一种有效去除高硅浓盐废水中硅的方法

1.本发明提供一种有效去除高硅浓盐废水中硅的方法，涉及废水处理技术领域。


背景技术：

2.水资源再生利用过程中，硅酸沉淀在设备管道内壁或膜表面会形成硅垢，影响设备的正常运行。工业用冷却水在循环使用过程中，由于水分不断蒸发，水中的硅酸被浓缩成过饱和溶液，进而以沉淀的形式附着在循环设备管道内壁形成硅垢，腐蚀设备，堵塞输送管道。工业中水回用过程中，经多级反渗透浓缩处理，极易产生硅垢造成停车。硅酸水垢的主要成分是无机硅酸盐和不定形的二氧化硅，其致密坚硬，不溶于普通酸碱，是目前较难处理的水垢，已成为世界性难题。高盐废水主要来源，回用水盐浓度高，硅含量高，碱度高，硫酸根与硝酸根含量高，硬度低。目前，世界范围内水处理领域的除硅技术已逐渐成熟，其中应用广泛的技术为：混凝除硅技术、反渗透技术、电凝聚除硅技术、化学阻垢剂抑制技术、离子交换技术。混凝方法工艺流程简单，应用最为广泛。常用的除硅药剂为镁剂、铝盐。但其在去除硅的同时会引入杂质离子，造成水质再次污染，影响中水回用。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术存在问题，本发明提供一种有效去除高硅浓盐废水中硅的方法。通过本发明提供的方法，对工业高硅浓盐水中的硅去除效率高、能满足下游进水水质要求，是一种快捷高效的除硅方法。另外，所述方法的处理成本低、不引入其他杂质，避免后续处理过程中由于硅含量超标导致膜结垢的问题；而且流程简单，尤其适合于处理硬度低的高硅浓盐水。
4.一种有效去除高硅浓盐废水中硅的方法其特征在于，具体步骤如下：1）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至8~12（例如调整高硅浓盐废水ph至8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5或12等），得到预处理废水i；2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii；将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。
5.上述的一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为8:1~1:1，例如8:1、7.5:1、7:1、6.5:1、6:1、5.5:1、5:1、4.5:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1、2:1、1.5:1或1:1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
6.上述的一次混凝剂的投加量按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为7:1~1:1进行确定，例如，一次混凝剂的投加量按与含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为7:1、6.5:1、6:1、5.5:1、5:1、4.5:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1、2:1、1.5:1或1:1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
7.上述的步骤3）中所得浆料ii和步骤4）中所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
8.上述的二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1~1:1，例如4:1、3.5:1、3:1、2.5:1、2:1、1.5:1或1:1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
9.上述的二次混凝剂的投加量按照所含氯化铁与粗脱硅废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为2:1~1:3进行确定，例如，二次混凝剂的投加量按与含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为2:1、1.5:1、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
10.上述的主混凝池的ph操作范围为7~11.5，例如7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11或11.5 等。
11.上述的二次混凝池反应过程中ph控制在9~11.5，例如9、9.5、10、10.5、11或11.5 等。
12.上述的步骤4）所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为0.1 ~ 50 mg/l。
13.上述的步骤2）所得预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间及步骤3）所述粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为5~30分钟。
14.本发明技术效果主要体现在以下方面：本发明通过氢氧化钠调节废水的ph，通过控制ph值，再利用氯化铁和聚合氯化铝去除废水中大部分硅。澄清池去除废水中悬浮物，二次混凝池中加入氯化铁和碳酸钠深度去除剩余的硅。高硅浓盐水经多级循环处理后，从二次澄清池出水，相比进水硅的含量下降75~98%，达到后续回用水要求。
附图说明
15.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
16.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，但本发明并不限制于以下示例。
17.实施例11）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至12，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）240 mg/l，总硬度为5 mg/l，其中镁硬度为2mg/l。
18.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:
聚合氯化铝（质量比）为3:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为4:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为11.5；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为20分钟。
19.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在10；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为15分钟。
20.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为20 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降91.67%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
21.实施例21）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至8，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）300 mg/l，总硬度为7 mg/l，其中镁硬度为3mg/l。
22.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为4:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为3:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为11；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为30分钟。
23.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在10；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为10分钟。
24.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为26 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降91.33%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
25.实施例31）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至11，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）100 mg/l，总硬度为8mg/l，其中镁硬度为4mg/l。
26.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸
附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为1:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为4:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为11.5；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为25分钟。
27.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为3:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在10；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为5分钟。
28.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为10mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降90.00%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
