郝小松 秦普学(蒲城清洁能源化工有限责任公司,陕西 渭南 715500)

回用水站氧化镁除硅实验研究

郝小松 秦普学(蒲城清洁能源化工有限责任公司,陕西 渭南 715500)

回用水站调试时发现二氧化硅及硬度太高，经排查发现气化装置废水二氧化硅及硬度超标，基本在240～280mg/L和1700～1800mg/L；厂区几股水混合后，最终使回用水站废水均质池进水二氧化硅稳定在80～100mg/L，本文对氧化镁除硅方法进行了实验分析。

氧化镁；除硅；反渗透

1 实验目的和任务

1.1 实验目的

回用水站反渗透进水SiO2较高，维持在80～100mg/L，远高于设计值10mg/L，二氧化硅结垢会对反渗透膜造成不可逆的伤害。本次实验的目的去除水中的SiO2，给后面中试提供参考，使回用水站反渗透系统正常运行。

1.2 实验任务

本次实验任务如下：(1)确定镁剂的投加量；(2)加药后二氧化硅的去除效果。

2 实验方法

2.1 原理

在天然水中，硅酸化合物是常见杂质，它是因水流经地层时，与含有硅酸盐和铝硅酸盐岩石相互作用而带入的，地下水的硅酸化合物含量通常比地面水的含量多，天然水中硅酸化合物的含量一般在1～20mg/L(SiO2)的范围内，地下水有的高达60mg/L(SiO2)[1]。

根据硅酸的电离度小和它与Ca2+、Mg2+会形成难溶硅酸盐的情况，可以看做：当pH较低时，它呈游离酸的溶液或钙、镁硅酸盐的胶溶状态；当pH较高时，如果Ca2+、Mg2+的量接近于零(在软水中)，则硅酸呈真溶液(H2SiO3)；如果水中同时含有Ca2+、Mg2+，则呈钙镁硅酸盐的胶溶状态[2]。

硅的化合物在高压锅炉中特别容易形成铝、铁和钙的盐类，沉积在热强度高的水冷壁受热面上，结成水垢，分子状态的胶体二氧化硅又容易被高压蒸汽携带至汽轮机叶片上，形成坚硬的水垢，降低汽轮机的出力，为了防止二氧化硅在中压和高压锅炉，汽轮机及其他工艺中的危害，对补给水必须进行不同程度的除硅，压力愈高要求除硅愈彻底[3]。

经石灰处理后水中硅化合物含量的降低和处理时析出的氢氧化镁量有关，即氢氧化镁的析出量愈多，硅化合物的量降得愈低，用泥渣作为接触介质也可使硅化合物量降低。当温度为40℃时，经石灰处理后水中残留硅含量，通常可降到原水的30%～35%；但在不采用专门除硅措施时，残留的硅含量不会小于3～5mg/L(SiO)，如果向水中补加MgO，可以将SiO降低至1mg/L[4]。

2.2 实验步骤

(1)将水样进行处理，加入石灰，将pH调整到10.1～10.3[5]；(2)根据计算，加入浓度梯度的氧化镁溶液[6]；(3)加入1%PAC；观察絮体，记录各药剂加药量；(4)取样分析计算处理后二氧化硅含量。

3 实验数据

氧化镁投加量(mg/L)上清液二氧化硅含量(mg/L) PAC(mg/L) pH 去除率(%)20 34.4 300 10.1 0.565930599 30 34.9 300 10.11 0.559621451 50 41.5 300 10.16 0.476340694 75 41.6 300 10.15 0.475078864 100 37.9 300 10.4 0.521766562 150 40.2 300 10.14 0.492744479 200 41.1 300 10.1 0.481388013

本次实验原水水质如下：

指标 pH 温度 电导 SiO2 碱度 Ca2+ Mg2+ Cl-单位 —— ℃ us/cm mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L数值 7.54 23 2780 79.25 210 188 14.4 232

去除率=(原水中二氧化硅-上清液中二氧化硅含量)/原水中二氧化硅×100%

从下图可以得出，在室温条件下，将水样pH值调节到10.1～10.3后，加入20mg/L氧化镁后，人工搅拌30分钟后，再加入300mg/LPAC，搅拌10分钟，沉降30分钟后，取上清液用DR6000分光光度计测定二氧化硅，可使水样中二氧化硅从79.25mg/L降至36.0mg/L，去除率为56.59%。

由于实验手动搅拌、pH的控制、原水水质差异、水温没有控制在最佳除硅温度及测量的误差等原因，本次实验二氧化硅的去除率未能达到文献中的75%。

由于回用水站石灰加药系统及PAC加药系统是在分配井同时加药，因此在实验室做了熟石灰、氧化镁、PAC同时加药实验。

(1)根据前面实验及原水pH，投加0.21克熟石灰可将500mL原水pH调节到10.1～10.3范围内。分别将0.21克熟石灰加入到7个盛有500mL原水的烧杯中；

(2) 将1mL、1.5mL、2.5mL、4mL、5mL、7.5mL、10mL1%含量的氧化镁溶液分别加入到7个烧杯中，形成20mg/L、30mg/L、50mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L

浓度梯度的氧化镁；

(3)再将15mL1%的PAC分别加入到7个烧杯中；

(4)充分搅拌30分钟，并将pH值调至10.1～10.3之间，沉降30分钟，取上清液测定。

氧化镁投加量(mg/L)上清液二氧化硅含量(mg/L)PAC(mg/L) pH 去除率(%)20 34 300 10.29 0.561290323 30 33.25 300 10.17 0.570967742 50 33.25 300 10.1 0.570967742 80 34 300 10.17 0.561290323 100 38 300 10.15 0.509677419 150 33.75 300 10.14 0.564516129 200 30.25 300 10.3 0.609677419

从上图可知，随着氧化镁投加量的增加，去除率有所增加，基本上变化很小，因为水的pH值过低，会使加入的氧化镁与水中的HCO、游离CO2等反应消耗氧化镁；其次是使硅酸电离成HSiO的量减少，使HSiO和OH-的交换量下降，除硅效果就差。

[1]钱慧娟，等.油田采出水除硅工艺技术研究[J].大庆师范学院学报，2009，29(3) ：38-37.

[2]赵晓非，等.稠油污水回用热采锅炉深度除硅实验研究[J].化工科技 2013,21(1)：24-27.

[3]张鹏鸿.某厂水汽二氧化硅超标原因分析及处理措施[J].全国煤电节能减排升级与改造技术交流研讨会.2015.

[4]于玲.一起二氧化硅超标事故的分析与探讨[J].活力,2013，(19) ：91-91.

[5]邵磊，等.工业用水中硅化物的去除方法[J].中国给水排水,2000，16(4) ：187-188.

[6]程世栋.水中二氧化硅化验分析的改进[J].工程技术,2015，(11) ：00144-00144.