具体实施方式

本发明公开了一种防垢装置，以减少系统结垢。本发明还提供了一种高盐废水浓缩系统及其方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种防垢装置，包括罐体1、反洗装置及排水装置，罐体1内具有柔性填料5，柔性填料5用于将废水中的结垢离子沉积在其表面结垢，在防垢装置防垢运行过程中柔性填料5处于流化状态；罐体1具有进水口及出水口，由进水口进入罐体1内的废水经过柔性填料5 流向出水口；在防垢装置反洗运行过程中反洗装置能够向柔性填料5输送冲洗流体；罐体1的底部具有排水口，排水装置与排水口连接且用于排出反洗废水。

本发明实施例提供的防垢装置，高盐废水浓缩系统运行过程中，废水通过罐体1的进水口进入罐体1内，防垢装置进行防垢运行，在防垢运行过程中，柔性填料5处于流化状态，在柔性填料5不阻碍废水向罐体1的出水口流动的基础上，柔性填料5将废水中的结垢离子沉积在柔性填料的表面结垢，被去除了结垢离子的废水由罐体1的出水口流出，继续在高盐废水浓缩系统中进行浓缩处理。并且，当柔性填料5的流化效果较差时，使得防垢装置进行反洗运行，在反洗运行过程中，反洗装置向柔性填料5输送冲洗流体，冲洗流体挤压冲洗柔性填料5，使得柔性填料5发生变形，柔性填料5表面附着的结垢物质从柔性填料5表面脱落，并落入罐体1的底部；排水装置与罐体1 底部的排水口连接，通过排水口排出反洗废水(废水及由柔性填料5表面脱落的结垢物)，以便于清洗后的柔性填料5恢复流化状态，重复利用。由于废水中的结垢离子在柔性填料5的表面结垢上，避免废水中的结垢离子进入高盐废水浓缩系统中，有效减少了高盐废水浓缩系统的结垢，减少了对高盐废水浓缩系统进行化学清洗的频率，有效提高了系统的安全经济性。

由于柔性填料5再生(反洗)过程中不使用药剂，降低了运行成本；并且，再生过程中不产生酸洗废液，降低了废液的处理难度，具有积极的环保效益和经济效益。

优选地，柔性填料5采用5～10cm的空心小球，空心小球采用耐高温材料制成(能够耐受80～150℃)。柔性填料5有一定的柔韧性；柔性填料5平均密度较小，有较好的流动性，具有良好的反洗膨胀性能。即空心小球表面有很大的比表面积，从而增大了柔性填料5的结垢面积，用于吸附、截留废水中的悬浮颗粒物质。空心小球可以采用硅橡胶或全氟醚橡胶等材料制作。

进一步地，防垢装置还包括与进水口连接的进水装置；进水装置包括布水器7、与布水器7的进水端连接的进水管道、设置于进水管道的进水压力表 14、设置于进水管道的进水流量计15及设置于进水管道的进水阀13；布水器 7位于罐体1内的底部；柔性填料5位于布水器7上方。通过上述设置，以便于控制进水的启停及流量；并且，布水器可以提高进入罐体1内的水流均匀程度，进而提高了柔性填料5表面结垢的效果，从而提高了废水去除结垢离子的效果。其中，布水器7可以为支管母管式结构或辐射管结构，作用是对柔性填料5均匀布水，防止出现偏流的现象。

本实施例中，防垢装置还包括用于承托柔性填料5的承托格栅6；布水器 7位于柔性填料5的下方，承托格栅6设置于罐体1内且位于柔性填料5与布水器7之间。通过上述设置，使得布水器7对柔性填料5的底部均匀布水，废水经过柔性填料5后由罐体1的出水口流出。本实施例中，罐体1的出水口优选设置于罐体1的上部，罐体1的进水口设置于罐体1的下部。

本发明实施例提供的防垢装置中，还包括与出水口连接的出水装置；出水装置包括与出水口连通的出水管道、设置于出水管道的出水压力表19及设置于出水管道的出水阀18。通过上述设置，以便于控制出水的启停及流量。

并且，进水压力表14及出水压力表19可以为压力变送器。当进水压力表14检测的进水压力值与出水压力表19检测的出水压力值的压差达到预设值时，则表明防垢装置已达饱和状态，柔性填料5已经吸附了足够的悬浮颗粒物质，需要退出防垢装置的防垢运行并进行反洗运行以便于对柔性填料5 进行反洗再生操作。预设值的取值范围优选为0.1～0.2Mpa。

