Explicação detalhada do processo de cristalização por evaporação MVR para águas residuais de coqueificação.

As águas residuais da coqueificação apresentam uma composição complexa, contendo altas concentrações de fenóis, cianetos, nitrogênio amoniacal, matéria orgânica e sais, o que as torna um exemplo típico de efluente industrial de difícil tratamento. Com padrões ambientais cada vez mais rigorosos e exigências de "descarte zero", a tecnologia de cristalização por evaporação com recompressão mecânica de vapor (MVR) tornou-se uma importante solução para o tratamento profundo e recuperação de recursos das águas residuais da coqueificação.

I. Princípio do Processo 

O princípio fundamental do processo de cristalização por evaporação MVR é a reciclagem em circuito fechado da energia do vapor:

1. Evaporação inicial: A água residual de coqueificação pré-tratada entra no evaporador e ferve a uma temperatura baixa (normalmente entre 60 e 90 °C) sob vácuo, gerando vapor secundário.

2. Aprimoramento da Compressão de Vapor: O vapor secundário é comprimido por um compressor mecânico (como um compressor centrífugo ou um compressor Roots), aumentando sua pressão e temperatura, transformando-o em vapor de alta qualidade.

3. Reciclagem de calor: O vapor de alta temperatura e pressão retorna ao evaporador como fonte de calor para aquecer as águas residuais, condensando-se em seguida em condensado de alta pureza. As águas residuais continuam a evaporar e a concentrar-se, resultando numa reciclagem de energia eficiente.

4. Separação por cristalização: O líquido concentrado entra no cristalizador, onde a temperatura e a supersaturação são controladas para promover a cristalização de sais (como cloreto de sódio e sulfato de sódio). Após centrifugação e secagem, obtêm-se os produtos de sal industriais.

II. Fluxo de Processo Típico

1. Etapa de pré-tratamento: ajuste do pH, remoção de sólidos em suspensão, óleos e íons que formam incrustações com facilidade (como o amolecimento por cálcio e magnésio) e realização de oxidação avançada quando necessário para melhorar a evaporação e a qualidade da cristalização das águas residuais.

2. Evaporação e concentração MVR: As águas residuais entram em um evaporador de película descendente/circulação forçada, onde um compressor aumenta a energia térmica do vapor secundário, alcançando a evaporação a baixa temperatura com uma taxa de evaporação superior a 80%, reduzindo significativamente o volume de águas residuais.

3. Cristalização e Separação: O líquido concentrado entra em um cristalizador, onde a cristalização gradual ou a cristalização por congelamento é usada com base nas características do sal para separar o cloreto de sódio, o sulfato de sódio e outros cristais.

   Centrífugas e secadores desidratam e secam os cristais, produzindo sal industrial comercializável.

4. Tratamento do condensado e da solução-mãe: O condensado de evaporação pode ser reutilizado ou tratado posteriormente com tecnologia de membrana antes da reutilização.

   A solução-mãe pode ser ainda mais concentrada ou tratada como sais diversos, atingindo um descarte de águas residuais próximo de zero.

5. Sais diversos e recuperação de recursos: Sais diversos podem ser processados ou separados para reciclagem, reduzindo o desperdício perigoso e gerando benefícios econômicos.

III. Características e vantagens técnicas: 

1. Economia de energia extrema e baixos custos operacionais

   O consumo de energia é apenas 1/3 a 1/2 do da evaporação multiefeito tradicional, com custos de eletricidade de aproximadamente 8 a 12 yuans por tonelada de água tratada, atingindo uma taxa de economia de energia de 60% a 80%.

2. Operação em baixas temperaturas, alta adaptabilidade

   A operação a vácuo e em baixa temperatura reduz a decomposição de substâncias sensíveis ao calor, bem como a corrosão e a formação de incrustações nos equipamentos, sendo adequada para águas residuais com alto teor de sal e matéria orgânica.

3. Recuperação de Recursos de Alta Eficiência

   A tecnologia de separação e cristalização de sais permite recuperar sais industriais como o cloreto de sódio e o sulfato de sódio, reduzindo o volume de sais diversos e resíduos perigosos, possibilitando a utilização de recursos.

4. Alto nível de automação e estabilidade

   O sistema de controle inteligente permite operação autônoma e controle preciso, garantindo funcionamento estável a longo prazo.

5. Tamanho compacto e instalação flexível.

   Alta integração de equipamentos, ocupando apenas 1/3 a 1/2 da área dos processos tradicionais, adequado para empresas com espaço limitado.

IV. Cenários e casos de aplicação

1. Descarte Zero de Efluentes na Indústria de Coque: Permite a redução do volume de efluentes, a cristalização do sal e a reutilização dos recursos hídricos. Um exemplo típico é um grupo de coqueificação em Shanxi, que recupera dezenas de milhares de toneladas de sal industrial anualmente, economizando centenas de milhares de metros cúbicos de água.

2. Tratamento de águas residuais com alto teor de sal e alta DQO: Adaptável a águas residuais complexas com DQO de 2000 a 10000 ppm e teor de sal de 3,5% a 25%.

3. Aplicação combinada de tecnologia de membrana e oxidação avançada: Obtenção de tratamento completo com taxa de reutilização do permeado superior a 95%.

V. Desafios técnicos e contramedidas

1. Teor complexo de sal e riscos de incrustação

   Otimizar o pré-tratamento, combinando cristalização fracionada ou cristalização por congelamento para reduzir a formação de incrustações e melhorar a qualidade dos cristais.

2. Altos impactos de DQO e viscosidade

   Controle a proporção de concentração, segmente o tratamento racionalmente e, se necessário, descarte parte da solução-mãe ou utilize evaporação com sal misto.

3. Desempenho do compressor e produção nacional

   Otimize compressores de alta eficiência, inove na tecnologia de compressores centrífugos de alta velocidade e melhore a eficiência e a vida útil dos equipamentos.

4. Equilibrar economia e investimento

   A produção em larga escala e a substituição interna reduzem os custos de equipamentos e aumentam a adoção de aplicações entre as PMEs.

VI. Tendências de Desenvolvimento Futuro

1. Integração de tecnologias: Combinada com separação por membrana, oxidação avançada, etc., para alcançar uma solução completa de "concentração por membrana + evaporação MVR + cristalização fracionada".

2. Atualização inteligente: Introdução de algoritmos de IA e IoT para realizar monitoramento remoto e controle inteligente, melhorando a eficiência energética e a estabilidade.

3. Desenvolvimento verde e de baixo carbono: Reduzir o consumo de energia e as emissões de gases de efeito estufa, contribuindo para a estratégia de "carbono duplo" e para a construção de fábricas verdes.

4. Impulsionado por políticas: Políticas ambientais mais rigorosas levaram à cristalização por evaporação de vapores microbianos (MVR) como padrão para o tratamento de águas residuais em indústrias de alto consumo energético.

VII. Conclusão 

O processo de cristalização por evaporação MVR para efluentes de coqueificação, com suas principais vantagens de alta eficiência, economia de energia, recuperação de recursos e emissões quase nulas, tornou-se uma tecnologia fundamental para o tratamento de efluentes e a transformação verde na indústria de coqueificação. Com a otimização do processo, atualizações inteligentes e apoio político, sua aplicação se tornará mais disseminada, ajudando as empresas a alcançar uma situação vantajosa tanto em termos de conformidade ambiental quanto de benefícios econômicos, e promovendo o desenvolvimento sustentável do setor.