高效除硅系統(tǒng)在廢水處理中的應用

國家能源集團寧夏煤業(yè)公司煤制油化工工程建設指揮部 寧夏 銀川 751400

1 引言

在工業(yè)用水中，很多行業(yè)都受到水中硅的限制，從用水量最大的冷卻系統(tǒng)到高精度的電子行業(yè)，都對硅含量制定了嚴格的標準，然而，要達到深度除硅卻很困難。最常用的化學絮凝方法不僅引起二次污染，而且無法達到深度除硅；離子交換和膜法不僅價格昂貴而且對進水水質(zhì)要求較高。因此，必須尋找一種高效、經(jīng)濟且潔凈的除硅技術。因此，如何提高水的一次利用效率和水的重復利用效率，已經(jīng)成為各行各業(yè)一項重要任務。然而，在水的使用與回用過程中，其中的各種離子對工業(yè)生產(chǎn)有不同的影響，尤其是結垢問題，目前大量研究報道防止Ca2+和Mg2+形成碳酸鹽垢的方法，而且目前工業(yè)中也把這種硬度引起的結垢問題當作主要問題。然而，由于硅垢不僅堅硬密實，而且在各類水垢中導熱系數(shù)最小，再加上硅酸鹽可以與其他類型水垢相互作用，不僅使得結垢更易發(fā)生，而且生成的硅垢難以去除。因此，應當更加重視硅所引起的各種問題。

2 項目概況

工業(yè)用水中的硅化合物會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生不同程度的危害。如換熱器、蒸發(fā)結晶器中的硅化合物易形成硅垢，且形成的硅垢致密堅硬，難以用普通的方法清洗，嚴重影響設備的傳熱效率以及安全運行。

寧東某水處理項目進入蒸發(fā)結晶系統(tǒng)廢水SiO2含量較高(100-160mg/l)，會導致蒸發(fā)器頻繁結垢，同時影響鹽品品質(zhì)(不溶物超標)，本項目首次在高濃鹽水處理工藝中采用高效除硅系統(tǒng)針對蒸發(fā)結晶系統(tǒng)進水SiO2進行去除，通過投加新型鋁酸鹽復合藥劑控制出水硅含量，即降低了SiO2對后系統(tǒng)的結垢風險，同時代替常規(guī)鎂劑，具有更易生產(chǎn)控制，無鎂硬殘留的特點，對煤化工廢水處理技術具有一定的示范和推廣意義。

3 方案選擇及試驗情況

采用氧化鎂去除二氧化硅，但按照實際運行經(jīng)驗鎂劑除硅對PH值要求較苛刻，同時氧化鎂多為固體，含雜質(zhì)較多，影響出水水質(zhì)，對后階段處理影響較大。因此選取氯化鎂、鋁酸鹽兩種藥劑，對除硅效果、沉降時間等內(nèi)容進行方案比選。

3.1 試驗情況 PH值對MgCl2·6H2O除硅效果及鎂離子殘留量的影響。

圖1

p H值對鋁酸鹽除硅效果及鋁離子殘留量的影響

圖2

3.2 試驗結論

(1)通過試驗在原水硅含量190mg/L的條件下，通過鎂劑的方法，可實現(xiàn)出水硅含量低于40mg/L；在鎂劑投加量固定的條件下，考慮鎂離子的殘留及加藥經(jīng)濟性，最佳p H為11.7，但因PH值控制區(qū)間較小，實際操作難度較大，易造成鎂硬殘留。

(2)通過試驗在原水硅含量190mg/L的條件下，通過鋁酸鈉除硅的方法，可實現(xiàn)出水硅含量低于10mg/L；在鋁酸鈉投加量固定的條件下，鋁離子的殘留及加藥經(jīng)濟性，最佳p H范圍為6～9。

(3)在pH值、除硅藥劑投加量固定的條件下，通過對比30min和60min反應時間條件下硅的去除效果以及鋁的殘留量，確定鋁酸鈉的反應時間30min即可基本反應完。

4 方案實施及效果

除硅系統(tǒng)自2019年8月開始投用，實際進水SIO2含量在135-10.5mg/l之間，當復合藥劑按照去除硅含量質(zhì)量比1:1投加時，出水硅含量可穩(wěn)定控制在40mg/l以內(nèi)。具有較好的去除效果，同時經(jīng)處理后的出水，鋁離子殘留量基本小于5mg/l。

5 經(jīng)濟效益

除硅系統(tǒng)的投用，大大降低了后續(xù)蒸發(fā)結晶器的結垢風險，降低蒸發(fā)結晶器的機械清洗頻次(按照常規(guī)蒸發(fā)結晶裝置3個月一次高壓清洗，高壓清洗一次費用為10-20萬元，硅含量控制低可保證一年進行一次機械清洗，因此估算每年可節(jié)省直接成本3次*10萬元=30萬元)。

6 結束語