如何解决废水低温蒸发设备处理高盐废水时的结垢堵塞问题？

一、预处理：从源头降低易结垢离子浓度

1. 化学软化法（针对钙镁离子）

• 向高盐废水中投加碳酸钠（Na₂CO₃） 和氢氧化钠（NaOH） ，使钙离子与碳酸根反应生成碳酸钙沉淀（CaCO₃↓），镁离子与氢氧根反应生成氢氧化镁沉淀（Mg (OH)₂↓），再通过沉淀池、压滤机等设备去除沉淀物。

• 适用场景：高硬度（钙镁离子总量＞500mg/L）的高盐废水，如化工、电镀、印染废水；需注意控制反应 pH 值（除钙 pH=9.5-10.5，除镁 pH=11-12），避免药剂过量导致新的杂质引入。

2. 络合 / 螯合阻垢（针对低硬度废水）

• 投加氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、羟基乙叉二膦酸（HEDP） 等有机膦类阻垢剂，或聚马来酸酐（PMA）、聚丙烯酸（PAA） 等聚合物阻垢剂。这类药剂可与钙、镁离子形成稳定的络合物 / 螯合物，抑制其形成晶体；或吸附在微小晶体表面，阻止晶体长大附着在设备内壁。

• 优势：无需沉淀分离，操作简单；需根据废水盐度和离子组成调整药剂投加量（通常 5-50mg/L），避免与其他药剂发生拮抗反应。

3. 物理预处理（去除悬浮态杂质）

• 高盐废水中若含有悬浮颗粒物（如泥沙、有机物残渣），会成为盐类晶体的 “附着核心”，加速结垢。需通过石英砂过滤、精密过滤（5-10μm 滤芯）、离心分离等工艺去除悬浮杂质，避免其进入蒸发系统。

二、优化设备运行参数：避免盐类超饱和析出

1. 控制蒸发温度与真空度

• 低温蒸发的核心是通过真空环境降低废水沸点（通常 40-70℃），但温度过低会导致蒸发效率下降，浓缩速度变慢，反而增加盐类在设备内的停留时间；温度过高则会加速盐类析出（如硫酸钙在 60℃以上溶解度显著下降）。

• 建议：根据废水的盐类组成（如通过溶解度曲线查询）设定最优温度，例如处理含硫酸钙的废水时，蒸发温度控制在 50-55℃；同时稳定真空系统（真空度保持在 - 0.085~-0.095MPa），避免温度波动导致局部超饱和。

2. 限制浓缩倍数，避免过度浓缩

• 高盐废水的 “浓缩倍数”（浓缩后废水体积 / 原废水体积）需严格控制在盐类饱和浓度的 80%-90% 以内，避免达到过饱和状态。例如，某高盐废水的氯化钠饱和浓度为 360g/L（20℃），则浓缩后氯化钠浓度需控制在 300g/L 以下。

• 操作：通过在线浓度计（如折光仪、电导率仪）实时监测浓缩液浓度，达到设定值后及时排出浓盐水（进入后续固液分离环节，如结晶器、干燥机），避免在蒸发系统内长期滞留。

3. 提高流体流速，减少局部沉积

• 换热管内或板式换热器流道内的流速过低，会导致废水在局部停留时间过长，盐类易附着在换热面上。需通过调整循环泵功率或优化流道设计，提高流速至1.5-3m/s（湍流状态），利用流体的冲刷作用减少结垢。

• 注意：流速过高会增加系统能耗和管道磨损，需平衡 “防结垢” 与 “能耗成本”。

三、设备结构与材质升级：降低结垢附着性

1. 换热组件结构优化

• 传统列管式换热器的直管内壁易形成均匀结垢，可替换为波纹管换热器（内壁凹凸不平，流体形成湍流，减少沉积）或螺旋板式换热器（流道长且呈螺旋状，流速均匀，不易死角积垢）。

