内蒙古人力资源和社会保障局 内蒙古自治区 016064
摘要：通过对高密度澄清池进水和出水指标分析，以及高密度澄清池后超滤前硬度分析，研究了高密度澄清池出水硬度与来水硬度、过程调节中PH值、加药量和高密度澄清池后硬度回升情况，确定了在目前的进水水质和加药条件下，获得最大硬度去除率的方法。
关键词：技术改造；前混池；反应时间；软化；硬度
高盐水处理装置在化工行业已是必不可少的一环，而“零排放”更是现阶段国家及地区严格要求的目标。在对中煤远兴、中煤图克及中天合创等大型化工项目高盐水处理装置调研研究后，就其高密池运行状态做出总结研究，对乌审旗弘昱水资源综合利用有限责任公司高密度澄清池做出改造及运行调整，效果明显。
一、高密度澄清池
1.高密度澄清池简介
高密度澄清池（以下简称高密池）是一种基于斜管沉淀和污泥循环回流技术的新型澄清池，将多种药剂（烧碱、纯碱、石灰、PAC、PAM等）投加、污泥回流、机械混合、机械絮凝、接触絮凝、高效沉淀、污泥浓缩等功能有机结合在一起，实现了相互协调、高效处理的功能。高密池充分体现了其占地面积小，抗冲击负荷能力强、使用范围广等优势，得到越来越广泛的应用。
2.石灰软化法
通常对硬度高、碱度高的水采用石灰软化法。
使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法，又称石灰纯碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生成氢氧化镁沉淀，这样，加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀，硬水即变为软水，利用这种方法可使水中钙浓度降低到10~35ppm。
石灰软化法化学反应式如下：
Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→CaCO3↓+2H2O
Mg（HCO3）2+ Ca（OH）2→MgCO3+CaCO3↓+2H2O
Mg CO3+ Ca（OH）2→Mg（OH）2↓+CaCO3↓
石灰纯碱软化化学反应式：
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4
MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3↓+Mg（OH）2↓
3、项目现场简介
为了解决纳林河工业园区的工业用水水资源短缺问题，改善和优化煤化工项目的水资源利用结构，实现煤化工外排高浓盐水和弘昱公司2#储水池已收集的含盐废水的综合开发利用、降低化工项目生产成本，达到节约用水、保护环境的目的，项目以弘昱公司2#储水池中已储存的~300万m3浓盐水，博大实地公司年产50万吨合成氨、80万吨尿素项目外排的高浓盐水~120m³/h为主要水源，通过收集并深度处理后，其出水作为煤化工企业的生产用水的补充水源，浓水达标后经过处理进入博大1#储水池，剩余污泥置于园区内的堆渣场。
在这种情况下，乌审旗弘昱水资源综合利用有限责任公司成为了纳林河工业园区浓盐水深度处理回用项目的实施者。
二、项目现场高密池问题
弘昱水资源从2016年调试、验收直至运行间期间，发现高密池斜管结垢严重，每月就得冲洗一次斜管，且水垢较硬，冲洗困难。必须要用高压水枪反复冲洗才能冲洗干净，因高压水枪压力高，对斜管有严重的破坏性，使其使用寿命下降。高密产水到后工序，使后工序的管道、泵等结垢严重，反渗透膜污堵加速。
通过化验分析，弘昱水资源进水总硬度平均值在950mg/L，经过高密池处理后，年平均值在350mg/L。加大纯碱石灰加药量后，可以将出水的硬度降低在100mg/L以内，但在超滤前再分析时，硬度会随之上涨至180mg/L以上。这就说明硬度的去除在加药量增加或者加药量翻倍后，并不能起到很好的作用，反而造成药剂浪费，造成后系统的硬度反复，管道及设备内结垢和污堵较为严重。
