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分享-地下水硬度去除技术

日期:2018-5-1 12:04:48 来源:澳门新葡萄京所有网站

    目前地下水硬度的去除技术主要有基于溶度积原理的药剂软化法和基于离子交换原理的离子交换软化法f331。随着膜技术的发展,反渗透已成为软化除盐的主要措施。水厂中常采用药剂软化和离子交换法,其中离子交换法造价高、运行费用高和操作繁琐等缺点,而药剂软化法中石灰乳价格低廉、来源广泛,运行成本低,可与絮凝过程同时进行,既可降低水的硬度,又可除浊。通常对高暂时硬度高碱度的水采用石灰乳药剂软化法,原水曝气+石灰乳软化+常规处理工艺同时可以去除水中的铁,降低水中浊度、总硬度和溶解性总固体含量,处理后水质能够达到国家生活饮用水水质卫生标准(GB5749.2006)。

    药剂软化法:

    药剂软化法是根据溶度积原理,向水中加入化学试剂使水中的钙镁离子沉淀,从而降低地下水硬度,达到地下水水软化的目的。药剂软化法一般包括石灰乳软化法和石灰乳.纯碱软化法。

    石灰乳是CaO的工业产品,加水反应后生成Ca(OH)2称为熟石灰乳。水的石灰乳处理即在水中投加Ca(OH)与水中的碳酸化合物反应,转化成难溶的CaC03或其他难溶的碱性沉淀,从而达到去除硬度和碱度的目的。石灰乳软化处理不能消除非碳酸盐硬度,使用石灰乳软化处理地下水,有两种常规方法:一是分流处理法,二是过量石灰乳软化法。使用过量石灰乳软化法,出水硬度较低,但石灰乳用量大,泥渣很多,且必须有相应配置一套C02生产设备;使用分流处理软化法,虽然石灰乳用量少,但出水硬度较高,并且若水质发生变化,调节控制困难。

    石灰乳.纯碱软化法主要适用于硬度高碱度低的水。石灰乳用以降低水中碳酸盐硬度,纯碱用于降低水中非碳酸盐硬度。软化水的剩余硬度可降低到0.15~0.2mmol/L。其反应如下:

    CaS04+Na2C03→CaC03+Na2S04

    CaCl2+Na2C03→CaC03+2NaCl

    MgS04+Na2C03→MgC03I+Na2S04

    MgCl2+Na2C03→MgC03++2Na2Cl

    MgC03+Ca(0H)2→CaC03+Mg(OH)2

    采用石灰乳.纯碱软化法,能去除水中的主要成分钙和镁,并将水中的悬浮物微生物粘泥等在沉淀和过滤中去除,产生的泥渣容易脱水。石灰乳价格低廉、来源广泛,运行成本低,且可以与絮凝过程同时进行,降低水中的硬度和浊度,石灰乳.纯碱软化法已广泛用于水源水质硬度大碱度低的地下水软化处理。石灰乳.纯碱软化法的缺点是出水残留硬度高、pH较高、需加酸调节,泥渣量过多。其中,石灰乳制备系统的操作条件、运行环境差,管道易堵塞、难度大等成为限制其应用的主要因素。

    离子交换法:

    离子交换法是去除水中阳离子的常用方法,原理是水中的离子经过离子交换树脂时在库伦力的作用下会将树脂上带有同种电荷的离子进行替换,附着在离子交换树脂上,从而达到去除水中离子的作用。此种方法的优点是方法简单,效果明显,去除率高,出水水质好、处理量大和无对环境的二次污染。缺点是离子交换树脂易受污染氧化失效,需要再生,再生时操作繁琐,需要更换树脂,费用高而且进水需要预处理。

    离子交换树脂软化反应为:

