废水零排放中软化、除氟、除硅工艺设计的核心要点及技术参数

一、原水水质分析
1）总硬度（Ca??、Mg??）、氟化物（F?）、二氧化硅（SiO?）浓度
2）pH、温度、悬浮物（SS）、COD、其他共存离子（如Al??、Fe??）
3）水量波动范围（m?/h）及峰值流量

二、目标出水水质
1）软化后硬度≤50 mg/L（以CaCO?计）
2）氟化物≤1.5 mg/L，二氧化硅≤20 mg/L
3）pH调整至6.5-8.5（满足后续膜处理或蒸发结晶要求）

三、推荐流程：软化→除氟→除硅 

-理由：

1. 软化优先去除Ca??/Mg??，避免与后续药剂（如铝盐、镁剂）形成竞争性沉淀。

2. 软化后pH升高（10-11）有利于硅的初步去除;

3. 除氟需在酸性或中性条件（pH 6-7）下进行，需在软化后调节pH。

四、软化药剂选择与计算 

1）药剂类型：
 石灰（CaO）：经济高效，适用于高硬度废水，生成CaCO?/Mg（OH）?沉淀。
 氢氧化钠（NaOH）：适用于低硬度废水，污泥量较少。
 2）投加量计算：
 理论公式：

其中：

· Q ：流量（m?/h）

· Hc ：碳酸盐硬度 （mg/L CaCO?）

· Hm ：非碳酸盐硬度（mg/L CaCO?）

3）反应条件：

· pH控制：10.5-11.5

· 反应时间：20-30分钟（机械搅拌）

2.关键设备选型

· 混合反应器：机械搅拌式反应池（G值=300-500 s??）

· 沉淀池：斜管沉淀池（表面负荷1.0-1.5 m?/（m?·h））

· 污泥脱水：板框压滤机（污泥含水率≤60%）

四、除氟工艺设计

1. 药剂选择与计算

钙盐沉淀法（CaCl?）：

· 铝盐混凝法（PAC或Al?（SO?）?）：
 铝盐投加量：Al??：F?=10：1（质量比），需配合PAM助凝。

2.设备选型

· pH调节罐：耐酸材质（PP/FRP），配备在线pH计

· 絮凝反应池：推流式反应器（反应时间15-20分钟）

· 过滤设备：活性氧化铝过滤器（空床接触时间≥10分钟）

五、除硅工艺设计

1. 药剂选择与计算

· 镁剂法（MgO或MgCl?）： 

· 

· 铝盐法（PAC）：Al??：SiO?=2：1（质量比）

2.反应条件

· pH 控制：9.5-10.5（镁剂法）或6.5-7.5（铝盐法）

· 反应温度：40-50℃可提升硅去除率20%-30%

六、污泥产量计算

1. 软化污泥（以CaCO?计）：

2. 氟化钙污泥：

3. 硅污泥（以MgSiO?计）：

七、设备选型建议

1. 加药系统：

· 计量泵：耐腐蚀隔膜泵（流量精度±2%）

· 储药罐：PE材质，带液位计和搅拌器

2. 过滤系统：

· 多介质过滤器：无烟煤+石英砂（滤速8-10 m/h）

· 超滤（UF）：截留分子量10-50 kDa，用于保障后续RO进水SDI≤3

3. 自动化控制：

· PLC系统集成在线监测（硬度、氟离子、硅含量探头）

· 变频控制加药泵，实现动态调节

八、经济性优化建议

1. 药剂复配：石灰+铝盐联用减少污泥量；

2. 热能回收：利用蒸汽冷凝水预热废水（提升硅去除率）；

3. 污泥资源化：氟化钙污泥可回收用于氟化工原料。 通过上述设计要点与参数优化，可实现软化、除氟、除硅系统的高效运行，满足工业废水零排放要求。需根据实际水质进行中试验证，动态调整药剂投加比例。