Düşük Sıcaklık Buharlaştırma Teknolojisine Genel Bakış: Prensipler ve Uygulamalar

Düşük sıcaklıkta buharlaştırma teknolojisi verimli ve enerji tasarruflu bir buharlaştırma yöntemidir. Düşük sıcaklıkta buharlaştırma, genellikle 35 ila 50 °C arasında bir çalışma sıcaklığına sahip bir buharlaştırma işlemini ifade eder. Özellikle yüksek konsantrasyonlu, yüksek tuz içerikli veya ısıya duyarlı maddeler içeren çözeltilerin işlenmesi için uygundur. Temel prensibi, buharlaştırıcının içindeki basıncı azaltmak için bir vakum pompası kullanmak, böylece çözeltinin kaynama noktasını düşürmek ve böylece buharlaştırmanın nispeten düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirilebilmesidir.

Düşük sıcaklık buharlaştırma teknolojisinin çalışma prensibi:

Ön ısıtma: Bu adım tamamen otomatiktir. Ham su kovası orta sıvı seviyesine ulaştığında, su pompası vakum oluşturmak için çalışır, buharlaştırıcı otomatik olarak suyla dolar ve kompresör buharlaştırma tankındaki atık suyu ısıtmak için ısı üretmek üzere çalışır. Vakum altında, atık su sıcaklığı yaklaşık 30 °C'ye yükselir, atık su buharlaşmaya başlar ve ön ısıtma tamamlanır.

Buharlaştırma ve konsantrasyon işlemi: Buharlaştırma sıcaklığı 35-40 °C'ye ayarlanır, kompresör ısı üretmek için soğutucuyu sıkıştırır ve su hızla buharlaşırken, soğutucu genleşme vanasından gazlaştırıldıktan sonra soğutmak için ısıyı emer, buhar yükselir ve sıvılaşmak ve su depolama tankına girmek için soğuk sıvıyla buluşur, soğutucu ısıyı emer ve atık suyu yeniden ısıtmak için kompresör tarafından sıkıştırılır ve ısıtılır. Buharlaşma işlemi sırasında kabarcıklar yükselirse, sensör bunu algılar ve kabarcıkları ortadan kaldırmak için otomatik olarak köpük önleyici eklenir. Bir döngü tamamlandıktan sonra, konsantre boşaltılmaya başlar (bir döngünün süresi ayarlanabilir).

Konsantre deşarjı: Bir buharlaştırma çevrimi tamamlandıktan sonra, sıkıştırma pompası çalışmayı durdurur, konsantre boru hattının pnömatik valfi açılır, buharlaştırma tankı basınçlandırılır ve konsantre, konsantre variline preslenir.

Düşük sıcaklık buharlaştırma teknolojisinin prensibi ve özellikleri:

Vakum dekompresyonu: Buharlaştırıcının içindeki gaz, düşük basınçlı bir ortam oluşturmak için bir vakum pompasıyla çıkarılır. Kaynama noktası basınçla orantılı olduğundan, basıncı düşürmek çözeltinin kaynama noktasını düşürebilir. Örneğin, standart atmosfer basıncı altında suyun kaynama noktası 100°C'dir, ancak vakum ortamında kaynama noktası yaklaşık 30°C ila 40°C'ye düşebilir.

Buharlaşma ve yoğunlaşma: Düşük basınçlı bir ortamda, çözelti buharlaşmaya başlar ve buhar üretir. Buharın bu kısmı daha sonra kondansatöre verilir, burada soğutulur ve tekrar sıvı hale yoğunlaştırılır, böylece çözücü ve çözünen maddenin ayrılması sağlanır.

Buhar sıkıştırma ve yeniden kullanım: Bazı düşük sıcaklık buharlaştırma sistemlerinde, buhar kompresör tarafından daha fazla sıkıştırılır, bu da buharın sıcaklığını ve basıncını artırarak, çözümün diğer kısımlarını ısıtmak için bir ısı kaynağı olarak sistemde geri dönüştürülmesine olanak tanır. Bu buhar yeniden sıkıştırma teknolojisi, sistemin enerji verimliliğini önemli ölçüde artırır.

Enerji tasarrufu özellikleri: Düşük sıcaklık buharlaştırıcı, kompresör aracılığıyla sıcaklığı yükselttikten sonra buharlaştırma işlemi sırasında üretilen düşük sıcaklık buharını yeniden kullanmak için düşük sıcaklık ısı pompalarının prensibini kullanır, bu da ek ısı enerjisinin tüketimini büyük ölçüde azaltır. Geleneksel buharlaştırma teknolojisiyle karşılaştırıldığında, işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir.

