一种蒸发工艺防止结垢的方法技术

废水在蒸发工艺设备中进行蒸发的过程里，投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物以不溶物的形式从废水中分离出来，可以有效防止蒸发器结垢，占地面积小，投资较小，可以提高蒸发器的有效工作时间，可减少蒸发器的清洗次数，控制简单，管理简单的优点。

A method to prevent scaling in evaporation process

【技术实现步骤摘要】
一种蒸发工艺防止结垢的方法
本专利技术涉及一种蒸发工艺防止结垢的方法，特别涉及废水处理过程中的蒸发工艺。
技术介绍
废水中的成分既有作为溶剂的水，又有溶质，如各种类的盐、有机物等。蒸发工艺常用于高含盐量废水的蒸发，来用于去除水以及减少残余废水的重量，有时也用来进行蒸发、结晶来减少废水的含盐量。常用的蒸发器有单效蒸发器、双效蒸发器、多效蒸发器、机械压缩再蒸发（MVR）蒸发器、热泵型蒸发器等。废水中的某种组分如果达到结晶点也就是结晶临界值会使溶液中这种组分离子浓度的乘积大于该组分的溶度积，则这种组分有从溶液中析出的趋势，如氯化钠的溶液经过反复蒸发可能导致氯化钠固体析出。有些组分在蒸发过程中很容易从废水溶液中析出，沉积并附着在废水流通通道的表面形成结垢，如换热器的流道内、管道内壁等部位。特别是钙、镁离子、其它高价态金属阳离子与碳酸根、硫酸根、硅酸跟、磷酸根等阴离子结合形成的污垢附着性强、硬度高，长期累积容易造成管道内径减小、传热性能降低等，甚至导致蒸发工艺无法顺利进行。常用于防止蒸发结垢有三种方法。一是经过软化工艺作为预处理，降低钙镁离子的浓度来减少结垢的风险。但是即使通过预处理中的软化过程，在蒸发工艺过程造成的结垢离子的浓度也会逐步增高，高于结垢的临界值后会有晶体析出，或者形成过饱和溶液，过饱和溶液很容易附着在管道和设备上形成结垢，最终导致蒸发工艺的设备和管道不同程度的结垢；二是采用石膏晶种法，利用大量微细的硫酸钙晶体作为晶种使结垢在晶种表面进行，延缓蒸发设备和管道内结垢，但是晶种法在蒸发时易产生泡沫、热效率低、性价比低且要求较高的管理水平；三是采用投加阻垢剂的方法，在废水中投加阻垢剂或螯合剂来防止垢的形成，但是随着蒸发母液含盐量的增加，一般很难起到预期效果。为了克服以上防蒸发结垢方法的缺点，本专利技术提供一种工作原理简单可靠、实施方便、管理简单，可以长期地、有效地防止蒸发工艺中设备和管道的结垢的方法。
技术实现思路
本专利技术解决问题的技术方案是：废水在蒸发工艺设备中进行蒸发的过程中，包含一个投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物的过程，使易结垢成分在特定的工艺设备内以不溶物的形式从废水中分离出来排出蒸发系统，分离后的废水继续蒸发或排出蒸发系统。一般蒸发设备大致由换热器、蒸发器（也可以叫分离器、分离室等）、真空泵、循环泵、连接管道等组成，对于有结晶要求的工艺过程有可能还有结晶器（也可以叫稠厚器、增稠器等）、母液罐、母液泵、离心机等设备；MBR设备还有蒸汽压缩机等设备。本专利所例举的工艺设备仅是有助于对专利原理的说明，具体实施中有可能并不是必要的和不可替代的，可以根据需要而定，这不缩小本专利的保护范围。本专利投加化学药剂使易结垢成分形成固体颗粒物的过程中投加的药剂暂时称作“化学除垢药剂”，具体种类需要根据水质特性而定，如对于钙镁离子可能投加的药剂为类似碳酸钠和氢氧化钠液体的组合药剂，对于防止硅酸盐结垢可能采用先投加镁盐，再投加氢氧化钠等药剂或类似的药剂，可能的反应和分离过程至少不少于一次，可以是连续过程也可以是批次进行。本专利的说明书仅以防止钙镁离子结垢作为例子来说明，需要投加的化学药剂种类和反应方式仅用来进行说明本专利技术的工作原理，不缩小本专利的保护范围。投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物后的废水也就是通常所说的蒸发母液可以回到蒸发系统继续蒸发。也可以排出蒸发系统。作为本专利技术的而进一步改进，投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物后的废水分离出固体颗粒的母液中在投加某种适用的化学药剂可以使这种母液由某种结垢物质的饱和溶液变化为不饱和溶液。如用碳酸钠和氢氧化钠液体作为化学除垢药剂使钙镁离子形成固体，通过离心机分离出钙镁沉淀的母液中再投加适量的化学药剂，暂定这种化学药剂命名为“结晶后调节药剂”，如在投加氢氧化钠和碳酸钠去除钙镁离子后再投加适量盐酸作为结晶后调节药剂，一是可以降低母液的PH，二是使母液变成不饱和溶液，远离结晶点。