Spécialisée dans la production et l’application des compresseurs à vapeur
Application des évaporateurs MVR au traitement des eaux usées à forte salinité
Les eaux usées à forte salinité proviennent d’un large éventail de sources ; des industries telles que les produits chimiques et pharmaceutiques génèrent, au cours de leur production, des volumes importants d’eaux usées très salines et riches en composés organiques. Ces effluents présentent une composition chimique complexe, avec une teneur élevée en sels et des concentrations importantes en matières organiques, ce qui rend leur traitement biologique direct particulièrement difficile. Par exemple, les eaux usées issues de la production de glutamate monosodique (GMS) proviennent principalement du bouillon de fermentation restant après l’extraction du GMS, des liqueurs mères rejetées à la suite de la concentration et de la cristallisation, ainsi que de divers flux de rinçage et de désinfection. En règle générale, 15 à 25 tonnes d’eaux usées sont produites pour chaque tonne de GMS fabriquée ; ces effluents contiennent des sels inorganiques, des agents antimousse, des colorants, de l’urée, divers acides organiques, ainsi qu’une fraction inférieure à 1 % d’autres acides aminés. Les eaux usées alcooliques issues de la mélasse sont générées lors de la fermentation de la mélasse — un sous‑produit des sucreries — en vue de la production d’éthanol. Après distillation, le vin de distillerie, qui contient de l’alcool, est évacué sous forme d’eaux usées. Lorsque ces effluents sont rejetés dans les milieux aquatiques, ils entraînent une diminution de l’oxygène dissous, dégradent la qualité de l’eau et compromettent gravement la valeur écologique et utilitaire des écosystèmes aquatiques. Parmi les polluants industriels des eaux, la liqueur noire issue de la fabrication du papier représente une part importante. À l’heure actuelle, seules quelques grandes usines de pâte kraft recourent à des procédés de concentration et d’incinération de la liqueur noire afin d’en récupérer les alcalis ; en revanche, la plupart des installations rejettent directement cette liqueur non traitée dans les rivières et les cours d’eau, ce qui engendre une pollution généralisée.
Les impacts environnementaux liés aux eaux usées à faible débit et à forte salinité imposent l’élimination des polluants présents dans ces effluents salins. Les approches de traitement couramment employées pour de telles eaux usées comprennent : le traitement biochimique utilisant des bactéries halotolérantes, l’évaporation et la concentration au moyen d’évaporateurs conventionnels, la désalinisation par technologies membranaires, ainsi que la désalinisation électrochimique. Toutefois, les effets toxiques et inhibiteurs de la forte salinité posent des défis majeurs aux procédés biochimiques ; les systèmes évaporatifs traditionnels sont coûteux à exploiter et présentent un rendement énergétique faible ; les systèmes à base de membranes sont onéreux, sujets à l’encrassement et à la contamination, et produisent une saumure concentrée difficile à gérer ; enfin, l’électrolyse s’avère souvent peu pratique en raison de la présence de composés organiques. Par conséquent, les méthodes conventionnelles de traitement des eaux usées présentent des limitations notables : elles exigent des conditions d’exploitation strictes, entraînent des coûts élevés, ne parviennent pas à éliminer les sels et aboutissent à des résultats insatisfaisants. En conséquence, le traitement avancé et la remédiation de ce type d’eaux usées sont devenus l’une des priorités de recherche majeures dans le domaine de la protection de l’environnement.
Avec les technologies humaines actuelles, l’approche la plus efficace pour traiter les eaux usées à forte salinité consiste à recourir à un évaporateur MVR. Les équipements d’évaporation MVR permettent de séparer et de traiter les sels sous forme solide, tout en obtenant des résultats à faibles émissions, tandis que les cristaux solides ainsi produits peuvent être récupérés et réutilisés.
L’évaporateur MVR comprend un compresseur de vapeur, un échangeur de chaleur à plaques, un échangeur de chaleur, un évaporateur, un séparateur gaz‑liquide et un cristalliseur. Le compresseur de vapeur constitue l’élément central du système d’évaporation MVR. Ce système est doté d’un programme de commande PLC entièrement automatisé, ce qui supprime la nécessité d’une intervention manuelle. Cette technologie présente des avantages notables pour le traitement des eaux usées à forte salinité, notamment une évaporation efficace, une cristallisation performante et des économies d’énergie significatives. Le principe de fonctionnement est le suivant : le liquide d’alimentation entre par l’entrée, est préchauffé à la température requise dans l’échangeur de chaleur à plaques, puis est pompé par la pompe d’alimentation vers l’échangeur de chaleur pour un échange thermique supplémentaire. Il passe ensuite par le séparateur gaz‑liquide afin de réaliser la séparation vapeur‑liquide ; la vapeur est dirigée vers le compresseur de vapeur, tandis que le flux liquide est recyclé par une pompe à circulation forcée jusqu’à l’échangeur de chaleur. Après cette circulation, le liquide concentré est évacué par la pompe de concentration. Parallèlement, le condensat issu de l’échangeur de chaleur est acheminé par la pompe à condensat vers l’échangeur de chaleur à plaques, où il est réutilisé pour le chauffage en circuit fermé.
Les technologies clés d’un système d’évaporation et de cristallisation MVR reposent sur le compresseur à vapeur, l’évaporateur‑cristallisoir MVR ainsi que sur les systèmes de contrôle automatisés.
Schéma du MVR :
Le principe d’économie d’énergie du MVR repose sur :
(1) Le chauffage électrique est utilisé à la place du chauffage à vapeur fraîche, avec une faible consommation d’énergie ;
(2) La vapeur secondaire produite lors de l’évaporation est comprimée et entièrement valorisée ;
(3) Faibles pertes de vapeur au sein du système ;
(4) La chaleur résiduelle issue du condensat et du liquide concentré est utilisée pour réaliser un échange thermique avec la solution d’alimentation.
(5) Le gaz non condensable est utilisé pour l’échange de chaleur avec le liquide d’origine ;
(6) Le moteur du compresseur utilise un contrôle de vitesse à fréquence variable.
Caractéristiques du système MVR :
(1) Énergie propre, rendement thermique élevé, faible consommation d’énergie et pollution minimale.
(2) Les eaux usées industrielles atteignent des niveaux de « faible rejet » conformes aux normes nationales d’émission.
(3) Intégration multi‑fonctionnelle, réduisant les coûts de fabrication.
(4) Il présente un champ d’application étendu aux matériaux en attente de traitement.
(5) Évaporation à basse température et évaporation à température ambiante (non standard, ne reposant pas sur les principes de conception des récipients sous pression).
(6) Il peut évacuer le matériau de manière continue ou intermittente. Il se caractérise par un haut degré d’automatisation et des coûts d’exploitation faibles.
(7) Haut degré d’automatisation et faibles coûts d’exploitation.
(8) Petite taille et grande mobilité.
Rentabilité du MVR :
Comparaison des coûts par tonne d’eau évaporée
(Sur la base de la vapeur à 200 RMB par tonne et de l’électricité à 0,7 RMB par kWh)
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