石灰软化法除硬度

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1、石灰软化法使用石灰软化硬水的方法称为石灰软化法，又称石灰纯碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生 成氢氧化镁沉淀，这样，加入碳酸钠使水中的钙生成碳酸钙而沉淀，硬水即变为软水，利用这种方法可使水 中钙浓度降低到1035ppm。其化学反应式如下：CaSO4+Na2CO3TCaCO3【+Na2SO4CaCl2+Na2CO3TCaCO3【+2NaClMgSO4+Na2CO3TMgCO3+Na2CO3MgCO3+Ca(OH)2TCaCO3【+Mg(OH)2采用石灰软化法处理高硬度含氟地下水，考察了药剂投量、反应时间对处理效果的影响。结果表明，在 CaO和Na2CO3的投量分别为187和106mg/L

2、并反应25min的条件下，再投加10mg/L的聚合氯化铝铁和 0. 25mg / L的PAM可将出水浊度降至1NUT以下；若要将出水总硬度分别降至400、300、200mg/L,在略高 于理论投药量的条件下，需控制搅拌反应时间分别为25、35、50min；水中氟化物可通过与软化过程中生成 的Mg (OH) 2形成共沉淀而得到有效去除，但由于出水pH值过高，需进行调节。华东地区某市因地表水污染严重，计划适度开采高储量的地下水作为饮用水水源(开采量约为5.0X10 m /d)。取样分析结果表明，该市地下水清澈透明，但水中硬度和氟化物含量不达标，为保证居民饮水安全， 需对该地下水进行软化及除氟处理。

3、降低水中硬度的常用方法有离子交换法、电渗析法及药剂软化法等。其 中离子交换法和电渗析法均存在造价高、运行费用高等缺点；石灰是药剂软化法中最常用的药剂，其价格较 低，但如果用量不当，则会造成出水水质稳定性欠佳，给实际操作管理带来麻烦，因此有必要进行试验确定 药剂用量。去除氟离子的常用方法有电化学法(电凝聚、电渗析)、 49 -第23卷第13期中国给水排水 www. watergasheat. corn混凝沉淀法和离子交换法等。目前，国内外对去除水中氟离子的研究多集中 在去除废水中高浓度氟离子方面，而对水中低含量氟离子去除的报道却较少。针对该市地下水硬度高、含氟 量较低及取水量大等特点，笔者采用石

4、灰软化絮凝法处理该地下.、概述随着北京市经济的快速发展和人民生活水平的提高，对水质的要求日益强烈。近年来地下水大量开采， 加之环境污染，引起地下水水质恶化，有些已严重威胁了水源厂的供水安全。北京市高硬度地下水主要分布 在城近郊区和较大居民点附近，以及污水、垃圾集中地区；浅层水硬度大于深层水硬度（个别点除外）；污 水灌溉地区地下水硬度大于清水灌溉地区。在169眼水质监测井中，1999年总硬度的检出含量在117.6-1070.9mg/L之间，其中检出值大于450mg/L的井有78眼，占检测井总数的46.15%。根据国家地下 水质量标准GB/T14848-93,地下水总硬度共分五类，地下水中总硬度超

5、标井（IV类、V类）数达46.15%, 而总硬度含量较低的井（I类、II类）仅占26.63%0 1999年城近郊区地下水总硬度分布图见附件。近期从 水质化验中发现某厂有45 口井出水硬度超过国家规定的生活饮用水水质标准450mg/l（以CaCO3计），其中 23 口井的硬度超过500mg/l,有九口井的硬度超过550mg/l,其中最高硬度达到617mg/l。超标水水量为26.5 万吨,占总水量的66.35%,为保证全厂出水硬度符合国家标准，已停用8 口硬度在550mg/l以上的井,减少水 源能力4.327万吨/日.根据近年来水质检测结果，水源井硬度始终居高不下，而且呈逐年上升的趋势,其结果 必

6、然导致水源及配水能力的减少，对北京市的发展及人民生活的提高产生不利的影响，因此，作为北京市城 市供水的重要水源一地下水，其水质的好坏直接影响到市民的身体健康和城市发展。可见寻求经济可行的饮 用水去除硬度技术已成为当务之急。硬水软化方法主要有离子交换法、药剂软化法和膜分离法。目前就某厂 地下水进行了石灰软化法处理饮用水硬度试验,同时将要开展纳滤膜处理饮用水硬度试验，比较二者优缺点， 为解决地下水硬度问题提出可行性方案。本文根据石灰软化法处理饮用水硬度试验，作一总结，提出可行性 的石灰软化工艺流程。二、原理及试验工艺流程药剂软化是通过投加化学药剂以提高pH值，使Ca2+和Mg2+分别以CaCO3和

