إضافات المطاط 250 طنًا يوميًا، نظام التبلور بالتبخير ثلاثي التأثير لمياه CBC

أولا: خلفية المشروع 

يُظهر السائل الأم ومياه الغسيل المُصرَّفة أثناء إنتاج مُسرِّع فلكنة المطاط (CBC) (N-cyclohexyl-2-(4-morpholine thio)benzothiazole)، أربع خصائص رئيسية: ارتفاع نسبة الأملاح (Na₂SO₄ 12-16%، NaCl 3-5%)، وارتفاع نسبة الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) (30000-40000 ملغم/لتر)، وارتفاع السمية (المورفالين ومشتقات البنزوثيازول)، ولونًا مميزًا (لون البلاتين والكوبالت 3000). لم تعد عملية "التخفيف + المعالجة الكيميائية الحيوية + بركة التبخير" التقليدية قادرة على تلبية احتياجات المنطقة من موارد الأملاح المتنوعة. بعد مقارنة خيارات متعددة، قررت الشركة في النهاية اعتماد مسار "المعالجة المسبقة للتصلب وإزالة الطلب على الأكسجين الكيميائي → التبخير والتبلور بالدوران القسري ثلاثي التأثير → استخلاص الملح بالتجميد الجزئي → تجفيف السائل الأم"، وإنشاء نظام تبخير وتبلور ثلاثي التأثير بقدرة 250 طنًا يوميًا لتحقيق تصريف صفري لمياه الصرف الصحي واستغلال موارد كبريتات الصوديوم.

ثانيًا: تصميم جودة المياه وأهدافها

ثالثًا. مسار العملية

1. المعالجة المسبقة

"تليين رماد الجير والصودا + التعويم الهوائي عالي الكفاءة + الأكسدة التحفيزية بالأوزون"، يتم تقليل الصلابة إلى 50 ملجم / لتر، معدل إزالة COD 45٪، تقليل اللون 80٪، مما يضمن عدم وجود خطر من ترسب كربونات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم في التبخر اللاحق.

2. التبلور بالتبخير والدورة القسرية ثلاثية التأثير

تعتمد العملية على نمط التأثير الثلاثي المتمثل في "التيار المتزامن + التسخين الخارجي + الدوران القسري": يُسخّن التأثير الأول عند درجة حرارة 108 درجة مئوية، باستخدام بخار حي مشبع بضغط 0.5 ميجا باسكال من منطقة المصنع؛ ويُسخّن التأثير الثاني عند درجة حرارة 92 درجة مئوية، والثالث عند درجة حرارة 72 درجة مئوية. يدخل البخار الثانوي الناتج عن التأثير الأخير إلى المكثف السطحي، محافظًا على فراغ مقداره -0.088 ميجا باسكال؛ ويبلغ معدل تدفق مضخات الدوران في كل تأثير 5500 متر مكعب/ساعة، وسرعة تدفق 3.2 متر/ثانية داخل الأنابيب، مما يُنتج قصًا بلوريًا منخفضًا وحجم جسيمات كبير؛ ويقع جهاز التبلور DTB في التأثير الثالث، مُنتجًا محتوى صلبًا من الملاط بنسبة 25-30%، ومتوسط حجم جسيمات 0.50 مم، ومحتوى مائي ≤3% بعد الطرد المركزي.

3. استخلاص الأملاح بالتجميد والفصل

يدخل السائل الأم المُطرد مركزيًا إلى مُبلور مُجمد (-5 درجات مئوية)، حيث يترسب Na₂SO₄ على شكل Na₂SO₄·10H₂O. ثم يُعاد هذا الراسب إلى القسم الأمامي عبر الصهر الساخن، محققًا معايير جودة مزدوجة لكبريتات الصوديوم وكلوريد الصوديوم.

٤. تجفيف السائل الأم: يُعاد إدخال السائل الأم المُجمد إلى مُبخِّر ذي غشاء كشط للتجفيف. تحتوي المواد الصلبة المُجففة على ≤ ٥٪ ماء، مما يُنتج ٠.٨ طن يوميًا من الأملاح المُختلطة، والتي تُرسل بعد ذلك إلى مركز النفايات الخطرة في المنطقة الصناعية. يتميز النظام بانعدام تصريف السائل الأم.

٥. معالجة المكثفات: بعد مرور المكثف المختلط عبر خزان معادلة + مفاعل حيوي لاهوائي + مفاعل كيميائي حيوي هوائي + عملية BAF بالأوزون، يكون تركيز الأكسجين الكيميائي (COD) ≤ ٦٠ ملغم/لتر، وموصليته ≤ ٣٠٠ ميكروسيمنز/سم. يُعاد استخدام كل هذا المكثف في عمليات معالجة مياه التغذية والملح لبرج التبريد.

