灰水除硬度技术

灰水除硬度技术

1硬度的介绍

1.1硬度的概念

硬度是表征水质的重要指标。它是指水中某些易形成沉淀的金属离子，主要是钙(Ca2+)、镁离子(Mg2+)。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)，它与水中的阴离子如碳酸根离子(CO32-)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硫酸根离子(SO42-)、氯离子(Cl-)、以及硝酸根离子(NO32-)等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度，水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少。可以略去不计。因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度，单位为mol/L。

1.2硬度的危害

硬水在工业上会带来一些危害。形成的水垢会造成热水系统、供水管道、太阳能热力系统中的许多问题：积垢造成传热不良，降低锅炉的热导率，增加能耗，浪费能源；被水垢堵塞的水管会导致用水器具的效率下降。甚至造成故障；用水器具的运行费用（如能源费用）增加；堵塞管道，缩短锅炉的使用寿命。严重的还会导致更换水管，或因传热不匀造成锅炉的爆炸等等。因此，在工业上使用的水必须经过软化处理。

1.3去硬度的方法

去除水中硬度，首先要搞清楚水中硬度的分类，一般来说，水的硬度是暂时硬度和永久硬度的总和。水的暂时硬度是由含有酸式碳酸盐，如碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的。水的永久硬度则是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的。去除水中硬度可以通过煮沸法、化学法、离子交换法、膜法、高密度沉淀等方法。其中，煮沸法，仅用于去除水的暂时硬度。若水的硬度是永久硬度，往往使用其他的

几种处理方法。

2工艺的选择

针对此项目灰水中永久性硬度高的特征，此方案中选用石灰-纯碱法和高密度沉淀池（以下简称高密池）相结合的去除方法来进行硬度的处理。其中高密度沉淀池的作用是对来水进行混凝沉降和石灰纯碱软化，降低浊度和硬度，确保后续处理系统的平稳运行和出水水质合格。

提高高密度沉淀池硬度的去除效果的方法：

（1）在一定范围内，高密度沉淀池的出水pH，能够有效地反映水中硬度的去除效果。在10.7以下时，硬度和碱度的去除情况，均随着出水pH的升高而变好，去除率升高。

（2）当高密池出水pH在9以下时，出水硬度高，去除率很低，石灰软化的效果不明显。

（3）石灰不能无限制投加。当高密池出水pH达到10.8时，硬度和碱度的去除效果，随着pH值的升高都会呈下降趋势。表明此时石灰已投加过量，石灰带入的Ca2+成为水中新的硬度来源，导致出水硬度上升。同时，石灰带入的OH-，补充了水中的碱度，造成出水碱度也随之升高。

（4）根据以上数据分析，在高密池运行过程中，当高密池出水pH控制在10.3~10.75之间时，高密池出水硬度在350mg/L左右，可基本保持在设计范围内，且碱度去除率在75%以上，表明暂时硬度已基本被石灰软化法去除。超出该范围后，石灰投加过量，硬度和碱度逐渐呈升高趋势。综上所述，在目前的高密池进水条件下，出水pH的最佳控制范围为10.3~10.75，在该范围内石灰软化法，能够取得最佳的硬度去除效果。

3主要工艺介绍

3.1工艺流程

3.2高密度沉淀池

高密池是一种基于斜管沉淀和污泥循环回流技术的新型澄清池，将多种药剂投加、污泥回流、机械混合、机械絮凝、接触絮凝、高效沉淀、污泥浓缩等功能有机结合在一起，实现了相互协调、高效处理的功能。高密池目前正在进入中国市场，充分展现了其占地面积小、抗冲击负荷能力强、适用范围广等优势，得到越来越广泛的应用。

3.2.1工作原理

在混合池内设置快速搅拌机，使投加的混凝剂快速分散，与池内原水充分混合均匀，用以形成小的絮体。混凝剂一般为氯化铁，主要作用是使悬浮颗粒脱稳。经过预混凝的原水流至反应池内圆形导流筒的底部，原水、回流污泥和助凝剂由导流筒内的搅拌桨由下至上混合均匀。由慢速搅拌反应池和推流式反应池组成串联反应单元，已获得较大的絮体，达到沉淀区内快速沉淀。带有污泥回流的快速

絮凝，由快速搅拌器搅拌，以确保快速絮凝及絮凝所需要的能量。絮凝剂投加在搅拌器的下方。从污泥浓缩区到快速絮凝区进行连续的外部泥渣回流，极高的污泥浓度提高了絮凝的效果。絮凝矾花慢速地进入到沉淀区，这样可以避免矾花损坏。絮凝矾花在沉淀池下部汇集成污泥并浓缩。斜板设置在沉淀池的上部，用于去除多余的矾花，保证出水水质。部分浓缩污泥在浓缩区内由污泥循环泵送至反应池人口，另一部分剩余污泥由污泥泵抽出，送至污泥脱水间或进行其他处理。沉淀浓缩区保证了矾花增长所需的慢速絮凝，生成的矾花具有较高的密度。然后水慢速流至沉淀区以保证矾花的完整性。高密池底部刮泥机的连续刮扫促进了沉淀区污泥的浓缩，实践上，如果沉淀浓缩区没有刮泥系统就不能有效地排泥，往往就会降低高密度沉淀池的性能。

3.2.2工作特点

（1）采用合成的有机絮凝剂PAM。混凝时添加PAM作助凝剂，使得反应可产生较大的矾花，污泥回流可进一步增加矾花的密度和沉降性能，加快其沉淀速度。

（2）从慢速推流反应区到斜板沉淀区矾花能保持完整，并且产生的矾花颗粒大、密度高。

（3）高效的斜板沉淀可保证沉淀区较高的上升流速(可达10～30 m/h)，絮凝矾花可得到很好的沉淀。

（4）能有效地完成污泥浓缩，沉淀池排泥浓度可达15%，无须进行再次浓缩，可直接脱水处理。

（5）处理效率高。有文献显示，高密度沉淀池对SS的去除率在85%左右，对COD的去除率可达85%一96%，BOD的去除率高达92%。

（6）集混凝、沉淀和浓缩功能为一体的水处理构筑物，结构紧凑，降低了土建造价并且节约了建设用地。

（7）运行费用较高，因此需对药剂的投加进行优化控制，以使完整的运行费用降至最低。

3.2.3优缺点

优点: 高密度沉淀池具有处理效率高、单位面积产水量大、适应性强、抗冲击负荷强、处理效果稳定等且占地面积小等优点，在城市用地日益紧张的情况下，高密度沉淀池这种带有外部泥渣回流的专利澄清技术在水处理领域必有广泛的应用前景。

缺点：该处理工艺的机械设备多，能耗大，运行管理杂，施工难度也较大，投资总体较高。