蒸发结晶技术应用于高含盐废水处理存在的问题.docx

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1、蒸发结晶技术应用于高含盐废水处理存在的问题及其应对措施高含盐废水是指含总溶解性固体（TDS）和有机物的质量分数大于等于3.5%的废水，包括生活污水和高盐工业废水，主要来源于直接利用海水的工业生产和生活污水系统，以及食品加工、制药、化工行业和石油、天然气的采集加工等。这些废水除了含有机污染物外，还含有大量的无机盐，这些高盐，高有机物废水，若未经处理直接排放，势必会对水体生物造成极大危害，并影响生活饮用水和工农业生产用水等的水质。该类废水的共同特点是不能简单地进行生化处理，且其物化处理过程较复杂，处理费用较高，是污水处理行业公认的高难度处理废水。对于深度处理过程产生的高含盐废水！可以通过蒸发结晶技

2、术最终实现液体的零排放吗，蒸发结晶技术的核心是蒸发。目前国内外常用的蒸发技术主要有多效蒸发，热力蒸汽再压缩蒸发机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发以及降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等。本文基于实际工程应用分析总结了采用非晶种法蒸发结晶技术处理高含盐废水的过程中存在的各类问题，并提出了相应的应对措施。1、高含盐废水零排放装置本MVR装置的蒸发系统主要包括蒸发器进水热交换器、脱气器、蒸发器以及蒸气压缩机等。设计处理量为57m3h,结晶系统包括结晶器、强制循环热交换器、水利分离器以及离心脱水机等部分，设计处理量为15m3h,通过蒸发系统提高系统中盐含量，同时蒸发部分水分达到减量化的目的，送至结晶系统，通过再

3、蒸发作用，达到析出，结晶盐的目标，精处理单元包括脱气塔、活性炭过滤器(ACF)以及强酸阳离子交换器(SAC)等。该系统的设计处理水量为57m3h,回收率为93乳其中,蒸发单元的处理水量为57m3h,将TDS由6000mg1.浓缩至180000mg1.,结晶单元的设计处理水量为15m3h,将TDS由180000mg1.浓缩至40000mg1.,产品水供循环利用，杂盐逐步析出！通过离心脱水机将结晶杂盐的含水率控制在25%以下暂存，达到废水零排放。设计中70%的盐分为Na2S04,4%为其他杂盐，实际运行中90%为Na2S04,4%为NaCI,其余为杂质，结晶盐含水率实测值为10%-15%,符合含水

4、率小于25%的要求。2、零排放装置运行过程中存在的问题以及解决措施蒸发结晶装置根据运行模式可以分为晶种法和非晶种法。晶种法即采用石膏作为晶种，要求废水中有一定量的在含量不足的情况下，需额外添SaC04加存在，使废水中的含量达到适当的水平，含盐种的浓液在蒸发器换热管束内连续循环。非晶种法即尽可能减少水溶液中结垢离子的含量，使得酸根离子及其他的阴离子只能和等结合，避免了结垢的形成。不管是何种运行模式，在运行过程中均会出现一些问题，下面对非晶种法蒸发结晶过程中常出现的问题进行总结，并给予常见的解决途径。2.1换热器结垢根据传热面的形状和结构！换热器可分为管式和板式。本项目使用板式换热器！通常换热器的

5、进口温度为常温，出口温度为80-9(TC,此时若废水中含有一定量的结垢离子，则很容易和形成沉淀！进而缩短换热器的运行周期。表1为2016-2018该板式换热器运行过程中进水结垢性离子的含量与换热器运行周期之间的关系。由表1可知，在进水中几乎不含有结垢性离子的情况下，换热器可正常运行6个月。当进水中结垢性离子的含量不断升高，即进水中的浓度不断增大，而随着温度的升高！绝大多数盐类的溶解度降低。盐类垢以碳酸盐为主，当温度升高时，分解，产生结垢，而对于等类型的垢！其产生的主要原因是介质中的离子结合生成难溶性沉淀，随着温度升高，沉淀结垢现象更严重。因此废水通过换热器时，系统中如果存在一定量的结垢性离子，

