Equipo de cristalización por evaporación y MVR de aguas residuales de nitrógeno amoniacal de 5 t/h

I. Posicionamiento del equipo

Esta es una línea de evaporación y cristalización MVR de 5 t/h (120 t/d) para aguas residuales de nitrógeno amónico, posicionada para un escenario de descarga cero caracterizado por "alto nitrógeno amónico, alta salinidad y pequeño volumen de agua": Influente NH₃-N ≤ 2000 mg/L (comúnmente 500–1200 mg/L), TDS 3–12%, DQO ≤ 5000 mg/L; Condensado efluente NH₃-N ≤ 15 mg/L, TDS ≤ 200 mg/L, reutilizado en agua de lavado de taller o torres de enfriamiento circulantes; El producto cristalizado es principalmente cloruro de amonio, con una pureza ≥ 97% y un contenido de agua ≤ 5%, que se puede vender directamente como fertilizante agrícola o usar internamente.

II. Paquete de proceso principal (diagrama unifilar)

Este proceso consta de tres etapas: Pretratamiento → Evaporación por circulación forzada MVR → Cristalización → Centrifugación → Secado de licor madre. Todos los equipos se pueden instalar en un marco de 8 m × 6 m × 13,5 m, ocupando una superficie aproximada de 50 m².

1. Pretratamiento

Coagulación y flotación: Agregar Ca(OH)₂ + PAC/PAM para eliminar SS, grasa y algo de sílice, logrando una turbidez del efluente ≤20 NTU;

Desprendimiento de Amoniaco (Opcional): Cuando NH₃-N > 3000 mg/L, primero pasar a través de una torre de desprendimiento de pH 11 con una relación gas-líquido de 300:1, logrando una tasa de remoción de 60–70%, reduciendo la carga de evaporación posterior;

Filtración de precisión: malla metálica de 50 μm + filtro de bolsa de 1 μm para garantizar que el evaporador no se obstruya.

2. Evaporador de circulación forzada MVR

Capacidad de evaporación: 5 t/h (5 t/h de agua de entrada, 4 t/h de agua concentrada, 1 t/h de líquido concentrado de salida, gravedad específica 1,25–1,30);

Temperatura de evaporación: 70–75 ℃ (temperatura baja para evitar el escape de amoníaco), grado de vacío −65 kPa;

Calentador: Doble paso, material de titanio TA2, área de intercambio de calor 280 m², velocidad de flujo en el tubo 2,3 m/s, resistente a la corrosión por picaduras de Cl⁻;

Compresor: Tipo Roots, aumento de temperatura 18℃, capacidad de procesamiento 4200kg/h de vapor secundario, potencia del eje 280kW, conversión de frecuencia 30–55Hz;

Bomba de circulación: Accionamiento magnético, caudal 1200m³/h, altura 18m, potencia 45kW;

Condensado: Después de la extracción secundaria en una torre de desamoniación (relación gas-líquido 200:1), NH₃-N ≤15 mg/L, tasa de reutilización del 100%.

3. Cristalizador continuo (tipo DTB): Volumen efectivo 8 m³, tiempo de residencia 4 h, densidad de la suspensión 25 % (peso), la camisa de enfriamiento elimina 120 kW de calor de cristalización; tamaño promedio de partícula 0,8–1,0 mm, contenido de humedad de sal húmeda después de la deshidratación por centrifugación 3–5 %, producción ≈ 550 kg/h (4800 t/año).

4. Secador de licor madre (cuchilla de rastrillo al vacío): capacidad de procesamiento 0,5 t/h (contenido de humedad 70%→10%), tasa de evaporación 12 kg/m²·h, área de secado 40 m²; fuente de calor: calor residual de condensado de 75 ℃ + suplemento de vapor fresco de 0,3 MPa, consumo total de vapor 120 kg/h; la sal mixta seca se deposita directamente en un vertedero rígido después del embolsado, el sistema en última instancia no tiene descarga de líquido.

III. Consumo de energía y costes de explotación (basado en 8000 h/a)

1. Consumo de electricidad: Compresor 280kW + Bomba/Ventilador 60kW = 340kW, consumo de electricidad por tonelada de agua 68kWh;

2.Vapor: Precalentamiento al arranque 0,6t, reposición continua de vapor 0,12t/h, consumo de vapor por tonelada de agua 24kg;

3. Reactivos: álcali líquido, PAC, antiespumante total 2,8 yuanes/tonelada de agua;

4.Costo operativo integral ≈ 55 yuanes/tonelada de aguas residuales (precio de la electricidad 0,65 yuanes/kWh, precio del vapor 220 yuanes/tonelada).

IV. Detalles clave del diseño

1. Prevención de emisiones de amoníaco: el evaporador, el condensador y la bomba de vacío están conectados a una torre de absorción de ácido sulfúrico diluido al 0,5 %, diámetro de la torre Φ800 mm, altura de empaque 4 m, tasa de absorción de NH₃ ≥99 % y la solución de sulfato de amonio al 15 % como subproducto se reutiliza. 

2. Antiincrustante/espumante: adición en línea de 2-3 ppm de antiespumante de alta temperatura; cambio automático a agua caliente a 80 ℃ durante 3 minutos de retrolavado cada 8 horas, extendiendo el ciclo de limpieza a 21 días.

3. Selección de materiales: Piezas en contacto con los materiales: titanio TA2 (tuberías de calentamiento, separador, tuberías de circulación); Lado de vapor secundario: acero dúplex 2205; Tambor de centrífuga: acero súper dúplex 2507, vida útil ≥ 10 años.

V. Inversión y Entrega

1. Costo del equipo: unidad principal MVR 3,2 millones + centrífuga de cristalización 900.000 + secado de licor madre 700.000 + pretratamiento 600.000 = 5,4 millones (incluidos impuestos);

2. Instalación y puesta en marcha: 45 días (montaje modular sobre patines, solo tuberías y cableado en el sitio); 

3. Garantía: 5 años de garantía para la unidad principal, 30.000 horas de servicio del compresor sin desmontaje ni inspección, garantía de rendimiento: capacidad de evaporación ≥ 5t/h, tasa de eliminación de NH₃-N ≥ 99%, consumo energético integral por tonelada de agua ≤ 70kWh.

VI. Rendimiento de la aplicación

1. Una empresa agroquímica de Shandong: Un sistema MVR de aguas residuales de cloruro de amonio de 5 t/h ha estado funcionando durante 28 meses, logrando NH₃-N 1100 mg/L → condensado 8 mg/L, con productos de cloruro de amonio que cumplen con el estándar de grado agrícola GB/T2946-2018.

2. Un parque industrial de productos químicos finos en Heilongjiang: El sistema MVR de 5 t/h sirve como tratamiento terminal para el licor madre de nitrógeno con alto contenido de amoníaco en el parque, combinado con procesos bioquímicos y Fenton para lograr una descarga cero de aguas residuales.

En resumen, para 2025, el equipo de cristalización por evaporación MVR de aguas residuales de nitrógeno amoniaco de 5 t/h será un sistema llave en mano altamente estandarizado, modular y probado, ampliamente aplicable al tratamiento de aguas residuales con alto contenido de nitrógeno amoniaco y alta salinidad y la recuperación de recursos de sales de amoniaco en industrias como pesticidas, productos farmacéuticos, tierras raras y reciclaje de baterías.