石灰軟化法除硬度

1、石灰軟化法使用石灰軟化硬水的方法稱為石灰軟化法，又稱石灰純堿軟化法，在硬水中參加消石灰，使水中的鎂生 成氫氧化鎂沉淀，這樣，參加碳酸鈉使水中的鈣生成碳酸鈣而沉淀，硬水即變?yōu)檐浰眠@種方法可使水 1035ppm。其化學(xué)反響式如下：CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl MgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2CO3 MgCO3+Ca(OH)2CaCO3+Mg(OH)2承受石灰軟化法處理高硬度含氟地下水，考察了藥劑投量、反響時間對處理效果的影響。結(jié)果說明，在CaO Na2CO3 187 106mgL 25min 10mgL 的聚合氯化鋁

2、鐵025mgL PAM1NUT 以下；假設(shè)要將出水總硬度分別降至400、300、200mgL，在略高于理論投藥量的條件下，需把握攪拌反響時間分別為25、35、50min；水中氟化物可通過與軟化過程 中生成的MgOH2 形成共沉淀而得到有效去除，但由于出水pH 值過高，需進(jìn)展調(diào)整。(開采量約為 5010 md)。取樣分析結(jié)果說明，該市地下水清亮透亮，但水中硬度和氟化物含量不達(dá)標(biāo)，為保證居民飲水安全， 需對該地下水進(jìn)展軟化及除氟處理。降低水中硬度的常用方法有離子交換法、電滲析法及藥劑軟化法等。其 中離子交換法和電滲析法均存在造價高、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)；石灰是藥劑軟化法中最常用的藥劑，其價格較 低，但

3、假設(shè)用量不當(dāng)，則會造成出水水質(zhì)穩(wěn)定性欠佳，給實際操作治理帶來麻煩，因此有必要進(jìn)展試驗確定 藥劑用量。去除氟離子的常用方法有電化學(xué)法 (電分散、電滲析)、 49 第 23 卷第 13 期中國給水排水wwwwatergasheatcorn 混凝沉淀法和離子交換法等。目前，國內(nèi)外對去除水中氟離子的爭辯多集中在去除廢水中高濃度氟離子方面，而對水中低含量氟離子去除的報道卻較少。針對該市地下水硬度高、含氟量 較低及取水量大等特點(diǎn)，筆者承受石灰軟化絮凝法處理該地下.石灰軟化法處理飲用水硬度試驗一、概 述隨著北京市經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)展和人民生活水平的提高，對水質(zhì)的要求日益猛烈。近年來地下水大量開采， 加之環(huán)境污染，

4、引起地下水水質(zhì)惡化，有些已嚴(yán)峻威逼了水源廠的供水安全。北京市高硬度地下水主要分布 在城近郊區(qū)和較大居民點(diǎn)四周，以及污水、垃圾集中地區(qū)；淺層水硬度大于深層水硬度個別點(diǎn)除外；污水澆灌地區(qū)地下水硬度大于清水澆灌地區(qū)。在169 眼水質(zhì)監(jiān)測井中， 2022 年總硬度的檢出含量在117.6-1070.9mg/L之間，其中檢出值大于450mg/L 的井有78 眼，占檢測井總數(shù)的46.15%。依據(jù)國家地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93，地下水總硬度共分五類，地下水中總硬度超標(biāo)井類、類數(shù)46.15%， 而總硬度含量較低的井類、類僅占26.63%。2022 年城近郊區(qū)地下水總硬度分布圖見附件。近期從水質(zhì)化驗中

5、覺察某廠有45 口井出水硬度超過國家規(guī)定的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)450mg/l以CaCO3 計，其中 23 口井的硬度超過500mg/l，有九口井的硬度超過550mg/l，其中最高硬度到達(dá)617mg/l。超標(biāo)水水量為26.5 萬噸,占總水量的66.35%,為保證全廠出水硬度符合國家標(biāo)準(zhǔn),已停用8 口硬度在550mg/l 以上的井,削減水源力量 4.327 萬噸/日.依據(jù)近年來水質(zhì)檢測結(jié)果,水源井硬度始終居高不下,而且呈逐年上升的趨勢,其結(jié)果必定導(dǎo)致水源及配水力量的削減,對北京市的進(jìn)展及人民生活的提高產(chǎn)生不利的影響，因此，作為北京市城市供水 的重要水源-地下水，其水質(zhì)的好壞直接影響到市民的身體安康和