رابعًا: تكوين المعدات الرئيسية

خامسًا . الأداء التشغيلي (متوسط 365 يومًا من أكتوبر 2023 إلى سبتمبر 2024)

• القدرة: 255 طن/يوم (حمولة) (كفاءة 102%)

• استهلاك البخار: 0.31 طن/طن ماء (بما في ذلك التجفيف)

• استهلاك الطاقة الشامل: 19 كيلوواط ساعة/طن من الماء

• إنتاج كبريتات الصوديوم: 31.5 طن/يوم، نقاء 97.5%، بياض 84، يباع لصناعة الزجاج/المنظفات، السعر 360 يوان/طن

• إنتاج كلوريد الصوديوم: 7.8 طن/يوم، نقاء 98.2%، يُباع لمصانع الكلور القلوي

• معدل إعادة استخدام المكثفات: 93%، وتوفير سنوي للمياه يبلغ 82,000 طن

• معدل تشغيل النظام: ٩٧٪. ١٪، ٣ عمليات إيقاف تشغيل غير مخطط لها، كل منها أقل من ٦ ساعات. دورة التنظيف: ١١٠ أيام للتأثير الأول، ١١٠ أيام للتأثير الثاني، ٩٥ يومًا للتأثير الثالث، أي أطول بثلاث مرات من الحلول التقليدية. تكلفة التشغيل: ٣٩ يوانًا صينيًا/طن من مياه الصرف الصحي (بما في ذلك البخار والكهرباء والمواد الكيميائية والعمالة). فترة استرداد الاستثمار: ١.٧ سنة. 

الابتكار التكنولوجي

1. تآزر الملح العالي والطلب الكيميائي المرتفع: المعالجة المسبقة للأكسدة التحفيزية للأوزون + التبلور على مراحل ثلاثية التأثير، معدل إزالة الطلب الكيميائي الإجمالي ≥99.5%، وتجنب الكوك عالي الحرارة.

2. مادة مركبة من التيتانيوم/2205: مقاومة للتآكل الناتج عن الأحماض المختلطة Cl⁻ + SO₄²⁻، وعمر تصميم المعدات 10 سنوات، مما يقلل تكاليف صيانة التآكل السنوية بنسبة 85% مقارنة بحل 316L.

3. التيار المشترك + الدورة القسرية + حجم جسيمات DTB القابل للتحكم: زاد متوسط حجم الجسيمات بنسبة 40%، وانخفض استهلاك طاقة التجفيف بالطرد المركزي بنسبة 18%، وزاد بياض الملح بنسبة 20%. 

4. الفصل بالتجميد: باستخدام مخطط الطور الثلاثي Na₂SO₄-NaCl-H₂O، فإن ترسيب النترات في درجات الحرارة المنخفضة واستعادة المصهور الساخن يزيدان معدل استعادة كبريتات الصوديوم بنسبة 12%.

5. وحدة مكافحة الترسبات بالذكاء الاصطناعي: تتنبأ المراقبة عبر الإنترنت لاختلاف درجة الحرارة والاهتزاز والتوصيل باتجاهات الترسبات وتطلق تلقائيًا برنامج "غسيل المياه + الغسيل الحمضي"، مما يقلل تكاليف التنظيف السنوية بنسبة 60%.

الفوائد البيئية والاقتصادية:  تم تخفيض انبعاثات الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) السنوية بمقدار 3650 طن، وتم تخفيض النفايات الخطرة والأملاح المتنوعة بنسبة 70%، وتم اجتياز شهادة الأداء "صفر تصريف" من المستوى A لدائرة البيئة والبيئة في مقاطعة شاندونغ بنجاح.

توفير سنوي قدره 82 ألف طن من المياه الأولية و23 ألف طن من البخار الحي، مما يقلل تكاليف التخلص من النفايات الخطرة بنحو 10.5 مليون يوان، مع فائدة شاملة قدرها 15.8 مليون يوان.

الخلاصة:  نظام التبلور بالتبخير ثلاثي التأثير لمياه CBC، المُضاف إلى المطاط، بطاقة إنتاجية 250 طنًا يوميًا، والذي يعتمد على "المعالجة المسبقة - التبلور ثلاثي التأثير - الفصل بالتجميد - تجفيف السائل الأم" كنواة له، يُحقق بنجاح عدم تصريف مياه الصرف الصحي عالية الملوحة وعالية الطلب الكيميائي الكيميائي (COD)، واستعادة الموارد المزدوجة لكبريتات الصوديوم وكلوريد الصوديوم. وقد أثبت المشروع موثوقية واقتصاد وقابلية تكرار التقنية المتكاملة "حماية تآكل التيتانيوم + الدوران القسري + التحكم في حجم جسيمات DTB + منع تراكم المقياس بالذكاء الاصطناعي"، مما يوفر نموذجًا متطورًا وقابلًا للتطوير لمعالجة مياه الصرف الصحي العضوية عالية الملوحة في صناعة إضافات المطاط. في المستقبل، سنواصل تطوير التقنيات المتطورة مثل ضغط البخار - الاقتران متعدد التأثيرات، والاستخدام عالي القيمة للأملاح المتنوعة، والتشغيل والصيانة الرقمية لمساعدة المزيد من الشركات الكيميائية على تحقيق تحول أخضر ومنخفض الكربون وتطوير عالي الجودة.