميز مياه الصرف الناتجة عن الكوك بتركيبة معقدة، إذ تحتوي على تركيزات عالية من الفينولات والسيانيدات ونيتروجين الأمونيا والمواد العضوية والأملاح، مما يجعلها مثالاً نموذجياً على مياه الصرف الصناعي صعبة المعالجة. ومع تزايد صرامة المعايير البيئية ومتطلبات "عدم التصريف"، أصبحت تقنية التبلور بالتبخير (MVR) لإعادة ضغط البخار الميكانيكي (ميكانيكياً) حلاً هاماً للمعالجة العميقة واستعادة الموارد لمياه الصرف الناتجة عن الكوك.

I. مبدأ العملية 

إن جوهر عملية التبلور بالتبخر MVR هو إعادة تدوير الطاقة البخارية في حلقة مغلقة:

1. التبخر الأولي: تدخل مياه الصرف المعالجة مسبقًا إلى المبخر وتغلي عند درجة حرارة منخفضة (عادة 60-90 درجة مئوية) تحت الفراغ، مما يؤدي إلى توليد بخار ثانوي.

2. ترقية ضغط البخار: يتم ضغط البخار الثانوي بواسطة ضاغط ميكانيكي (مثل ضاغط الطرد المركزي أو ضاغط الجذور)، مما يزيد من ضغطه ودرجة حرارته، ويحوله إلى بخار عالي الجودة.

3. إعادة تدوير الحرارة: يُعاد البخار عالي الحرارة والضغط إلى المُبخّر كمصدر حرارة لتسخين مياه الصرف، ثم يتكثف إلى مُكثّف عالي النقاء. تستمر مياه الصرف في التبخر والتركيز، مما يُحقق إعادة تدوير فعّالة للطاقة.

4. فصل التبلور: يدخل السائل المُركّز إلى جهاز التبلور، حيث تُضبط درجة الحرارة والتشبع الفائق لتعزيز تبلور الأملاح (مثل كلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم). بعد الطرد المركزي والتجفيف، نحصل على منتجات ملح صناعي.

II. سير العملية النموذجي

1. مرحلة المعالجة الأولية: ضبط درجة الحموضة، وإزالة المواد الصلبة العالقة، والزيوت، والأيونات التي تشكل الترسبات بسهولة (مثل تليين الكالسيوم والمغنيسيوم)، وإجراء الأكسدة المتقدمة عند الضرورة لتحسين قابلية التبخر وجودة التبلور لمياه الصرف الصحي.

2. التبخر والتركيز بمعدل دوران قسري: تدخل مياه الصرف الصحي إلى مبخر الفيلم الساقط/الدورة القسرية، حيث يعمل الضاغط على تعزيز طاقة الحرارة الثانوية للبخار، مما يحقق تبخرًا منخفض الحرارة بمعدل تبخر يتجاوز 80٪، مما يقلل بشكل كبير من حجم مياه الصرف الصحي.

3. التبلور والفصل: يدخل السائل المركز إلى جهاز التبلور، حيث يتم استخدام التبلور التدريجي أو التبلور بالتجميد بناءً على خصائص الملح لفصل كلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم والبلورات الأخرى.

   تقوم أجهزة الطرد المركزي والمجففات بإزالة الماء وتجفيف البلورات، مما يؤدي إلى إنتاج ملح صناعي قابل للتسويق.

4. معالجة المكثفات والمحلول الأم: يمكن إعادة استخدام مكثفات التبخر أو معالجتها بشكل أكبر بتقنية الغشاء قبل إعادة استخدامها.

   يمكن تركيز السائل الأم بشكل أكبر أو معالجته كأملاح متنوعة، مما يؤدي إلى تحقيق تصريف مياه الصرف الصحي بالقرب من الصفر.

5. الأملاح المتنوعة واستعادة الموارد: يمكن معالجة الأملاح المتنوعة بشكل أكبر أو فرزها لإعادة التدوير، مما يقلل من النفايات الخطرة ويخلق فوائد اقتصادية.

ثالثًا: الميزات والمزايا التقنية: 

1. توفير كبير للطاقة وتكاليف تشغيل منخفضة

   يبلغ استهلاك الطاقة 1/3 إلى 1/2 فقط من التبخر متعدد التأثيرات التقليدي، مع تكاليف كهرباء تبلغ حوالي 8-12 يوان لكل طن من المياه المعالجة، مما يحقق معدل توفير للطاقة بنسبة 60٪ -80٪.

2. تشغيل في درجات حرارة منخفضة، قدرة عالية على التكيف

   تعمل عملية التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة على تقليل تحلل المواد الحساسة للحرارة وتآكل المعدات وتراكم الترسبات، وهي مناسبة لمياه الصرف الصحي عالية الملوحة وعالية العضوية.

