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如何有效去除高盐废水硬度？这7种方法，各有特点

时间：2023-09-22 来源：浏览：

如何有效去除高盐废水硬度？这7种方法，各有特点

膜缘

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众所周知，国内很多行业排放的废水多为高盐、高硬度的废水。

其不仅无机盐离子K ^＋、Na ^＋、Ca ^2＋、Mg ^2＋、Cl ^－、SO ₄ ^2－等含量较高，往往还含有其他高浓度污染物，如有机物、氨氮、悬浮物、重金属等。

因此， 高盐废水必须经过预处理有效去除硬度。 否则，结垢型离子经过膜浓缩或蒸发浓缩，会析出并附着在膜或列管壁上，形成硬垢难以脱落，轻则降低膜和蒸发的产水效率，重则堵塞膜、管路或装置。

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什么是硬度？

暂时硬度、永久硬度有啥区别？

硬度分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。其中，

总硬度是指水中钙、镁离子的总浓度，水中的Ca ²⁺ 的含量称为钙硬度; 水中 Mg ²⁺ 的含量称为镁硬度; 当水的总硬度小于总碱度时，它们之差称为负硬度。

暂时硬度又称碳酸盐硬度，主要化学成分是 Ca(HCO ₃ ) ₂ 、Mg(HCO ₃ ) ₂ 。由于该盐类在加热之后分解成沉淀物从水中出去，故称暂时硬度。

永久硬度又称非碳酸盐硬度，主要指水中CaSO ₄ 、MgSO ₄ 、CaCl ₂ 、MgCl ₂ 、Ca(NO ₃ ) ₂ 、Mg(NO ₃ ) ₂ 等盐类。这类硬度不能用加热分解的方法去除，故称永久硬度。

硬度是水质的一项重要指标，去除水中的硬度称为水的软化。目前水软化的方法，除了有传统pH法、离子交换软化法阻、垢剂除垢法等，还出现了许多新兴的技术如超声波除垢法、高频极化去垢法等。

下面，我们将详细介绍并比较这些方法的特点，小伙伴们可依据原水特性和处理要求的不同，找到最合理的除硬工艺。

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离子交换软化法

离子交换软化法主要用于膜处理之前，其原理是用特定阳离子交换树脂将水体中的Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 置换出来，从而达到硬水软化的效果。

值得一提的是，离子交换树脂是可以循环利用的。

交换树脂在吸附Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 后期会使自身的软化能力快速下降，同时离子交换树脂也会失去活性，而失去活性的离子交换树脂可以利用氯化钠溶液快速恢复其软化能力，恢复软化能力后期又具备了交换能力，这个过程也被称为再生过程。