为了提高防垢效果，出水装置还包括设置于罐体1内的出口格栅4，出口格栅4位于出水口处。

本实施例中，出口滤网4为孔径小于5cm的孔状格栅，用以防止柔性填料5漏出。

本实施例中，罐体1具有用于排气的空气门2及用于进气的进气口；反洗装置包括与空气压缩装置11、供气管道及设置于供气管道上的进气阀10，供气管道连通空气压缩装置11的供气口与进气口；由进气口进入罐体1内的气体经过柔性填料5流向空气门2。优选地，空气门2位于罐体1的顶部，罐体1的进气口位于罐体1的底部。开启进气阀10，使得空气压缩装置11的供气口发出的空气经过供气管道由进气口进入罐体1内，使得空气和/或空气与废水的混合结构形成冲洗流体，对柔性填料5进行空气擦洗及汽水合洗等。

本实施例中，反洗装置还包括设置于罐体1内的布气装置8；布气装置8 的进口端与供气管道连接。布气装置8可以为支管母管式结构，以便于充分对柔性填料5进行空气擦洗及汽水合洗等。

排水装置包括排水管道、设置于排水管道上的排水阀9及连接于排水管道的出水端的沉淀池12；排水管道的进水端与排水口连通。通过设置沉淀池 12，以便于对由柔性填料5表面脱落的结垢物进行沉淀，以便于后续操作。

为了方便观察，罐体1的侧面设置有用于观察柔性填料5状态的观察窗；防垢装置还包括位于罐体1外侧且与观察窗对应设置的摄像头3。也可以仅设置观察窗或仅设置摄像头3，在此不再具体限制，仅需要实现便于观察罐体1 内柔性填料5状态即可。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种高盐废水浓缩系统，包括末效蒸发器22、末效加热器21及防垢装置。末效蒸发器22的出水口与末效加热器21的进水口连通；防垢装置的进水口与末效加热器21的出水口连接，防垢装置的出水口与末效蒸发器22的进水口连接。

本发明实施例提供的高盐废水浓缩系统，由于上述防垢装置具有上述技术效果，具有上述防垢装置的高盐废水浓缩系统也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。

其中，在高盐废水浓缩系统为多级蒸发系统的实施例中，高盐废水浓缩系统包括多个蒸发器，多个蒸发器可以包括第一效蒸发器、第二效蒸发器……蒸发器的数量不做具体限制。末效蒸发器22可以为高盐废水浓缩系统中的第二效蒸发器、第三效蒸发器或第四效蒸发器等。

而在高盐废水浓缩系统仅具有一个蒸发器的实施例中，末效蒸发器22即为该蒸发器。

同样地，在高盐废水浓缩系统为多级蒸发系统的实施例中，末效加热器 21可以为高盐废水浓缩系统中的第二效加热器、第三效加热器或第四效加热器等。而在高盐废水浓缩系统仅具有一个加热器的实施例中，末效加热器21 即为该加热器。

如图2所示，高盐废水浓缩系统采用两级加热浓水，废水管道29输送的废水经过废水泵27进入一级蒸发浓缩装置25，热水通过一级蒸发浓缩装置热水进水阀26的开启进入一级蒸发浓缩装置25，对一级蒸发浓缩装置25加热后的热水通过一级蒸发浓缩装置热水回水阀28流出一级蒸发浓缩装置25，一级蒸发浓缩装置25的蒸汽经过一级蒸发浓缩装置生蒸汽出口控制阀24的开启进入末效加热器21(二级加热器)，一级蒸发浓缩装置25的浓缩废水经过一级蒸发浓缩装置浓液控制阀30进入末效蒸发器22(二级蒸发器)。

本实施例中，一级加热器、二级加热器均采用表面式换热器，热源采用热水或辅助蒸汽。

可以理解的是，末效蒸发器22、末效加热器21及防垢装置形成的循环结构中，还包括强制循环泵17，以便于废水在末效蒸发器22、末效加热器21 及防垢装置内进行循环加热浓缩。

高盐废水浓缩系统还包括末端冷凝器31、末端冷凝水箱32、真空泵33 及末端冷凝水泵34等部件。

本发明实施例还包括一种高盐废水浓缩方法，应用上述高盐废水浓缩系统，包括步骤：

S1：废水通过末效蒸发器22、末效加热器21及防垢装置内进行循环加热浓缩；

S2：当防垢装置的进水压力值与防垢装置的出水压力值的压差达到预设值时，防垢装置的进水口及防垢装置的出水口关闭，防垢装置进行反洗运行，对防垢装置内的柔性填料5进行反洗再生；

S3：柔性填料5反洗再生完成后，将防垢装置的进水口及防垢装置的出水口开启。

本发明实施例提供的高盐废水浓缩方法，应用上述高盐废水浓缩系统，由于上述高盐废水浓缩系统具有上述技术效果，应该上述高盐废水浓缩系统的高盐废水浓缩方法也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。

以高盐废水浓缩系统采用两级加热浓缩为例，高盐废水浓缩系统包括一级蒸发浓缩装置25及末级蒸发浓缩装置(末效蒸发器22及末效加热器21)。具体步骤如下：

(1)经预处理后的脱硫废水由废水泵27输送至一级蒸发浓缩装置25，一级蒸发浓缩装置25产生的蒸汽经过一级蒸发浓缩装置生蒸汽出口控制阀24 的开启输送至末级蒸发浓缩装置进行进一步浓缩。可以理解的是，在三级以上的加热浓缩系统中，也可以采用上述循环，设置二级蒸发浓缩装置及三级蒸发浓缩装置等。