7、Mg （OH） 2的形式在水中沉 析出来。水的药剂软化工艺过程，就是根据溶度积原理，按需要投加化学药剂于原水中，使之与水中钙、镁 离子反应生成沉淀物如CaCO3和Mg （OH） 2,常用的药剂软化法为石灰法、石灰-纯碱法与石灰-石膏法，本 试验采用石灰法。软化设备采用锥型反应器，锥型反应器的结构为图1所示：锥型反应器是把软化所需要的混合、反应和沉淀三种作用综合在一个设备内，原水和石灰乳都从锥底 沿切线方向进入反应器，使水和石灰乳混合，水流以螺旋式上升，通过一层悬浮的渣层，软化反应产生的碳 酸钙结晶在这些颗粒的表面，使水得到软化。由于碳酸钙的结晶，颗粒逐渐增大，以致不能悬浮而下沉后， 通过排泥口

8、把下沉颗粒排掉。从小试试验结果表明，软化水量为3.5m3/h，石灰投加量为400mg/l （以商品计）时，软化和过滤对硬 度和碱度的去除效果较好，在小试期间，硬度基本可降至250-300 mg/1范围内，碱度可降至70 mg/1左右， 软化水出水浊度平均为150NTU，经过滤池后浊度平均为0.5NTU左右，pH值在10.3左右，滤柱的反冲周期 在30小时以上。石灰软化法对总硬度的去除效果是令人满意的，去除率基本上可以保持在40-50%之间，在小试的基础上进行了中试试验，第一阶段中试试验是在小试的基础上增加了回流池，其主要目的是把 滤罐反冲洗水排到回流池，再通过回流泵打入锥形反应器内，重结晶和沉

9、淀，最后由锥型反应器的排泥口排 出。中试试验第一阶段工艺流程如下图2所示：图2中试试照第一阶段工艺流程第一阶段中试试验的运转状况来看，锥形反应器对硬度的去除效果是令人满意的，去除率基本上可以保 持在40-50%之间，但出水浊度不稳定，颗粒细小，沉降性能较差，增加了滤罐的负荷，导致滤罐运行稳定 性较差，主要反映在出水浊度突然增高，运行周期短，反冲洗时间不宜掌握，回流池的回流水量不易控制。 基于以上现象，增加沉淀池，降低滤罐进水浊度，增加滤罐运行周期，才能保证出水浊度达到国家饮用水水 质标准。为了解决中试试验所出现的问题，为处理高硬度水质问题提供切实可行的依据，在此基础上针对某井进 行硬水软化处理

10、（硬度为530mg/L，碱度为320 mg/L）第二阶段中试试验。第二阶段试验工艺流程如下图3 所示。FAC图3水质软化工艺流程图设备参数：1. 水泵：流量140m3/h。2. 锥形反应器：底口直径0.8m、高6.8m、锥角30、停留时间16.6分钟。3. 过滤：采用4个2400滤罐，双层滤料分别为均质无烟煤和石英砂，高度均为0.4m，滤料粒径无 烟煤为0.95mm，石英砂为0.7-0.9mm、滤速为4.69-4.97m/h。4. 清水池：平面尺寸8X6m、深3.5m、有效水深3.5m、有效容积120m3、池内设配水泵一台、单台水 量145 m3/h、反冲水泵一台、单台水量200 m3/h、反

11、冲强度为12L/m2.s。此外还设有液位计一台。5. 回流池：过滤罐反冲水进入回流池，池内设回流泵一台，平面尺寸5X4m、有效水深2.5m、有效 容积50 m3.6. 加药池：共设2个，单个平面尺寸3X3m、深3.2m、有效水深2.5m、有效容积22.5m3、总容积45m3、每池药液可用2-3天、每个池内设有搅拌机一台、超声波液位计一台、加药池设加药泵一台、变频控制、供 药药泵一台、人工调节。7. 沉淀池：沉淀池面积11.9m2、斜板长度1m、沉淀区高1.2m、清水区高度1.03m、上升流速3mm/s。8. 控制室：建筑面积20m2、内设配电和自控设备三、工艺参数1、处理水量140m3/h2、