6、城市進(jìn)展?？梢妼で蠼?jīng)濟(jì)可行的飲用水去 除硬度技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。硬水軟化方法主要有離子交換法、藥劑軟化法和膜分別法。目前就某廠地下水 進(jìn)展了石灰軟化法處理飲用水硬度試驗，同時將要開展納濾膜處理飲用水硬度試驗，比較二者優(yōu)缺點(diǎn)，為解 決地下水硬度問題提出可行性方案。本文依據(jù)石灰軟化法處理飲用水硬度試驗，作一總結(jié)，提出可行性的石 灰軟化工藝流程。二、原理及試驗工藝流程藥劑軟化是通過投加化學(xué)藥劑以提高pH Ca2+Mg2+分別以CaCO3 和MgOH2 的形式在水 鎂離子反響生成沉淀物如CaCO3 MgOH2-純堿法與石灰-石膏法，本試驗承受石灰法。軟化設(shè)備承受錐型反響器，錐型反響器的構(gòu)造為圖1 所示

7、：錐型反響器是把軟化所需要的混合、反響和沉淀三種作用綜合在一個設(shè)備內(nèi)，原水和石灰乳都從錐底 沿切線方向進(jìn)入反響器，使水和石灰乳混合，水流以螺旋式上升，通過一層懸浮的渣層，軟化反響產(chǎn)生的碳 酸鈣結(jié)晶在這些顆粒的外表，使水得到軟化。由于碳酸鈣的結(jié)晶，顆粒漸漸增大，以致不能懸浮而下沉后， 通過排泥口把下沉顆粒排掉。從小試試驗結(jié)果說明，軟化水量為3.5m3/h400 mg/l以商品計時，軟化和過濾對硬度和堿度的去除效果較好，在小試期間，硬度根本可降至250-300 mg/l 70 mg/l 左右， 150NTU0.5NTU 左右，pH 10.3 左右，濾柱的反沖周期在 30 小時以上。石灰軟化法對總硬

8、度的去除效果是令人滿足的，去除率根本上可以保持在40-50%之間， 濾罐反沖洗水排到回流池，再通過回流泵打入錐形反響器內(nèi)，重結(jié)晶和沉淀，最終由錐型反響器的排泥口排 出。中試試驗第一階段工藝流程如以下圖2 所示： 持在 40-50%之間，但出水濁度不穩(wěn)定，顆粒細(xì)小，沉降性能較差，增加了濾罐的負(fù)荷，導(dǎo)致濾罐運(yùn)行穩(wěn)定性較差，主要反映在出水濁度突然增高，運(yùn)行周期短，反沖洗時間不宜把握，回流池的回流水量不易把握。 基于以上現(xiàn)象，增加沉淀池，降低濾罐進(jìn)水濁度，增加濾罐運(yùn)行周期，才能保證出水濁度到達(dá)國家飲用水水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 行硬水軟化處理硬度為530mg/L，堿度為 320 mg/L其次階段中試試驗。其次階段

9、試驗工藝流程如以下圖3所示。設(shè)備參數(shù)：140m3/h。0.8m6.8m3016.6 分鐘。過濾：承受 4 個2400濾罐，雙層濾料分別為均質(zhì)無煙煤和石英砂，高度均為0.4m，濾料粒徑無0.95mm0.7-0.9mm4.69-4.97m/h。清水池：平面尺寸86m、深 3.5m、有效水深3.5m、有效容積120m3、池內(nèi)設(shè)配水泵一臺、單臺水145 m3/h200 m3/h12L/m2.s。此外還設(shè)有液位計一臺。回流池：過濾罐反沖水進(jìn)入回流池，池內(nèi)設(shè)回流泵一臺，平面尺寸54m、有效水深2.5m、有效容50 m3.2 33m3.2m2.5m22.5m345m3、每池藥液可用 2-3 天、每個池內(nèi)設(shè)有

10、攪拌機(jī)一臺、超聲波液位計一臺、加藥池設(shè)加藥泵一臺、變頻把握、供藥藥泵一臺、人工調(diào)整。沉淀池：沉淀池面積11.9m2、斜板長度1m、沉淀區(qū)高1.2m、清水區(qū)高度1.03m、上升流速3mm/s。20m2、內(nèi)設(shè)配電和自控設(shè)備三、工藝參數(shù)1、處理水量 140m3/h2、石灰乳濃度以CaO 計 10%3、石灰注入量 400mg/l4、聚合氯化鋁絮凝劑投加量以原液計 8-20L/ h1.25在本試驗中，水質(zhì)分析工程及其分析方法為：1、總硬度：EDTA-絡(luò)合滴定法；2、總堿度：承受甲基紅-亞甲基藍(lán)指示劑、H2SO4 滴定法；3、pH：pH計測定法；4、濁度：承受濁度儀測定法四、試驗結(jié)果與分析對硬度的去除效果

