Especializados en la producción y aplicación de compresores de vapor
Aplicación de los evaporadores MVR en el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad
Las aguas residuales de alta salinidad provienen de una amplia variedad de fuentes; industrias como la química y la farmacéutica generan volúmenes considerables de aguas residuales altamente salinas y con elevada concentración de compuestos orgánicos durante sus procesos productivos. Estos efluentes son químicamente complejos, presentan un contenido salino elevado y altas concentraciones de materia orgánica, lo que dificulta su tratamiento biológico directo. Por ejemplo, las aguas residuales de la producción de glutamato monosódico (GMS) se originan principalmente en el caldo de fermentación que queda tras la extracción del GMS, en el licor madre descartado después de la concentración y cristalización, así como en diversas corrientes de lavado y desinfección. Por lo general, por cada tonelada de GMS producida se descargan entre 15 y 25 toneladas de aguas residuales, las cuales contienen sales inorgánicas, antiespumantes, colorantes, urea, diversos ácidos orgánicos y menos del 1 % de otros aminoácidos. Las aguas residuales alcohólicas derivadas de la melaza se generan durante la fermentación de la melaza —un subproducto de las fábricas de azúcar— para producir etanol. Tras la destilación, el vinaz—que contiene alcohol—se descarga como agua residual. Cuando se vierten en cuerpos de agua, estos efluentes agotan el oxígeno disuelto, deterioran la calidad del agua y comprometen gravemente el valor ecológico y utilitario de los ambientes acuáticos. Entre los contaminantes industriales del agua, el licor negro procedente de la fabricación de papel representa una proporción significativa. En la actualidad, solo un reducido número de grandes plantas de pulpa kraft emplean métodos para concentrar e incinerar el licor negro con el fin de recuperar los álcalis; en cambio, la mayoría de las instalaciones descarga directamente licor negro sin tratar a ríos y arroyos, lo que ocasiona una contaminación generalizada.
Los impactos ambientales asociados a las aguas residuales de bajo caudal y alta salinidad exigen la eliminación de contaminantes de los efluentes salinos. Entre los enfoques de tratamiento más empleados para este tipo de aguas se encuentran: el tratamiento bioquímico mediante bacterias halotolerantes, la evaporación y concentración mediante evaporadores convencionales, la desalinización por tecnologías de membranas y la desalinización electroquímica. Sin embargo, los efectos tóxicos e inhibidores de la elevada salinidad plantean importantes desafíos para los procesos bioquímicos; los sistemas evaporativos tradicionales resultan costosos de operar y presentan una baja eficiencia energética; los sistemas basados en membranas son onerosos, propensos a la incrustación y la contaminación, y generan una salmuera concentrada de difícil manejo; y la electrólisis suele resultar poco práctica debido a la presencia de compuestos orgánicos. En consecuencia, los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales exhiben limitaciones notables: requieren condiciones de operación rigurosas, implican altos costos, no logran eliminar las sales y producen resultados insatisfactorios. Por ello, el tratamiento avanzado y la remediación de este tipo de aguas residuales se han convertido en una de las principales prioridades de investigación en el ámbito de la protección ambiental.
Con la tecnología humana actual, el enfoque más eficaz para tratar las aguas residuales de alta salinidad consiste en utilizar un evaporador MVR. El equipo de evaporación MVR permite separar y tratar las sales en forma sólida, logrando resultados de baja emisión, mientras que los cristales sólidos resultantes pueden recuperarse y reutilizarse.
El evaporador MVR está compuesto por un compresor de vapor, un intercambiador de calor de placas, un intercambiador de calor, un evaporador, un separador gas‑líquido y un cristalizador. El compresor de vapor constituye el componente central del sistema de evaporación MVR. Este sistema cuenta con un programa de control PLC totalmente automatizado, lo que elimina la necesidad de operación manual. La tecnología ofrece ventajas destacadas en el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad, entre ellas una evaporación eficiente, una cristalización efectiva y un importante ahorro energético. El principio de funcionamiento es el siguiente: el líquido de alimentación entra por la entrada, se precalienta hasta la temperatura requerida en el intercambiador de calor de placas y, a continuación, es bombeado por la bomba de alimentación al intercambiador de calor para un nuevo intercambio térmico. Posteriormente, pasa por el separador gas‑líquido para la separación de fases; el vapor se dirige al compresor de vapor, mientras que la corriente líquida se recircula mediante una bomba de circulación forzada de vuelta al intercambiador de calor. Tras la recirculación, el líquido concentrado se descarga mediante la bomba de concentración. Mientras tanto, el condensado procedente del intercambiador de calor es bombeado por la bomba de condensado hacia el intercambiador de calor de placas para su recirculación y calentamiento.
Las tecnologías clave de un sistema de evaporación y cristalización MVR radican en el compresor de vapor, el evaporador‑cristalizador MVR y los sistemas de control automatizados.
Esquema del MVR:
El principio de ahorro energético del MVR radica en:
(1) Se utiliza la calefacción eléctrica en lugar de la calefacción por vapor fresco, con un bajo consumo de energía;
(2) El vapor secundario generado durante la evaporación se comprime y se aprovecha plenamente;
(3) Bajas pérdidas de vapor en el sistema;
(4) El calor residual procedente del condensado y del líquido concentrado se utiliza para realizar un intercambio de calor con la solución de alimentación.
(5) El gas no condensable se utiliza para el intercambio de calor con el líquido original;
(6) El motor del compresor utiliza un control de velocidad por frecuencia variable.
Características del sistema MVR:
(1) Energía limpia, alta eficiencia térmica, bajo consumo de energía y mínima contaminación.
(2) Las aguas residuales industriales alcanzan niveles de “baja descarga” que cumplen con las normas nacionales de emisión.
(3) Multifuncionalidad integrada, reduciendo los costos de fabricación.
(4) Posee un amplio rango de aplicabilidad a materiales que se encuentran en espera de procesamiento.
(5) Evaporación a baja temperatura y evaporación a temperatura ambiente (no estándar, no basada en los principios de diseño de recipientes a presión).
(6) Puede descargar material de forma continua o intermitente. Cuenta con un alto grado de automatización y bajos costos de operación.
(7) Alto grado de automatización y bajos costos operativos.
(8) Tamaño reducido y alta movilidad.
Costo-efectividad del MVR:
Comparación de costos por tonelada de agua evaporada
(Sobre la base de vapor a 200 RMB por tonelada y electricidad a 0,7 RMB por kWh)
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