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水的药剂软化

  水的药剂软化

  水的药剂软化法是根据溶度积原理,按需要向水中投加石灰等药剂与钙、镁离子反应生成不、溶性沉淀物CaCO3和Mg(OH)2。石灰软化处理是将石灰经消化后制成石灰乳投加在原水中,在高pH值条件下与重碳酸盐产生如下反应

  形成的CaCO3。和Mg(OH)2都是难溶化合物,可从水中沉淀析出。但水中的永硬和负硬却不能用石灰处理的方法除去,因为镁的永硬与负硬和消石灰会产生下列反应

  由反应式可看出,镁的永硬全部转化为等量的溶解度很大的钙的永硬,而负硬则转化为等量的氢氧化钠、碱度,所以水中的碱度没有除去。

  原水悬浮物小于100mg/L、耗氧量小于5mg/Lo2,同时碱度大于2mmol/L不需经常投加混凝剂,可采用定期投加混凝剂。石灰处理时可同时考虑投加混凝剂如FeS04·7H20、聚合硫酸铁等。采用石灰软化预处理时,在理论上不可能获得硬度小于40mg/L(CaC03)的出水。因为当pH= 10. 8时,Mg(OH)2的溶解度是l0mg/L, CaCO3。的溶解度大约为30mg/L,此外CaC03和蝇(OH)2均有形成过饱和溶液的倾向。药剂软化法同时可通过对硅的吸附或凝聚来达到脱硅目的;这是一种非深度脱硅方法,一般可去除60%- 90%的胶体硅。

  石灰处理有冷法和热法两种,在沉淀池和澄清池中进行,石灰软化处理时沉淀池和澄清池要有机械刮泥装置。

  (1)冷法。在常混务件下琳井惠火残留Ca, Mg硬度值与碱度、pH关系见图2-13、图2-14.

  (2)热法。在加温条件下进行。石灰软化处理并要求除硅酸盐时,可加人氧化镁(菱苦土) 或白云石粉,原水应加热以进一步降低胶体硅含量。热法处理可采用U HM型泥渣悬浮旭在40士1℃下运行。

  采用石灰一一碳酸钠(纯碱) 用于去除非碳酸盐硬度处理时,温度可以是在常温或加温至49℃或98℃以上(采用蒸汽混合加热,同时起到除氧效果、适用于小容量、低压锅炉补给水处理)。热法石灰软化器见图 。

  石灰软化处理后生成两种主要沉淀物Mg(OH)Z和CaC03 ,Mg(OH)Z性质疏松、密度小呈絮凝状;CaCO3性质致密、密度大呈球形颗粒状。

  (二)石灰处理后的水质变化

  (1)碱度与游离C02。在给定温度条件卞,用足够的石灰剂量处理,水中的碱度理论上决定于pH和Ca2+残留量,Ca2+残留量决定于C 203一是否完全沉淀分离。 深井水经石灰处理后的碱度符合理论计算。对于地表水沉淀物的结晶条件,由于水中成分变化及有机物质对沉淀过程的抑制作用等因素影响,经石灰处理后的碱度比理论计算值大得多。Ca'十残留量越大(在原水中含有较大的非碳酸盐硬度时),残留碳酸盐碱度和全碱度越小。若同时采用硫酸亚铁作凝聚剂时,也会减少水中碳酸盐碱度。地表水采用石灰和石灰,一凝聚处理系统后,澄清器出水中}2十残留量和残留碱度关系的运行经验数据见表2-11。

  (2)资稳定度。在石灰处理过程电由于出水蛤有的Cat+、M扩+残留量处于不稳定的过饱和状态,有可能在后面的管道和设备中产生二次沉淀;水的不稳定度(以△A表示)即指限定水的碱度和对应的硬度的降低值,一般不稳定度△A=0.05一0. 1 mmol/L,最大允许值△A二0.15mmol/L。

  (3)悬浮物。调整好的澄清器出水中悬浮物含量一般小于10mg/L,极限允许含量应不超过20mg/L。

  (4))耗氧量(COD)。在一般天然水条件下,石灰或石灰一凝聚处理后的耗氧量降低值为25%-40%.。

  (5)硬度。澄清水硬度(Hc)决定于残留非碳酸盐硬度与凝聚剂投加量,其计算式为

  Hc=Ho一Ay+Ac+K(mmol/L)

  式中Ho—原水中总硬度,mmol/L;

  AY一原水中碱度,mmol/L;

  Ac澄清水残留碱度,mmol/L;

  K—凝聚剂量(硫酸亚铁),rnmol/L(不投加时,此项为零)。

  (6)二氧化硅((SiO2)。石灰处理后SiO2去除率为30%一 3500;石灰一混凝一镁剂脱硅后残留Si以一为1-1. 5mg/L,胶体硅可去除60%一90%.

  (7)石灰处理后的水中溶解固形物S (mg/L) 。

  (三) 加药量计算

  (1)投加的石灰量。

  (2)氧化镁(菱苦土)粉投加量。除去lmg/L(SiO2-3)所需氧化镁的量为10-15mg(MgO/rng(SiO2-3)。

  (四)石灰软化处理设备—涡流反应器

  1.适用条件

  涡流反应器也称快速反应器,是一种适用于石灰软化反应的氰其优点是水在反应器内的停留时间短,流速快,因而设备体积小。快速反应器的适用条件是:要求原水中悬浮物与耗氧量低,碳酸盐硬度不小于 钙硬度(rnmol/L);原水中的镁硬度小于20%总硬度(mmol/L)。应使用高纯度石灰配制石灰乳,浓度为2%。运行前最好预装大理石或石英砂填料(d=0.10一0. 5mm),装填高度自本体底部起1/3^1/2锥体高度,颗粒状物质能起接触剂作用,加速反应生成结晶体,反应生成物为直径2一3mm的碳酸钙结晶体,出水控制pH值在9.5-10.3之间。反应器出水浊度和过饱和度较高,实践证明Caz+的过饱和度在0.2-0. 3mmol/L(以1/2 Ca'+计),为防止后置过滤器结垢,需要考虑加酸调整pH值措施,也有建议用反应器作为后置过滤器的过滤介质达到进一步降低水中过饱和度的目的。重力式反应器原水进人前可带有空气分离器。涡流反应器出水应控制2P=M,此时的石灰用量恰当;2PM,石灰用量过多。涡流反应器排渣是较纯净颗粒状的CaCO3,密度2. 58g/cm3可以有效利用。

  2.主要设计参数

  (1)处理水在涡流反应器内的停留时间:8~15min。

  (2)进水反应区流速:0. 6~ 1.0m/s(涡流反应器最小直径处)

  (3)出水区流速:6~8mm/s。

  (4)涡流反应器底的锥角:15°~20°(最大40°)

  (5)重力式反应器总阻力损失。

  H==h1+h2+h3

  1)反应器每米填料彭租力损失”,。填料直径d=0.2~0.3mm,平均水头损失为0. 35m(0. 35kPa)

  2)反应器进水口阻力损失h2.

  (6)压力式反应器工作压力不大于0. 4MPa,运行进、出水压差约为。.1-0.12MPa。

  (7)每天填料补充量G(kg/24h)。

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