镁剂去除水中硅的工艺、原理、设计参数和运行参数

镁剂（氧化镁、氯化镁）去除水中硅的工艺是一种广泛应用于工业水处理的化学沉淀方法，尤其在高压锅炉补给水、电厂废水及高硅工业废水处理中效果显著。以下是其工艺原理、设计参数及运行参数的详细解析：

一、工艺原理

1.吸附与共沉淀作用

镁剂（如氧化镁、氯化镁）在水中溶解后生成氢氧化镁胶体颗粒（Mg(OH)?），其表面通过静电吸附和化学键合作用捕获溶解态或胶体态的硅酸化合物（如H?SiO??、HSiO???），形成难溶的硅酸镁（MgSiO?）沉淀，从而降低水中硅含量。

石灰协同作用：投加石灰（Ca(OH)?）不仅调节pH至碱性范围（10.1～10.3），还促进硅酸钙（CaSiO?）的生成，进一步强化除硅效果。

2.混凝强化

镁剂常与铁盐或铝盐混凝剂联用。混凝剂（如FeCl?、Al?(SO?)?）通过电中和和网捕作用改善絮体结构，加速硅酸镁和硅酸钙的沉淀分离，提升胶体硅去除率至90%以上。

二、设计参数

1.pH值控制

最佳范围：10.1～10.3。pH过高（>10.5）会导致硅酸根离子溶解度升高（反溶风险），过低则抑制Mg(OH)?生成。

调节方法：需投加石灰维持pH，并去除CO?和暂时硬度。

2.镁剂投加量

比耗（MgO:SiO?）：通常为5～20mg/mg，具体取决于原水硅含量及形态。例如，原水硅含量150～190mg/L时，镁剂投加量需6～7倍硅质量比。

氯化镁应用：部分案例使用氯化镁（如河南油田废水处理中投加500mg/L氯化镁），结合聚铝混凝，硅去除率达75%。

3.温度与停留时间

温度：40～45℃时反应速率最快，残留硅可降至1mg/L以下；高温（120℃）可缩短停留时间至20～30分钟，但需考虑设备耐温性。

停留时间：30℃时需>1小时，40℃时约1小时。

4.混凝剂选择与用量

铁盐/铝盐：投加量0.2～0.35mmol/L（如硫酸亚铁），优化絮体结构以增强沉淀效果。

复配药剂：无机高分子混凝剂（如聚铁、聚铝）可提升稳定性，减少干扰因素。

5.原水水质适应性

硬度：高硬度水质有利于镁剂除硅（钙离子促进硅酸钙生成），但需后续碳酸钠软化处理。

硅形态：胶体硅占比高时需增加镁剂比耗，必要时结合超滤预处理。

三、运行参数与注意事项

1.运行监控

pH实时调控：避免超过10.5，否则需减少石灰投加或加酸调节。

药剂投加顺序：遵循“先镁剂后石灰”，若顺序颠倒需额外补加镁剂。

2.工艺衔接

预处理：需格栅、调节池和气浮除油，降低悬浮物和油脂干扰。

后续处理：若出水需进入反渗透或离子交换系统，控制残留硅<10mg/L、硬度<50mg/L，防止膜污染或树脂失效。

3.能耗与设备优化

澄清器设计：确保足够搅拌强度和停留时间，防止沉淀物再悬浮。

热能利用：预热至40℃可提升效率，但需平衡膜系统耐温性。

4.案例参数参考

某光伏废水处理：改性镁剂（磷石膏基）联合石灰和PAC/PAM，出水SiO?<10mg/L，硬度<20mg/L。

电厂应用：分步投加镁剂、铁盐及碳酸钠，硅含量由150～190mg/L降至30mg/L以下。

四、工艺优势与局限性

优势：成本低（相比离子交换法节约96%酸碱用量）、无二次污染、适用于高硅废水预处理。

局限性：需严格控制pH和温度，胶体硅去除依赖混凝强化，深度除硅需结合反渗透或电凝聚。

通过合理设计参数（pH、温度、药剂比耗）和精细运行管理，镁剂除硅工艺可有效降低硅含量至1～5mg/L，满足工业用水高标准需求。实际应用中需结合水质报告动态调整，并衔接后续深度处理工艺以实现最优效果。