6、很大程度上会有结垢的风险，进而影响换热器的运行周期。这是因为当换热器本身表面光滑，无污堵时，换热器的通量不受限制，此时结垢性离子不易在换热器表面沉积，因此，换热器的使用周期长，当换热器本体表面存在一些物质的污堵，一旦进水中含有一定量的结垢性离子，容易发生淤积！使换热器的通量急剧下降！此时换热器的使用周期大大的缩短。运行经验表明，当结垢性离子的含量时，的含量可以相对较高时，此时板式换热器运行良好，随着结垢性离子的含量上升，的含量应尽可能降低，避免阴阳离子结合形成垢层，影响换热器的通量。其中垢通过在线化学清洗或是离线化学清洗比较容易去除，使换热器的通量恢复，但对于垢层来说，采用一般的化学清洗手段很

7、难恢复换热器的通量，因此，在运行过程中需要格外关注来水中的含量。实际运行经验表明，将来水中的含量控制在以内有利于系统的稳定运行。2.2蒸发器和结晶器泡沫经过换热后的废水进入蒸发器本体内，蒸发器循环泵通过循环使进水和蒸汽在降膜管束内间接换热，蒸发器底槽产生的二次蒸汽经过除雾器去除小的杂质后进入蒸汽压缩机。压缩后的蒸汽进入蒸发器壳程进行换热，换热后蒸汽转变为冷凝液进入混合蒸储水罐！蒸发器定期需排放浓盐液至结晶器进水罐，然后进入结晶器本体！通过结晶器循环泵进行强制循环换热器与蒸汽换热，结晶器本体内的水分加热后闪蒸产生二次蒸汽！经过结晶器冷凝器与循环水换热后转变为冷凝液！进入混合蒸储水罐。强制循环换热

8、器的热源蒸汽换热后变为冷凝液进一步回收处理。在运行过程中经常出现的就是泡沫问题，该泡沫问题对蒸发系统以及结晶系统均有影响，具体表现为：1、影响蒸发器及结晶器的液位，导致液位显示以及观测不准，不利于循环泵的运行；2、导致蒸发器循环泵以及结晶器循环泵出现气蚀现象，循环泵振动和噪音较大；3、部分浓缩液排至结晶系统，结晶系统的浓缩作用会导致结晶系统内泡沫剧增，增大消泡剂的用量；4、通过雾沫夹带作用！部分泡沫随着蒸汽进入蒸汽压缩机！在叶片上形成盐垢累积，进而影响压缩机的运行；5、部分浓盐溶液通过离心脱水机进行出盐，此时泡沫过多意味着有机物含量过量，使得高浓度的盐浆具有一定的黏稠度！会造成浓盐浆无法形成水

9、与复合盐的分层，严重影响杂盐的分离和成型；6、除沫器不能有效去除泡沫，导致部分泡沫随着蒸汽进入蒸用水箱！进而影响产品水的水质。泡沫通常与有机物性质有关，具有发泡性质的有机物是引起系统泡沫的主要原因，因此，应尽可能降低进入蒸发系统的有机物含量。根据运行经验可知COD可以代表系统内有机物的含量，有机物浓度过高容易引起蒸发结晶装置产生较多的泡沫。运行经验表明，降低来水中COD的含量一定程度上可以减少系统内泡沫的生成，一般情况下，本装置控制进入蒸发系统中有机物浓度在IOOOmg/1.以内。若蒸发器以及结晶器内产生大量泡沫，应及时投加消泡剂，避免对工艺及设备产生不可逆的影响，同时尽量从上游控制进入蒸发系

10、统的有机物含量。2. 3蒸汽压缩机出口温度以及压力不匹配导致振动蒸发系统产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机压缩后送至蒸发器壳程，与浓盐水间接接触进行换热！通过潜热的交换使得浓盐水温度有一定幅度的升高.但是蒸汽压缩机在运行初期总是出现振动过大的现象，压缩机叶轮直径为1885mm巨大的叶片一旦质量不平衡，很容易导致叶片动平衡失衡！造成压缩机振动较大.对于这种情况！通常的处理方法就是打开人孔进行人工清洗！在清洗过程中发现叶片上均匀分布着一层盐分。基于此，通过查阅资料以及分析压缩机的运行数据发现，蒸汽压缩机出口压力以及该压力下的饱和蒸汽温度应具有一一对应的关系，但实际压缩机的出口温度与饱和蒸汽温度不相匹配(

