濃鹽水除硬研究

羅雙燕 商 銳

（新疆慶華能源集團(tuán)有限公司，新疆 伊犁州 835100）

0 前言

水資源是除煤炭之外限制煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一要素，特別是對(duì)煤炭資源豐富而水資源缺乏的西北地區(qū)而言，對(duì)廢水的回收利用更有特殊的意義。為了節(jié)約水能，促進(jìn)回收利用，零排放是永恒的目標(biāo)。煤化工的反滲透濃水可以通過(guò)多級(jí)反滲透膜濃縮，收集產(chǎn)水重復(fù)利用，最終濃水由蒸發(fā)裝置結(jié)晶蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)零排放。

新疆慶華55億m3/年煤制天然氣一期反滲透濃水減量回收再利用項(xiàng)目是將污水深度處理裝置反滲透濃水、中水回用裝置反滲透濃水、循環(huán)水系統(tǒng)排水，送至濃鹽水處理裝置采用石灰-純堿澄清+變孔隙濾池+超濾+二級(jí)鈉床軟化+除碳器+反滲透處理工藝進(jìn)行處理成為再生水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，提高水資源利用率。

由于含鹽廢水硬度較高，水中鈣、鎂等離子會(huì)不斷析出并在反滲透膜表面附著，形成結(jié)垢堵塞膜孔，影響反滲透系統(tǒng)的出水效率，致使化學(xué)清洗周期縮短，影響膜的使用壽命，甚至損壞反滲透膜。所以在進(jìn)入反滲透膜前需對(duì)含鹽廢水進(jìn)行軟化處理，對(duì)水中鈣、鎂離子予以去除。本試驗(yàn)采用石灰-純堿軟化法對(duì)污水深度處理裝置反滲透濃水、中水回用裝置反滲透濃水、循環(huán)水系統(tǒng)排水混合后的含鹽廢水進(jìn)行軟化處理，得出最佳藥劑投加量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 處理方法

通常說(shuō)的總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量，因?yàn)槠渌x子的總含量遠(yuǎn)小于二者的含量，因此不予考慮。硬度可以分為暫時(shí)硬度（又稱碳酸鹽硬度），永久硬度（又稱非碳酸鹽硬度）。當(dāng)總堿度小于總硬度時(shí)，水中永久硬度和暫時(shí)硬度關(guān)系為：

總硬度-總堿度=永久硬度

總堿度=暫時(shí)硬度

故本試驗(yàn)采用總硬度、鈣離子、鎂離子作為考核指標(biāo)，對(duì)軟化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.2 進(jìn)水水質(zhì)

本試驗(yàn)所用水質(zhì)為濃鹽水裝置進(jìn)水，其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1濃鹽水裝置進(jìn)水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

由表1可知，濃鹽水進(jìn)水硬度高、堿度低，鈣離子、鎂離子含量較大，水樣顏色較深，懸浮物較多。

整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程在水樣體積為250mL，室溫條件下進(jìn)行。

1.3 藥劑的選擇及反應(yīng)原理

在藥劑的選擇上通常對(duì)硬度高、堿度高的水采用石灰軟化法；對(duì)硬度高、堿度低的水采用石灰-純堿軟化法；而對(duì)硬度低、堿度高的負(fù)硬水則采用石灰—石膏處理法。

除去Mg2+主要是通過(guò)OH-與Mg2+結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀，選用氧化鈣，達(dá)到除去Mg2+的目的。

加入CaO+ Na2CO3反應(yīng)原理

第一步加入CaO：

Mg2++OH-=Mg（OH）2↓（在氧化鈣足量的情況下，才發(fā)生此反應(yīng)）

第二步加入Na2CO3：

CaO和Na2CO3不能同時(shí)加入，二者同時(shí)加入會(huì)相互間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不僅起不到降低鈣鎂的作用，還會(huì)增加水中的沉淀。

CaO和Na2CO3的加入量需根據(jù)進(jìn)水水量，水中鈣、鎂含量，碳酸氫根含量確定。氧化鈣加入后，必須充分?jǐn)嚢?，待反?yīng)完全后加入碳酸鈉，充分?jǐn)嚢?，待沉淀物完全沉降后，進(jìn)行下一步操作。

1.4 試驗(yàn)分析的方法

硬度、鈣離子、鎂離子采用EDTA滴定法測(cè)定，pH采用pH計(jì)測(cè)定。

1.5 最佳添加量及p H范圍的確定

通過(guò)改變CaO添加量來(lái)調(diào)整pH值，Na2CO3添加量為0.35g（250mL），分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同CaO添加量時(shí)的分析數(shù)據(jù)

對(duì)以上7組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到CaO添加量與溶液中Ca2+、Mg2+濃度、硬度、pH值關(guān)系如下：

（1）隨著CaO添加量的增加，Mg2+含量呈下降趨勢(shì)，CaO添加量≥0.38g時(shí)，Mg2+基本被除去；隨著CaO添加量的增加，Ca2+含量先下降后升高，因此CaO的最佳添加量為0.38g左右（250mL溶液）。

（2）隨著CaO含量的增加，溶液硬度先下降后升高，在CaO添加量為0.38g/mg～0.39g/mg時(shí)，總硬度最小，由此也印證了CaO的最佳添加量約為0.38g。

（3）隨著CaO添加量的增加，pH值呈不斷升高的趨勢(shì)。當(dāng)pH在12～12.5范圍內(nèi)，總硬度、Ca2+、Mg2+去除效果較好。pH值低于12不易形成氫氧化鎂沉淀，過(guò)高將會(huì)引入過(guò)多鈣離子，增加后續(xù)處理難度及成本。

3 結(jié)論

（1）高濃鹽水進(jìn)水硬度高，鎂含量相對(duì)鈣離子較高，色度深，懸浮物較多。

（2）當(dāng)先投加氧化鈣后投加碳酸氫鈉，投加量分別為0.38g（250mL）和0.35g（250mL）時(shí)，總硬度、Ca2+、Mg2+去除效果較好。

（3）本試驗(yàn)研究表明石灰軟化法處理含鹽廢水，去除硬度效果較好且工藝簡(jiǎn)單，處理成本低，可以提高濃鹽水回收率。