11、4 所示：4 530 mg/L，出水硬度根本上保持在 230-320mg/L 范圍內(nèi)。就被處理的井來看，水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定，因此軟化水的硬度穩(wěn)定性主要取決于加藥量的變化。石灰乳投加量直接影響pH 5 為軟化水pH 值與硬度的關(guān)系曲線。5 中顯示，當(dāng)pH 8.5 320mg/LpH 值漸漸增大，總硬度漸漸下降，pH 10.3 時，硬度下降到最低值。由于被處理的井為水源井，處理后的水經(jīng)過清水池混合后送出，pH 的提高不會對出廠水產(chǎn)生重大影響。濁度的變化狀況混凝沉淀池單元對濁度的去除效果軟化產(chǎn)生的沉淀物比較細(xì)小，沉降速度慢。因此投加混凝劑以形成較大的顆粒，通過沉淀池進(jìn)展沉淀， 6 中所示錐型反響器和

12、混凝沉淀池出水濁度隨加藥量的變化狀況。從圖中可知，錐形反響器出水濁度根本大于200NTU，其一局部來自回流池的反沖洗水，另一局部為軟化反響生成的細(xì)小碳酸鈣和氫氧化鎂顆粒。當(dāng)隨著加藥量(聚合氯化鋁以原液計)的增加，混凝沉淀池的濁度 38mg/L 60-90NTU50-67mg/L40-50NTU；加93-143mg/L10-30NTU。沉淀池排泥沉淀池的排泥是運(yùn)行的重要問題，關(guān)系到整個工藝是否能正常運(yùn)行，假設(shè)排泥不正常，增加操作的困難， 影響出水水質(zhì)。本試驗承受斗底排泥，在斗底部設(shè)置閘門，利用凈水壓排泥。從沉淀池排泥次數(shù)來看，排泥 時間依據(jù)沉淀池上清液消滅高濁的狀況而定。運(yùn)行初期沉淀池排泥一天一

13、次，試驗中期8 小時一次，試驗后期需連續(xù)排泥，才能保持沉淀池正常運(yùn)行。這種狀況主要由于長時間運(yùn)行，造成底部污泥壓實，不宜排放， 泥斗體積縮?。涣硗庥捎诨亓鞒鼗亓魉疂岫冗^高，造成沉淀泥渣過多。工藝各單元出水濁度的變化7 200NTU 以上時，混凝沉淀池、濾罐出水濁度的變化曲線。對于現(xiàn)有工藝設(shè)備7 試驗結(jié)果說明錐型反響器出水濁度大于200NTU 50-143mg/L，10-45NTU0.5NTU 8 為未設(shè)置混凝沉淀濾后水和增加混凝沉淀濾后水濁度的變化曲線。從圖 8 中可知，增加混凝沉淀后濾罐出水濁度穩(wěn)定，根本保持在0.5NTU 以下，而未設(shè)置混凝沉淀濾后水濁度不太穩(wěn)定，變化比較明顯。9 為濾罐的

14、運(yùn)行周期。9 20-40NTU32 稍有增加；而未設(shè)置混凝沉淀的工藝，濾罐進(jìn)水濁度為170NTU 10 小時后，濾后水濁度突然增加，反沖洗周期只為 10 小時。因此混凝沉淀工藝處理單元對過濾的穩(wěn)定運(yùn)行，保證濾后水濁度起到關(guān)鍵的作用。五、硬度軟化試驗各階段比較小試、中試第一階段和其次階段各工藝流程如下：表：各階段試驗比較硬度反響器出水濁NTU濾池運(yùn)行周期NTU出水濁度狀況NTUpHmg/L1503715037穩(wěn)定20031穩(wěn)定0.52509.5中試第一階段中試其次階段從表中可知，三個階段反響器出水濁度變化很大，小試因未設(shè)回流池，反響器出水濁度很穩(wěn)定，出水濁 度保持在 150NTU，濾池運(yùn)行良好；