离子交换树脂软化和再生过程原理图

离子交换软化法工艺简单，污泥量很少，操作简便，去除彻底，并可根据需求将水体的硬度降低到1mmol/L以下。

但由于离子交换树脂比表面积的限制，会出现饱和现象且需要再生或更新，如果处理处理的废水量较大，其再生或更新的成本是很多企业无法承受的。

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流化床强化结晶技术

采用流化床去除水中硬度最早开始于上世纪九十年代，流化床基本原理是利用气体或者液体使固态的颗粒处于悬浮运动状态。

某研究员利用向污水中曝气，使污水的pH值升高的方法来强化结晶，结果磷酸盐、Mg ²⁺ 和Ca ²⁺ 去除率分别达到了65%、51%和34%。

流化床反应器对金属离子的去除主要通过吸附和共沉淀而实现，但需在反应器内填充一定量的晶核物质。

现今，流化床反应器内的主要加入粒状方解石（CaCO ₃ ）和石英砂等固体颗粒，其优点不仅可以有效的去除钙、镁离子，还可以回收利用产生的含有钙镁的沉淀物。

流化床结晶工艺流程

目前， 流化床结晶反应器软化水主要有以上三种工艺流程 ，经过比较可以发现：

流程a）具有运行费用低的优点，但也存在因CO2引起的药剂消耗，导致絮体易破碎，且絮体增长受到影响，从使出水浊度增大的缺点。

流程b）具有不存在絮体增长干扰因素，但存在出水携带固体微粒较多，主要原因就是CaCO ₃ 在铁形成的絮凝物上结晶。

流程c）是目前应用最广泛，也是最稳定安全的流程。

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pH沉淀除硬法（双减法）

通过向高盐、高硬废水中投加适量的Na ₂ CO ₃ 或石灰等碱性试剂，可以产生难溶解的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙等沉淀，从而除去大部分钙和一部分镁离子。

有研究人员运用双碱法去除高含盐废水中硬度，得出如下4点结论——

（1）双碱法作为预处理工艺处理高含盐废水时，碳酸钠与Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 最佳反应pH为11.5。

（2）投加适量的碳酸钠、絮凝剂和混凝剂不仅可以通过絮凝沉淀有效的去除硬度，同时对COD和SiO ₂ 有一定的去除效果。

（3）在双碱法除硬过程中，聚合硫酸铁的絮凝效果优于聚合氯化铝的效果，且最佳投量为100mg/L；

（4）投入适量的纯碱后，随着时间的推移去除率还会有所增加，pH值回调时用硫酸类的试剂又能进一步去除大部分镁离子。

pH值对总硬度的去除效果

pH沉淀除硬法具有操作简单、去除率稳定、运营成本低、设备投资少的优点，缺点是在水处理过程中，pH值会出现较大变化、所需药剂量高、产生的污泥多，去除率不彻底等。

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阻垢剂除硬法

阻垢剂是指能分散水中难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面沉淀、结垢的功能，并维持金属设备有良好传热效果的一类药剂。

使用除垢剂法的优点是操作简单，只需投加适量药剂即可保证生产。

从作用机理上来讲，阻垢剂的作用可分为鳌合、分散和晶格畸变三部分。

其中，由中心离子和某些符合一定条件的同一多齿配位体的两个或两个以上配位原子键合而成的，具有环状结构的配合物的过程称为螯合作用。

鳌合作用可以使得成垢阳离子（如Ca ²⁺ ，Mg ²⁺ 等）与螯合剂作用生成稳定的螯合物，从而阻止其与成垢阴离子（如CO ₃ ^2
- ，SO ₄ ^2
- ，PO ₄ ^3- 和SiO ₃ ^2- 等）的接触，使得成垢的几率大大下降。

阻垢剂具有良好的屏蔽、抗渗、防锈性能，良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能。一般来说，评定阻垢剂性能的常用方法包括：

1) 静态阻垢法；2）动态模拟法；3）临界pH法；4）鼓泡法；5）极限碳酸盐硬度；6）浊度测定法；7）钙离子选择电极电位分析法；8）玻璃电极法；9）恒定组分技术；10）电化学方法评定阻垢性能。

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电化学软化法

电化学除硬法的原理是通过带电电极的表面吸附水中带电粒子，使得水中溶解盐、带电粒子等富集在电极表面，待处理的废水中溶解盐、胶体、带电物不断地减少，从而达到除硬的目的。

电化学反应原理图

电压或电流密度是直接影响电化学除硬效果和运行成本的重要参数。

有研究表明，当水质硬度较高时，先用7V电压进行阻垢，直到硬度降至130mg/L以下时，再用5V电压进行除垢。这种方法能够去除水中大于90%的成垢离子，还能降低能耗。

与传统的除硬方法相比，电化学法既工艺流程简单，又节能环保。具体来说具备以下特点：

（1）不需添加任何药剂，绿色环保无有害物质产生。

（2）可根据实际情况调整相关电化学参数，可适用的范围较广，适合各类硬度废水处理要求。

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超声波除硬法

超声波除垢防垢设备主要由超声波发生器、超声波信号传输电缆、超声波能量转换器及安装超声波换能器的管道组合件组成。

按照安装方式，可以分为外置式、内嵌式、内置式三种。

其主要是利用超声波的“空化”效应、“化学”效应、“剪切”效应、“拟制”效应，使强声场处理流体，让流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着至管壁形成积垢。

