Equipamento de cristalização por evaporação de azoto amoniacal de 5 t/h para tratamento de águas residuais MVR

I. Posicionamento do equipamento

Esta é uma linha de evaporação e cristalização MVR de 5 t/h (120 t/d) para águas residuais com nitrogênio amoniacal, posicionada para um cenário de descarga zero caracterizado por "alto teor de nitrogênio amoniacal, alta salinidade e pequeno volume de água": Afluente NH₃-N ≤ 2000 mg/L (comumente 500–1200 mg/L), TDS 3–12%, DQO ≤ 5000 mg/L; Efluente condensado NH₃-N ≤ 15 mg/L, TDS ≤ 200 mg/L, reutilizado na lavagem de oficinas ou em torres de resfriamento de circulação; O produto cristalizado é principalmente cloreto de amônio, com pureza ≥ 97% e teor de água ≤ 5%, que pode ser vendido diretamente como fertilizante agrícola ou usado internamente.

II. Pacote de Processos Principais (Diagrama Unifilar)

Este é um processo de três etapas: "Pré-tratamento → Evaporação por circulação forçada MVR → Cristalização → Centrifugação → Secagem da solução-mãe". Todo o equipamento pode ser disposto em uma estrutura de 8 m × 6 m × 13,5 m, ocupando uma área de aproximadamente 50 m².

1. Pré-tratamento

Coagulação e Flotação: Adicionar Ca(OH)₂ + PAC/PAM para remover SS, graxa e alguma sílica, atingindo uma turbidez do efluente ≤20 NTU;

Remoção de amônia (opcional): Quando NH₃-N > 3000 mg/L, passe primeiro por uma torre de remoção com pH 11 e uma relação gás-líquido de 300:1, atingindo uma taxa de remoção de 60–70%, reduzindo a carga de evaporação subsequente;

Filtragem de precisão: malha metálica de 50 μm + filtro de saco de 1 μm para garantir que o evaporador não entupa.

2. Evaporador de Circulação Forçada MVR

Capacidade de evaporação: 5 t/h (5 t/h de água de entrada, 4 t/h de água concentrada, 1 t/h de líquido concentrado na saída, densidade específica 1,25–1,30);

Temperatura de evaporação: 70–75℃ (temperatura baixa para evitar a fuga de amônia), grau de vácuo −65kPa;

Aquecedor: Duplo passe, material de titânio TA2, área de troca de calor de 280m², velocidade de fluxo no tubo de 2,3m/s, resistente à corrosão por pite de Cl⁻;

Compressor: Tipo Roots, aumento de temperatura de 18℃, capacidade de processamento de 4200 kg/h de vapor secundário, potência no eixo de 280 kW, conversão de frequência de 30 a 55 Hz;

Bomba de circulação: Acionamento magnético, vazão de 1200m³/h, altura manométrica de 18m, potência de 45kW;

Condensado: Após despojamento secundário em torre de desamônia (relação gás-líquido 200:1), NH₃-N ≤15mg/L, taxa de reutilização de 100%.

3. Cristalizador Contínuo (tipo DTB): Volume efetivo de 8 m³, tempo de residência de 4 h, densidade da suspensão de 25% (em peso), camisa de resfriamento remove 120 kW de calor de cristalização; tamanho médio de partícula de 0,8 a 1,0 mm, teor de umidade do sal úmido após desidratação por centrifugação de 3 a 5%, produção de aproximadamente 550 kg/h (4800 t/ano).

4. Secador de Licor-Mãe (Lâmina Rastelante a Vácuo): Capacidade de processamento de 0,5 t/h (teor de umidade de 70% a 10%), taxa de evaporação de 12 kg/m²·h, área de secagem de 40 m²; fonte de calor: calor residual de condensação a 75 °C + suplemento de vapor fresco a 0,3 MPa, consumo total de vapor de 120 kg/h; o sal misto seco é depositado diretamente em aterro sanitário rígido após o ensacamento, o sistema não gera nenhum efluente líquido.

III. Consumo de energia e custos operacionais (com base em 8000 h/ano)

1. Consumo de eletricidade: Compressor 280kW + Bomba/Ventilador 60kW = 340kW, consumo de eletricidade por tonelada de água 68kWh;

2. Vapor: Pré-aquecimento na inicialização 0,6 t, reposição contínua de vapor 0,12 t/h, consumo de vapor por tonelada de água 24 kg;

3. Reagentes: Álcali líquido, PAC, antiespumante, totalizando 2,8 yuans/tonelada de água;

4. Custo operacional total ≈ 55 yuans/tonelada de águas residuais (preço da eletricidade 0,65 yuans/kWh, preço do vapor 220 yuans/tonelada).

IV. Detalhes principais do projeto

1. Prevenção da Emissão de Amônia: O evaporador, o condensador e a bomba de vácuo estão todos conectados a uma torre de absorção de ácido sulfúrico diluído a 0,5%, com diâmetro de Φ800mm, altura do enchimento de 4m, taxa de absorção de NH₃ ≥99%, e a solução de sulfato de amônio a 15%, um subproduto, é reutilizada. 

2. Antiespumante/Anticalcário: Adição online de 2-3 ppm de antiespumante de alta temperatura; Troca automática para água quente a 80°C durante 3 minutos na retrolavagem a cada 8 horas, estendendo o ciclo de limpeza para 21 dias.

3. Seleção de Materiais: Peças em contato com materiais: titânio TA2 (tubos de aquecimento, separador, tubos de circulação); Lado do vapor secundário: aço duplex 2205; Tambor da centrífuga: aço super duplex 2507, vida útil ≥ 10 anos.

V. Investimento e Entrega

1. Custo do equipamento: Unidade principal MVR 3,2 milhões + centrífuga de cristalização 900.000 + secagem da solução-mãe 700.000 + pré-tratamento 600.000 = 5,4 milhões (incluindo impostos);

2. Instalação e comissionamento: 45 dias (montagem modular em skid, apenas tubulação e fiação no local); 

3. Garantia: 5 anos de garantia para a unidade principal, 30.000 horas de serviço do compressor sem desmontagem e inspeção, garantia de desempenho: capacidade de evaporação ≥ 5 t/h, taxa de remoção de NH₃-N ≥ 99%, consumo total de energia por tonelada de água ≤ 70 kWh.

VI. Desempenho do Aplicativo

1. Uma empresa agroquímica de Shandong: Um sistema de recuperação de metano (MVR) de cloreto de amônio para efluentes, com capacidade de 5 t/h, está em operação há 28 meses, atingindo uma concentração de NH₃-N de 1100 mg/L → condensado de 8 mg/L, com produtos de cloreto de amônio que atendem ao padrão de grau agrícola GB/T2946-2018.

2. Parque industrial de produtos químicos finos em Heilongjiang: O sistema MVR de 5 t/h serve como tratamento terminal para a solução-mãe nitrogenada com alto teor de amônia no parque, combinado com processos bioquímicos e Fenton para alcançar o descarte zero de efluentes.

Em resumo, até 2025, o equipamento de cristalização por evaporação MVR para tratamento de águas residuais com nitrogênio amoniacal de 5 t/h será um sistema completo, altamente padronizado, modular e comprovado, amplamente aplicável ao tratamento de águas residuais com alto teor de nitrogênio amoniacal e alta salinidade, bem como à recuperação de sais de amônia em indústrias como pesticidas, farmacêutica, terras raras e reciclagem de baterias.