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废水蒸发工艺常见问题

一、废水蒸发器堵管及结垢现象

1、堵管的主要原因:

(1)晶体盐的沉积。

(2)钙、镁等离子造成的结垢。

(3)添加有机硅类消泡剂产生的盐沉积现象,曾出现在垃圾渗透液处理的蒸发工艺阶段。

2、选对蒸发形式是防止堵管的第一步,降膜蒸发器等膜式蒸发器不适合有结晶体产生的场合,如果这些场合采用降膜等薄膜蒸发器,堵管是必然。易产生结晶体的场合应该采用强制循环型蒸发器或刮板蒸发器。其中强制循环蒸发器蒸发面积大、操作方便,换热管内流速保持2m/s以上,如果采用的泵的流量远远不够,达不到规定流速也会出现盐的沉积。

3、蒸发管路的设置也是减少盐沉积的重要因素。设计的管路尽量无死角,确保所有结晶盐引入集盐器,最后从集盐器排出。

4、钙、镁离子等引起的结垢,采取的措施:

(1)对该废水进一次程度的软化,降少钙、镁离子的浓度。

(2)采用强制循环型蒸发器。

(3)采用石膏晶种法防垢或添加缓蚀阻垢剂。

(4)采用酸性清洗剂对蒸发设备进行定期清洗。

5、针对有机硅消泡剂引起的盐沉积现象,建议更换聚醚类消泡剂进行消泡抑泡处理。优点是抑泡效果好,没有盐沉积现象;缺点是消泡成本增加,消泡效果没有有机硅消泡剂明显。

二、蒸发器运行成本控制

1、采用多效蒸发工艺,每增加一效,运行成本下降,但初次投资加大,对于废水蒸盐,一般不会超过三效,最多四效。

2、热力压缩型蒸发器TVR,可以减少一效的能耗。系统运转会变得复杂。

3、采用机械蒸汽压缩型蒸发器,降低运行成本,但国内蒸汽压缩机不成熟,设备造价高,维护难度变大。另外机械蒸汽压缩型蒸发器不适合沸点上升大的盐类和碱类的蒸发。在含盐废水蒸发采用机械蒸汽压缩型蒸发器需慎重选用。

4、做好蒸发设备的外保温,减少热量的损失。

5、冷凝液显热和潜热和利用。利用预热器回收冷凝器的显热,提高蒸发原液的进料温度;采用闪蒸系统回收冷凝液的潜热。

三、蒸发出盐

1、离心机出盐,离心机出盐含水率低,但增加初次投资和运行成本,对于蒸发废盐品质要求高的可以采用;

2、出盐器配收晶罐出盐,盐以晶体形式析出,外在水份较少,设备简单、操作方便。微量水份可由滤网回到原液池再蒸发。

四、蒸发器的选择

盐类蒸发,优先选用强制循环型蒸发器。如果盐类浓度较低,也可以采用前置降膜蒸发器+强制循环蒸发器的方式,以降低运行及初次投资。对于其它非盐类的蒸发,优先选用降膜蒸发器。

五、蒸发器材材质的选择

1、蒸发器材质选择与废水的成份密切相关。废水易腐蚀盐类可以分为氯离子盐(如氯化钠和氯化铵)和非氯离子盐(硫酸钠、硫酸铵、碳酸钠、硝酸盐等)。

2、氯离子按耐腐蚀性优先选用顺序:钛、双相不锈钢、炭钢、普通不锈钢。氯离子按性价比优先选用顺序:炭钢、钛、双相不锈钢,最次是普通不锈钢。非换热设备,还可以选用炭钢搪瓷,四氟,低温可以选用聚丙烯、玻璃钢等。

3、非氯离子盐耐腐蚀性优先选用顺序:不锈钢316L,不锈钢304,炭钢。非氯离子按性价比优先选用顺序:不锈钢304或不锈钢316L,其次为炭钢。低温可以采用UPVC、PE聚丙烯、玻璃钢等。