12、石灰乳浓度（以CaO计）10%3、石灰注入量400mg/l4、聚合氯化铝絮凝剂投加量（以原液计）8-20L/ h、密度1.25在本试验中，水质分析项目及其分析方法为：1、总硬度：EDTA-络合滴定法；2、总碱度：采用甲基红-亚甲基蓝指示剂、H2SO4滴定法；3、pH:采 用pH计测定法；4、浊度：采用浊度仪测定法四、试验结果与分析1. 对硬度的去除效果国4避出求破度斐化制寇对硬度的去除效果曲线如图4所示：bljlj50 040 030 020 01UU0|：|2040 序号 &|：|81：|1 0 0*总出水碾度一*原水砸度从图4中可知，整个试验过程中，对硬度的去除效果比较稳定，原水硬度平均为

13、530 mg/L，出水硬度 基本上保持在230-320mg/L范围内。就被处理的井来看，水质、水量比较稳定，因此软化水的硬度稳定性主 要取决于加药量的变化。石灰乳投加量直接影响pH值的变化，图5为软化水pH值与硬度的关系曲线。硬度图5中显示，当pH值在8.5左右时，总硬度处理到320mg/L,随着pH值逐渐增大，总硬度逐渐下降, 当pH为10.3时，硬度下降到最低值。由于被处理的井为水源井，处理后的水经过清水池混合后送出，pH的提高不会对出厂水产生重大影响。2. 浊度的变化状况1）混凝沉淀池单元（1）对浊度的去除效果软化产生的沉淀物比较细小，沉降速度慢。因此投加混凝剂以形成较大的颗粒，通过沉淀

14、池进行沉淀, 降低滤池的进水浊度。图6中所示锥型反应器和混凝沉淀池出水浊度随加药量的变化情况。o3838505067673535114 143 143国E混疏沉淀池封此度的去降效果o o o O0 5 0 52 11mm )5/迪憾型反曲股由水旗废口腐陲沉淀池出水浊度从图中可知，锥形反应器出水浊度基本大于200NTU，其一部分来自回流池的反冲洗水，另一部分为软 化反应生成的细小碳酸钙和氢氧化镁颗粒。当随着加药量（聚合氯化铝以原液计）的增加，混凝沉淀池的浊度 逐渐下降，加药量为38mg/L时，出水浊度为60-90NTU；加药量为50-67mg/L，出水浊度为40-50NTU；加药 量为93-14

15、3mg/L，出水浊度为10-30NTU。（2）沉淀池排泥沉淀池的排泥是运行的重要问题，关系到整个工艺是否能正常运行，若排泥不正常，增加操作的困难， 影响出水水质。本试验采用斗底排泥，在斗底部设置闸门，利用净水压排泥。从沉淀池排泥次数来看，排泥 时间依据沉淀池上清液出现高浊的情况而定。运行初期沉淀池排泥一天一次，试验中期8小时一次，试验后 期需连续排泥，才能保持沉淀池正常运行。这种情况主要由于长时间运行，造成底部污泥压实，不宜排放， 泥斗体积缩小；另外由于回流池回流水浊度过高，造成沉淀泥渣过多。2）工艺各单元出水浊度的变化图r各单元出水适度妾化曲我尼展沉淀池出木浊度一选池出水池度5 5 5 5 5SIM旻趋档田箜婚图7锥形反应器出水浊度为200NTU以上时，混凝沉淀池、滤罐出水浊度的变化曲线。对于现有工艺设备，从图7试验结果表明锥型反应器出水浊度大于200NTU时，当加药量为50-143mg/L， 沉淀池出水浊度为10-45NTU，滤罐出水浊度基本上保持在0.5NTU以下。图8为未设置混凝沉淀滤后水和增 加混凝沉淀滤后水浊度的变化曲线。5O3 2 10果血混展沉淀褪岷山水地加尼暖沉谴遐曜凹水从图8中可知，增加混凝沉淀后滤罐出水浊度稳定，基本保持在0.5NTU以下，而未设置混凝沉淀滤后 水浊度不太稳定，变化比较明显。