كيف يتم دمج مجففات إعادة الضغط الميكانيكي للبخار (MVR) ومجففات السائل الأم في أنظمة تبخير المحلول الملحي الصناعية؟

في عمليات المحاليل الملحية الصناعية "بدون تصريف"، يقتصر دور مُبخّر MVR على مهمة "التركيز الرئيسي"، حيث يُحوّل 99% من الماء إلى مُكثّف نظيف لإعادة الاستخدام. ومع ذلك، لا يُمكنه تجاوز مشكلة "المحلول الأم" النهائية. صُمّم مُجفّف المحلول الأم (ويُسمى أيضًا آلة تجفيف المحلول الأم، أو مُجفّف الكاشطة/الأسطوانة) لحل مشكلة المحلول الأم تمامًا. في الهندسة، يُدمج كلاهما عادةً في نظام حلقة مغلقة "ثلاثي المراحل". وفيما يلي تقسيم العمل ونقاط الربط:

1. تحديد موضع النظام وحدود العملية

1. مرحلة MVR - "تخفيض بنسبة تزيد عن 90٪"

المهمة: تبخير 8% من تركيز الغشاء أو السائل المخفف إلى 20-30% من المواد الصلبة الذائبة، لإنتاج المياه المعاد تدويرها والملح المنفصل بالطرد المركزي.

عنق الزجاجة: تنخفض شدة التبخر بشكل حاد بعد ارتفاع نقطة الغليان وارتفاع اللزوجة؛ تتراكم المواد العضوية والشوائب، مما يتطلب تفريغًا دوريًا للسائل الأم للحفاظ على استقرار النظام.

٢. قسم تجفيف السائل الأم - "الاستخدام الأمثل للسائل"

المهمة: تجفيف محلول الأم لتصريف MVR (يحتوي على 70-85% ماء، و25-45% TDS، ومخصب بدرجة عالية بالطلب الكيميائي والمعادن الثقيلة) في خطوة واحدة إلى ملح مختلط صلب يحتوي على 5-15% من محتوى الماء، لتحقيق "تصريف سائل صفري".

المميزات: تجفيف الطبقة الرقيقة في درجات حرارة منخفضة (45-90 درجة مئوية)، أو تحت الفراغ أو الضغط الجوي؛ قادر على التعامل مع المواد الشديدة اللزوجة >5000 cP وارتفاع نقطة الغليان >25 درجة مئوية.

II. عملية الاقتران النموذجية

1. التسخين المسبق والتركيز والتبلور

محلول ملحي مركز → مبخر الدورة القسرية MVR (87–95 درجة مئوية) → جهاز الطرد المركزي → ملح صناعي (كلوريد الصوديوم، Na₂SO₄، إلخ.)

يتم ضخ السائل الأم المُطرد المركزي عند درجة حرارة 70-80 درجة مئوية مباشرة إلى مجفف السائل الأم، مما يلغي الحاجة إلى التسخين الثانوي ويوفر 20-30% من استهلاك الحرارة.

٢. التجفيف بالتفريغ منخفض الحرارة: يحتوي المجفف على مكشطة/أسطوانة تدور بسرعة ٢-١٠ دورات في الدقيقة لتكوين غشاء سائل بسمك ٠.٥-١ مم. يُسحب البخار الثانوي إلى ضغط يتراوح بين ٧٠ و٩٠ كيلو باسكال بواسطة مضخة تفريغ، مما يُخفض درجة الغليان إلى ٤٥-٦٥ درجة مئوية، ويمنع التحلل الحراري للمواد العضوية.

يحتوي المكثف، بعد خلطه مع مكثف MVR، على TDS <200 مجم / لتر ويمكن إعادة استخدامه بالكامل.

٣. جمع الملح الجاف ومعالجة غازات العادم: يحتوي الملح الجاف على نسبة رطوبة ≤ ١٥٪، ويُعبأ مباشرةً في أكياس للتخلص من النفايات الخطرة أو يُوضع في مكب نفايات صلب. يُعالَج البخار الثانوي الذي يحتوي على كميات ضئيلة من الغبار بعملية "إزالة غبار طبقة الماء + إزالة الضباب + الكربون المنشط" قبل تفريغه وفقًا للمعايير.

ثالثًا: تقنيات ربط الطاقة والمعدات

1. الاستخدام المتتالي لمصدر الحرارة: يقوم البخار الذي تتراوح درجة حرارته بين 120 و130 درجة مئوية من مخرج ضاغط MVR أولاً بتسخين غرفته الخاصة، بينما يتم بعد ذلك تغذية المكثف (75-80 درجة مئوية) إلى سترة مجفف السائل الأم، مما يحقق الاستخدام الثانوي للحرارة المهدرة ويقلل إجمالي استهلاك الطاقة بنسبة 40-60%.

2. نظام الفراغ المشترك: تقوم مضخة فراغ المجفف بسحب الغازات غير القابلة للتكثيف من MVR في نفس الوقت، مما يقلل من حمل مضخة فراغ MVR بنسبة 15-20% ويقلل من قوة عمود الضاغط.

3. المواد التآزرية والتنظيف: يستخدم قسم MVR الفولاذ المزدوج 2205/2507 لمقاومة Cl⁻؛ تستخدم أسطوانة المجفف الفولاذ 316L مع مكاشط من سبائك المينا أو التيتانيوم، مما يقاوم COD العالي والتقشير عالي الصلابة؛ يتم تمديد دورة التنظيف من 7-10 أيام لقسم MVR واحد إلى 21-30 يومًا، مما يقلل تكاليف الصيانة السنوية بأكثر من 50٪.

IV.نظرة عامة على حالة التطبيق:

1. تركيز مياه الرشح من مكب النفايات: تجفيف DTRO + MVR + مكشطة السائل الأم، معدل إنتاج المياه >90%، محتوى الملح الجاف ≤10% ماء، مما يقلل حجم مكب النفايات بنسبة 75%.

٢. نظام معالجة مياه الصرف الصحي لبطاريات الليثيوم باستخدام كبريتات الصوديوم: يُركز جهاز MVR كبريتات الصوديوم بنسبة ٢٥٪ من المواد الصلبة الذائبة، بينما يُجري مجفف السائل الأم عملية التجفيف بالتفريغ عند درجة حرارة ٤٥ درجة مئوية، مما يوفر حوالي ٣.٢ مليون يوان من تكاليف التخلص من النفايات الخطرة سنويًا. ٣. فصل أملاح الفحم الكيميائية بدون تصريف: فصل أملاح NF ← MVR (كلوريد الصوديوم) + تبخر متعدد التأثيرات (Na₂SO₄)، يُجمع السائل الأم من كلا النظامين ويُدخل إلى مجفف أسطواني، لإنتاج ٧٠٠ طن سنويًا من الملح المختلط، والذي يُدفن بالكامل في مكبات النفايات الصلبة.

ملخص V. يتولى مجفف السائل الأم (MVR) مسؤولية التخفيض الأولي لـ "كمية كبيرة من الماء، واستهلاك منخفض للطاقة"، بينما يُكمل مجفف السائل الأم عملية التصلب النهائي لـ "كمية صغيرة من الماء، ونسبة عالية من الشوائب". ويرتبط الجهازان بسلاسة من خلال "مشاركة الحرارة، ومشاركة الفراغ، والتوصيل المباشر للسائل الأم"، مما يُشكل معًا المسار التقني الأكثر اقتصادًا واستقرارًا وتوفيرًا للمساحة لضمان عدم تصريف المحلول الملحي المُركز.