高含盐工业废水处理双碱软化法

双减法对煤化工领域产生的高含盐废水有广泛的适用性，通过小试确定各种药剂的投加浓度，从而使其在高含盐废水处理技术得到快速发展。

1 、小试过程

1.1

小试材料

小试废水 : 某工业园区高含盐废水， pH=8.0 、 TDS=4500mg/L 、总硬度 ( 以 CaCO3 计 )=1900mg/L 、 Ca2+( 以 CaCO3 计 )=620mg/L 、总碱度 =78mg/L 、 COD=195mg/L 、 SiO2=87mg/L 。

小试药剂 :10% 的碳酸钠溶液 ;10% 的氢氧化钠溶液 ;10% 聚合硫酸铁 ;0.5 ‰ PAM 。

试验仪器器皿 :2L 烧杯 8 个 ;OA2000 搅拌仪 4 个 ; 移液枪 0.5 ， 1 ， 5 ， 10mL 各 1 把 ;PHS-3C 型 pH 计 1 台 ;FA-2004 电子天平 1 台 ;LH-3BA 紫外可见智能型多参数水质测定仪 ;5B-1(V8) 智能型多功能消解器消解仪 ; 美国 MyronL6P 便携式 TDS 测定仪 ; 滴定台 1 个、 50mL 白色碱性滴定管等其他辅助器皿。

1.2

小试方法

取 10L 高含盐工业废水，检测其 pH 、 TDS 、总硬度、 Ca2+ 、 COD 和 SiO2 浓度 ; 根据检测所得结果计算碳酸钠和氢氧化钠的加药量。

取同一批废水 1000mL 于 2L 烧杯内，加入氢氧化钠检测其 pH 后，继续投加碳酸钠、 PFS 和 PAM ，进行混凝沉淀，分别用搅拌机进行搅拌 ; 混凝试验完成后待沉淀 20min 后取上清液检测其 pH 、 TDS 、总硬度、 Ca2+ 、 COD 和 SiO2 浓度。

1.3

小试检测分析方法

小试检测分析方法主要根据最新的国家标准以及《水和废水监测分析方法 ( 第四版 ) 》收录的方法进行检测。

2 、结果与讨论

由于进水中硬度高碱度低，而且硬度明显高于碱度，因此选择双碱法。首先投加氢氧化钠调节 pH 为碳酸钠与 Ca2+ 、 Mg2+ 反应提供碱性环境。

2.1 pH 调节

分别取 6 个 1000mL 原水于 2L 烧杯中，依次向烧杯中投加不同量的氢氧化钠溶液，边投加边搅拌检测 pH 值，控制 pH 值分别为 10.5 、 11 、 11.2 、 11.5 、 11.8 和 12.1 。待 pH 值稳定后根据原水总硬度 ( 以 CaCO3 计 ) 为 1900mg/L 、 Ca2+( 以 CaCO3 计 ) 为 620mg/L 、总碱度为 78mg/L ，计算理论碳酸钠投加量为 1700mg/L ，向不同 pH 值的烧杯内投加相同量的碳酸钠搅拌使其充分反应， 20min 后取各自上清液检测总硬度，分析总硬度去除率，实验结果如图 1 所示。

在碱性条件下，碳酸钠与高含盐废水中 Ca2+ 、 Mg2+ 反应过程如下 :

在 pH 较低时 Mg2+ 无法充分与 OH －结合，而 pH 较高时碳酸钠与 Ca2+ 反应状态不佳，直接影响其去除效果。由图可知，原水在 pH 值为 11.5 时碳酸钠与水中的 Ca2+ 、 Mg2+ 反应最充分，其总硬度的去除率为 67.37% 。

2.2

碳酸钠投加量

在 pH 值为 11.5 时，分别向烧杯中投加其理论投加量的 80% 、 110% 、 125% 、 150% 、 160% 和 175% 碳酸钠，充分搅拌后澄清 20min 取其上清液检测总硬度。由图 2 可知 : 当碳酸钠投加量为理论值的 150% 时其总硬度的去除效果最佳。

2.3 PFS 投加量

根据上述小试结果分别向 5 个 2L 烧杯中投加相同量氢氧化钠和碳酸钠时期充分反应，将反应完全后分别同其烧杯中投加 30 ， 70 ， 100 ， 150 ， 200mg/L 的聚合氯化铝和聚合硫酸铁，快速搅拌 10s 后澄清 10min 取其上清液检测出水浊度。

由图 3 可知 : 投加聚合硫酸铁的出水浊度普遍比投加聚合氯化铝的澄清效果好，其出水浊度小，同时当聚合硫酸铁投加量为 100mg/L 时其出水浊度最小。

2.4 PAM 投加量

分别取 1000mL 水样于 5 个 2L 烧杯中，先分别向各个烧杯中投加相同量的氢氧化钠、碳酸钠和聚铁后快速搅拌 1min 后，分别向烧杯中投加浓度为 2 ， 3 ， 5 ， 7 ， 10mg/L 的 ACPAM( 阴离子 ) ，絮凝剂慢速搅拌 1min ，观察其絮凝效果。重复上述步骤，分别用小分子量阳离子 (CPAM20) 、中分子量阳离子 (CPAM40) 大分子量阳离子 (CPAM50) 替代 ACPAM( 阴离子 ) 。反应结束后取上清液检测其浊度，分析如图 4 所示。

PAM 主要靠分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。由图 4 可知，不同型号的 PAM 对水样中浊度的去除效果不同，在慢速搅拌的过程中形成矾花的大小不一，无明显规律。通过检测结果可知， PAM 在助凝过程中其投加量过小时，其聚合效果不明显，颗粒物不能完全结合沉降 ; 投加量过大时其运行成本较高、其形成的污泥黏性较大不利于后续污泥的处理，综合考虑小试确定最佳的型号为 CPAM20 ，该产品的最佳用量为 3mg/L 。

3 、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 Ca2+ 、 Mg2+ 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 SiO2 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) 小试结果显示，小分子阳离子絮凝剂 (CPAM20) 更有利于本次水样的絮凝，且最佳投量为 3mg/L 。