其中， 影响超声波空化效率的因素包括以下4个方面：

（1）超声波参数：功率、频率、驻波；

（2）换热介质参数：温度、流速、粘滞系数、表面张力系数、蒸汽压、液体中含气量和气体种类、液体含碱性物质的浓度和种类；

（3）换热器参数：管道的形状、管道的口径；

（4）其它：环境压力、换能器中心与管道的夹角等。

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高频极化除硬法

极化除硬的原理是增加钙镁离子的溶解度，并形成静电分子团以阻止水垢形成大颗粒沉淀。

需要特别说明的是，此类工艺不是去除水体中产生硬度的多价金属离子，而是防止水垢的形成，功能类似锅炉用的阻垢剂等，主要的特点就是少使用或不使用任何化学药剂。

从高频极化去垢法以及超声波除垢法的原理来看，它们的优势是不投加任何药剂、不增加环境负担，但此类技术此实际生产中的应用还少。

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写在最后

预处理效果差已经成为现阶段制约高含盐废水处理工艺发展的主要因素之一。

依据所处理的高盐废水具体情况和成分，选择一种最佳预处理方法，不仅可以全面提升去除硬度的整体效率，还可以在废水处理过程中充分体现经济性，从而进一步实现废水“零排放”及资源的有效回收利用。

