تطبيق نظام التبخير والتركيز MVR في مرحلة التركيز لمياه رشح مكبات النفايات

مع استمرار ارتفاع مستويات المعيشة وتسارع وتيرة التحضر، يزداد حجم النفايات الصلبة البلدية عامًا بعد عام، إذ ينمو حاليًا بمعدل يتراوح بين 9% و10% سنويًا. وبالمقارنة مع الحرق والتحويل إلى سماد، لا تزال طريقة الدفن الصحي هي الأسلوب الأكثر اعتمادًا في الصين لمعالجة النفايات البلدية بشكل غير ضار. ومع تنفيذ أعمال البناء الموحدة لمواقع دفن النفايات على الصعيد الوطني، باتت كميات كبيرة من رشح النفايات—الذي غالبًا ما يُنتج بكميات هائلة—تحتاج إلى مرافق معالجة مناسبة. وفي السنوات الأخيرة، أصبحت معالجة رشح النفايات محورًا رئيسيًا للبحث؛ غير أنّه، نظرًا لخصائصه المميزة—كالتقلبات الكبيرة في جودة المياه، وتراجع قابلية التحلل البيولوجي مع مرور الوقت، وارتفاع تركيزات الأمونيا‑النيتروجين، واختلال توازن العناصر الغذائية—لا تزال الصين تفتقر إلى عملية معالجة ناضجة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع. ونتيجة لذلك، فإن العديد من مشاريع دفن النفايات القائمة التي تعتمد على التقنيات التقليدية لا تلبّي عمومًا معايير الانبعاثات من الفئة الأولى. ولذلك برزت أساليب معالجة مبتكرة، منها التناضح العكسي، وإعادة تدوير الرشح، والمعالجة الأرضية، والأكسدة الكيميائية المتقدمة، وأنظمة دفن النفايات القائمة على المفاعلات الحيوية. وفي الوقت نفسه، تم بالفعل تطبيق تقنية التبخير على نطاق واسع في مشاريع معالجة رشح النفايات في الخارج. ومن حيث الجوهر، يُعد رشح النفايات نوعًا من مياه الصرف، وتتشابه أساليب معالجته إلى حد كبير مع تلك المستخدمة في معالجة مياه الصرف التقليدية. وفي الوقت الراهن، تشمل العمليات الأكثر شيوعًا المعالجات البيولوجية، والطرق الفيزيوكيميائية، بالإضافة إلى مجموعات من هذه الأساليب.
تتمثل الأسباب الرئيسية لصعوبة معالجة رشح مكبات النفايات في تركيزاته العالية من النيتروجين الأمونياكي والأحماض الدبالية شديدة المقاومة؛ إذ إن الطرق المعتمدة لمعالجة هاتين الفئتين من المركبات إما تُحقق أداءً ضعيفًا في المعالجة أو تستلزم تكاليفًا باهظة جدًا. وفي الوقت الراهن، تُعاني العمليات القائمة على الأغشية، رغم انتشارها الواسع، من ضعف الجدوى الاقتصادية، إذ تظل التكاليف الرأسمالية وتكاليف التشغيل مرتفعة للغاية، كما أن هذه العمليات تُنتج مخلفًا مركزًا يعادل 20%–25% من الحجم الأصلي، مما يستلزم معالجة إضافية. ومن ناحية أخرى، تفرض تقنيات الامتصاص بالكربون النشط والأكسدة الكيميائية تكاليف تشغيل تكاد تكون غير مقبولة. وفي الوقت نفسه، فإن العمليات البيولوجية—رغم جاذبيتها الاقتصادية—غالبًا ما تفشل في تحقيق معايير التصريف التنظيمية، على الرغم من انخفاض تكاليفها الرأسمالية وتكاليف التشغيل نسبيًا؛ ففي معظم الحالات، يبقى المخلف المعالج دون مستوى الامتثال. علاوة على ذلك، تتباين جودة المياه في رشح مكبّ معين بشكل كبير مع مرور الزمن بفعل تقادم النفايات، مما يجعل تصميم تقنيات المعالجة المناسبة أمرًا بالغ الصعوبة والتعقيد.
يُعدّ التبخير باستخدام مبخر MVR عمليةً جديدة تتميز بانخفاض تكاليف التشغيل، وتلبية معايير الانبعاثات المتزايدة صرامةً، وقابلية التعامل مع التقلبات الزمنية في جودة سائل الرشح، كما يُزيل الملوثات شديدة الصعوبة مثل المواد الصلبة الذائبة الكلية، ويحدّ من تراكم النيتروجين الأمونياكي الناجم عن إعادة تدوير سائل الرشح أو تشغيل المفاعلات الحيوية في مكب النفايات.
يُعدّ التبخير في المبخرات ذات الدورة المتكررة (MVR) عملية فيزيائية تفصل المكوّنات المتطايرة عن غير المتطايرة، وتتكوّن من مرحلتين: تسخين المحلول لإحداث الغليان وتبخّر الماء، ثم إزالة بخار الماء المتبخر باستمرار. وفي معالجة رشح مكبّات النفايات بالتبخير، يتبخّر الماء من الرشح، بينما تبقى الملوثات في السائل المركز. وبما أن جميع المعادن الثقيلة والمواد غير العضوية، وكذلك معظم المركبات العضوية، تتمتع بتطاير أقل من الماء، فإنها تبقى في المُركَّز؛ ولا ينتقل إلى الطور البخاري سوى بعض الهيدروكربونات المتطايرة والأحماض العضوية المتطايرة والأمونيا—من بين ملوثات أخرى—لتظهر لاحقًا في المكثّف. ويمكن لعملية التبخير تركيز الرشح حتى يصل حجمه إلى ما يتراوح بين 2% و10% من حجمه الأصلي.
يُستخدم المبخر خلال عملية التبخير في مبخر MVR. وعند استخدام المبخرات التقليدية للتركيز، تواجه هذه الأنظمة استهلاكًا مرتفعًا للطاقة وتكاليف إنتاج عالية، مما يتعارض مع أهداف الاستثمار الهندسي واستراتيجيات توفير الطاقة. يعالج نظام التبخير MVR من Turbovap هذه التحديات بفعالية، إذ تتمثل مزاياه الرئيسية في كفاءة الطاقة وانخفاض تكاليف التشغيل. فبينما يؤدي هذا النظام جميع وظائف المبخر التقليدي، لا يستهلك سوى 20–50 كيلوواط من الكهرباء لتبخير طن واحد من المياه في الساعة، وبتكلفة تقارب 35 يوان صيني. وفي المقابل، تتطلب المبخرات التقليدية عادةً غلايات تعمل بالفحم، وتترتب عليها تكاليف أعلى بكثير تبلغ نحو 110 يوان صيني للطن الواحد، ما يحقق وفورات سنوية تتجاوز مليون يوان صيني. وهذا يقلل بشكل كبير من النفقات الرأسمالية التي تتحملها الشركات في عمليات التبخير والتركيز، ويتماشى بسلاسة مع السياسات الوطنية الرامية إلى تعزيز ترشيد الطاقة وخفض الانبعاثات.
تشمل معالجة وإزالة السائل المُركّز المتبقي بعد تبخير رشح النفايات طرقًا مثل إعادة التدوير، والمعالجة المدمجة باستخدام التناضح العكسي والترشيح النانوي، والمزيد من التبخير، والحرق والتجفيف، أو التصلب المباشر تليه عملية دفن مشترك مع النفايات البلدية.
الكلمات المفتاحية:
معلومات أخرى
تطبيقات ضواغط البخار عالية السرعة ذات الدفع المباشر من توربوفاب في قطاعات صناعية متعددة