11、表2)表压缩机出口温度相对较高！导致蒸汽在同等压力下处于过热状态！此时蒸汽处于过饱和状态，蒸汽中的部分盐分析出黏附在压缩机叶轮上！导致叶片振动过大。该问题凸显后，出于可执行性以及操作稳定性提出解决方案，重点集中于通过调整叶片冲洗水线的频次及冲洗时间来调整蒸汽压缩机的出口温度，使压缩机出口的蒸汽为饱和蒸汽！保证设备的长周期运行。一方面需要保证冲洗水的及时雾化，避免对叶轮造成水击！另一方面需要保证该出口蒸汽为饱和蒸汽。2.4强制循环热交换器压力升高强制循环热交换器作为结晶系统最重要的换热设备！其稳定运行显得至关重要。强制循环热交换器的运行压力与结晶系统含盐量。沸点上升(boi1.ingpointe

12、1.evation,BPE)以及减温器的运行状况等有关。1）通常情况下！结晶系统含盐量越低，强制循环热交换器压力越低，反之则强制循环热交换器压力越高，如表3所示。由表3可知，当结晶系统含盐量低于30%时，随着结晶系统含盐量的升高！强制循环热交换器的压力几乎没有变化，当结晶系统含盐量高于30%时，随着结晶系统含盐量的升高!强制循环热交换器的压力急速上涨。2）BPE即盐溶液与蒸镭水的沸点差。结晶系统运行初期，BPE越大，结晶系统盐含量越高，随着结晶系统的不断浓缩，此时结晶系统的BPE与结晶系统的盐含量和杂质含量有关.这里的杂质是指以及其他影响盐溶液沸点的物质，杂质含量越高，结晶系统的BPE越大，盐

13、溶液的沸点越高，此时强制循环热交换器的热源（即低低压蒸汽）若补给量过多，会使得作为潜热交换介质的蒸汽无法全部从气态冷凝为液态，此时强制循环热交换器的压力会升高。3）减温器若无任何堵塞，则减温水足以将低低压蒸汽降温成饱和压力下的液态物质，若减温器堵塞导致减温水量不足，则会导致强制循环热交换器的压力上升。2.5离心脱水机脱盐效果欠佳离心脱水机是蒸发结晶装置关键的出盐设备，其运行的稳定性直接关系到高浓盐水的零排放效果。离心脱水机的运行情况与设备本体、结晶系统总悬浮性固体（TSS）含量，结晶系统杂质含量以及结晶系统COD与TDS的比值有关系。1）离心脱水机的运行与设备本身有关系。离心脱水机内部含有极细

14、的筛网，若筛网被盐分堵塞，则会导致脱水机运行不佳，即盐分含水率较高。脱水机振动较大等、此时只需要定期清理脱水机内部的筛网即可。2）结晶系统TSS含量与离心脱水机的运行有很大的关系.通常进入离心脱水机的TSS含量越高，脱水机的运行情况越好，TSS含量越低，脱水机脱除的盐分相对含水率越大.因此.在实际运行过程中，通常控制进入脱水机的TSS含量大于等于50%.3）结晶系统杂质含量与离心脱水机的运行也有关系。结晶系统的相对含量会影响盐溶液的沸点及结晶盐的析出，进而影响脱盐设备的运行。COD高会使高浓度盐浆具有一定的黏稠度，造成浓盐浆无法形成水与复合盐的分层，严重影响杂盐的分离和成型.与此同时，有些杂质对晶体的生长有促进作用，有些则能够完全制止晶体的生长，还有的能对同一晶体的不同晶面产生选择性影响，进而改变晶型。相对于氯化晶体为杂质，对于氯化晶体的产生具有抑制作用，因此在氯化晶体形成的过程中的含量应尽可能减少，可通过减小蒸发系统和结晶系统的浓缩倍数来进行控制。4）结晶系统不同的C0D/TDS也会影响脱盐设备的运行,该值越大，结晶系统内影响晶体形成的杂质含量越多，越不利于脱盐设备的运行.通常情况下C0D/TDS需控制在0.03以下，若值大于0.03则意味着COD含量超过允许值，此时应减小结晶系统的浓缩倍数来保证结晶系统的COD维持在一个稳定值。