جهاز تبخير MVR بقدرة 3 أطنان/ساعة لطلاء مياه الصرف الصحي بالكهرباء من مصنع للمنتجات المعدنية

أولا: خلفية المشروع 

العميل هو مجمع صناعي متخصص في الطلاء الكهربائي للأجهزة، ويُصرّف 220 مترًا مكعبًا من مياه الصرف الصحي يوميًا. جودة مياه الصرف الصحي كما يلي: 1800 ملغم/لتر من النيكل²⁺، 600 ملغم/لتر من الكروم³⁺، 12000 ملغم/لتر من الكبريت₄²⁻، 3500 ملغم/لتر من الكلور⁻، 400 ملغم/لتر من الأكسجين الكيماوي (COD)، ومعامل التوصيل 65 ملي سيمنز/سم. أنتجت العملية الأصلية، المتمثلة في "الترسيب الكيميائي + الترشيح الرملي + التناضح العكسي"، 30 مترًا مكعبًا/يومًا من مياه الصرف المركزة المحتوية على معادن ثقيلة، بتكاليف استعانة خارجية تصل إلى 480 يوانًا صينيًا/طن، وهدر موارد النيكل والكروم. في عام 2024، أطلقت الشركة مشروعًا لتطوير تكنولوجيا "خالي من التفريغ". سلّمت شركتنا مُبخّرًا بتقنية MVR بسعة 3 أطنان/ساعة (سعة تبخر) لطلاء مياه الصرف الكهربائي وفقًا لنموذج EPC. بدأ التشغيل بنجاح في فبراير 2025 ويعمل بشكل مستمر لأكثر من 6500 ساعة حتى الآن، محققًا معدل استرداد للمعادن الثقيلة بنسبة ≥ 98٪، محققًا الهدفين المزدوجين المتمثلين في عدم تصريف مياه الصرف الصحي واسترداد الأملاح المعدنية عالية القيمة.

II. مسار العملية

1. خصائص التأثير

ارتفاع نقطة الغليان Δb = 12 درجة مئوية (25 درجة مئوية تحتوي على NiSO4 + Cr2(SO4)4، 70 كيلو باسكال·أمبير)

التشبع الفائق الحرج ΔCmax = 4 جم/لتر، عرضة لتكوين بلورات دقيقة من NiSO₄·6H₂O

يحتوي على F⁻ وNO₃⁻ وكمية صغيرة من المُبيض، مما يشكل خطر تآكل الشقوق في مواد التيتانيوم

2. ملخص العملية

ماء الشطف ← خزان المعادلة (درجة الحموضة 3.0) ← ترشيح دقيق أنبوبي (0.1 ميكرومتر، لإزالة...) (إزالة الفولاذ المقاوم للصدأ والغرويات) ← تبادل أيوني مخلبي (Ni²⁺≤5 ملغم/لتر، Cr³⁺≤2 ملغم/لتر، سائل تجديد الراتنج يُعاد إلى التبخر) ← التسخين المسبق (المكثف + البخار الثانوي) ← مبخر الدوران القسري MVR ← بلورة أوسلو ← الطرد المركزي ← تجفيف السرير المميع ← التعبئة التلقائية. يرتفع البخار الثانوي إلى 20 درجة مئوية عبر ضاغط طرد مركزي عالي السرعة، بنسبة ضغط 1.8، ودرجة حرارة تبخر 55 درجة مئوية، وضغط فراغ -91 كيلو باسكال، مما يمنع بفعالية التحلل المائي عالي الحرارة لـ NiSO₄.

3. التكنولوجيا الأساسية

هيكل مركب من الفولاذ ثنائي الطور + التيتانيوم: أنابيب تسخين 2205، وصفائح أنابيب TA10 وفاصل، مقاوم للتآكل النقطي Cl⁻ مع التحكم في التكلفة.

التبلور المنفصل: المرحلة الأولى عند 55 درجة مئوية تترسب NiSO₄·6H₂O؛ المرحلة الثانية عند 35 درجة مئوية من التبلور بالتجميد تترسب Cr₂(SO₄)₃·18H₂O، مما يحقق فصل النيكل والكروم.

الغسيل عبر الإنترنت لأرجل الملح: وقت إقامة البلورة ≥45 دقيقة، d50 = 1.1 مم، CV ≤4٪، الرطوبة الطاردة المركزية ≤4٪.

يمكن تعديل نسبة ارتجاع السائل الأم من ٠٪ إلى ٢٥٪. عند إثراء نسبة الكروم/النيكل إلى ٣:١، يُعاد إلى خزان الطلاء الكهربائي كـ"محلول شيخوخة"، مما يُحقق حلقة مغلقة.