    Ca(HC03)2+2NaR=Ca2++2NaHC03

    Mg(HC03)2+2NaR=Mg2++2NaHC03

    Ca2++2HR=CaR2+2H+

    Mgp+2HR=MgR2+2H+

    原水从上而下经过离子交换柱中装填的树脂,并与其反应后,原水中的碳酸盐硬度在交换过程中形成碳酸,除了软化外还能去除碱度,水质呈碱性。非碳酸盐硬度在交换过程中形成相应的酸,水中的阳离子与氢离子进行交换,使水中的钙镁离子得到去除,降低水中硬度。

    膜分离法:

    膜分离法是一种利用特殊半透膜将溶液中的某种溶质或溶剂渗透出来,从而达到分离目的的方法。膜分离过程不发生相变,因此能量损失小,而且具有适用范围广、操作劳动强度低、处理效率高和占地面积小等优点。膜分离法能很好除去水中的硬度,利用膜分离法软化地下水,常用的有纳滤、反渗透法和电渗析法等。

    纳滤膜技术是超滤和反渗透膜之间的一种新型操作压力驱动膜技术。纳滤膜的孔径也介于反渗透和超滤膜之间,在纳米级范围内,且膜表面通常带负电荷,对多价离子具有不同的Donnan电位。NF膜除具有物理分离、操作压力较低、自动化程度高等优点,还具有选择性分离的特点,使其在有效去除水中有害物质的同时,其产水中还能保持一部分对人体健康有益的微最元素和矿物。纳滤膜一般与反渗透联用,去除地下水中硬度、金属离子和溶解性固体等。

    电渗析是膜分离法的一种,但电渗析的推动力是电位差。在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择透过性,去除水中离子达到水质净化效果。电渗析法费用较高,但易于操作运行,海水淡化、工业废水处理以及地下苦咸水脱盐中比较常用。

    石灰乳软化+混凝沉淀工艺机理:

    石灰乳软化机理:

    石灰乳软化处理即在水中投加Ca(OH)2,其中的OH’和水中的一部分H+发生酸碱反应,使整个碳酸平衡向生成C032-的方向移动。水中的碳酸化合物转化成难溶的CaC03或其他难溶的碱性物质而沉淀析出,CaCO。具有良好的絮凝作用,使各种沉淀物在反应池中絮凝,在沉淀池和滤池中去除。

    石灰乳软化对非碳酸盐硬度没有去处效果。非碳酸盐硬度中镁硬度可以与Ca(OH)2作用生成Mg(OH)z沉淀而得到有效去除,但却与钙离子结合生成了含有钙的非碳酸盐硬度。石灰乳软化,主要是降低水中的碳酸盐硬度,是一种经济高效的处理地下水源水硬度的水处理技术。

    混凝沉淀机理:

    混凝沉淀作用是通过添加化学药剂而改变胶体颗粒的表而特性,使分散的胶体颗粒聚集形成大颗粒物而沉淀。混凝的作用机理主要有:电性中和服附、吸附架桥、卷扫絮凝作用等。一般混凝过程分成凝聚(Coagulation)和絮凝(Floculation)两个阶段。凝聚指憎水胶体的脱稳过程,絮凝指胶体结成絮体的絮凝过程。

    混凝的分离过程是一个复杂的物理和化学过程,除了混凝剂的种类、性质、结构和投加量对混凝作用有很大的影响外,温度、pH、搅拌强度和时间、水中杂质的成分和共存盐类等也直接影响混凝的效果。原水pH是影响混凝的非常重要的因素,原水的pH决定混凝剂的水解产物,而且原水中物质的存在形式也与原水的pH有直接的关系。

    石灰乳处理时生成的沉淀物常常不能完全成为大颗粒,而是有少量呈胶体状态残留于水中。因此,石灰乳软化处理工艺中的一个重要问题就是组织好沉淀过程,在石灰乳软化处理的同时进行混凝沉淀处理。混凝过程可以从水中去除对沉淀过程不利的物质,混凝处理所形成的絮凝可以吸附石灰乳软化处理形成的胶体共同沉淀,混凝处理还可以去除水中的悬浮物,提高水的澄清效果。

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