3. استعادة الموارد عالية الكفاءة

   تستطيع تقنية فصل الملح والتبلور استعادة الأملاح الصناعية مثل كلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم، مما يقلل من حجم الأملاح المتنوعة والنفايات الخطرة، ويحقق الاستفادة القصوى من الموارد.

4. أتمتة عالية واستقرار

   يتيح نظام التحكم الذكي التشغيل دون مراقبة والتحكم الدقيق، مما يضمن التشغيل المستقر على المدى الطويل.

5. مساحة صغيرة وتركيب مرن

   تكامل المعدات العالية، حيث تشغل ما بين 1/3 إلى 1/2 من مساحة العمليات التقليدية، وهي مناسبة للشركات ذات المساحة المحدودة.

رابعًا: سيناريوهات وحالات تطبيقية

1. عدم تصريف مياه الصرف الصحي في صناعة الكوك: يُحقق ذلك تقليلًا في مياه الصرف الصحي، وتبلورًا للملح، وإعادة استخدام موارد المياه. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك مجموعة الكوك في شانشي، التي تستعيد عشرات آلاف الأطنان من الملح الصناعي سنويًا، مما يوفر مئات الآلاف من الأمتار المكعبة من المياه.

2. معالجة مياه الصرف الصحي عالية الملوحة وعالية الطلب الكيميائي للأكسجين: قابلة للتكيف مع مياه الصرف الصحي المعقدة مع الطلب الكيميائي للأكسجين من 2000 إلى 10000 جزء في المليون ومحتوى الملح من 3.5٪ إلى 25٪.

3. تطبيق مشترك مع تقنية الغشاء والأكسدة المتقدمة: تحقيق معالجة شاملة مع معدل إعادة استخدام نفاذ يتجاوز 95%.

خامسًا: التحديات التقنية والتدابير المضادة

1. محتوى الملح المعقد ومخاطر التوسع

   تحسين المعالجة المسبقة، من خلال الجمع بين التبلور الجزئي أو التبلور بالتجميد لتقليل الترسب وتحسين جودة البلورات.

2. تأثيرات ارتفاع الطلب على المواد الكيميائية واللزوجة

   التحكم في نسبة التركيز، وتقسيم المعالجة بشكل عقلاني، وإذا لزم الأمر، تصريف جزء من المحلول الأم أو استخدام تبخير الملح المختلط.

3. أداء الضاغط والإنتاج المحلي

   تحسين ضواغط الهواء عالية الكفاءة، واختراق تكنولوجيا ضواغط الهواء الطاردة المركزية عالية السرعة، وتحسين كفاءة المعدات وعمرها الافتراضي.

4. موازنة الاقتصاد والاستثمار

   يؤدي الإنتاج على نطاق واسع والاستبدال المحلي إلى خفض تكاليف المعدات وزيادة اعتماد التطبيقات بين الشركات الصغيرة والمتوسطة.

السادس. اتجاهات التنمية المستقبلية

1. تكامل التكنولوجيا: مع فصل الغشاء، والأكسدة المتقدمة، وما إلى ذلك، لتحقيق حل كامل "تركيز الغشاء + تبخر MVR + التبلور الكسري".

2. الترقية الذكية: تقديم خوارزميات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء لتحقيق المراقبة عن بعد والتحكم الذكي، وتحسين كفاءة الطاقة والاستقرار.

3. التنمية الخضراء ومنخفضة الكربون: تقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، والمساهمة في استراتيجية "الكربون المزدوج" وبناء المصانع الخضراء.

4. مدفوعة بالسياسات: أدت السياسات البيئية الأكثر صرامة إلى أن تصبح عملية التبلور بالتبخر MVR هي المعيار لمعالجة مياه الصرف الصحي في الصناعات كثيفة الطاقة.

٧. الخاتمة 

أصبحت عملية التبلور بالتبخير بتقنية MVR لمياه الصرف الصحي الناتجة عن الكوك، بمزاياها الأساسية المتمثلة في الكفاءة العالية، وتوفير الطاقة، واستعادة الموارد، وانخفاض الانبعاثات إلى ما يقارب الصفر، تقنيةً رئيسيةً لمعالجة مياه الصرف الصحي والتحول الأخضر في صناعة الكوك. مع تحسين العمليات، والتحديثات الذكية، ودعم السياسات، سينتشر تطبيقها على نطاق أوسع، مما يساعد الشركات على تحقيق وضع مربح للجميع من حيث الامتثال البيئي والفوائد الاقتصادية، ويعزز التنمية المستدامة للصناعة.