การประยุกต์ใช้เครื่องระเหยแบบ MVR ในการบำบัดน้ำเสียที่มีความเค็มสูง

น้ำเสียที่มีความเค็มสูงเกิดจากแหล่งกำเนิดที่หลากหลาย โดยเฉพาะอุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม ซึ่งผลิตน้ำเสียที่มีความเค็มสูงและมีสารอินทรีย์เข้มข้นในปริมาณมากในกระบวนการผลิต น้ำเสียเหล่านี้มีองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน มีปริมาณเกลือสูง และมีความเข้มข้นของสารอินทรีย์สูง ทำให้การบำบัดด้วยวิธีชีวภาพโดยตรงเป็นไปได้ยาก ตัวอย่างเช่น น้ำเสียจากการผลิตโมโนโซเดียมกลูตาเมต (MSG) ส่วนใหญ่มาจากกากน้ำหมักที่เหลือหลังการสกัด MSG รวมถึงน้ำทิ้งจากกระบวนการเข้มข้นและการตกผลึก และยังรวมถึงน้ำชะล้างและน้ำฆ่าเชื้ออีกหลายสาย ปกติแล้วจะมีน้ำเสียราว 15–25 ตันถูกปล่อยทิ้งต่อการผลิต MSG หนึ่งตัน โดยน้ำเสียนี้ประกอบด้วยเกลืออนินทรีย์ สารลดฟอง สีย้อม ยูเรีย กรดอินทรีย์ชนิดต่าง ๆ และกรดอะมิโนอื่น ๆ ในปริมาณน้อยกว่า 1% น้ำเสียจากกระบวนการผลิตแอลกอฮอล์จากกากน้ำตาล เกิดขึ้นระหว่างการหมักกากน้ำตาล ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากโรงงานน้ำตาล เพื่อผลิตเอทานอล ภายหลังการกลั่น จะได้กากเหล้าที่มีแอลกอฮอล์ปนอยู่ ซึ่งถูกปล่อยทิ้งเป็นน้ำเสีย เมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ น้ำเสียเหล่านี้จะทำให้ออกซิเจนละลายในน้ำลดลง คุณภาพน้ำเสื่อมโทรม และส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณค่าทางนิเวศและประโยชน์ใช้สอยของระบบนิเวศน้ำ ในบรรดามลพิษทางน้ำจากภาคอุตสาหกรรม น้ำเสียดำจากการผลิตกระดาษมีสัดส่วนที่สำคัญ ปัจจุบัน มีเพียงโรงงานผลิตเยื่อกระดาษแบบคราฟท์ขนาดใหญ่จำนวนไม่มากเท่านั้นที่ใช้วิธีการเข้มข้นและเผาทำลายน้ำเสียดำเพื่อ回收ด่าง ขณะที่โรงงานส่วนใหญ่กลับปล่อยน้ำเสียดำที่ยังไม่ผ่านการบำบัดลงสู่แม่น้ำลำธารโดยตรง ส่งผลให้เกิดมลพิษในวงกว้าง
ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับน้ำเสียที่มีการปล่อยสารปนเปื้อนในปริมาณต่ำและมีความเค็มสูง ทำให้จำเป็นต้องกำจัดมลสารออกจากน้ำทิ้งที่มีความเค็ม โดยแนวทางการบำบัดน้ำเสียประเภทนี้ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การบำบัดเชิงชีวเคมีโดยใช้แบคทีเรียทนเค็ม การระเหยและการเข้มข้นด้วยเครื่องระเหยแบบดั้งเดิม การกำจัดเกลือด้วยเทคโนโลยีเมมเบรน และการกำจัดเกลือด้วยกระบวนการไฟฟ้าเคมี อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจากความเป็นพิษและฤทธิ์ยับยั้งของความเค็มสูง สร้างความท้าทายอย่างมากต่อกระบวนการทางชีวเคมี; ระบบระเหยแบบดั้งเดิมมีต้นทุนการดำเนินงานสูงและประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ; ระบบอาศัยเมมเบรนมีราคาแพง มีแนวโน้มเกิดการอุดตันและการปนเปื้อน และยังผลิตน้ำเกลือเข้มข้นซึ่งยากต่อการจัดการ; ส่วนการแยกเกลือด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสนั้น มักไม่สามารถนำไปใช้งานได้จริง เนื่องจากมีสารประกอบอินทรีย์ปนอยู่ ดังนั้น วิธีการบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมจึงมีข้อจำกัดที่สำคัญ ทั้งในด้านเงื่อนไขการปฏิบัติงานที่ต้องเข้มงวด ต้นทุนสูง การไม่สามารถกำจัดเกลือได้ และผลลัพธ์ที่ไม่เป็นที่น่าพอใจ ด้วยเหตุนี้ การบำบัดและฟื้นฟูน้ำเสียประเภทนี้ด้วยวิธีการที่ทันสมัย จึงได้กลายเป็นหนึ่งในประเด็นวิจัยหลักในสาขาการปกป้องสิ่งแวดล้อม
ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันของมนุษย์ วิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการบำบัดน้ำเสียที่มีความเค็มสูงคือการใช้เครื่องระเหยแบบ MVR อุปกรณ์ระเหยแบบ MVR สามารถแยกและบำบัดเกลือให้อยู่ในรูปของแข็ง ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่มีการปล่อยมลพิษต่ำ และผลึกของแข็งที่ได้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
เครื่องระเหยแบบ MVR ประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องระเหย เครื่องแยกเฟสก๊าซ–ของเหลว และเครื่องตกผลึก คอมเพรสเซอร์ไอน้ำถือเป็นองค์ประกอบหลักของระบบระเหยแบบ MVR ระบบนี้ติดตั้งโปรแกรมควบคุม PLC แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้การควบคุมด้วยมือ เทคโนโลยีนี้มีข้อได้เปรียบอย่างชัดเจนในการบำบัดน้ำเสียที่มีความเค็มสูง ทั้งในด้านประสิทธิภาพการระเหย การตกผลึกที่มีประสิทธิภาพ และการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ หลักการทำงานมีดังนี้: ของเหลวเข้าสู่ระบบผ่านทางช่องทางเข้า ถูกทำให้ร้อนล่วงหน้าจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น จากนั้นถูกสูบโดยปั๊มจ่ายไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนต่อไป หลังจากนั้นจะผ่านเครื่องแยกเฟสก๊าซ–ของเหลวเพื่อแยกเฟสไอ–ของเหลว โดยไอจะถูกส่งไปยังคอมเพรสเซอร์ไอน้ำ ส่วนกระแสของเหลวจะถูกสูบกลับไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านปั๊มหมุนเวียนแบบบังคับ เมื่อผ่านการหมุนเวียนแล้ว ของเหลวเข้มข้นจะถูกส่งออกด้วยปั๊มเข้มข้น ในขณะเดียวกัน คอนเดนเสตจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะถูกสูบด้วยปั๊มคอนเดนเสตไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น เพื่อใช้เป็นความร้อนหมุนเวียนต่อไป
เทคโนโลยีหลักของระบบระเหยและตกผลึกแบบ MVR ได้แก่ เครื่องอัดไอน้ำ เครื่องระเหย–เครื่องตกผลึกแบบ MVR และระบบควบคุมอัตโนมัติ
ผังวงจร MVR:

