مبخر ثلاثي التأثير بقدرة 5 أطنان/ساعة لمصانع الأدوية لمعالجة مياه الصرف الصحي الدوائية

أولا: نظرة عامة على المشروع 

يُنتج مصنع للمواد الخام الدوائية 800 طن من الأدوية المضادة للفيروسات سنويًا، ويُصرّف يوميًا 120 مترًا مكعبًا من مياه الصرف الصحي عالية الملوحة وعالية الطلب الكيميائي الكيميائي (COD). تحتوي هذه المياه على 6-8% كلوريد الصوديوم، و0.5% ميثانول، و1000-3000 ملغم/لتر من المواد الوسيطة API، و20000-35000 ملغم/لتر من الطلب الكيميائي الكيميائي (COD). بلغت تكلفة التخلص من النفايات المُستعان بها خارجيًا في البداية 380 يوانًا صينيًا للطن، مع مخاطر نقل وتخزين كبيرة. في عام 2023، أنشأت الشركة وحدة جديدة للتبخير والتبلور ثلاثي التأثير (يُشار إليها فيما يلي باسم "هذه الوحدة")، بسعة 5 أطنان/ساعة، تُعالج 90% من مشكلة مياه الصرف دفعةً واحدة، وتُعيد استخدام المُكثّفات، وتُستعان بمصادر خارجية لاستغلال موارد الملح الرطب الصناعي الناتج عن المنتجات الثانوية، مما يُخفّض التكلفة الإجمالية للتخلص من النفايات إلى 85 يوانًا صينيًا للطن.

II. مسار العملية

2.1 نظرة عامة على العملية

تتكون العملية من خمس مراحل: المعالجة الأولية ← تركيز الغشاء المتساقط بتيار معاكس ثلاثي التأثير ← تبلور الدوران القسري ← فصل بالطرد المركزي ← تجفيف السائل الأم. النظام بأكمله مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 316L/2205، مع سطح تلامس للمادة Ra≤0.6 ميكرومتر، مما يُلبي متطلبات ممارسات التصنيع الجيدة (GMP) لسهولة التنظيف.

·  المعالجة المسبقة: يتم ترشيح مياه الصرف الصحي من خلال مرشح سلة 100 ميكرومتر → إزالة الغازات بالتفريغ في درجة حرارة منخفضة (45 درجة مئوية، -0.085 ميجا باسكال) لاستعادة 95٪ من الميثانول → الأكسدة التحفيزية للأوزون، مما يقلل من الطلب الكيميائي للأكسجين إلى 12000 مجم / لتر.

·   فيلم السقوط ذو التأثير الأول: يدخل البخار الحي عند 0.6 ميجا باسكال (158 درجة مئوية) إلى جانب الغلاف لعملية التأثير الأول؛ يتم تسخين مياه الصرف الصحي مسبقًا إلى 45 درجة مئوية قبل دخول جانب الأنبوب، مع التركيز بمقدار 1.5 مرة؛ يعمل البخار الثانوي عند 120 درجة مئوية كمصدر للحرارة لعملية التأثير الثاني.

·   التشغيل المعاكس للتيار للتأثير الثاني/الثالث: نقطة غليان التأثير الثاني 95 درجة مئوية، والتأثير الثالث 72 درجة مئوية، مع الحفاظ على -0.075 ميجا باسكال باستخدام مضخة تفريغ؛ معامل انتقال الحرارة النوعي الإجمالي 1800 واط/(م²·ك)، معدل التبخر 12 كجم/(م²·ساعة).

·   فصل التبلور: تركيز التفريغ للتأثير الثالث 28% (قريبة من التشبع)، يتم ضخه في جهاز تبلور الدوران القسري من نوع OSLO، ودرجة حرارة التشغيل 82 درجة مئوية، وكثافة الملاط 20%، ويتم الطرد المركزي للحصول على ملح رطب مع محتوى مائي ≤3% وبياض 80%.

