除硅工艺设计

硅化合物在水中经常以离子或分子状态的胶体存在，在pH值增高时能转变成真溶液。硅的化合物在水中容易形成铝、铁和钙的盐类，沉积在膜、蒸发器等设备表面。分子状态的胶体SiO2在废水蒸发结晶过程中容易被二次蒸汽携带，在换热器或蒸汽压缩机叶轮上形成坚硬的水垢。

常用的除硅药剂主要有镁剂（氧化镁、硫酸镁、氯化镁）、偏铝酸钠等，在实际项目中，各设计单位或EPC单位，为了节约成本，毫无根据或生搬硬套的宣传某种除硅药剂效果优于其它药剂，导致建设单位在审查设计时难以辨识设计的正确性与否，本文对各种药剂的反应原理、适用性、除硅率、投加量进行比对。

一、氧化镁

氧化镁是不溶物，中性条件下不会与水中的硅发生化学反应，所以氧化镁除硅需要与石灰除硬配合使用，特别适用在除硬除硅后使用铁盐混凝剂进行絮凝时。石灰除硬可提供适宜的pH值，同时也给MgO水解提供了有利条件，可以较快的形成氧化镁。氢氧化镁与加入的混凝剂水解生成的氢氧化铁絮状物具有极大的活性表面，能吸附水中的有机物、色素、硅酸，特别是胶体二氧化硅等。

石灰投量在本刊文章《工业废水处理设计—软化加药量简便计算》中已给出。当石灰加入量不足时，水的pH值过低，会使硅酸电离成HSiO3-的量减少。于是HSiO3-和OH-的交换量下降，除硅效果就差。石灰投量过多，PH值太高，会使更多的OH-压缩到氢氧化铁胶粒的吸附层中，结果使胶粒的带电量减少，除硅效率降低，PH值过高时甚至发生已被吸附的硅化合物重新溶解的现象，适宜的pH值为10.0~10.3。

原水硬度高时，对镁剂除硅有利，因碳酸盐硬度高时，生成的沉淀物多，有利于沉淀过程；非碳酸盐硬度高时，除硬后水中残留的碳酸根减少，由于碳酸根减少，则HSiO3-更易被吸附。原水中的有机物较多时，会阻碍沉淀物结晶，不利于除硅，可适当增加混凝剂投量。

氧化镁的投加量一般为水中SiO2含量的8~12倍，例如水中SiO2为10 mg/L，则氧化镁（以100%浓度计）投加量为80~120 g/m?。

二、硫酸镁

硫酸镁有一定的溶解性，其除了具有氧化镁的吸附作用，还会发生如下化学反应。

在中性或弱碱性条件下，硅主要是以硅酸的形式存在，不会发生上述反应。随着pH的升高，硅酸逐渐向SiO32-转换，当pH＞10后，硅主要是以硅酸镁形式除去，所以硫酸镁除硅也需要与化学软化除硬协同使用。硫酸镁的投加量一般为水中SiO2含量的5~8倍，例如水中SiO2为10 mg/L，则硫酸镁（以100%浓度计）投加量为50~80 g/m?。

三、氯化镁

氯化镁的溶解度高于硫酸镁，其除硅的主要机理是当pH＞10后，将硅以硅酸镁形式除去。氯化镁的投加量一般为水中SiO2含量的3~5倍，例如水中SiO2为10 mg/L，则氯化镁（以100%浓度计）投加量为30~50 g/m?。

从以上论述可见，三种镁剂除硅均需调节pH至10以上，部分设计单位或EPC单位在与甲方前期交流时，为了增加工程量、提高利润，妄加论断的将软化除硬与除硅分别设计高密池，这是违背科学规律的。四、偏铝酸钠

偏铝酸钠除硅的实质是偏铝酸钠与废水中的SiO2作用，使其成为溶解度很小的水合铝硅酸钠、水合铝硅酸钠、水化石榴石沉淀物，以及偏铝酸钠缩聚反应产生的Al(OH)3吸附溶解硅的沉淀。 偏铝酸钠除硅适合在中性或弱碱性条件下进行，pH在8~9之间最为适宜，所以，偏铝酸钠除硅需要与软化除硬分别建设高密池。偏铝酸钠的投加量一般为水中SiO2含量的2~3倍，例如水中SiO2为10 mg/L，则偏铝酸钠（以100%浓度计）投加量为20~30 g/m?。

总结

从以上分析论述可知，镁剂除硅可以且必须与软化除硬同时进行，这节省了建设投资和用地空间，但镁剂投加量大、产泥量大，导致运行成本高；而偏铝酸钠除硅需要与软化除硬分开进行，需要另行建设高密池，建设投资和用地空间大，但偏铝酸钠加药量小、产泥量小，运行成本相对较低。所以，在选择除硅药剂时，应从技术经济两方面综合考虑。