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超低排放、节能环保、智能管控

会议名称、时间、地点、参观单位、拟邀（定）生产单位

会议名称： 2023全国焦化行业超低排放、节能环保与智能管控技术交流会

时间： 2023年10月18-20日

地点： 山西太原

参观： 山西亚鑫能源集团有限公司

拟邀（定）生产单位：

湖北金盛兰冶金科技有限公司

武汉平煤武钢联合焦化有限责任公司

河北旭阳能源有限公司

唐山佳华煤化工有限公司

新兴铸管股份有限公司

河南利源煤焦集团有限公司

河南平煤神马朝川化工科技有限公司

河南金马能源股份有限公司

河南平煤神马首山化工科技有限公司

河南省顺成集团煤焦有限公司

汝州天瑞煤焦化有限公司

洛阳龙泽能源有限公司

内蒙古恒坤化工有限公司

宁夏宝丰能源集团煤焦化有限公司

山东济宁盛发焦化有限公司

山西焦化股份有限公司

山西华鑫煤焦化实业集团有限公司

山西潞宝集团焦化有限公司

山西梗阳新能源有限公司

山西亚鑫煤焦化有限公司

山西美锦华盛化工新材料有限公司

山西亚鑫新能科技有限公司

山西立恒焦化有限公司

孝义市鹏飞实业有限公司

山西省焦炭集团益隆焦化股份有限公司

山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司

山西闽光新材料科技有限责任公司

山西安泰集团股份有限公司

山西金达煤化工科技有限公司

山西永鑫煤焦化有限责任公司

山西光大焦化气源有限公司

山西兴高能源集团股份有限公司

新疆金晖兆丰焦化有限公司

云南曲煤焦化实业发展有限公司

山西梗阳新能源有限公司

临涣焦化股份有限公司

六安钢铁控股集团有限公司

甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司

湖南华菱涟源钢铁有限公司

建滔 ( 河北 ) 焦化有限公司

河北普阳钢铁有限公司

河北旭阳能源有限公司

河北华丰能源科技发展有限公司

河北新兴能源科技股份有限公司

涉县天利煤化有限责任公司

河北鑫跃焦化有限公司

唐山中润煤化工有限公司

唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司

唐山市荣义炼焦制气有限公司

金牛天铁煤焦化有限公司

唐山达丰焦化有限公司

唐山市汇丰炼焦制气有限公司

河南中鸿集团煤化有限公司

河南金马能源股份有限公司

河南平煤神马首山化工科技有限公司

安阳钢铁股份有限公司

洛阳龙泽能源有限公司

宝丰县洁石煤化有限公司

平顶山市东鑫焦化有限责任公司

沂州科技有限公司

徐州伟天化工有限公司

乌海市华资煤焦有限公司

宁夏庆华煤化集团有限公司

宁夏宇光能源实业有限公司

山东铁雄冶金科技有限公司

山东铁雄新沙能源有限公司

金能科技股份有限公司

山东济宁盛发焦化有限公司

山东兖矿国际焦化有限公司

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

新泰正大焦化有限公司

临沂恒昌焦化股份有限公司

邹平福明焦化有限公司

山东荣信集团有限公司

山东炜杰化工科技有限公司

四川达兴能源股份有限公司

山西曜鑫煤焦有限公司

山西东辉能源集团有限公司

山西神龙能源焦化有限责任公司

灵石县中煤九鑫焦化有限责任公司

山西天星煤气化有限公司

山西华鑫煤焦化实业集团有限公司

山西美锦煤焦化有限公司

山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司

山西潞宝集团焦化有限公司

山西潞安环能五阳弘峰焦化有限公司

山西尔安焦化集团有限责任公司

山西明源集团沁泽焦化有限公司

山西安泰集团股份有限公司

山西南耀集团昌晋苑焦化有限公司

山西蔺鑫煤焦化有限责任公司

陕西黄陵煤化工有限责任公司

新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司

新疆金晖兆丰焦化有限公司

阜康市永鑫煤化有限公司

青海庆华煤化有限责任公司

云南曲煤焦化实业发展有限公司

云南泸西大为焦化有限公司

云南师宗焦化有限责任公司

陆良景兴煤焦化有限公司

亿达信能源有限公司

七台河市吉伟煤焦有限公司

贵州华能焦化制气股份有限公司

贵州骐信实业有限公司

首钢水城钢铁 ( 集团 ) 有限责任公司

菏泽富海能源发展有限公司

国能蒙西煤化工股份有限公司

呼和浩特旭阳中燃能源有限公司

联系人： 曹璐13522230496（微信同号）

会议拟定交流内容

1.“双碳”背景下焦化行业的发展展望；

2.焦化行业发展趋势和节能技术现状及发展方向；

3.焦化烟气超低排放实施情况分析；

4.焦化行业超低排放改造相关新技术交流；

