Bay hơi nước thải là một phương pháp loại bỏ hàm lượng nước khỏi nước thải bằng cách chuyển đổi nước thành hơi và giữ lại chất thải gây ô nhiễm. Nói cách khác, thiết bị bay hơi nước thải là thiết bị sử dụng các quá trình nhiệt động lực học và truyền khối lượng để làm bốc hơi nước có trong nước thải và cô đặc chất thải còn lại.
MỤC LỤC BÀI VIẾT
Thiết bị bay hơi nước thải là gì
Thiết bị bay hơi nước thải (evaporator wastewater) hay còn gọi là thiết bị hóa hơi nước thải, bốc hơi nước thải, hệ thống cô đặc chất thải lỏng.
Thiết bị bay hơi nước thải là thiết bị có chức năng làm giảm khối lượng và thể tích chất thải. Bay hơi nước thải là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ các chất gây ô nhiễm và chất thải lỏng trong các nước thải khó có thành phần ô nhiễm cao.
Đối với chất thải trong các ngành sản xuất công nghiệp nặng, có thể chứa tới 150.000 ppm TDS (tổng chất rắn hòa tan) trở lên, hóa hơi là phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và đã được chứng minh tốt nhất để thu hồi và tái sử dụng nước. Ngoài ra, không có công nghệ nào khác có thể đạt được tỷ lệ thu hồi và tập trung nước cao, có khả năng đạt được tổng nồng độ chất rắn còn lại trên 85%. Phương pháp cô đặc và hóa hơi nước thải có thể loại bỏ muối, kim loại nặng và các hợp chất ô nhiễm nặng, độc hại có trong nước thải, giúp giảm đáng kể chi phí xử lý nước thải và xử lý chất thải.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị bay hơi nước thải
Thiết bị bay hơi nước thải hoạt động theo nguyên lý nhiệt động lực học để truyền nhiệt lên nguồn dung dịch thải kết hợp với quá trình tuần hoàn không khí để làm bốc hơi nước thải. Tùy theo mỗi công nghệ bay hơi nước thải và nguồn nhiệt sử dụng mà nguyên lý hoạt động cũng khác nhau. Nhưng nhìn chung nguyên lý hoạt động của hệ thống bay hơi nước thải gồm các quy trình sau:
Bước 1: Nạp liệu vào bể chứa:
Nước thải được đưa vào bể xử lý từ bể chứa với lưu lượng cần xử lý và phù hợp với công suất của thiết bị hóa hơi.
Bước 2: Bơm cấp nước thải:
Sử dụng bơm để bơm chuyển nước thải vào thiết bị bay hơi nước thải và có thể được kích hoạt bằng công tắc bật tắt hoặc sử dụng hệ thống tự động chiết rót.
Bước 3: Cấp nhiệt:
Quá trình bay hơi nước thải phụ thuộc vào hơi nước nóng được tạo ra bởi bộ trao đổi nhiệt, làm tăng sự hóa hơi và nồng độ chất rắn. Nhiệt trong thiết bị bay hơi tạo ra một mặt phẳng hoặc thậm chí sôi trên bề mặt dung dịch.
Bước 4: Thổi khí
Quạt gió trên thiết bị bay hơi nước thải hút không khí vào bồn bay hơi để loại bỏ hơi nước và hỗ trợ quá trình gia nhiệt.
Bước 5: Nén
Máy nén khí được sử dụng để hỗ trợ quá trình hóa hơi và có thể dịch chuyển dương, ly tâm hoặc trục. Thiết bị bay hơi nước thải sử dụng máy nén cần phải có nguồn hơi bên ngoài như nồi hơi hoặc lò sưởi trong bể cấp liệu.
Bước 6: Loại bỏ hơi nước
Tấm phun sương hoặc thiết bị khử loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi quy trình có thể ở dạng dầu hoặc các chất khác. Chúng được làm từ vật liệu chống ăn mòn và có thể được thiết kế để tự làm sạch.
