廢水蒸發工藝常見問題

2021-5-17
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一、廢水蒸發器堵管及結垢現象
 
1、堵管的主要原因:
 
(1)晶體鹽的沉積。
 
(2)鈣、鎂等離子造成的結垢。
 
(3)添加有機硅類消泡劑產生的鹽沉積現象,曾出現在垃圾滲透液處理的蒸發工藝階段。
 
2、選對蒸發形式是防止堵管的第一步,降膜蒸發器等膜式蒸發器不適合有結晶體產生的場合,如果這些場合采用降膜等薄膜蒸發器,堵管是必然。易產生結晶體的場合應該采用強制循環型蒸發器或刮板蒸發器。其中強制循環蒸發器蒸發面積大、操作方便,換熱管內流速保持2m/s以上,如果采用的泵的流量遠遠不夠,達不到規定流速也會出現鹽的沉積。
 
3、蒸發管路的設置也是減少鹽沉積的重要因素。設計的管路盡量無死角,確保所有結晶鹽引入集鹽器,最后從集鹽器排出。
 
4、鈣、鎂離子等引起的結垢,采取的措施:
 
(1)對該廢水進一次程度的軟化,降少鈣、鎂離子的濃度。
 
(2)采用強制循環型蒸發器。
 
(3)采用石膏晶種法防垢或添加緩蝕阻垢劑。
 
(4)采用酸性清洗劑對蒸發設備進行定期清洗。
 
5、針對有機硅消泡劑引起的鹽沉積現象,建議更換聚醚類消泡劑進行消泡抑泡處理。優點是抑泡效果好,沒有鹽沉積現象;缺點是消泡成本增加,消泡效果沒有有機硅消泡劑明顯。
 
二、蒸發器運行成本控制
 
1、采用多效蒸發工藝,每增加一效,運行成本下降,但初次投資加大,對于廢水蒸鹽,一般不會超過三效,最多四效。
 
2、熱力壓縮型蒸發器TVR,可以減少一效的能耗。系統運轉會變得復雜。
 
3、采用機械蒸汽壓縮型蒸發器,降低運行成本,但國內蒸汽壓縮機不成熟,設備造價高,維護難度變大。另外機械蒸汽壓縮型蒸發器不適合沸點上升大的鹽類和堿類的蒸發。在含鹽廢水蒸發采用機械蒸汽壓縮型蒸發器需慎重選用。
 
4、做好蒸發設備的外保溫,減少熱量的損失。
 
5、冷凝液顯熱和潛熱和利用。利用預熱器回收冷凝器的顯熱,提高蒸發原液的進料溫度;采用閃蒸系統回收冷凝液的潛熱。
 
三、蒸發出鹽
 
1、離心機出鹽,離心機出鹽含水率低,但增加初次投資和運行成本,對于蒸發廢鹽品質要求高的可以采用;
 
2、出鹽器配收晶罐出鹽,鹽以晶體形式析出,外在水份較少,設備簡單、操作方便。微量水份可由濾網回到原液池再蒸發。
 
四、蒸發器的選擇
 
鹽類蒸發,優先選用強制循環型蒸發器。如果鹽類濃度較低,也可以采用前置降膜蒸發器+強制循環蒸發器的方式,以降低運行及初次投資。對于其它非鹽類的蒸發,優先選用降膜蒸發器。
 
五、蒸發器材材質的選擇
 
1、蒸發器材質選擇與廢水的成份密切相關。廢水易腐蝕鹽類可以分為氯離子鹽(如氯化鈉和氯化銨)和非氯離子鹽(硫酸鈉、硫酸銨、碳酸鈉、硝酸鹽等)。
 
2、氯離子按耐腐蝕性優先選用順序:鈦、雙相不銹鋼、炭鋼、普通不銹鋼。氯離子按性價比優先選用順序:炭鋼、鈦、雙相不銹鋼,最次是普通不銹鋼。非換熱設備,還可以選用炭鋼搪瓷,四氟,低溫可以選用聚丙烯、玻璃鋼等。
 
3、非氯離子鹽耐腐蝕性優先選用順序:不銹鋼316L,不銹鋼304,炭鋼。非氯離子按性價比優先選用順序:不銹鋼304或不銹鋼316L,其次為炭鋼。低溫可以采用UPVC、PE聚丙烯、玻璃鋼等。
 
