高效除硅系統在廢水處理中的應用

國家能源集團寧夏煤業公司煤制油化工工程建設指揮部 寧夏 銀川 751400

1 引言

在工業用水中，很多行業都受到水中硅的限制，從用水量最大的冷卻系統到高精度的電子行業，都對硅含量制定了嚴格的標準，然而，要達到深度除硅卻很困難。最常用的化學絮凝方法不僅引起二次污染，而且無法達到深度除硅；離子交換和膜法不僅價格昂貴而且對進水水質要求較高。因此，必須尋找一種高效、經濟且潔凈的除硅技術。因此，如何提高水的一次利用效率和水的重復利用效率，已經成為各行各業一項重要任務。然而，在水的使用與回用過程中，其中的各種離子對工業生產有不同的影響，尤其是結垢問題，目前大量研究報道防止Ca2+和Mg2+形成碳酸鹽垢的方法，而且目前工業中也把這種硬度引起的結垢問題當作主要問題。然而，由于硅垢不僅堅硬密實，而且在各類水垢中導熱系數最小，再加上硅酸鹽可以與其他類型水垢相互作用，不僅使得結垢更易發生，而且生成的硅垢難以去除。因此，應當更加重視硅所引起的各種問題。

2 項目概況

工業用水中的硅化合物會對生產過程產生不同程度的危害。如換熱器、蒸發結晶器中的硅化合物易形成硅垢，且形成的硅垢致密堅硬，難以用普通的方法清洗，嚴重影響設備的傳熱效率以及安全運行。

寧東某水處理項目進入蒸發結晶系統廢水SiO2含量較高(100-160mg/l)，會導致蒸發器頻繁結垢，同時影響鹽品品質(不溶物超標)，本項目首次在高濃鹽水處理工藝中采用高效除硅系統針對蒸發結晶系統進水SiO2進行去除，通過投加新型鋁酸鹽復合藥劑控制出水硅含量，即降低了SiO2對后系統的結垢風險，同時代替常規鎂劑，具有更易生產控制，無鎂硬殘留的特點，對煤化工廢水處理技術具有一定的示范和推廣意義。

3 方案選擇及試驗情況

采用氧化鎂去除二氧化硅，但按照實際運行經驗鎂劑除硅對PH值要求較苛刻，同時氧化鎂多為固體，含雜質較多，影響出水水質，對后階段處理影響較大。因此選取氯化鎂、鋁酸鹽兩種藥劑，對除硅效果、沉降時間等內容進行方案比選。

3.1 試驗情況 PH值對MgCl2·6H2O除硅效果及鎂離子殘留量的影響。

圖1

p H值對鋁酸鹽除硅效果及鋁離子殘留量的影響

圖2

3.2 試驗結論

(1)通過試驗在原水硅含量190mg/L的條件下，通過鎂劑的方法，可實現出水硅含量低于40mg/L；在鎂劑投加量固定的條件下，考慮鎂離子的殘留及加藥經濟性，最佳p H為11.7，但因PH值控制區間較小，實際操作難度較大，易造成鎂硬殘留。

(2)通過試驗在原水硅含量190mg/L的條件下，通過鋁酸鈉除硅的方法，可實現出水硅含量低于10mg/L；在鋁酸鈉投加量固定的條件下，鋁離子的殘留及加藥經濟性，最佳p H范圍為6～9。

(3)在pH值、除硅藥劑投加量固定的條件下，通過對比30min和60min反應時間條件下硅的去除效果以及鋁的殘留量，確定鋁酸鈉的反應時間30min即可基本反應完。

4 方案實施及效果

除硅系統自2019年8月開始投用，實際進水SIO2含量在135-10.5mg/l之間，當復合藥劑按照去除硅含量質量比1:1投加時，出水硅含量可穩定控制在40mg/l以內。具有較好的去除效果，同時經處理后的出水，鋁離子殘留量基本小于5mg/l。

5 經濟效益

除硅系統的投用，大大降低了后續蒸發結晶器的結垢風險，降低蒸發結晶器的機械清洗頻次(按照常規蒸發結晶裝置3個月一次高壓清洗，高壓清洗一次費用為10-20萬元，硅含量控制低可保證一年進行一次機械清洗，因此估算每年可節省直接成本3次*10萬元=30萬元)。

6 結束語