一、源头预处理:降低盐负荷与杂质含量
从废水进入设备前减少 “易结晶物质” 和 “干扰杂质”,是预防堵塞的基础。
分盐预处理减少高饱和盐浓度:若废水中含氯化钠、硫酸钠等溶解度差异大的盐分,可先通过纳滤(NF)膜分离技术,将高溶解度盐与低溶解度盐(如硫酸钙)拆分,使进入低温蒸发设备的废水仅含单一或低混合盐,避免多种盐分交叉析出导致的结晶黏结。例如,煤化工高盐废水经纳滤预处理后,硫酸钙可提前截留,大幅降低蒸发系统内的结垢风险。
去除悬浮杂质与胶体:高盐废水中的泥沙、有机物胶体等杂质,会成为盐分结晶的 “晶核”,加速结晶附着。可通过预处理阶段的 “混凝 - 沉淀 - 过滤” 工艺(如投加聚合氯化铝 PAC、采用石英砂过滤器),将悬浮物含量降至 10mg/L 以下,减少晶核形成概率,避免结晶与杂质混合形成难以清理的堵塞层。
二、设备结构与材质适配:从设计端降低结晶附着可能
设备的结构设计直接影响盐分的流动与沉积,需针对性优化核心部件:
采用强制循环与高流速设计:选用带 “外循环泵 + 导流板” 的蒸发器,通过循环泵驱动废水以 2~3m/s 的高流速在加热管内流动,利用流体冲刷力减少盐分在管壁的停留时间,避免结晶附着。例如,强制循环式低温蒸发器的加热管内流速是自然循环设备的 3~5 倍,结晶堵塞率可降低 60% 以上。
优化蒸发器类型与内壁处理:优先选择升膜式、降膜式蒸发器,这类设备依靠蒸汽上升或液体降落形成的膜状流动,使废水与加热面接触均匀且停留时间短,减少局部浓缩过度。同时,对蒸发器内壁、加热管进行 “防粘涂层” 处理(如聚四氟乙烯涂层、陶瓷涂层),降低盐分结晶的附着力,即使少量结晶也易被流体冲刷脱落。
设置专用排渣与冲洗结构:在蒸发器底部、管道转弯处等易积盐部位,设计 “锥形排渣口” 和 “在线冲洗接口”。当设备运行一定周期后,可通过排渣口及时排出浓缩盐浆,避免盐分累积;若出现轻微堵塞,可通过冲洗接口注入高压水(或稀酸溶液),快速清理堵塞部位,无需停机拆解。
三、运行参数精准控制:避免盐分过饱和析出
通过实时监控与动态调整运行参数,将废水浓度控制在 “未饱和但接近饱和” 的安全区间,是预防堵塞的关键:
实时监测浓度,控制浓缩倍数:在蒸发器出口安装 “在线折光仪” 或 “电导率仪”,实时监测废水的浓缩浓度(如 TDS 值),当浓度接近该盐分的饱和溶解度(如氯化钠在 25℃时饱和浓度约 26.5%)时,及时启动排渣程序,将浓缩液排出,避免浓度超过饱和值导致结晶析出。例如,处理氯化钠废水时,可将浓缩终点控制在 24%~25%,既保证蒸发效率,又预留安全余量。
稳定蒸发温度,避免局部过热:低温蒸发的核心是维持系统内稳定的负压与低温(通常 40~60℃),若温度波动过大(如热泵加热功率骤升),会导致局部废水温度过高,盐分溶解度暂时升高,但当温度恢复正常时,过饱和的盐分易快速析出,形成结晶堵塞。需通过 PLC 控制系统稳定加热功率与真空泵负压,将温度波动控制在 ±2℃以内。
控制进料流速与均匀性:若废水进料流速过快或流量不稳定,会导致蒸发器内局部废水停留时间过短(未充分蒸发)或过长(过度浓缩),增加结晶风险。需在进料管道设置 “流量调节阀”,将进料流速稳定在设备设计处理量的 80%~100%,确保废水在蒸发器内均匀分布、稳定蒸发。
四、定期维护与辅助手段:延缓结晶堵塞发生
通过定期维护与辅助措施,清除微量结晶、延缓堵塞进程,保障设备长期稳定运行:
制定周期性清洗计划:根据废水含盐量与设备运行情况,制定 “每周小清洗、每月大清洗” 的维护计划。小清洗可采用 “在线化学清洗”,向系统内注入低浓度柠檬酸溶液(1%~3%),循环 1~2 小时,溶解附着在加热管内壁的钙镁盐结晶;大清洗则需停机,采用 “高压水射流清洗”(压力 30~50MPa)或 “超声波清洗”,清除管道、阀门内的顽固结晶,恢复设备流通性。
投加专用防垢分散剂:在废水进料端适量投加 “高分子防垢分散剂”(如聚马来酸酐、丙烯酸 - 丙烯酸酯共聚物),这类药剂可吸附在盐分晶体表面,抑制晶体生长变大,同时将微小结晶分散在废水中,避免其聚集附着在设备壁面。需注意根据废水成分选择兼容的药剂,投加量控制在 5~10mg/L,避免药剂残留影响后续处理。
定期检查关键部件状态:每周检查循环泵、排渣阀、除雾器等部件的运行状态 —— 若循环泵流量下降,可能是叶轮被结晶堵塞,需及时拆解清理;若除雾器堵塞,会导致蒸汽带液量增加,盐分随蒸汽进入冷凝系统,同时也会间接加剧蒸发器内的结晶风险,需定期拆下除雾器进行冲洗或更换。