石灰純堿法去除高硬度廢水中硬度的試驗研究

黃本科，王開春

(杭州厚谷科技有限公司，浙江 杭州 311231)

諸多工業生產領域中會產生高硬度廢水，如鋼鐵、冶金和石油化工等工業，這類廢水處理過程中，必須先進行軟化預處理，不然會對后需處理工藝產生危害。對于高硬度高堿度廢水多采用石灰法直接除硬[1-2]、對于高硬度低堿度廢水多采用石灰純堿法除硬[3-4]，本文就以浙江某除磷劑生產企業高硬度、高鹽度廢水為研究對象，研究石灰、純堿的加藥量、反應時間及環境溫度對除硬效果的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗用水水質

表1 實驗用水水質

1.2 實驗方法

實驗分室溫和低溫兩個條件，常溫條件就是在室溫條件下(室溫約21 ℃、水溫約17 ℃)；低溫則在恒溫箱里進行，恒溫箱溫度設定在4 ℃，試驗中實測水體溫度在8 ℃左右，低溫條件的整個實驗操作過程均在恒溫箱中進行，以消除外界溫度變化引起的誤差。根據實測水質硬度，分別計算石灰、純堿的理論投藥量，試驗從小于理論投藥量開始，按照理論加藥量乘以不同系數逐級加大投藥量。每投加一次藥劑反應時間為20 min，攪拌強度為130 r/min攪拌時間為10 min，靜置10 min后取水樣上清液進行各項指標測定。

1.3 分析項目及檢測方法

試驗過程的測定參數包括硬度、堿度、電導率、濁度、pH值，主要水質指標分析方法均按照國家環保總局《水和廢水監測分析方法》方法測定[5]，硬度采用EDTA滴定法；堿度采用酸堿指示劑滴定法；電導率采用電導率儀FE30；濁度采用美國Hach便攜式濁度儀；pH值采用PHS-3D型pH計測定。

2 結果與討論

2.1 石灰最佳投加量的確定

取7個500 mL的錐形瓶，各加入250 mL水樣，然后分別添加0.75、0.9、1.0、1.15、1.25、1.35、1.45 g/L的石灰[Ca(OH)2]，在130 r/min的攪拌速度下攪拌10 min，靜置10 min后取上清液進行指標測定硬度及pH，結果見圖1。

圖1 石灰投加量對廢水硬度去除的影響Fig.1 Effect of lime dosage on hardness removal of wastewater

從圖1可知，當石灰投加量從0.75 g/L增加到0.9 g/L時，廢水硬度從7207 mg/L降低到6590.8 mg/L，硬度去除率只有8.5%左右；隨著石灰投加量進一步提高，廢水中硬度反而逐漸升高。原水中的堿度低，廢水基本上都是永久性的硬度，因此，添加石灰的目的主要是去除Mg2+，而Ca2+又重新進入到廢水，形成新的硬度，因此僅投加石灰對廢水的硬度去除率不高。

2.2 純堿最佳投加量的確定

另取6個500 mL的錐形瓶，各加入250 mL水樣，分別加入等量的石灰0.9 g/L，然后分別加入7.8、8.0、8.8、9.6、10.5、11.3 g/L的純堿，在130 r/min的攪拌速度下攪拌10 min，靜置10 min后取上清液測定其硬度及pH，結果見圖2。

圖2 純堿投加量對廢水硬度去除的影響Fig.2 Effect of soda ash dosage on hardness removal of wastewater

從圖2 可知，當純堿從7.8 g/L增加到8.0 g/L時，上清液的硬度從125 mg/L進一步降低到87 mg/L，達到企業廢水除硬的要求。將純堿量從8.0 g/L增加到11.3 g/L，投加量增加40.1%，但是硬度只降低了69 mg/L，因此確定純堿的最佳加藥量為8.0 g/L。

2.3 溫度對除硬的影響

在最佳加藥量條件下，分別在常溫和低溫條件下做反應時間對除硬的影響，實驗結果見圖3。

圖3 溫度對除硬效率的影響Fig.3 Effect of temperature on the efficiency of hardness removal

從圖3可以看出，溫度對除硬速率有較大影響，常溫條件下(水溫18 ℃)，石灰純堿兩種藥劑加入反應10 min后，出水硬度就只有85 mg/L；反應15 min后，硬度降低到50 mg/L左右，并趨于穩定，說明常溫條件下，15 min藥劑反應基本完成；但是在低溫條件下反應10 min，出水硬度還有285.3 mg/L，反應30 min，出水硬度才降低到95.1 mg/L，說明低溫環境下，石灰純堿法除硬的速度慢，實際工程中，冬天需要降低廢水處理量，以保證除硬效率。

3 結 論

(1)石灰純堿法能有效去該企業除高鹽度高硬度廢水中的硬度，當廢水的硬度為7207 mg/L時，石灰和純堿的最佳加藥量分別為0.9 和8.0 g/L；

(2)常溫時(水溫17 ℃)，石灰純堿法15 min可以反應完全；低溫時(水溫8 ℃)，石灰純堿法的反應速度慢，為確保廢水處理后的硬度低于100 mg/L，水力停留時間要保證30 min以上。