六、蒸發器采用炭鋼材質的使用年限
 
從用戶降低蒸發設備的初次投資,提高設備的性價比的角度出發,同時根據腐蝕數據和生產經驗,廢水的蒸發器建議部分或全部采用炭鋼材質。
 
炭鋼材質不是所有材質里面抗腐蝕能力最強的,卻是性價比較優的材質;腐蝕數據表顯示氯化鈉鹽水對炭鋼的腐蝕速率為0.1-0.5mm/年,據據該數據炭鋼在氯化鈉廢水蒸發器的使用年限為5年。廢水成分復雜,廢水對材質的腐蝕過程也更復雜,科學分析和工程經驗很重要。
 
七、蒸發器是否為壓力容器
 
蒸發器不是典型的壓力容器,除了一效換熱室可能會有一定的壓力外,其余部分均為常壓或負壓裝置,無需按壓力容器要求執行。
 
八、蒸發過程中COD的去除
 
廢水中的COD主要是由廢水中的有機物的含量的多少決定的,廢水中含有的有機物可能是高沸點也可能是低沸點的。如果高沸點的有機物,在蒸發時隨鹽一塊進入固廢和廢液系統,冷凝水的COD則下降;如果廢水中是低沸點有機物,在蒸發過程隨冷凝水進入冷凝水系統,冷凝水的COD則不下降。
 
因此,蒸發過程中的COD的去除率與廢水中有機物的具體成份有關,可以根據廢水中有機物的具體成份和含量,對蒸發過程的COD去除率做基本判斷,最科學的辦法是先做蒸發小試,確定蒸發過程中的COD的去除率的問題。
 
九、廢水蒸發的MVR和多效蒸發
 
1、MVR和多效蒸發都是為了降低廢水蒸發的運行成本。MVR的基本原理是由二次蒸汽進行再壓縮,提高二次蒸汽的壓力和溫度,重復利用二次蒸汽加熱換熱器,最終實現節能。
 
2、多效蒸發的基本原理是二次蒸汽進入下一效蒸發器加熱,實現蒸汽的重復利用。多效蒸發由于各種因素的影響效數往往是有限的。單從節省蒸汽的角度看:MVR肯定比多效蒸發節省蒸汽消耗。 
 
3、初次造價:相比較多效蒸發,MVR需要增加蒸汽壓縮機和單效換熱面積,減少多效的相關設備和冷凝設備。由蒸汽壓縮機價格昂貴,同時增加換熱面積,處理規模相同的MVR蒸發器的總造價往往是多效蒸發的三、四倍。 
 
4、運行成本:MVR適合沸點隨濃度上升少的液體蒸發,例如果汁等食品行業及低濃度的液體(包括鹽溶液)的蒸發,這時MVR具有運行成本上的優勢。如果廢水的沸點隨濃度上升快,因為需要壓縮的溫升高,壓縮機電功率高,經濟性就明顯下降。
 
十、降膜蒸發器和強制循環蒸發器的組合
 
組合工藝是為了降低運行成本和初次造價,強制循環泵流量大,結構復雜,造價較高,沒有強制循環泵的降膜蒸發器的初次造價可以適當降低。強制循環泵電功率相對較大,去掉強制循環泵后蒸發系統的電耗量減少,因此運行成本有所下降。
 
降膜蒸發器只適合廢水的濃縮,不適合有鹽結晶的場合,因此采用降膜+強制循環組合的蒸發器實際上犧牲了鹽水蒸發的可靠性,選擇降膜+強制循環蒸發器處理含鹽廢水要更加慎重。一般情況下只對廢水中鹽的濃度低于10%的廢水采用降膜+強制循環蒸發的組合形式。
 
十一、廢水蒸發設備多效的選擇
 
總體而言,四效的初次造價會高些,四效的運行成本會相對低一點。具體而言,含鹽廢水蒸發過程,由于隨濃度升高,沸點上升的問題,效數不適采用過多,過多效數帶來的節能越來越有限,要求的生蒸汽壓力越來越高,同時初次造價增加明顯。綜合初次造價及運行成本,蒸發量超過100T的蒸發器宜采用三效或四效,小型蒸發器(小于20T/d)可以采用兩效。采用幾效蒸發器,需要根據污水處理廠的實際情況進行綜合評估和確定。

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