หลักการประหยัดพลังงานของ MVR อยู่ที่:
(1) มีการใช้ระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้าแทนการใช้ไอน้ำร้อน ซึ่งมีการใช้พลังงานต่ำ;
(2) ไอน้ำรองที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการระเหยถูกบีบอัดและนำไปใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่;
(3) การสูญเสียไอน้ำภายในระบบมีน้อย;
(4) ความร้อนเหลือทิ้งจากคอนเดนเสตและของเหลวเข้มข้นถูกนำไปใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารละลายป้อนเข้า
(5) ก๊าซที่ไม่ควบแน่นถูกใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนกับของเหลวเดิม;
(6) มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ใช้ระบบควบคุมความเร็วแบบปรับความถี่ได้
คุณสมบัติของระบบ MVR:
(1) พลังงานสะอาด มีประสิทธิภาพความร้อนสูง การใช้พลังงานต่ำ และมลพิษน้อยที่สุด
(2) น้ำเสียจากภาคอุตสาหกรรมมีค่าการปล่อยมลพิษอยู่ในระดับ “ต่ำ” ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานการปล่อยมลพิษระดับชาติ
(3) บูรณาการหลายฟังก์ชัน ลดต้นทุนการผลิต
(4) มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางสำหรับวัสดุที่รอการแปรรูป
(5) การระเหยที่อุณหภูมิต่ำและการระเหยที่อุณหภูมิแวดล้อม (ไม่เป็นมาตรฐาน ไม่ได้อิงตามหลักการออกแบบภาชนะรับแรงดัน)
(6) สามารถปล่อยวัสดุได้อย่างต่อเนื่องหรือเป็นระยะ โดยมีระบบอัตโนมัติสูงและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ
(7) ระดับความเป็นอัตโนมัติสูงและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ
(8) ขนาดเล็กและมีความคล่องตัวสูง
ความคุ้มค่าทางต้นทุนของ MVR:
การเปรียบเทียบต้นทุนต่อตันของน้ำที่ระเหยออกไป
(อ้างอิงจากค่าพลังงานไอน้ำที่ราคา 200 หยวนต่อตัน และค่าไฟฟ้าที่ราคา 0.7 หยวนต่อหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง)

คำสำคัญ:
ข้อมูลอื่นๆ
การประยุกต์ใช้เครื่องอัดไอน้ำแบบขับเคลื่อนโดยตรงความเร็วสูง Turbovap ในหลากหลายอุตสาหกรรม