石灰纯碱法去除高硬度废水中硬度的试验研究

2022-05-27黄本科王开春

广州化工 2022年9期

黄本科，王开春

(杭州厚谷科技有限公司，浙江杭州 311231)

诸多工业生产领域中会产生高硬度废水，如钢铁、冶金和石油化工等工业，这类废水处理过程中，必须先进行软化预处理，不然会对后需处理工艺产生危害。对于高硬度高碱度废水多采用石灰法直接除硬[1-2]、对于高硬度低碱度废水多采用石灰纯碱法除硬[3-4]，本文就以浙江某除磷剂生产企业高硬度、高盐度废水为研究对象，研究石灰、纯碱的加药量、反应时间及环境温度对除硬效果的影响。

1 材料与方法

1.1 实验用水水质

表1 实验用水水质

1.2 实验方法

实验分室温和低温两个条件，常温条件就是在室温条件下(室温约21 ℃、水温约17 ℃)；低温则在恒温箱里进行，恒温箱温度设定在4 ℃，试验中实测水体温度在8 ℃左右，低温条件的整个实验操作过程均在恒温箱中进行，以消除外界温度变化引起的误差。根据实测水质硬度，分别计算石灰、纯碱的理论投药量，试验从小于理论投药量开始，按照理论加药量乘以不同系数逐级加大投药量。每投加一次药剂反应时间为20 min，搅拌强度为130 r/min搅拌时间为10 min，静置10 min后取水样上清液进行各项指标测定。

1.3 分析项目及检测方法

试验过程的测定参数包括硬度、碱度、电导率、浊度、pH值，主要水质指标分析方法均按照国家环保总局《水和废水监测分析方法》方法测定[5]，硬度采用EDTA滴定法；碱度采用酸碱指示剂滴定法；电导率采用电导率仪FE30；浊度采用美国Hach便携式浊度仪；pH值采用PHS-3D型pH计测定。

2 结果与讨论

2.1 石灰最佳投加量的确定

取7个500 mL的锥形瓶，各加入250 mL水样，然后分别添加0.75、0.9、1.0、1.15、1.25、1.35、1.45 g/L的石灰[Ca(OH)2]，在130 r/min的搅拌速度下搅拌10 min，静置10 min后取上清液进行指标测定硬度及pH，结果见图1。

图1 石灰投加量对废水硬度去除的影响Fig.1 Effect of lime dosage on hardness removal of wastewater

从图1可知，当石灰投加量从0.75 g/L增加到0.9 g/L时，废水硬度从7207 mg/L降低到6590.8 mg/L，硬度去除率只有8.5%左右；随着石灰投加量进一步提高，废水中硬度反而逐渐升高。原水中的碱度低，废水基本上都是永久性的硬度，因此，添加石灰的目的主要是去除Mg2+，而Ca2+又重新进入到废水，形成新的硬度，因此仅投加石灰对废水的硬度去除率不高。

2.2 纯碱最佳投加量的确定

另取6个500 mL的锥形瓶，各加入250 mL水样，分别加入等量的石灰0.9 g/L，然后分别加入7.8、8.0、8.8、9.6、10.5、11.3 g/L的纯碱，在130 r/min的搅拌速度下搅拌10 min，静置10 min后取上清液测定其硬度及pH，结果见图2。

图2 纯碱投加量对废水硬度去除的影响Fig.2 Effect of soda ash dosage on hardness removal of wastewater

从图2 可知，当纯碱从7.8 g/L增加到8.0 g/L时，上清液的硬度从125 mg/L进一步降低到87 mg/L，达到企业废水除硬的要求。将纯碱量从8.0 g/L增加到11.3 g/L，投加量增加40.1%，但是硬度只降低了69 mg/L，因此确定纯碱的最佳加药量为8.0 g/L。

2.3 温度对除硬的影响

在最佳加药量条件下，分别在常温和低温条件下做反应时间对除硬的影响，实验结果见图3。

图3 温度对除硬效率的影响Fig.3 Effect of temperature on the efficiency of hardness removal

从图3可以看出，温度对除硬速率有较大影响，常温条件下(水温18 ℃)，石灰纯碱两种药剂加入反应10 min后，出水硬度就只有85 mg/L；反应15 min后，硬度降低到50 mg/L左右，并趋于稳定，说明常温条件下，15 min药剂反应基本完成；但是在低温条件下反应10 min，出水硬度还有285.3 mg/L，反应30 min，出水硬度才降低到95.1 mg/L，说明低温环境下，石灰纯碱法除硬的速度慢，实际工程中，冬天需要降低废水处理量，以保证除硬效率。