(2)脱硫废水采用上述一级蒸发浓缩装置浓缩后，进入末级蒸发浓缩装置；末级蒸发器22内的脱硫废水在强制循环泵17的作用下，经末级加热器21加热后进入防垢装置，防垢装置出水进入末级蒸发器22进行蒸发浓缩。如此循环加热浓缩，当脱硫废水致垢离子浓度趋于过饱和浓度后，结垢离子析出沉积趋势明显。在防垢装置内，当脱硫废水进入防垢装置的罐体1内后流速变小，脱硫废水与表面积大的柔性填料5接触时间长，结垢离子优先在柔性填料5表面结垢沉积。

优选地，防垢装置床体的截面积(与罐体1的横截面尺寸成正比)是上级表面式加热器的4～5倍。

(3)防垢装置1内包含有空气门2、摄像头3、出口格栅4、柔性填料5、承托格栅6、底部进水装置7、底部进气装置8。废水中的悬浮颗粒物质吸附于柔性填料5的表面。

系统正常运行时，脱硫废水通过强制循环泵17在末级加热器21、防垢装置1和末级蒸发器22之间进行循环加热浓缩。

防垢装置采用底部进水方式，防垢装置进水管路设置防垢装置的进水阀 13，进水压力表14(压力变送器)和进水流量计15。优选地，强制循环泵17 采用变频控制，调整流量范围，使防垢装置内的柔性填料5处于流化状态，通过摄像头3监控。

防垢装置采用下进上出的方式，进水装置的布水器7采用支管母管式结构，保证进水均匀，不偏流。防垢装置上部出水处设置出口格栅4(方形格栅)，保证柔性填料5不会进入出水管道中。优选地，出口格栅4(方形格栅)的通流面积为出水管道的5倍，减少水头损失。

柔性填料5具有很大的比表面积。优选地，在防垢装置内，由于防垢装置床体的截面积是上级表面式加热器的4-5倍，脱硫废水进入防垢装置后流速变小，脱硫废水与表面积大的柔性填料5接触时间长，结垢离子优先在柔性填料5表面结垢沉积。随着运行时间的增加，柔性填料5的流态化会越来越差，当防垢装置的进水压力值与出水压力值的压差达到预设值(如0.5～1bar) 时，结合摄像头3可判断防垢装置已趋于饱和，需要退出进行再生。

(4)在防垢装置反洗运行过程中，防垢装置退出末级蒸发浓缩装置的循环前，需要打开防垢装置旁路阀20，使得末效加热器21的出水口与末效蒸发器22的进水口连接。关闭防垢装置的进水阀13及防垢装置的出水阀18，防垢装置1退出运行。

(5)打开防垢装置的空气阀2，进行泄压；然后打开罐体1底部的排水阀9放水至沉淀池12。当放水至罐体1内床体的2/3时，关闭排水阀9，打开进气阀10，采用空气压缩装置11内的压缩空气(压缩空气的压力优选5-6bar) 通过布气装置8对柔性填料5进行汽水合洗；打开排水阀9，当放水至罐体1 内床体的1/3时，继续进行汽水合洗。

(6)通过摄像头3判断清洗效果。如需二次清洗，关闭进气阀10，开启防垢装置注水阀16，对罐体1的床体进行注水，重复步骤(5)。此步骤优选采用DCS(Distributed ControlSystem，分布式控制系统)控制。防垢装置注水阀16位于连接强制循环泵17的出口与罐体1的进口之间的管道上。

(7)防垢装置内的柔性填料5反洗再生完毕后，透过防垢装置注水阀16 对防垢装置1进行注水，当空气门2出水后，关闭空气门2，关闭注水阀16。打开防垢装置的进水阀13，打开防垢装置的出水阀18，关闭防垢装置旁路阀 20，防垢装置投入运行。

步骤S2中，还包括连接末效加热器21的出水口与末效蒸发器22的进水口。通过上述操作，使得防垢装置退出末效蒸发器22、末效加热器21及防垢装置形成的循环结构中，不影响末效蒸发器22与末效加热器21继续运行。

其中，防垢装置可以设置为两个，采用一用一备的方式运行，当一台失效退出后，可以投运备用防垢装置，以保证系统连续运行。即，本实施例中，高盐废水浓缩系统包括至少两个防垢装置；

步骤2中，当一个防垢装置的进水压力值与防垢装置的出水压力值的压差达到预设值时，该防垢装置的进水口及防垢装置的出水口关闭，防垢装置进行反洗运行，对防垢装置内的柔性填料5进行反洗再生；另一个防垢装置的进水口与末效加热器21的出水口连接，防垢装置的出水口与末效蒸发器22 的进水口连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。