Lợi ích của thiết bị bay hơi nước thải
Nhờ giảm được khối lượng và thể tích của nước thải, thiết bị bay hơi nước thải mang lại lợi ích rất lớn cho các hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt là các nhà máy có nhu cầu tái sử dụng nước thải. Với thiết kế tích hợp vào một hệ thống nhỏ gọn và hoàn chỉnh, thiết bị cô đặc nước thải giúp dễ dàng lắp đặt và vận hành, chiếm ít diện tích và không gian lắp đặt. Ngoài ra, sử dụng thiết bị bay hơi nước thải còn mang lại một số lợi ích và ưu điểm sau:
Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống bay hơi nước thải hoạt động theo tỷ lệ 1: 1 trong đó lượng năng lượng được sử dụng để cô đặc nước thải tương đương với lượng nước được bay hơi. Tỷ lệ này có thể được cải thiện bằng cách sử dụng nhiều quá trình, chẳng hạn như lấy hơi nước từ một hoạt động và sử dụng nó cho một quy trình khác.
Không xả chất lỏng (Zero Liquid Discharge): Trong nhiều nhà máy công nghiệp, thiết bị bay hơi nước thải có thể được lắp đặt để đạt được tiêu chuẩn Xả chất thải lỏng bằng không (Zero Liquid Discharge). Giống như hệ thống tái sử dụng nước, bay hơi nước thải là một thiết bị quan trọng cho các hệ thống thực hiện quy trình ZLD, giảm nguồn phát sinh nước thải, chất thải ra môi trường, đạt được các chứng chỉ xanh về môi trường.
Tổng chất rắn hòa tan (TDS): Nước thải được xử lý bởi thiết bị bay hơi có thể tạo ra ít hơn 10 mg / L hoặc ít nhất là 2 mg / L. Các mức này cho phép nước đã qua xử lý được tái sử dụng và tái chế vào quá trình sản xuất.
Tiết kiệm chi phí: Khi so sánh với các hệ thống kết tủa hóa học, thiết bị hóa hơi nước thải hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn nhiều. Trong khi quá trình xử lý hóa học có thể hoạt động ở mức 395 lít/phút, thiết bị bay hơi nước thải có thể xử lý 190 lít/phút.
Linh hoạt: Mỗi ngành công nghiệp và hệ thống xử lý nước thải có những mối quan tâm và vấn đề khác nhau. Thiết bị bay hơi nước thải có thể thích ứng với mọi điều kiện, mọi ngành nghề và có thể được lập trình để xử lý bất kỳ dạng chất gây ô nhiễm nào. Hệ thống bay hơi nước thải có khả năng hoạt động độc lập hoặc được thêm vào hệ thống hiện hữu để cải thiện quy trình xử lý nước thải tổng thể.
Giảm khối lượng chất thải: Lợi ích đáng kể nhất của hệ thống hóa hơi nước thải là khả năng giảm khối lượng chất thải bằng cách loại bỏ hàm lượng nước. Một trong những vấn đề mà các hoạt động quản lý chất thải đang phải đối mặt là thiếu diện tích và mặt bằng có sẵn để xử lý chất thải. Việc loại bỏ nước khỏi chất thải làm giảm đáng kể khối lượng và thể tích của nó.
Ứng dụng của thiết bị bay hơi nước thải
Thiết bị bay hơi nước thải đã được sử dụng thành công trong nhiều ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp, ví dụ: nước thải nhà máy điện và hóa chất, chất thải hoàn thiện kim loại, rượu bột giấy đã qua sử dụng, dòng dầu nhũ hóa, dòng BOD (đường) hòa tan cao và dòng nước hữu cơ hoặc vô cơ không bay hơi có chứa thuốc nhuộm, axit và bazơ. Một trong những ứng dụng chính cho thiết bị bay hơi nước thải là để loại bỏ chất thải nhiễm dầu ra khỏi nước thải ở một số nhà máy hóa dầu, loại bỏ dòng vô cơ không bay hơi có chứa thuốc nhuộm ở các nhà máy sản xuất hóa chất nhuộm.
Xi mạ, gia công kim loại, linh kiện điện tử:
Ngành công nghiệp hoàn thiện kim loại ngày nay sử dụng quy trình mạ “không điện”, ví dụ như trong sản xuất bảng mạch in. Điều này tạo ra một dòng chất thải khó xử lý có chứa các chất chelating như axit hữu cơ (ví dụ: EDTA) hoặc amoniac, ngăn chặn sự kết tủa bình thường của hydroxit kim loại nặng. Để tránh chi phí xử lý hóa chất hoặc lọc nước thải, một số nhà máy trả tiền để đơn vị thu gom về xử lý, một giải pháp rất tốn kém. Mặc dù thiết bị bay hơi nước thải không thể giải quyết hoàn toàn vấn đề, nhưng chúng làm giảm đáng kể chi phí xử lý.