تنظيف ذكي: يُفعّل التنظيف المكاني (CIP) عند زيادة الموصلية بنسبة ٥٪ أو اختلاف درجة الحرارة أكثر من ٢ درجة مئوية. يُضاف حمض الستريك + EDTA بالتناوب، مما يُطيل دورة التنظيف من ٣ أيام إلى ١٢ يومًا.

ثالثًا: تكوين المعدات

المبخر: مساحة تبادل حراري 480 متر مربع، هامش التصميم 25%، مما يضمن خمس سنوات من التشغيل بدون تسرب.

الضاغط: مروحة مطحونة من قطعة واحدة من مادة التيتانيوم، قطر 0.8 متر، سرعة خطية ≤ 260 متر/ثانية، محمل رفع مغناطيسي، عمر التصميم 100000 ساعة، قيمة الاهتزاز <1.0 مم/ثانية.

أجهزة الطرد المركزي: دافع مكبس ثنائي المرحلة، فجوة الشاشة 0.10 مم، قسم الغسيل يستخدم سائل أم مبرد بدرجة حرارة 5 درجات مئوية لتقليل احتباس الكلور إلى 100 جزء في المليون.

التجفيف: سرير مائع متداول مغلق الحلقة، حماية من النيتروجين، محتوى الأكسجين <2%، درجة حرارة المنتج ≤50 درجة مئوية، منع تحول طور الجفاف لـ NiSO₄.

رابعًا: الأتمتة والسلامة

DCS+APC: التحكم في الحلقة المغلقة لمعدل التبخر، ونسبة الضغط، وكثافة السائل الأم، ومحلل Ni²⁺ عبر الإنترنت، تقلب ±1.5%.

نظام SIS المزدوج المكرر: 14 قفلًا متشابكًا بما في ذلك زيادة الضاغط، ومحتوى الأكسجين >5%، ودرجة الحرارة >60 درجة مئوية، وتسرب Ni²⁺ >0.1 مجم/م³، وزمن الاستجابة <200 مللي ثانية.

تقسيم المناطق المقاومة للانفجار: منطقة الضاغط ExdⅡCT4، وجميع الأجهزة والإضاءة ومنافذ الصيانة حاصلة على شهادة مقاومة للانفجار.

استعادة المعادن الثقيلة عبر الإنترنت: تتم معالجة محلول تجديد الراتينج في خزان استخلاص كهربائي؛ نقاء لوحة النيكل ≥ 99.5٪، واسترداد سنوي يبلغ 28 طنًا من النيكل و 8 أطنان من الكروم، بقيمة 4.2 مليون يوان.

خامسًا: بيانات التشغيل (تقييم الأداء في مايو ٢٠٢٥)

• معدل التبخر: 3000 كجم/ساعة (التصميم 3000)

• البخار المباشر: 0.09 طن/طن من الماء (التصميم 0.12)

• استهلاك الطاقة: 28 كيلوواط ساعة/طن من الماء (ضاغط + مضخة دائرية + مضخة تفريغ + وحدة تبريد)

• مياه التبريد: 1.2 طن/طن من الماء (32 درجة مئوية → 38 درجة مئوية)

• المخرجات: NiSO₄·6H₂O 1.8 طن/يوم، نقاء 99.1%، Cl≤150ppm، Cr≤50ppm

• معدل استرداد النظام: Ni²⁺ 98.5%، Cr³⁺ 98.0%، معدل إعادة استخدام المياه 100%، جميع نفايات المصنع خالية من تصريف المياه

السادس. الفوائد الاقتصادية والبيئية

توفير سنوي في البخار قدره 10,000 طن، أي ما يعادل 1,100 طن من الفحم القياسي، وخفض في انبعاثات الكربون قدره 2,900 طن. توفير في تكاليف الاستعانة بمصادر خارجية قدره 4.5 مليون يوان سنويًا (30 متر مكعب يوميًا × 480 يوانًا للطن × 330 يومًا). عائدات سنوية من أملاح المعادن وألواح النيكل قدرها 6.2 مليون يوان، مع انخفاض إجمالي في تكاليف التشغيل قدره 9.2 مليون يوان. فترة استرداد الاستثمار 1.6 سنة.

٧. ملاحظات العملاء

يعمل نظام MVR منذ ستة أشهر دون أي أعطال في الضاغط، وتصل نقاء أملاح النيكل باستمرار إلى مستوى الطلاء الكهربائي، مما يُلغي تمامًا الحاجة إلى الاستعانة بمصادر خارجية للمعادن الثقيلة. وقد حوّل المشروع "مياه الصرف الصحي" إلى "موارد"، مما يُسهم بشكل كبير في إنشاء مصنع صديق للبيئة في المنطقة الصناعية.