化学加药法在降低水硬度中的应用

过高的水质硬度会导致一系列问题，例如管道堵塞、设备腐蚀以及热效率下降等。因此，在工业水处理、锅炉水处理以及特定领域的饮用水处理中，降低水硬度（即水质软化）显得尤为重要。硬度离子主要由钙和镁组成，水质软化过程涉及通过化学或物理手段减少水中的钙、镁等硬度离子含量。

 

一、原理概述

化学加药法去除水中的钙、镁离子主要基于向水中添加特定的化学药剂，促使硬度离子与药剂发生化学反应，形成不溶于水的沉淀物，从而实现水质软化。双碱法软化工艺结合了石灰（Ca(OH)?）和纯碱（Na?CO?），通过两个阶段的反应有效去除水中的钙、镁离子。

二、双碱法软化工艺概述

1. 石灰预处理阶段：

首先向水中添加石灰（Ca(OH)?），其主要功能是中和水中的碳酸氢根离子（HCO??），并促使部分钙离子以碳酸钙（CaCO?）的形式沉淀。

反应式：Ca(HCO?)? + Ca(OH)? → 2CaCO?↓ + 2H?O

2. 纯碱进一步软化阶段：

随后添加纯碱（Na?CO?），以去除剩余的钙离子和镁离子。由于部分钙离子已经沉淀，纯碱主要作用是去除镁离子和少量未沉淀的钙离子。

反应式：

Mg??+ Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ + Ca??

Ca?? + Na?CO? → CaCO?↓ + 2Na?

通过上述两个阶段的反应，能够有效地将水中的钙、镁离子转化为不溶性沉淀物，从而达到软化水质的目的。

三、双碱软化法计算举例

已知条件：处 理 水 量Q=100m?/h；

原 水 水 质 ：

钙硬度Hca=1.2mmol/L；镁硬度Hmg=0.55mmol/L；

酚 酞 碱 度Ap=0；     甲基橙碱度Am=3.2mmol/L；

游离二氧化碳 [CO?]=4mg/L。    设计计算过程：

 计算来源： 工业用水处理处理设施设计计算

四、常用软化药剂

1. 氢氧化钙（Ca(OH)?）：

氢氧化钙与水中的碳酸氢钙和碳酸氢镁发生化学反应，生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀。

化学反应方程式：Ca(HCO?)?+Ca(OH)? →2CaCO?↓+2H?O

该药剂适用于处理暂时硬度较高的水质。

2. 碳酸钠（Na?CO?）：

碳酸钠与水中的钙离子发生化学反应，生成碳酸钙沉淀。

化学反应方程式：Ca??+Na?CO?→CaCO?↓+2Na?

该药剂适用于处理永久硬度较高的水质。

3.磷酸盐（如Na?PO?）：

磷酸盐与钙镁离子发生化学反应，生成不溶的磷酸钙和磷酸镁沉淀。

化学反应方程式：3Ca??+2PO???→Ca?(PO?)?↓

常用于锅炉水处理，以防止结垢。

4.有机螯合剂（如EDTA）：

有机螯合剂与钙镁离子形成稳定的螯合物，从而降低水中的钙镁离子浓度。该药剂适用于需要精确控制钙镁离子浓度的场合。

五、工艺流程

1.水质分析：首先对原水进行详尽的水质分析，测定钙、镁离子的含量及其他相关参数，为后续药剂的选择和投加量提供科学依据。

2.药剂选择：基于水质分析结果，挑选适宜的药剂组合。对于双碱法软化工艺，通常选用石灰和纯碱作为主要药剂。

3.药剂投加：将选定的药剂按照计算量投入水中，确保其均匀混合。通常采用搅拌或泵送系统以实现药剂与水的充分接触。

4.反应沉淀：投加药剂后，维持适宜的停留时间，促使药剂与水中的钙、镁离子充分反应，形成沉淀物。在此过程中，可能需要调节pH值以优化反应条件。

5.固液分离：通过沉淀、过滤或离心等方法将生成的沉淀物从水中分离。常用的设备包括澄清池、砂滤器、压滤机等。

6.水质检测：对处理后的水进行严格的水质检测，确保钙、镁离子含量达到预期标准，并满足相关水质规范。

1. 

 

六、优缺点分析

1.操作简便性：双碱法软化工艺相较于其他技术而言，具有操作简便、易于维护的特点。

2.成本效益：与其他复杂的水处理技术相比，双碱法在设备投资及运行成本方面具有明显优势。

3.处理效果：该技术能有效去除水中的钙、镁离子，显著改善水质。

4.污泥生成问题：在反应过程中会产生较多污泥，需采取适当措施进行处理。

5.药剂投加精确性：药剂的投加量需精确控制，否则可能导致处理效果不佳，如水质过软或过硬。

6.环境影响考量：所使用的药剂可能对环境产生不利影响，因此需选用环保型药剂。

七、应用注意事项

1.定期水质检测：定期进行水质检测，根据检测结果调整药剂投加量，以保证处理效果。

2.药剂与水的充分混合：确保药剂与水充分混合，以提高反应效率。

3.固液分离方法选择：根据实际条件选择适宜的固液分离方法，以确保沉淀物的有效去除。

4.安全防护措施：在药剂储存和投加过程中，需注意安全防护，以防止意外事故的发生。