Ngành công nghiệp thực phẩm:
Có một số ứng dụng cho thiết bị bay hơi nước thải trong ngành công nghiệp thực phẩm. Mặc dù nước thải từ sản xuất thực phẩm không độc hại và có thể phân hủy sinh học, nhưng nó chứa nhu cầu oxy sinh hóa và chất rắn từ nhiều loại thực phẩm được chế biến. Rửa rau và giết mổ động vật tạo ra các vật liệu hữu cơ hòa tan cần được loại bỏ khỏi nước trước khi có thể tái sử dụng hoặc thải ra môi trường.
Dược phẩm:
Ngành dược phẩm đòi hỏi nước sạch vì các nhà máy cần nước tinh khiết trong quá trình sản xuất. Các cơ quan quản lý đặt ra các tiêu chuẩn về độ tinh khiết của nước được sử dụng khi sản xuất thuốc. Các chất gây ô nhiễm phát sinh từ quá trình sản xuất dược phẩm rất độc hại và nguy hiểm, vì vậy sử dụng thiết bị bay hơi nước thải trở nên cần thiết.
Sản xuất sơn, mực in:
Nước là một phần cần thiết của quá trình sản xuất sơn cho sơn gốc nước và làm mát các nhà máy sản xuất sơn gốc dầu. Nước thải từ sản xuất sơn chứa một lượng lớn kiềm từ việc làm sạch và từ tháp giải nhiệt. Nước thải từ sản xuất sơn có khối lượng nhỏ nhưng tập trung nhiều chất ô nhiễm.
Chất làm mát máy:
Chất làm mát gia công được sử dụng để làm mát các công cụ và các bộ phận được chế tạo quá nhiệt trong quá trình gia công. Chất làm mát là dầu tan trong nước, chất tổng hợp tan trong nước và dầu. Trong quá trình bình thường, chất làm mát liên tục được đưa qua máy cho đến khi nó không còn hữu ích và cần được làm sạch. Sau đó, nó được đưa vào thiết bị bay hơi để làm bay hơi nước, để lại kim loại và dầu trong bồn bay hơi.
Bãi rác, nhà máy xử lý chất thải:
Các bãi chôn lấp đã hòa tan chất hữu cơ và vô cơ, kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ khác. Nước thải từ các bãi chôn lấp, bãi rác có thể có tác động tiêu cực nghiêm trọng đến môi trường và cần được xử lý. Thiết bị bay hơi nước thải là hoàn hảo cho ứng dụng này vì chúng có thể thích ứng với các biến thể trong dòng nước thải.
Nhà máy sản xuất pin
Trong quá trình sản xuất pin, một dòng nước thải đáng kể có chứa natri sunfat được giải phóng. Điều này có thể được tinh chế bằng thiết bị bay hơi, cho phép nó được tái sử dụng.
Phân loại thiết bị bay hơi nước thải
Thiết bị bay hơi nước thải được phân loại theo nguồn gia nhiệt, phương pháp tuần hoàn và thiết bị trao đổi nhiệt. Nguồn năng lượng gia nhiệt có thể được cung cấp bằng nước nóng, hơi nước, chất lỏng nhiệt, khí thải và năng lượng điện – trực tiếp thông qua điện trở, hoặc gián tiếp bằng bơm nhiệt hoặc nén lại hơi cơ học. Phương pháp lưu thông bao gồm tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức và màng mỏng. Các kỹ thuật trao đổi nhiệt trực tiếp bao gồm máy sưởi ngâm, đốt chìm hoặc hơi nước chìm. Các kỹ thuật trao đổi nhiệt gián tiếp bao gồm bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống bên trong hoặc bên ngoài, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.
Nhiều phương pháp gia nhiệt tồn tại để thu hồi năng lượng ngưng tụ và nước để tái sử dụng trong chu trình xử lý, giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng cho sự bay hơi nước tới 25 lần, bao gồm bay hơi chân không bơm nhiệt, chưng cất đơn hoặc nhiều hiệu ứng (MED) hoặc công nghệ bay hơi nén cơ học (MVR).
Thiết bị bay hơi nước thải cưỡng bức (Forced Air Evaporator)
Thiết bị bay hơi cưỡng bức bao gồm bơm cấp liệu, bể bay hơi có bộ gia nhiệt, bơm tuần hoàn, quạt gió, ống trộn, thiết bị khử sương mù và cửa thoát khí. Nước thải được bơm vào bể bay hơi và được gia nhiệt. Không khí và nước thải được trộn lẫn và chuyển đến bể bay hơi, nơi nó đi qua thiết bị khử sương mù và ra khỏi cửa thoát khí.