通过计算及反复取样加药搅拌模拟实验，最终得出结论，最大的影响因素就是高密的反应时间不够。为此，我们得出结论，可以将进水加药分成几个步骤，延长反应时间，同时最大程度利用药剂的有效性。
三、已完成改造
1、改造方案
在高效沉淀池与O池中间位置的电缆沟移动位置，移到高效沉淀池西侧的滴水沿旁边。在中间空出的位置南北方向做四个罐基础，并制作四个铁罐，直径2.8米，高9米，四个罐中间有流水槽，罐底安装潜水式搅拌机。最后一个罐的出口与原前混池相连，而原来的两个加药铁槽将不在利用。在四个罐顶7.5米位置处加装平台。并安装照明及搅拌机按钮箱。原来的加药管线改至第一前混罐和第三前混罐，原水进水管线连到第一前混罐。
经过认真测算，现有的前混池及两个加药混合铁槽停留水的时间是15分钟，现在在高效沉淀池与O池中间位置增加四个加药前混罐，每个罐的直径是2.8米，高是9米，有效高度是8米，这样每个罐的有效容积是49.24m3，四个是197m3，这样增加的水的停留时间达到了43分钟，是原来的水的停留时间的3倍。
下图为新增前混罐的设计图纸，图纸中明确表征了水流的走向，并通过分区域不同时间段加药，更好的将药剂效果发挥到最好。
.png)
图：弘昱水资源新增前混池设计图
2、施工情况
根据浓盐水深度处理项目的运行情况，于2017年11月4日开始对高密池前混罐进行技术改造，11月13日地基浇筑完成，11月20日开始吊装技改罐并进行组装加工，于12月21日高密技改安装完成并投入使用。
四、改造后的效果
12月21日22时高密池安装完成并投入使用，斜管的几乎不结垢，半年时间未对斜管进行冲洗，后工序管道、泵及多介质内没有发现白色的垢物。高密产水硬度得到了大幅度下降，在相同加药量的情况下，产水硬度由原来的大于300mg/L降到了100mg/L左右，大大提高了高密产水质量，延长了反渗透清洗时间。通过此次改造还延长了操作周期，目前的运行情况来看，高密池较前结垢现象明显减小，斜管堵塞情况在运行28天仍未见明显堵塞；斜管出水硬度调节较灵敏，加药量（或PH）稍有波动，硬度会有明显变化；高密池翻墙效果明显，澄清效果较好；高密池起泡沫现象彻底消除，所有池上部均无悬浮物。
下面用几个表格将改造前后数据对比，总结说明高密度澄清池在药剂量和反应时间综合调节的情况下，取得了较好的改造效果。
表五：为验证新增混合罐效果，药剂投加恢复到未加混合罐前水平
由表一中的原始加药混合模式，到表二药剂分别投加，药剂量整体稍有增加，产水硬度即降低1/3，经分析认为分别投加药剂首先自身混合并反应，反应完全后再和水中离子硬度反应，从而达到了更好的去除硬度的效果。
表三中，药剂使用浓度还是按照表一的投加情况进行，效果并不是很好，在此情况下，通过理论计算确定了硬度浓度和药剂投加量，并进行了验证，数据如表四中所示，效果较为明显。同时，为进一步确定药剂的投入量，后续将药剂投加恢复到之前的投加模式，发现硬度仍然能降低一半以上，分析认为高密度澄清池产水硬度和药剂的利用是否充分有着紧密的关系。
通过对高密度澄清池前混池改造以及对比试验，并确定了最优的药剂投入量，达到了较好的改造效果。
五、结论
（1）通过对高密度澄清池前混池改造可将产水硬度（斜管）由原来的大于300mg/L降到了100mg/L左右，降低了一半以上；
（2）延长了操作周期，目前的运行情况来看，高密池较前结垢现象明显减小，斜管堵塞情况在运行28天仍未见明显堵塞；
（3）斜管出水硬度调节较灵敏，加药量（或PH）稍有波动，硬度会有明显变化；
（4）高密池翻墙效果明显，澄清效果较好；
（5）高密池起泡沫现象彻底消除，所有池上部均无悬浮物。
参考文献：
[1]冯倩，王军.导流筒高度对高密度澄清池絮凝效果研究[J].水动力学研究与进展（A辑），2019，34（05）：585-589.
[2]徐嘉蔚，王军.高密度澄清池导流筒对絮凝条件的影响研究[J].中国给水排水，2018，34（19）：71-75.
[3]肖海水.高硬度废水处理中高密度澄清池的改进[J].广东化工，2018，45（06）：177-178.