浓盐水除硬研究

罗双燕 商 锐

（新疆庆华能源集团有限公司，新疆 伊犁州 835100）

0 前言

水资源是除煤炭之外限制煤化工产业发展的第一要素，特别是对煤炭资源丰富而水资源缺乏的西北地区而言，对废水的回收利用更有特殊的意义。为了节约水能，促进回收利用，零排放是永恒的目标。煤化工的反渗透浓水可以通过多级反渗透膜浓缩，收集产水重复利用，最终浓水由蒸发装置结晶蒸发，从而实现零排放。

新疆庆华55亿m3/年煤制天然气一期反渗透浓水减量回收再利用项目是将污水深度处理装置反渗透浓水、中水回用装置反渗透浓水、循环水系统排水，送至浓盐水处理装置采用石灰-纯碱澄清+变孔隙滤池+超滤+二级钠床软化+除碳器+反渗透处理工艺进行处理成为再生水回用于生产系统，提高水资源利用率。

由于含盐废水硬度较高，水中钙、镁等离子会不断析出并在反渗透膜表面附着，形成结垢堵塞膜孔，影响反渗透系统的出水效率，致使化学清洗周期缩短，影响膜的使用寿命，甚至损坏反渗透膜。所以在进入反渗透膜前需对含盐废水进行软化处理，对水中钙、镁离子予以去除。本试验采用石灰-纯碱软化法对污水深度处理装置反渗透浓水、中水回用装置反渗透浓水、循环水系统排水混合后的含盐废水进行软化处理，得出最佳药剂投加量。

1 试验部分

1.1 处理方法

通常说的总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，因为其他离子的总含量远小于二者的含量，因此不予考虑。硬度可以分为暂时硬度（又称碳酸盐硬度），永久硬度（又称非碳酸盐硬度）。当总碱度小于总硬度时，水中永久硬度和暂时硬度关系为：

总硬度-总碱度=永久硬度

总碱度=暂时硬度

故本试验采用总硬度、钙离子、镁离子作为考核指标，对软化试验结果进行分析。

1.2 进水水质

本试验所用水质为浓盐水装置进水，其水质指标见表1。

表1浓盐水装置进水水质分析数据

由表1可知，浓盐水进水硬度高、碱度低，钙离子、镁离子含量较大，水样颜色较深，悬浮物较多。

整个试验过程在水样体积为250mL，室温条件下进行。

1.3 药剂的选择及反应原理

在药剂的选择上通常对硬度高、碱度高的水采用石灰软化法；对硬度高、碱度低的水采用石灰-纯碱软化法；而对硬度低、碱度高的负硬水则采用石灰—石膏处理法。

除去Mg2+主要是通过OH-与Mg2+结合形成氢氧化镁沉淀，选用氧化钙，达到除去Mg2+的目的。

加入CaO+ Na2CO3反应原理

第一步加入CaO：

Mg2++OH-=Mg（OH）2↓（在氧化钙足量的情况下，才发生此反应）

第二步加入Na2CO3：

CaO和Na2CO3不能同时加入，二者同时加入会相互间发生化学反应，不仅起不到降低钙镁的作用，还会增加水中的沉淀。

CaO和Na2CO3的加入量需根据进水水量，水中钙、镁含量，碳酸氢根含量确定。氧化钙加入后，必须充分搅拌，待反应完全后加入碳酸钠，充分搅拌，待沉淀物完全沉降后，进行下一步操作。

1.4 试验分析的方法

硬度、钙离子、镁离子采用EDTA滴定法测定，pH采用pH计测定。

1.5 最佳添加量及p H范围的确定

通过改变CaO添加量来调整pH值，Na2CO3添加量为0.35g（250mL），分析结果见表2。

表2 不同CaO添加量时的分析数据

对以上7组数据进行分析，得到CaO添加量与溶液中Ca2+、Mg2+浓度、硬度、pH值关系如下：

（1）随着CaO添加量的增加，Mg2+含量呈下降趋势，CaO添加量≥0.38g时，Mg2+基本被除去；随着CaO添加量的增加，Ca2+含量先下降后升高，因此CaO的最佳添加量为0.38g左右（250mL溶液）。

（2）随着CaO含量的增加，溶液硬度先下降后升高，在CaO添加量为0.38g/mg～0.39g/mg时，总硬度最小，由此也印证了CaO的最佳添加量约为0.38g。

（3）随着CaO添加量的增加，pH值呈不断升高的趋势。当pH在12～12.5范围内，总硬度、Ca2+、Mg2+去除效果较好。pH值低于12不易形成氢氧化镁沉淀，过高将会引入过多钙离子，增加后续处理难度及成本。

3 结论

（1）高浓盐水进水硬度高，镁含量相对钙离子较高，色度深，悬浮物较多。

（2）当先投加氧化钙后投加碳酸氢钠，投加量分别为0.38g（250mL）和0.35g（250mL）时，总硬度、Ca2+、Mg2+去除效果较好。

（3）本试验研究表明石灰软化法处理含盐废水，去除硬度效果较好且工艺简单，处理成本低，可以提高浓盐水回收率。