本专利技术是在常规蒸发工艺中增加简单工序防止结垢，工艺比较简单，特别是简化了对于现有蒸发设备的升级改造。本专利技术中化学除垢药剂的投加，特别是在结晶器内投加化学除垢药剂，再在母液罐内投加结晶后调节药剂，这样基本不用特意增加设备，还可以使污垢固体与要结晶的其它固体盐一起出料，相比对废水先进行软化预处理节省了投资，而且不用额外增加防结垢设备占地。这也是本专利的重点保护内容之一。即使采用在蒸发器的其它部位投加化学除垢药剂防垢的方法，由于处理的是经过浓缩的废水，水量已经变小，也会大大降低了药剂的消耗，而且由于反应温度较高带来的反应加快使反应需要的容积变小，这样总体占地面积也比软化预处理和晶种法都小。本专利技术有效防止结垢的发生，减少清洗的停机时间损失和检修费用。因为特定结垢物质在特定反应条件下形成晶体的溶度积不变，所以本专利技术的防垢效果很稳定，工艺过程可控性能好。本专利技术主要工艺方法为投加药剂和简单分离，投加和反应过程可以用计量设备和过程控制仪表进行控制，控制简单，管理也比较简单。本专利技术的有益效果是具有有效防止结垢，占地面积小，投资较小，可以提高蒸发器的有效工作时间，可减少蒸发器的清洗次数，控制简单，管理简单的优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，并以防止钙离子形成硫酸钙结垢来进行原理说明。图1是本专利技术的一种工艺流程图，是机械压缩再蒸发器的一个实施例。图2是本专利技术的另一种工艺流程图，是双效蒸发器的一个实施例。图3是本专利技术的又一种工艺流程图，是双效蒸发器的另外一个实施例。以上附图中：1.换热器，2.循环泵，3.蒸发器，4.真空泵，5.结晶器，6.离心机，7.母液罐，8.出料泵，9.母液泵，10.蒸汽压缩机，11.化学除垢药剂反应罐,12.固体垢分离器，13.汽水分离器，14.二次蒸汽冷凝水泵。具体实施方式在附图1中和附图2中的废水不断经过换热器升温和蒸发器的蒸发，随着水的蒸发，废水中的钙离子与硫酸根离子浓度越来越高，已经接近结晶点，假定废水中尙含有少量碳酸氢根。在图1中和图2中，投加化学除垢药剂的部位都是在结晶器（5）中，药剂种类为氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠使废水中原有的重碳酸根形成碳酸根，投加的和新形成的碳酸根离子会与钙离子形成碳酸钙沉淀，使液体中溶解的钙离子大幅度减少，这样就使钙离子的浓度很低，防止了硫酸钙的结垢。在结晶器中形成的碳酸钙沉淀晶体更容易附着在结晶器内已有的晶核——小悬浮颗粒上，使小悬浮颗粒形成大的悬浮颗粒，更利于后续的固液分离，即使有小的污垢在结晶器壁上形成，由于结晶器内的搅拌扰动会使污垢很快从器壁上脱落形成新的晶核。包含很多大颗粒晶体后的母液混合物进入离心机（6）进行固液分离，离心液进入母液罐（7）中，离心后的固体盐收集后另行处置。离心后的废水为碳酸钙的饱和溶液，在母液罐内投加酸，如盐酸作为结晶后调节药剂，使碳酸根形成碳酸氢盐或形成二氧化碳气体释放到液体外，废水母液中的钙离子与硫酸根或碳酸根的溶度积远小于硫酸钙和碳酸钙结晶需要的浓度，这就保证了母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸发工艺防止结垢的方法，废水在蒸发工艺设备中进行蒸发，其特征是：蒸发工艺过程包含一个投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物的过程，使易结垢成分以不溶物的形式从废水中分离出来排出蒸发系统，分离后的废水继续蒸发或排出蒸发系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒸发工艺防止结垢的方法，废水在蒸发工艺设备中进行蒸发，其特征是：蒸发工艺过程包含一个投加化学除垢药剂使易结垢成分形成固体颗粒物的过程，使易结垢成分以不溶物的形式从废水中分离出来排出蒸发系统，分离后的废水继续蒸发或排出蒸发系统。


2.根据权利要求1所述的蒸发工艺防止结垢的方法，其特征是：分离后的废水投加结晶后调节药剂使分离后的废水由结垢物质的饱和溶液变化为不饱和溶液。


3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯君悦，张学文，侯双成，
申请(专利权)人：上海铸奇环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31