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水軟化的幾種方法

瀏覽次數: 時間:2018年08月06日

 軟化方法

通常對硬度高、堿度高的水采用石灰軟化法;對硬度高、堿度低的水采用石灰-純堿軟化法;而對硬度低、堿度高的負硬水則采用石灰-石膏處理法。

1.     石灰軟化法

為避免投加生石灰(CaO)產生的灰塵污染,通常先將生石灰制成消石灰Ca(OH)2(即熟石灰)使用,其反應如下

CaO+H2O====Ca(OH)

消石灰投入高硬水中,會產生下列反應

Ca(OH)2+CO2====CaCO3$+H2O

Ca(OH) 2+Ca(HCO3) 2====2CaCO3$+2H2O

2Ca(OH) 2+Mg(HCO3) 2====2CaCO3$+Mg(OH) 2+2H2O

形成的CaCO3Mg(OH)2都是難溶化合物,可從水中沉淀析出。

但水中的永硬和負硬卻不能用石灰處理的方法除去,因為鎂的永硬與負硬和消石灰會產生下列反應

MgSO4+Ca(OH) 2====Mg(OH) 2$+CaSO4

MgCl2+Ca(OH) 2====Mg(OH) 2$+CaCl2

NaHCO3+Ca(OH) 2====CaCO3$+NaOH+H2O

由反應式可看出,鎂的永硬全部轉化為等量的溶解度很大的鈣的永硬,而負硬則轉化為等量的氫氧化鈉、堿度,所以水中的堿度沒有除去。

石灰加入量可按下式估算

[CaO]=28/Z1{[CO2]+[Ca(HCO3) 2]+2[Mg(HCO3)2+B]}

式中  [CaO]——需投加的工業石灰量,mg/L;

          [CO2]——原水中CO2的濃度(1/2CO2計),mmol/L;

[Ca(HCO3) 2]——原水中Ca(HCO3) 2的濃度[1/2Ca(HCO3) 2],mmol/L

[Mg(HCO3) 2]——原水中Mg(HCO3) 2的濃度[1/2 Mg(HCO3) 2]mmol/L;

Z1——工業石灰純度,%;

28——1/2CaO的摩爾質量,g/mol;

B——石灰過剩量(1/2CaO計),mmol/L(一般為0.2—0.4mmol/L)。

2.石灰-純堿軟化法

石灰軟化法只適用于暫硬高、永硬低的水質處理。對硬度高堿度低即永硬高的水,可采用石灰-純堿軟化法,即加石灰的同時再投加適量的純堿(NaCO3又稱蘇打)。其反應如下

CaSO4+Na2CO3====CaCO3$+Na2SO4

CaC12+Na2CO3====CaCO3$+2NaC1

MgSO4+Na2CO3====MgCO3$+Na2SO4

MgC12+Na2CO3==== MgCO3$+2 Na2 C1

MgCO3+Ca(OH)2====CaCO3$+Mg(OH)2

經石灰-純堿軟化后的水,其硬度可降為0.15-0.2mmol/L。此外,永硬也可以直接用離離子交換法除去。

石灰-純堿加入量可按下列計算式估算。

1)       石灰用量估算

 [CaO]=28/Z1{[CO2]+M+HMg+B}  mg/L

2)       純堿用量估算

[Na2C03]=53/Z2 (H+B)  mg/L

式中  M——原水總堿度(H+計),mmol/L;

HMg——原水鎂硬度(1/2Mg+計),mmol/L;

[Na2C03]——純堿投加量,mg/L;

H——原水永硬(1/2Ca2++1/2Mg+計),mmol/L;

B——純堿過剩量[1/2Na2C03],mmo1/L(一般取1.0-1.4mmol/L);

53——1/2 Na2C03的摩爾質量,g/mol;

Z2——工業純堿的純度,%。

其他符號同前。

3.  石灰-石膏處理法

對于高堿度的負硬水,即水中總堿度大于總硬度的水,此時水中多余的總堿度常以Na2 HC03KHCO3形式存在,對這些多余的堿度常以石灰-石膏處理法除去,因為

2Na2HC03+ CaSO4+ Ca(OH) 2====2 CaCO3$+ Na2SO4+2H2O

2KHCO3+ CaSO4+ Ca(OH) 2====2 CaCO3$+ K2SO4+2H2O

(二)軟化的設備

石灰軟化設備包括制備消石灰的設備、投加消石灰與原水充分混合的設備,以及生成的碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀物的沉淀和過濾分離設備。圖2-20、圖2-21和圖2-22為一般常見的石灰軟化系統的流程圖。


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