濃鹽水除硬研究

羅雙燕 商 銳

（新疆慶華能源集團有限公司，新疆 伊犁州 835100）

0 前言

水資源是除煤炭之外限制煤化工產業發展的第一要素，特別是對煤炭資源豐富而水資源缺乏的西北地區而言，對廢水的回收利用更有特殊的意義。為了節約水能，促進回收利用，零排放是永恒的目標。煤化工的反滲透濃水可以通過多級反滲透膜濃縮，收集產水重復利用，最終濃水由蒸發裝置結晶蒸發，從而實現零排放。

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、循環水系統排水，送至濃鹽水處理裝置采用石灰-純堿澄清+變孔隙濾池+超濾+二級鈉床軟化+除碳器+反滲透處理工藝進行處理成為再生水回用于生產系統，提高水資源利用率。

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

1 試驗部分

1.1 處理方法

通常說的總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量，因為其他離子的總含量遠小于二者的含量，因此不予考慮。硬度可以分為暫時硬度（又稱碳酸鹽硬度），永久硬度（又稱非碳酸鹽硬度）。當總堿度小于總硬度時，水中永久硬度和暫時硬度關系為：

總硬度-總堿度=永久硬度

總堿度=暫時硬度

故本試驗采用總硬度、鈣離子、鎂離子作為考核指標，對軟化試驗結果進行分析。

1.2 進水水質

本試驗所用水質為濃鹽水裝置進水，其水質指標見表1。

表1濃鹽水裝置進水水質分析數據

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

整個試驗過程在水樣體積為250mL，室溫條件下進行。

1.3 藥劑的選擇及反應原理

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

除去Mg2+主要是通過OH-與Mg2+結合形成氫氧化鎂沉淀，選用氧化鈣，達到除去Mg2+的目的。

加入CaO+ Na2CO3反應原理

第一步加入CaO：

Mg2++OH-=Mg（OH）2↓（在氧化鈣足量的情況下，才發生此反應）

第二步加入Na2CO3：

CaO和Na2CO3不能同時加入，二者同時加入會相互間發生化學反應，不僅起不到降低鈣鎂的作用，還會增加水中的沉淀。

CaO和Na2CO3的加入量需根據進水水量，水中鈣、鎂含量，碳酸氫根含量確定。氧化鈣加入后，必須充分攪拌，待反應完全后加入碳酸鈉，充分攪拌，待沉淀物完全沉降后，進行下一步操作。

1.4 試驗分析的方法

硬度、鈣離子、鎂離子采用EDTA滴定法測定，pH采用pH計測定。

1.5 最佳添加量及p H范圍的確定

通過改變CaO添加量來調整pH值，Na2CO3添加量為0.35g（250mL），分析結果見表2。

表2 不同CaO添加量時的分析數據

對以上7組數據進行分析，得到CaO添加量與溶液中Ca2+、Mg2+濃度、硬度、pH值關系如下：

（1）隨著CaO添加量的增加，Mg2+含量呈下降趨勢，CaO添加量≥0.38g時，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，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。當pH在12～12.5范圍內，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，過高將會引入過多鈣離子，增加后續處理難度及成本。

3 結論

（1）高濃鹽水進水硬度高，鎂含量相對鈣離子較高，色度深，懸浮物較多。

（2）當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，總硬度、Ca2+、Mg2+去除效果較好。

（3）本試驗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單，處理成本低，可以提高濃鹽水回收率。