Processos comuns para o pré-tratamento de amolecimento de águas residuais com alto teor de sal 1

As águas residuais com alto teor de sal geralmente contêm altas concentrações de íons de cálcio, magnésio, silício e metais pesados, e precisam de um pré-tratamento de amolecimento para reduzir a dureza da água e atender aos requisitos dos processos subsequentes de concentração por membrana ou cristalização por evaporação. As principais tecnologias de amolecimento atualmente disponíveis incluem precipitação química, separação por membrana e troca iônica.

1. Processo de amolecimento combinado com cal e carbonato de sódio

Na reação primária, adiciona-se cal (Ca(OH)₂) para ajustar o pH da água residual para acima de 10, o que promove a formação de precipitado de Mg(OH)₂ pelos íons de magnésio e, simultaneamente, gera compostos hidroxilados com íons de metais pesados ​​(como Fe²⁺, Mn²⁺), e os íons fluoreto combinam-se com o cálcio para formar o precipitado de CaF₂. Os dados experimentais mostram que a taxa de remoção de Mg²⁺ na reação primária pode atingir mais de 95%, e a taxa de remoção de fluoreto ultrapassa 80%.

Na reação secundária, adiciona-se carbonato de sódio (Na₂CO₃) para remover ainda mais os íons de cálcio por meio da reação. O tratamento secundário pode reduzir a concentração de Ca²⁺ para menos de 50 mg/L, e o teor de silício é significativamente reduzido devido à adsorção dos flocos de Mg(OH)₂.

Limitações: A adição de cal introduz uma grande quantidade de Ca²⁺, o que exige um aumento na quantidade de carbonato de sódio (cerca de 1,5 vezes a proporção estequiométrica), e o custo do reagente é elevado; a produção de lodo é grande e é necessário equipamento de desidratação de lodo; o valor do pH precisa ser ajustado frequentemente quando a qualidade da água flutua, e o controle automático é difícil.

2. Processo de amolecimento combinado com álcali líquido e carbonato de sódio

O NaOH é usado em vez de cal como reagente primário da reação para evitar a introdução de íons de cálcio adicionais. Em um projeto, a concentração inicial de Ca²⁺ na água residual da dessulfurização era de 1200 mg/L. Após o ajuste do pH para 11 com NaOH, a taxa de remoção de Mg²⁺ atingiu 98%; após a adição secundária de Na₂CO₃, a concentração de Ca²⁺ caiu para menos de 80 mg/L e o consumo de carbonato de sódio foi reduzido em 30% em comparação com o método com cal.

Este método reduz a quantidade de lodo em 20% a 40%; o fluxo do processo é simplificado e é adequado para águas residuais com baixa relação cálcio-magnésio (Ca/Mg).

Limitações: O custo do NaOH é superior ao da cal (cerca de 3 vezes), e os benefícios econômicos precisam ser avaliados; os silicatos podem precipitar em condições de pH elevado, sendo necessário adicionar dispersantes para inibir a formação de incrustações.