废水蒸发器在高温蒸发时比低温蒸发更易结垢,主要原因包括离子溶解度降低、盐类相变加速、流体动力学变化及有机物与微生物影响,具体分析如下:
1. 离子溶解度与结晶动力学
- 高温降低溶解度:废水中的钙、镁、硫酸根、碳酸根等离子,其溶解度随温度升高而显著降低。例如,碳酸钙在高温下更易达到过饱和状态,加速结晶析出并附着在设备表面。
- 结垢速率指数级增长:研究表明,当温度超过120-130℃时,钙结垢速率随温度升高呈指数级增长。温度每升高4-5℃,结垢速率可能翻倍,导致垢层快速增厚。
2. 盐类相变与垢层致密性
- 逆溶性盐的析出:硫酸钙等逆溶性盐在高温下更易从溶液中析出,形成硬质垢层。例如,二水硫酸钙在高温下可能转化为更难去掉的硬石膏,加剧设备堵塞。
- 垢层结构变化:高温使垢层晶体结构更致密,附着力增强,难以通过物理冲洗或化学清洗去掉。
3. 流体动力学影响
- 低流速加剧沉积:高温蒸发时,废水黏度降低,但流速不足可能导致局部过饱和度升高,杂质沉积。
- 湍流不足削弱冲刷:高温蒸发可能降低流体湍动程度,减少对已形成垢层的冲刷作用,导致垢层持续堆积。
4. 有机物与微生物作用
- 有机物热解与黏附:废水中的蛋白质、多糖等有机物在高温下可能变性,形成黏性软垢,吸附在设备表面并加速无机垢的附着。
- 微生物代谢产物:高温环境可能硫酸盐还原菌等微生物的生长,其代谢产物与金属离子反应,生成生物垢,进一步恶化结垢问题。
5. pH值与化学平衡
- 碱性条件碳酸盐垢:高温蒸发可能改变废水pH值,碱性条件下碳酸盐垢的生成速率显著提高。
- 酸性条件下的硫酸盐垢:若废水呈酸性,高温可能使硫酸盐垢的析出,形成混合型垢层。
对比:废水蒸发器低温蒸发的优势
- 抑制盐类析出:低温蒸发通过真空减压和热泵技术降低沸点,减少逆溶性盐的析出风险。
- 降低热敏性成分分解:避免高温导致的有机物分解结焦,减少软垢形成。
- 延长设备寿命:低温环境减缓了设备材质的腐蚀和垢层附着,降低了维护成本。
总结来说,多种因素影响下,常用来处理废水的废水蒸发器在高温蒸发时会比低温蒸发较于结垢。