·  تجفيف المحلول الأم: يتم تجفيف المحلول الأم بالطرد المركزي بتركيز 100000 ملجم/لتر بواسطة مجفف مجداف للحصول على 0.6 طن/يوم من الملح المخلوط بنسبة ماء 5%، وإرساله إلى حرق النفايات الخطرة.

2.2 تكوين المعدات

·   سعة التبخر: 5 طن/ساعة (ملوحة 8% في المياه الداخلة)

·   مساحة التبادل الحراري: التأثير الأول 180 مترًا مربعًا، التأثير الثاني 160 مترًا مربعًا، التأثير الثالث 140 مترًا مربعًا

·   استهلاك البخار: 0.32 كجم بخار/كجم ماء (تأثير ثلاثي + مضخة أوتوكلاف)

·   دوران مياه التبريد: 60 متر مكعب/ساعة (28 درجة مئوية → 35 درجة مئوية)

·   نظام الفراغ: حلقة مائية + نظام فراغ جذري ثنائي المرحلة -0.085 ميجا باسكال

·   المواد: جانب الأنبوب 2205، جانب الغلاف 316L

ثالثًا: أهمّ الملامح التكنولوجية

3.1 إعادة الضغط بالبخار الحراري (TVR)

يتم ضغط البخار الثانوي من مرحلة التأثير الأول، في البداية عند 120 درجة مئوية، إلى 135 درجة مئوية بواسطة مضخة نفاثة بخارية بقوة 0.8 ميجا باسكال قبل العودة إلى جانب غلاف التأثير الأول، مما يؤدي إلى توفير 18% من البخار وتقليل استهلاك البخار الإجمالي إلى 0.32 كجم / كجم من الماء.

3.2 منع الترسبات والتطهير المكاني

تستخدم تقنية التنظيف المكاني عبر الإنترنت التنظيف بالتناوب باستخدام 2% NaOH + 1% HNO₃ عند 80 درجة مئوية، بدورة مدتها 10 أيام ووقت تنظيف مدته 4 ساعات.

3.3 مراقبة جودة الملح

من خلال تصنيف OSLO والشطف، يبلغ حجم البلورة D50 0.7 مم؛ بعد الطرد المركزي، يؤدي الشطف بالماء منزوع الأيونات البارد بدرجة حرارة 2 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ إلى نقاء كلوريد الصوديوم بنسبة 97%.

3.4 معالجة المكثفات العميقة

يخضع المكثف الثانوي مع COD 300~500mg/L والميثانول ≤5mg/L لمعالجة الأوزون التحفيزي + الفلتر البيولوجي، مما ينتج عنه COD ≤30mg/L، والذي يتم إعادة استخدامه بعد ذلك في نظام مياه التبريد المتداولة بمعدل إعادة استخدام 95%.

رابعًا: النتائج التشغيلية 

بدأت الوحدة العمل بنجاح في المحاولة الأولى في نوفمبر 2023. بيانات تقييم الأداء لمدة 72 ساعة:

·   معدل التبخر: 5.2 طن/ساعة (التصميم 5 طن/ساعة)

·   استهلاك البخار: 0.31 كجم/كجم ماء

·   إنتاج الملح: 0.42 طن/ساعة

·   معدل استرداد المكثفات: 95٪

·   توفر الوحدة: >98% (4320 ساعة تشغيل على مدى 6 أشهر)

خامساً: الفوائد الاقتصادية والبيئية

5.1 المؤشرات الاقتصادية

التكلفة التشغيلية السنوية: حوالي 1.28 مليون يوان صيني (180 يوان صيني للطن، 0.65 يوان صيني للكهرباء/كيلوواط ساعة، 10 ...

5.2 المؤشرات البيئية

تخفيض سنوي قدره 36000 طن من مياه الصرف الصحي عالية الملوحة وتخفيض 1080 طن من انبعاثات الطلب الكيميائي للأكسجين؛ واستعادة 95% من الميثانول وتخفيض 55 طن من المركبات العضوية المتطايرة؛ وتخفيض 2800 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا؛ وحرق 180 طنًا من أملاح النفايات الخطرة وفقًا للوائح، مما يحقق "التخفيض والاستخدام الأمثل للموارد".