Thiết bị bay hơi nước thải trao đổi nhiệt (Heat Exchanger Evaporator):
Trong một bộ trao đổi nhiệt, dầu nhiệt độ cao, đã được nung nóng trong một cuộn dây chứa đầy dầu, được bơm vào một cuộn dây bên trong bồn chứa chất thải bị ô nhiễm.
Thiết bị bay hơi nước thải Leachate
Thiết bị bay hơi nước thải Leachate được thiết kế để giảm thể tích nước rỉ rác. Chúng loại bỏ nước rỉ rác và loại bỏ hơi đã được làm sạch, đồng thời để lại bùn và chất rắn.
Thiết bị bay hơi nước thải kiểu Oxy hóa nhiệt lỏng
Phương pháp oxy hóa nhiệt lỏng liên quan đến việc phun chất thải lỏng, dưới áp suất, gần ngọn lửa. Ở 1250 ° F, tất cả các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) bị oxy hóa và hòa tan, trong khi chất rắn bị oxy hóa thành tro. Các chất gây ô nhiễm được thay đổi thành tro vô cơ.
Thiết bị bay hơi nước thải chân không (Vacuum evaporator)
Thiết bị bay hơi nước thải chân không làm giảm áp suất trong bể bay hơi dưới áp suất trong khí quyển, làm giảm điểm sôi của nước thải. Quá trình này loại bỏ nhu cầu nhiệt và có thể được sử dụng với chất lỏng có nhiệt độ sôi cao.
Thiết bị bay hơi chân không bơm nhiệt giúp giảm tiêu thụ năng lượng điện và độ tin cậy vượt trội cho các ứng dụng xử lý nước được sản xuất lưu lượng thấp đến trung bình (10-50 m3 / ngày). Sự bay hơi xảy ra trong điều kiện chân không cao, áp suất tuyệt đối 4 kPa, làm giảm nhiệt độ sôi của nước xuống nhiệt độ khoảng 30 độ C. Tiêu thụ năng lượng giảm xuống còn khoảng 0,15 kWh / L chưng cất (giảm 5 lần so với bay hơi trong khí quyển) vì hầu hết năng lượng ở dạng nhiệt tiềm ẩn được tái sử dụng để sản xuất hơi mới.
Hệ thống hóa hơi nước thải MVR
MVR (Mechanical Vapor Recompression) là viết tắt của nén hơi cơ học. Hệ thống bay hơi nước thải MVR là thiết bị bay hơi flash tuần hoàn cưỡng bức sử dụng nén hơi cơ học. Hệ thống MVR hiện được công nhận là một trong những công nghệ hóa hơi nước thải tiết kiệm năng lượng và hiệu quả nhất. Nó sử dụng năng lượng điện để thu hồi năng lượng của hơi nước thứ cấp do chính nó tạo ra, do đó làm giảm nhu cầu năng lượng bên ngoài.
Thiết bị bay hơi MVR hoạt động theo nguyên lý chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học để hơi thứ cấp chất lượng thấp trong hệ thống bay hơi MVR được nén bởi máy nén, nhiệt độ và áp suất của hơi nước được tăng lên, do đó làm tăng enthalpy của hơi thứ cấp, sau đó đi vào bộ trao đổi nhiệt để ngưng tụ, tận dụng tối đa nhiệt tiềm ẩn hơi nước.
Trong các thiết bị bay hơi thông thường, các quá trình tách nhiệt như bay hơi và chưng cất có thể tốn nhiều năng lượng. Thiết bị hóa hơi MVR cho phép tái chế liên tục năng lượng này bằng cách nén hơi nước đến áp suất và nhiệt độ cao hơn.So với hệ thống bay hơi thông thường, mức tiêu thụ năng lượng hoạt động của hệ thống bay hơi MVR chỉ bằng 1/3 ~ 1/4 hệ thống bay hơi MEE.
Trái ngược với hệ thống bay hơi bằng bơm nhiệt, không có chất lỏng nhiệt trung gian cần thiết trong hệ thống MVR. Cấu tạo của hệ thống bay hơi MVR bao gồm các thiết bị: Máy nén hơi MVR (còn được gọi là máy nén ly tâm hơi nước), bộ trao đổi nhiệt (thiết bị bay hơi), thiết bị tách (chất kết tinh), bơm tuần hoàn bay hơi, bộ gia nhiệt sơ bộ, bể phụ và máy bơm, hệ thống điều khiển.
