石灰软化法除硬度

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10~35ppm。其化学反应式如下：

CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4

CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl

MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2CO3

MgCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+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5．0×10 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。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，笔者采用石灰软化絮凝法处理该地下......

石灰软化法处理饮用水硬度试验

一、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%。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--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400 mg/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/l范围内，碱度可降至70 mg/l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：

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（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。

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Φ2400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8×6m、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5×4m、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3×3m、深3.2m、有效水深2.5m、有效容积22.5m3、总容积45m3、