15、中試第一階段因設(shè)回流池，回流水濁度很高，增大反響器出水濁度，直接影響了濾罐的運(yùn)行周期，濾罐運(yùn)行反沖洗周期很短；中試其次階段因設(shè)混凝沉淀單元，降低了濾罐的進(jìn)水 濁度，濾罐運(yùn)行穩(wěn)定，因混凝沉淀的排泥以及反沖洗水造成回流水濁度很高，加大錐型反響器的出水濁度， 加大混凝沉淀的負(fù)荷，因此給混凝劑的投加量把握帶來困難。從上述分析可知，回流池的設(shè)置是造成運(yùn)行困 它們就以密積存的方式排列而成，使正負(fù)離子交替，有規(guī)章的排列，形成以碳酸鈣化學(xué)式表示的離子晶體， 速很大時，致使反響器出水濁度很高。加之濾罐截留的物質(zhì)大局部以碳酸鈣的細(xì)小顆粒存在，混凝沉淀的沉 淀物質(zhì)也以碳酸鈣為主的絮狀礬花存在，當(dāng)這些物質(zhì)重返回反響器

16、后，不但沒有加速結(jié)晶速度，反而造成 反響器出水濁度增大，造成惡性循環(huán)，破壞整個工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。六、 費(fèi)用效益分析軟化處理局部估算12022 元，每噸水本錢=2022 元4 人/3360 噸/天30 天=0.08 元/噸2電費(fèi)： 配水泵：7.5kW24h=180 kWh攪拌器 7.5kW24h2 =360kWh回流泵 0.75kW24h =18kWh加藥泵變頻 0.55kW24h =13.2kWh0.2kW24h =4.8kWh0.3kW824h =7.2kWh1.5kWh24h =36kWh每月總耗電量=180+360+18+13.2+4.8+7.2+36 30 天=18576kWh每噸水耗電

17、本錢=185760.5 元/3360 噸/天30 天=0.09 元/噸藥劑費(fèi)混凝劑和石灰：0.06元噸20 5%10 萬元10 萬元，每噸水設(shè)備折舊費(fèi)=0.08 元/噸5. 運(yùn)輸費(fèi)：0.05 元/噸每噸水處理本錢費(fèi)=人員工資+電費(fèi)+藥劑費(fèi)+折舊費(fèi)+運(yùn)輸費(fèi) =0.08+0.09+0.06+0.06+0.05 元/噸=0.34 元/噸七、 結(jié)論與建議結(jié)論：試驗結(jié)果說明該工藝對總硬度去除效果令人滿足0.5NTUpH穩(wěn)定在9-10之間。全分析結(jié)果說明，原水總放射性的檢測結(jié)果不符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)軟化后符合國家生活 飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?；炷齽┑淖⑷肓侩S水質(zhì)、水量變化而變化，隨反響器出水濁度增加，混

18、凝劑投加量增加。斜板工藝 陷，僅靠斜板內(nèi)短短幾分鐘的沉淀，就無法保證應(yīng)有的沉淀水質(zhì)量。本試驗承受管道混合，混凝效果沒有完 全發(fā)揮出來，同時又由于回流水濁度變化不穩(wěn)定，影響了混凝沉淀效果的穩(wěn)定性。從試驗運(yùn)行來看，回流水濁度過高造成反響器的出水濁度很不穩(wěn)定，從而影響整個工藝的正常運(yùn)行， 給實際操作帶來困難。運(yùn)行后期沉淀池排泥頻繁。建議：建議將回流池改為泥渣濃縮池，設(shè)置板框壓濾機(jī)，對泥渣進(jìn)展脫水處理，上清液返回濾池，減輕混凝沉淀負(fù)荷，保證工藝正常運(yùn)行。同時加強(qiáng)改善自動化把握。八、 石灰軟化存在的主要問題由于石灰價格低、來源廣，石灰軟化法很適用于原水碳酸鹽硬度高、非碳酸鹽硬度低的地下水，軟化效果好。但也存在很多問題，主要是石灰用量較大，簡潔產(chǎn)生管道堵塞，排渣困難，泥渣的處理與處置等一系 列問題，并且勞動強(qiáng)度大，處理單元多給操作帶來肯定難度，自動化程度有待改善。九、 將要進(jìn)展的工作將要開展膜分別技術(shù)(納膜)進(jìn)展處理飲用水硬度試驗。膜分別技術(shù)由于工藝流程簡潔、占地少、自動化 治理程度高、處理效率好等優(yōu)點(diǎn)，特別受到人口密集、水資源缺乏的國家和地區(qū)的歡送，作為大規(guī)模集中式 給水處理開發(fā)和爭辯剛剛起步階段，有必要加強(qiáng)該領(lǐng)域的應(yīng)用爭辯。納濾膜水處理技術(shù)現(xiàn)在已在眾多興旺國家得到廣泛應(yīng)用.納