六、蒸发器采用炭钢材质的使用年限

从用户降低蒸发设备的初次投资,提高设备的性价比的角度出发,同时根据腐蚀数据和生产经验,废水的蒸发器建议部分或全部采用炭钢材质。

炭钢材质不是所有材质里面抗腐蚀能力最强的,却是性价比较优的材质;腐蚀数据表显示氯化钠盐水对炭钢的腐蚀速率为0.1-0.5mm/年,据据该数据炭钢在氯化钠废水蒸发器的使用年限为5年。废水成分复杂,废水对材质的腐蚀过程也更复杂,科学分析和工程经验很重要。

七、蒸发器是否为压力容器

蒸发器不是典型的压力容器,除了一效换热室可能会有一定的压力外,其余部分均为常压或负压装置,无需按压力容器要求执行。

八、蒸发过程中COD的去除

废水中的COD主要是由废水中的有机物的含量的多少决定的,废水中含有的有机物可能是高沸点也可能是低沸点的。如果高沸点的有机物,在蒸发时随盐一块进入固废和废液系统,冷凝水的COD则下降;如果废水中是低沸点有机物,在蒸发过程随冷凝水进入冷凝水系统,冷凝水的COD则不下降。

因此,蒸发过程中的COD的去除率与废水中有机物的具体成份有关,可以根据废水中有机物的具体成份和含量,对蒸发过程的COD去除率做基本判断,最科学的办法是先做蒸发小试,确定蒸发过程中的COD的去除率的问题。

九、废水蒸发的MVR和多效蒸发

1、MVR和多效蒸发都是为了降低废水蒸发的运行成本。MVR的基本原理是由二次蒸汽进行再压缩,提高二次蒸汽的压力和温度,重复利用二次蒸汽加热换热器,最终实现节能。

2、多效蒸发的基本原理是二次蒸汽进入下一效蒸发器加热,实现蒸汽的重复利用。多效蒸发由于各种因素的影响效数往往是有限的。单从节省蒸汽的角度看:MVR肯定比多效蒸发节省蒸汽消耗。 

3、初次造价:相比较多效蒸发,MVR需要增加蒸汽压缩机和单效换热面积,减少多效的相关设备和冷凝设备。由蒸汽压缩机价格昂贵,同时增加换热面积,处理规模相同的MVR蒸发器的总造价往往是多效蒸发的三、四倍。 

4、运行成本:MVR适合沸点随浓度上升少的液体蒸发,例如果汁等食品行业及低浓度的液体(包括盐溶液)的蒸发,这时MVR具有运行成本上的优势。如果废水的沸点随浓度上升快,因为需要压缩的温升高,压缩机电功率高,经济性就明显下降。

十、降膜蒸发器和强制循环蒸发器的组合

组合工艺是为了降低运行成本和初次造价,强制循环泵流量大,结构复杂,造价较高,没有强制循环泵的降膜蒸发器的初次造价可以适当降低。强制循环泵电功率相对较大,去掉强制循环泵后蒸发系统的电耗量减少,因此运行成本有所下降。

降膜蒸发器只适合废水的浓缩,不适合有盐结晶的场合,因此采用降膜+强制循环组合的蒸发器实际上牺牲了盐水蒸发的可靠性,选择降膜+强制循环蒸发器处理含盐废水要更加慎重。一般情况下只对废水中盐的浓度低于10%的废水采用降膜+强制循环蒸发的组合形式。

十一、废水蒸发设备多效的选择

总体而言,四效的初次造价会高些,四效的运行成本会相对低一点。具体而言,含盐废水蒸发过程,由于随浓度升高,沸点上升的问题,效数不适采用过多,过多效数带来的节能越来越有限,要求的生蒸汽压力越来越高,同时初次造价增加明显。综合初次造价及运行成本,蒸发量超过100T的蒸发器宜采用三效或四效,小型蒸发器(小于20T/d)可以采用两效。采用几效蒸发器,需要根据污水处理厂的实际情况进行综合评估和确定。