Isı değişimi: Isı enerjisinin bir kısmını geri kazanmak ve enerji verimliliğini daha da artırmak için genellikle buharlaştırıcıya bir ısı değiştirici yerleştirilir.

Düşük Sıcaklık Buharlaştırma Teknolojisinin Uygulama Durumu

Günümüzde endüstriyel atık sıvı arıtımında fiziksel ve kimyasal yöntemler, membran arıtımı, yüksek sıcaklıkta damıtma, biyokimyasal arıtım, düşük sıcaklıkta buharlaştırma ve diğer arıtım yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük sıcaklıkta buharlaştırma sisteminin avantajları düşük sıcaklıkta buharlaştırma, ölçek üretmenin kolay olmaması, çok kısa işlem zinciri, basit ekipman çalışması, yüksek otomasyon derecesi, daha yüksek konsantrasyon verimliliği, daha rahat bakımdır ve endüstriyel atık sıvı arıtımında, atık sıvı konsantrasyonunda, atık sıvı kaynak kullanımında, özel atık sıvı arıtımında vb. iyi bir şekilde uygulanmıştır.

A. Çöp sızıntı suyu konsantrasyonu: Çöp sızıntı suyu, yüksek COD konsantrasyonu, yüksek kroma, güçlü koku ve zor arıtım özelliklerine sahip yüksek konsantrasyonlu organik atık sıvıdır. Şu anda, ters ozmoz (RO) teknolojisi, hala yüksek tuz, yüksek kroma, yüksek COD ve zor biyolojik bozunma içeren RO konsantresi üreten ve atık sıvı arıtma hacminin yaklaşık 20% ila 50%'sini oluşturan arıtma için kullanılmaktadır.

Sızıntı suyu konsantresi vakumlu düşük sıcaklık buharlaştırması ile daha da yoğunlaştırılır. İnorganik tuzlar ve uçucu maddeler buhara girer ve bazı uçucu olmayan kirleticiler, ağır metaller, katı safsızlıklar ve diğer maddeler konsantrede kalır. Konsantre santrifüjlü ayırma, filtre presleme ve diğer önlemlerle daha da azaltılır. Sıvı, dolaşımlı buharlaştırma için düşük sıcaklık buharlaştırıcının ön ucuna geri döndürülür ve üretilen kondensat deşarj veya yeniden kullanım standartlarını karşılar.

Düşük sıcaklık buharlaştırma arıtma teknolojisinden sonra, su sızıntı suyundan ayrılır, uçucu organik asitler, amonyak ve uçucu hidrokarbonlar buharla birlikte kondensata girer ve inorganik maddeler, ağır metaller ve çoğu organik madde kalan konsantrede kalır. Kondensattaki COD, TDS ve NH3-N içeriklerinin hepsi azalır. Buharlaştırma işlemi sızıntı suyunu orijinal hacmin yaklaşık 2% ila 10%'sine kadar yoğunlaştırabilir.

B. Tehlikeli atık sıvı konsantrasyonu: Şu anda, endüstri tarafından üretilen tehlikeli atık sıvıları esas olarak mekanik işleme atık sıvısı, elektrokaplama atık sıvısı, kesme sıvısı, temizleme atık sıvısı, floresan atık sıvısı ve diğer atık sıvıları içerir ve bunların bileşenleri genellikle "Ulusal Tehlikeli Atık Listesi"nde açıkça belirtilen bileşenleri içerir. Şu anda, ana yöntem bertarafı bertaraf yeterliliklerine sahip üçüncü taraf bir işletmeye dış kaynak olarak yaptırmaktır. Atık, dışarı taşınmadan önce düşük sıcaklıkta buharlaştırma ile işlenirse, tehlikeli endüstriyel atık sıvı bertarafının maliyetinden ve enerji tüketiminden büyük ölçüde tasarruf sağlanabilir.

Tehlikeli atık sıvının konsantrasyonu ve azaltılmasında düşük sıcaklıkta buharlaştırma teknolojisi kullanılır. Atık sıvı konsantrasyon oranı 75%'ye ulaşır, konsantre sıvıdaki safsızlık konsantrasyonu 80%'dir ve atık sıvıdaki kirleticiler iyi bir şekilde uzaklaştırılır.

