【精选文章推送】华北电力大学刘松涛副教授团队：高盐废水同步除硬除硅实验研究

文章来源： 《工业水处理》2023年第10期

第一作者 ：刘松涛

本文主要为探究高盐废水中硬度和硅最佳的去除条件，分别进行了双碱法混凝除硬实验和铝剂混凝除硅实验，结合除硬和除硅实验进行了加药混凝同时除硬除硅实验，并研究了同步加药法和分步加药法对硬度和二氧化硅的去除顺序及加药方式对除硬除硅效果的影响。

实验结果表明：双碱法混凝除硬最优条件的NaOH、Na ₂ CO ₃ 加入量分别为450mg/L、1100mg/L，钙、镁离子去除率分别为91.5%和83.5%；铝剂混凝除硅最优条件为，pH为8、NaAlO ₂ 加入量600mg/L，全硅、Si _a 和Si _c 的去除率分别为90.0%、92.1%和80.0%。

同步加药法中钙、镁离子去除率与除硬实验结果保持一致，而全硅、Si _a 和Si _c 去除率仅为39.8%、37.3%、40.3%；分步加药法先加入除硅药剂对二氧化硅进行去除，再加入除硬药剂对硬度进行去除，全硅、Si _a 和Si _c 去除率与单独除硅实验结果基本保持一致，而钙、镁离子去除率分别为91.5%和88.3%，镁离子去除率较除硬实验略有上升。

通过高盐废水同步除硬除硅实验可以发现，分步加药法可以高效的同步去除高盐废水中的硬度和硅，对实际工业应用中具有较好的前景。

不同加药方式对Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 及全硅的去除率

高盐废水主要来自煤化工、燃煤脱硫、印染、天然气采集加工以及各类废水回用浓缩等过程，未经处理的高盐废水含有大量无机盐离子（如Na ⁺ 、K ⁺ 、Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 、Cl ^- 、PO ₄ ^3- 等）及COD、SiO ₂ 和有机卤素等污染物。

以脱硫废水、煤化工废水、采矿废水回用及零排放工艺为代表，工业废水零排放工艺一般由预处理、纳滤（NF）/反渗透（RO）浓缩和蒸发结晶3部分组成。然而，废水零排放工艺运行中仍存在许多问题，其中以反渗透和蒸发结晶设备的结垢问题最为严重。

目前废水中硬度（Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ ）引起的结垢问题是工业应用的主要问题，常见的成垢化合物包括CaCO ₃ 、CaSO ₄ 和Mg（OH） ₂ 。对废水进行酸化以降低碱度可以防止生成Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 沉淀物，但酸化处理可能会导致更严重的SiO ₂ 结垢问题。高盐废水中SiO ₂ 的主要形态为Si _a （单硅酸和二聚硅酸）、Si _b （低聚硅酸）和Si _c （高聚硅酸及非活性硅）。硅垢很难从反渗透膜上彻底去除，最终导致废水处理系统性能恶化，如反渗透效率降低和系统运行寿命减少。

为避免膜设备、管道及蒸发结晶器的结垢问题，保证高盐废水零排放工艺长期稳定运行，必须在废水预处理部分对Ca ²⁺ 、Mg ²⁺ 和SiO ₂ 进行去除。目前国内外关于废水单独除硬、除硅的研究及应用已相对完善，而对废水中同步除硬和除不同形态硅的研究还相对较少。本研究以高盐废水为研究对象，探究废水中硬度和不同形态硅的同步去除方法。

研究了高盐废水加药混凝法除硬协同除硅实验，主要进行了高盐废水中钙镁离子去除实验、硅的去除实验及同时除硬除硅实验，研究结果如下:

（1）高盐废水中钙镁离子去除实验：使用NaOH去除钙、镁离子的最佳实验条件为：NaOH、Na ₂ CO ₃ 的加入量分别为450mg/L、1100mg/L，钙镁离子去除率分别为91.5%、83.5%。

（2）高盐废水中硅去除实验：在pH值为8，NaAlO ₂ 加药量为600 mg/L的条件下，全硅、Si _a 、Si _c 去除率分别为90%、92.1%、80%，铝离子残留量较小约为1 mg/L。

（3）高盐废水同时除硬除硅实验：探究了同步和分步加药方法对除硬协同除硅的工艺，分步加药混凝钙镁离子去除率与高盐废水除硬实验结果保持一致，去除率分别为91.5%、86%。而全硅、Si _a 、Si _c 去除率与高盐废水除硅实验结果存在较大差异，去除率仅为为39.8%、37.26%、40.29%。

在分步加药法除硬除硅实验中，全硅、Si _a 、Si _c 去除率与高盐废水除硅实验结果基本保持一致，去除率分别为90.1%、95.2%、84.3%。钙、镁离子去除率分别为91.5%、88.3%，较同步加药除硬除硅实验镁离子去除率略有上升。

第一作者/ 通讯作者 ：刘松涛，博士/博士后，副教授，硕士生导师。主要从事能源电力环境工程领域的教学和科研工作。E-mail：。

（ 来源 ：《工业水处理 》 2023年第10期 ）

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