5.焦化行业VOCs综合治理技术及运行案例；

6.氮氧化物（NO _X ）技术；

7.有组织和无组织排放相关技术；

8.无组织排放VOCs治理技术；VOCS自动检测设备和技术；

9.焦化行业环保改造技术；余热利用技术；

10.脱硫、脱硝、除尘等末端污染治理技术；

11.高炉（焦炉）煤气精脱硫技术；；

12.密封、砖缝灌浆、陶瓷焊补等源头控制技术；

13.焦化行业脱硫脱氰废液提盐和提盐技术优化；各种制酸技术；

14.焦化行业VOC _S 综合治理及监测技术；

15.焦化企业废水处理、中水回用、废水深度处理会用及污泥处置技术；

16.干法熄焦、上升管余热回收、循环氨水及初冷器余热回收等减污降碳技术；

17.焦炉煤气综合利用技术；

18.污染物排放自动监测、过程监控和视频监控相关技术；

19.焦化行业无组织排放智能管控技术；

20.焦化厂一体化环境管控平台应用；

21.焦化企业烟气治理技术现状及分析；

22.焦炉上升管显热回收技术、焦炉煤气余热回收利用技术、煤调湿技术；

23.焦化行业烟气脱硫脱硝脱白治理方案方法分析与问题探讨；

24.焦化水系统集成优化技术、焦化逸散挥发性有机物和恶臭尾气净化处理；

25.循环氨水处理技术；电化学循环水处理技术；熄焦水处理技术；

26.焦炉智能监测、大数据分析技术、智能化生产管控技术；数字化、智能化技术探讨；

27.低温脱硝催化剂在焦化超低排放中的应用；

28.焦化行业的大气污染问题及超低排放技术路径；

29.焦化行业超低排放改造及智能管控相关技术交流；

30.节能环保、超低排放、智能化技术的新工艺、新产品推介 （先订先得，订满即止） 。

征文要求及说明

为了方便技术交流，本次交流会将编辑印刷 《2023全国焦化行业超低排放、节能环保与智能管控技术交流会》 论文集，特向各单位有关专家和技术人员征文，望积极投稿。论文注意事项：

1、论文内容要求：投稿内容要紧扣会议重点关注问题，提供论文不要涉密；

2、论文格式：全文首页页脚请附第一作者简介（包括作者姓名、性别、年龄、工作单位、职务、职称、学科领域、联系地址、电话、邮箱等）、采用word格式排版；

3、论文请于2023年9月15日前发至邮箱邮箱。

合作方案（具体服务详谈）及参观单位介绍

合作方案：

一、冠名（独家）

二、联合主办单位（仅限两家）

三、联合协办单位（仅限三家）

四、支持单位

五、技术演讲、产品推介

六、资料袋赞助（限独家）

七、代表证赞助（限独家）

八、展板展示（规格：2.9m*2.45m，包含设计、搭建）

九、产品展台（配备桌椅）

十、企业礼品赞助（限独家）、

十一、企宣播放

十二、会议现场资料发放

十三、茶歇午餐赞助（限独家）

十四、笔记本、笔赞助（限独家）

十五、晚宴赞助（独家）

十六、晚宴酒水赞助（独家）

十七、晚宴抽奖礼品赞助

十八、座位背贴（独家）

十九、新技术、新产品、新工艺推介专场

二十、会议祝福花篮赞助等。

参观单位：

山西亚鑫能源集团有限公司（简称亚鑫集团），始建于 1994 年，总部位于山西太原。 2007 年 , 引入世界 500 强中化国际 ( 上市代码 600500) 成为集团战略合作伙伴。现拥有员工 3300 余人， 2022 年资产规模达 131 亿元，实现销售收入 179 亿元，利税 33 亿元。历经 29 年发展，亚鑫集团成长为以煤焦化工、高新材料、文旅康养三大产业为主，并逐步向高端电子新材料等精细化工产业延伸的多元化集团。是中国能源企业（集团） 500 强、中国石油和化工企业 500 强、山西省 100 强企业、山西省制造业 100 强企业、山西省民营企业 100 强、山西省民营企业制造业 30 强。

在国家 “双碳”目标指引下，亚鑫集团深入贯彻习总书记关于能源革命的重要讲话精神和省委省政府“上大关小”和转型升级的政策要求，按照“以化领焦”的总体思路，依照“高端化、智能化、绿色化、集成化”定位和“装备一流、环保一流、能耗一流、效益一流”的建设标准，在清徐精细化工循环产业园内投资规模近 73 亿元，建设运营煤焦化工、精细化工及高新材料产业转型升级项目，着力推动技术创新、产业创新，为社会提供绿色清洁能源产品。将可持续发展体系建设上升到企业战略高度，不断整合技术与产业资源，创新发展，构建以煤焦化工产业为主轴，高新材料产业和文化旅游产业为两翼的“一轴两翼布局”，打造“三大产业平台”（支柱产业平台、资源共享平台、科技创新平台），依托平台优势，借助移动互联网 +5G 技术、大数据应用和人工智能（ AI ），实现数智化发展。

亚鑫集团建立现代化企业制度和企业文化，持续科技创新，强化营销策略，打造成熟的销售网络体系，在天津港、山东日照港、上海、新加坡设立大型仓储基地及分支机构，主产品覆盖国内主要地区的主流钢铁企业，远销北美洲、非洲、拉丁美洲等世界各地。

咨询热线：13522230496（微信同号）曹璐