高盐废水软化预处理的常用工艺

高盐废水软化预处理的常用工艺

高盐废水通常因含有高浓度的钙、镁、硅等离子及重金属，需通过软化预处理降低水质硬度，以满足后续膜浓缩或蒸发结晶工艺的要求。目前主流的软化技术包括化学沉淀法、膜分离法及离子交换法等。

1. 石灰-碳酸钠联合软化工艺

一级反应投加石灰（Ca(OH)?），调节废水pH至10以上，促使镁离子形成Mg(OH)?沉淀，同时与重金属离子（如Fe??、Mn??）生成羟基化合物，氟离子与钙结合为CaF?沉淀。实验数据显示，一级反应对Mg??的去除率可达95%以上，氟化物去除率超过80%。

二级反应投加碳酸钠（Na?CO?），通过反应进一步去除钙离子。二级处理可将Ca??浓度降至50mg/L以下，同时硅含量因Mg(OH)?絮体的吸附作用显著降低。某电厂脱硫废水结果表明，经两级处理后，出水总硬度由初始的3000mg/L降至150mg/L，软化效率达95%。

局限性：石灰投加引入大量Ca??，需增加碳酸钠用量（约1.5倍化学计量比），药剂成本较高；污泥产量大，需配套污泥脱水设备；水质波动时需频繁调整pH值，自动化控制难度较高。

2. 液碱-纯碱联合软化工艺

以NaOH替代石灰作为一级反应药剂，避免引入额外钙离子。某项目中脱硫废水初始Ca??为1200mg/L，经NaOH调节pH至11后，Mg??去除率达98%；二级投加Na?CO?后，Ca??浓度降至80mg/L以下，碳酸钠消耗量较石灰法减少30%。

 

该方法污泥量减少20%~40%；工艺流程简化，适用于钙镁比（Ca/Mg）较低的废水。

局限性：NaOH成本高于石灰（约3倍），需权衡经济性；高pH条件下可能析出硅酸盐，需投加分散剂抑制结垢。

 

 

3. 管式微滤软化工艺

管式微滤软化工艺将化学沉淀与膜分离技术结合，通过分步反应与物理截留实现高效软化。其核心流程如下：

向废水中投加石灰乳（Ca(OH)?），调节pH至10~11，促使镁离子生成Mg(OH)?沉淀，钙离子与硫酸根、氟离子结合为CaSO?·2H?O和CaF?沉淀。同步去除重金属（如Fe??、Mn??）及部分硅酸盐。反应后的混合液进入管式微滤系统。膜组件采用聚偏氟乙烯（PVDF）材质，孔径0.1μm，以错流过滤方式运行。悬浮物及沉淀颗粒被截留在膜表面，产水透过膜进入后续处理单元（如反渗透）。浓缩液携带大量固体颗粒外排，减少膜污染风险。

膜组件特性：材质：PVDF（耐酸碱范围pH 0~14，耐受温度≤60℃）；孔径：0.1μm（可截留亚微米级颗粒）；

通量：设计通量30~50L/(m?·h)，实际运行通量受水质影响波动。

系统配置：膜管长度：3~6m，单支膜面积10~20m?；；

浓缩液排放比例：5%~15%（根据进水悬浮物浓度调节）。

局限性：加药是关键，需要充分的中试及工程经验。

4. 离子交换软化技术

离子交换软化技术通过树脂表面的功能基团（如磺酸基或羧酸基）与水中离子发生可逆交换，选择性吸附钙、镁等致硬离子，释放钠或氢离子，从而降低废水硬度。常用树脂包括强酸型阳离子交换树脂（如001×7型）和螯合树脂（如针对重金属的亚氨基二乙酸树脂）。

废水通常含高浓度钙镁及高盐分（TDS＞30000mg/L），直接采用离子交换软化面临以下问题：

树脂快速饱和：某电厂试验显示，进水Ca??浓度为1200mg/L时，钠型树脂交换容量仅15g CaCO?/L树脂，单次运行周期不足8小时，需每日再生3~4次；

再生剂消耗量大：再生需10%NaCl溶液，单次再生剂用量为树脂体积的2~3倍，年产万吨废水的系统年耗盐量超200吨；

再生废水处理难题：再生废液含高浓度NaCl（＞5%）及Ca??、Mg??，直接排放会加剧系统盐负荷，需返回前段工艺处理。

因此，离子交换常作为化学软化后的深度处理单元，进一步保障出水硬度达标。在某电厂脱硫废水处理采用工艺石灰-Na?CO?软化 → 管式微滤 → 离子交换 → 反渗透；软化后进软化床硬度150mg/L（以CaCO?计）；离子交换出水硬度：＜1mg/L，树脂运行周期延长至72小时；

再生剂消耗：盐耗由单独使用时的0.8kg/m?废水降至0.2kg/m?；再生废液量：减少60%，返回前段化学软化系统处理。