高塩分廃水の軟化前処理における一般的なプロセス 1

高塩分廃水は通常、カルシウム、マグネシウム、ケイ素イオン、重金属を高濃度で含有しており、後続の膜濃縮または蒸発結晶化プロセスの要件を満たすために、前処理として軟水化処理を行い、水の硬度を下げる必要があります。現在の主流の軟水化技術には、化学沈殿、膜分離、イオン交換などがあります。

1. 石灰・炭酸ナトリウム併用軟化処理

一次反応では、廃水のpHを10以上に調整するために水酸化カルシウム（Ca(OH)₂）が添加され、マグネシウムイオンによるMg(OH)₂沈殿の形成が促進されるとともに、重金属イオン（Fe²⁺、Mn²⁺など）とのヒドロキシル化合物が生成され、フッ化物イオンがカルシウムと結合してCaF₂沈殿を形成します。実験データによると、一次反応におけるMg²⁺の除去率は95%以上、フッ化物の除去率は80%以上に達します。

二次反応では、炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）を添加して、反応によってカルシウムイオンをさらに除去します。二次処理により、Ca²⁺濃度を50mg/L以下に低減でき、Mg(OH)₂凝集物の吸着によりケイ素含有量も大幅に減少します。

制限事項：石灰添加により大量のCa²⁺が導入されるため、炭酸ナトリウムの量を増やす必要があり（化学量論比の約1.5倍）、試薬コストが高くなります。汚泥の発生量が多く、汚泥脱水装置が必要です。水質が変動するとpH値を頻繁に調整する必要があり、自動制御が困難です。

2. 液体アルカリ・ソーダ灰複合軟化プロセス

カルシウムイオンの添加を避けるため、主要な反応試薬として石灰の代わりにNaOHが使用される。あるプロジェクトでは、脱硫廃水の初期Ca²⁺濃度は1200mg/Lであった。NaOHでpHを11に調整した後、Mg²⁺除去率は98%に達した。二次的にNa₂CO₃を添加すると、Ca²⁺濃度は80mg/L以下に低下し、炭酸ナトリウムの消費量は石灰法と比較して30%削減された。

この方法は、汚泥量を20％～40％削減し、処理工程を簡素化し、カルシウム・マグネシウム比（Ca/Mg）が低い廃水に適しています。

制限事項：NaOHのコストは石灰よりも高く（約3倍）、経済的なメリットを慎重に検討する必要があります。また、高pH条件下ではケイ酸塩が沈殿する可能性があり、スケール生成を抑制するために分散剤を添加する必要があります。