C. Kömür kimya endüstrisinde yüksek tuzlu ve parçalanması zor organik atık sıvısı: Kömür kimyasal atık sıvısı genellikle yüksek COD, yüksek tuz içeriği, parçalanması zor ve toksik maddeler özelliklerine sahiptir. Bazı yüzey aktif maddeler güçlü lipofilisite, güçlü emülsifikasyon ve dispersiyon yeteneği, kararlı özellikler ve parçalanması kolay olmama ile karakterize edilir. Konsantre ana likör buharlaştırılır ve karışık tuz üretmek için kristalleştirilir. Düşük sıcaklıktaki buharlaştırma sistemi, ana likörü kristalleştirmek ve kurutmak için sonunda tanıtılabilir ve bu da kömür kimya endüstrisinde sıfır yüksek tuzlu atık su deşarjı sağlayabilir.

D. Petrol sahası atık sıvısının arıtımı: Ağır petrol atık sıvısı yüksek yağ içeriği, yüksek askıda madde ve yüksek mineralizasyon özelliklerine sahiptir. Genellikle, yağ-su ayrımı bobin ısıtması ile gerçekleştirilir. Gerekli ısı genellikle kazan tarafından sağlanır. Kazan yanması büyük miktarda yüksek kaliteli su temini gerektirir. Belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılmış su, ısı değişimi için bobine girer. Sahada su elde etmek zordur. Genellikle, buharlaştırma işlemi petrol sahası atık sıvısını yüksek kaliteli kazan besleme suyuna buharlaştırmak için kullanılır. Bu sadece petrol sahası suyunun arıtımını gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda kazanlar için yüksek kaliteli su kaynakları sağlayarak iyi bir kaynak geri dönüşümü ve yeniden kullanım modeli oluşturur.

Düşük sıcaklıkta buharlaştırmayı, petrol ve gaz sahası kanalizasyon istasyonlarını, yüksek tuzlu ve yüksek sertlikte ağır petrol atık sularını ve yüksek kükürtlü gaz sahası atık sıvılarını arıtmak için kullanın. Arıtmadan sonra ağır petrol atık sıvısının silika konsantrasyonu ≤ 50 mg/L, yağ içeriği ≤ 2,0 mg/L'dir ve buharlaştırma ile elde edilen damıtılmış suyun iletkenliği sadece 17μS/cm'dir ve bu da kazan besleme suyu gereksinimlerini karşılar. Kükürt içeren atık sıvı, kompozit alkali, koagülant ve flokülant eklenerek yumuşatılır ve derin arıtma, termal geri kazanım kazanlarında yeniden kullanılır. Sıfır deşarj, makul planlama ve diğer su arıtma prosesleriyle kombinasyon yoluyla elde edilir. Ek olarak, düşük sıcaklıkta buharlaştırma teknolojisi, yüksek tuzlu atık sıvı, atık sondaj sıvısı, kırılma dönüş sıvısı ve sondaj işlemi sırasında oluşan diğer atık sıvıları arıtmak için kullanılır. Arıtılmış su, "Kapsamlı Atık Su Deşarj Standardı"ndaki ilgili standartları karşılayabilir.

E. Özel atık sıvı arıtımı: Düşük sıcaklıkta buharlaştırma, boya atık sıvısı, kesme sıvısı, atık emülsiyon, ince kimyasal atık sıvısı ve elektrokaplama atık sıvısı gibi özel atık sıvılarının arıtımında da kullanılır. Küçük üretim hacmi, parçalanması zor organik kirleticilerin yüksek içeriği, karmaşık bileşim ve arıtım zorluğu özellikleri nedeniyle fiziksel ve kimyasal yöntemlerin ve membran arıtım yöntemlerinin kullanımı uzun bir proses akışına, sık bakım ve onarıma ve yüksek arıtım maliyetlerine sahiptir.

F. Atık sıvının kaynak kullanımı: Düşük sıcaklıkta buharlaştırma, atık sıvı kaynak kullanımında esas olarak atık asit arıtımı ve ağır metal geri kazanımı için kullanılır, bu da çevre kirliliğini azaltır ve belirli bir ölçüde kaynak geri dönüşümünü gerçekleştirir ve çevre koruma işlemi için ulusal gereklilikleri karşılar.

Bakır içeren nitrik asit atık asidi ve titanyum içeren nitrik asit ve hidroflorik asit atık asidi için, düşük sıcaklıkta ısıtma, nitrik asit veya hidroflorik asit ve atık asitteki suyun gaza dönüştürülmesi için kullanılır ve buharlaşan asit gazı soğutulur ve yoğunlaştırılarak nitrik asit veya hidroflorik asit rejenerasyon asidi oluşturulur.