29.实施例41）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至10，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）370 mg/l，总硬度为12mg/l，其中镁硬度为3mg/l。
30.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为8:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为4:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为10；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为20分钟。
31.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为2:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在9；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为10分钟。
32.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为34mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降90.81%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
33.实施例51）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至12，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）200 mg/l，总硬度为6 mg/l，其中镁硬度为2.5mg/l。
34.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为3:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为6:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为11.5；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为15分钟。
35.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为2:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在9；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为30分钟。
36.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为50 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降75%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
37.实施例61）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至10，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）390mg/l，总硬度为200mg/l，其中镁硬度为140mg/l。
38.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为3:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为7:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为7；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为5分钟。
39.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为3:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:3进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在10.5；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为20分钟。
40.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为41 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降89.49%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
41.实施例71）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至12，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）300mg/l，总
硬度为800 mg/l，其中镁硬度为250mg/l。
42.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为2:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为5:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为7；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为15分钟。
43.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为2:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:1进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在11.5；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为15分钟。
44.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为45 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降85%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
45.实施例81）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水ph至10，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）160 mg/l，总硬度为20mg/l，其中镁硬度为5mg/l。
46.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为7:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为4:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为10；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为30分钟。
47.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为4:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:2进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在11；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为30分钟。
48.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为19 mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降88.13%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
49.实施例91）将高硅浓盐废水通入调节池中，向调节池中加入氢氧化钠以调整高硅浓盐废水
ph至12，得到预处理废水i；所用的高硅浓盐水中，硅的含量为（以二氧化硅计）160 mg/l，总硬度为10mg/l，其中镁硬度为4mg/l。
50.2）将步骤1）得到的预处理废水i送入主混凝池，之后加入一次混凝剂，通过反应吸附进行脱硅，得到浆料i；一次混凝剂为氯化铁和聚合氯化铝的复配混合物，其中，氯化铁:聚合氯化铝（质量比）为4:1；一次混凝剂按照所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:1进行投加；主混凝池的ph操作范围为10；预处理废水i在主混凝池中的反应停留时间为20分钟。
51.3）将步骤2）所得浆料i送入一次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的粗脱硅废水和浆料ii。将粗脱硅废水通入二次混凝池中，之后加入二次混凝剂，进行深度脱硅，得到浆料iii；二次混凝剂为氯化铁和碳酸钠的复配混合物，其中，氯化铁:碳酸钠（质量比）为1:1；二次混凝剂以所含氯化铁与高硅浓盐废水中硅含量（以二氧化硅计）的质量比为1:2进行投加；二次混凝池反应过程中ph控制在11；粗脱硅废水在二次混凝池中的反应停留时间均为20分钟。
52.4）将步骤3）所得浆料iii送入二次澄清池去除其中的沉淀物，分别得到澄清的除硅浓盐水和浆料iv。所得除硅浓盐水中硅的含量（以二氧化硅计）为3.2mg/l，相比高硅浓盐废水中硅的含量下降98%。步骤3）所得浆料ii和步骤4）所得浆料iv一并送入过滤机进行过滤，得到滤液和滤渣；其中，所得滤液返回主混凝池进行循环再处理，所得滤渣即为脱硅产物。
53.以上具体实施方式所述，仅为本发明的内容的实施例，任何熟悉本发明者对本创作的修改和变化，均属于本发明的专利范围内，而不仅限于实施例所述。