Ưu điểm của hệ thống hóa hơi nước thải MVR
Hệ thống bay hơi MVR chỉ tiêu thụ hơi nước trong quá trình khởi động bình thường giúp tiết kiệm năng lượng và mang lại hiệu suất cao. So với hệ thống bay hơi truyền thống, thiết bị bay hơi MVR có thể cung cấp sự truyền nhiệt chênh lệch nhiệt độ nhỏ hơn và ổn định hơn, có thể đạt được quá trình bay hơi nhẹ nhàng hơn. Thiết bị bay hơi MVR phù hợp với các vật liệu nhạy cảm với nhiệt, có thể cải thiện chất lượng nồng độ sản phẩm và có thể giảm nguy cơ đóng cặn một cách hiệu quả do chênh lệch nhiệt độ truyền nhiệt cao.
Hệ thống hóa hơi nước thải MVR có lưu lượng quy trình ngắn, hoạt động đơn giản và ổn định, được trang bị đường ống làm sạch CIP, vệ sinh tại chỗ. Công nghệ MVR sử dụng hơi được tạo ra để làm nhiệt thay vì các nguồn nhiệt đắt tiền. Công nghệ MVR không yêu cầu tháp giải nhiệt, giảm đáng kể việc sử dụng nước làm mát. Hệ thống MVR có thể bay hơi ở nhiệt độ thấp (50 °C ~ 100 °C) và không tạo bọt, giúp giảm đáng kể hư hỏng vật liệu thiết bị, tăng tuổi thọ hệ thống.
Cấu tạo hệ thống hóa hơi MVR đơn giản, điều khiển hoàn toàn tự động, hoạt động liên tục. So với thiết bị bay hơi truyền thống, chênh lệch nhiệt độ thiết bị bay hơi MVR nhỏ hơn nhiều, có thể đạt được sự bay hơi vừa phải, cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm và giảm bám bẩn. Không cần bình ngưng hoặc chỉ cần một diện tích nhỏ của bình ngưng, cấu tạo và quy trình rất đơn giản, hoạt động hoàn toàn tự động và hoạt động liên tục, an toàn và đáng tin cậy
Không gian lắp đặt của thiết bị bay hơi MVR gấp khoảng hai lần so với thiết bị bay hơi đa tác dụng truyền thống; số tiền đầu tư thiết bị của hệ thống MVR lớn hơn, nhưng chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với thiết bị bay hơi đa tác dụng truyền thống.
Công ty cung cấp lắp đặt thiết bị bay hơi nước thải
Hòa Phát Eco là công ty cung cấp thiết bị bay hơi nước thải tiên phong tại Việt Nam. Chúng tôi nghiên cứu tùy chỉnh thiết kế và lắp đặt hệ thống cô đặc và bay hơi nước thải cụ thể cho các đặc tính nước thải riêng lẻ của các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp khác nhau.
Chúng tôi cung cấp giải pháp cô đặc và bay hơi nước thải trọn gói từ thiết kế thi công lắp đặt cho đến dịch vụ vận hành và chuyển giao công nghệ. Các công nghệ bay hơi nước thải mà chúng tôi nghiên cứu và ứng dụng tập trung vào việc xử lý tối ưu, tiết kiệm chi phí vận hành, tính tự động hóa và an toàn cho hệ thống, đảm bảo tính đầu tư hiệu quả cho các nhà máy có nhu cầu lắp đặt hệ thống hóa hơi nước thải.
Tại Việt Nam, các quá trình sản xuất công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp nặng và kỹ thuật cao đòi hỏi nhiều quy trình phức tạp, từ đó nhu cầu sử dụng các hợp chất và hóa chất mang tính độc hại cũng như ô nhiễm cao. Một số loại nước thải chứa các thành phần phức tạp và hợp chất độc hại không thể xử lý bằng các công nghệ xử lý thông thường. Vì vậy, thiết bị bay hơi nước thải của Hòa Phát Eco như một giải pháp phù hợp để giải quyết triệt để vấn đề này.
Chúng tôi mong muốn được đồng hành và hỗ trợ tư vấn Quý khách hàng lựa chọn công nghệ bay hơi nước thải phù hợp nhất với nhà máy của mình, cũng như cung cấp các giải pháp về tái sử dụng nước thải, giảm nguồn phát thải nguy hại, chung tay vì một môi trường xanh bền vững.