• 蒸发室内部可增加搅拌装置（如桨式搅拌、气流搅拌），避免浓缩液在底部静置沉积；或设计成 “升膜式”“降膜式” 蒸发器（废水在换热管内壁形成薄膜快速蒸发，停留时间短，结垢少）。

2. 选择低附着性、耐腐蚀材质

• 常规高盐废水：选用316L 不锈钢（耐氯离子浓度≤2000mg/L）或双相钢（2205） （耐氯离子浓度≤5000mg/L）；

• 高氯高盐废水（如含盐量＞10%）：选用钛合金（TA2） 或聚四氟乙烯（PTFE）涂层（表面光滑，盐类难以附着，且耐强腐蚀）。

• 换热组件和管道材质需同时满足 “耐高盐腐蚀” 和 “表面光滑不易结垢”：

• 避免使用普通碳钢或 304 不锈钢，这类材质易被高盐废水腐蚀，腐蚀产物会进一步加速结垢。

四、在线清洗（CIP）：实时清除初期结垢

1. 化学在线清洗

• 针对碳酸钙、氢氧化镁结垢：使用1%-5% 盐酸（HCl） 或2%-8% 柠檬酸（酸性温和，避免腐蚀设备），清洗温度控制在 40-50℃，循环 1-2 小时；

• 针对硫酸钙结垢（难溶于酸）：使用氨基磺酸（5%-10%） 或EDTA 络合剂（与钙离子螯合溶解），清洗时间需延长至 2-4 小时；

• 清洗后需用清水冲洗至 pH=6-8，避免残留药剂腐蚀设备。

• 在蒸发系统的换热回路中设置清洗药剂注入口和循环回路，定期（如每 7-15 天，根据结垢速度调整）注入针对性清洗剂，通过循环冲刷去除结垢：

2. 物理在线清洗

• 对于板式换热器或管式换热器，可安装在线高压水射流装置（压力 10-20MPa），通过旋转喷头对换热面进行定期冲刷；

• 针对小型设备，可采用超声波在线清洗（在换热管外侧安装超声波振子），利用超声波的空化效应击碎附着的结垢，适合精细部件清洗。

五、离线深度清理：解决顽固结垢堵塞

1. 机械清理法

• 对于管道或列管式换热器：使用管道疏通器（如钢丝刷、旋转刮刀）物理刮除内壁结垢；若结垢坚硬，可采用高压水射流（压力 30-50MPa） 或干冰清洗（利用干冰升华的低温和冲击力剥离结垢，无二次污染）；

• 对于板式换热器：拆开换热器板片，用软毛刷蘸取清洗剂（如柠檬酸溶液）手工擦拭，避免划伤板片密封面。

2. 化学浸泡清理

• 将可拆卸的结垢部件（如换热管、滤芯）浸泡在高浓度清洗剂中（如 10% 盐酸 + 缓蚀剂，缓蚀剂添加量 0.5%-1%，防止腐蚀金属），浸泡时间 4-8 小时（根据结垢溶解情况调整），待结垢完全溶解后用清水冲洗干净。

• 注意：浸泡前需检测清洗剂与设备材质的兼容性，避免发生腐蚀（如钛合金禁用氢氟酸）。

六、日常运维管理：建立结垢预防长效机制

1. 水质监测与记录

• 每日监测原废水的硬度（钙镁离子）、盐度、pH 值，建立水质台账；若水质波动较大（如硬度突然升高），及时调整预处理药剂投加量或浓缩倍数。

2. 设备状态巡检

• 定期检查蒸发系统的换热效率（如进出水温差、蒸发量）、真空度、循环泵出口压力：若换热效率下降 10% 以上、真空度低于 - 0.08MPa、泵压升高 20%，需立即排查是否存在结垢堵塞。

3. 清洗周期优化

• 根据结垢速度调整在线清洗周期（如夏季温度高，结垢快，可缩短至 7 天 / 次；冬季可延长至 15 天 / 次），避免 “过度清洗” 增加能耗或 “清洗不及时” 导致堵塞。

总结