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          應用技術

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          東莞水處理設備中軟化水原理及方法

          來源: 時間:2014-11-11 17:57:20 瀏覽次數:

          目前常用的除氯方法有活性炭脫氯法和添加化學藥劑除氯法。
              水處理設備的種類有很多,但是每一種設備所產的水質是不同的,其中純凈水設備與其他設備相比,其所產的水質質量要高于其他設備。該設備具有反滲透系統。預處理系統中主要部分的作用是不容忽視的。純凈水設備預處理系統主要包括陰陽離子交換器、阻垢劑加藥裝置、軟水器、鹽箱、活性炭過濾器、加藥泵、石英砂過濾器等七個部件。其中離子交換器、軟水器、活性炭過濾器、石英砂過濾器發揮的作用是很重要的。 
          在日常生活中,我們經常見到水壺用久后內壁會有水垢生成。這是什么原因呢?原來在我們取用的水中含有不少無機鹽類物質,如鈣、鎂鹽等。這些鹽在常溫下的水中肉眼無法發現,一旦它們加溫煮沸,便有不少鈣、鎂鹽以碳酸鹽形成沉淀出來,它們緊貼壺壁就形成水垢。我們通常把水中鈣、鎂離子的含量用“硬度”這個指標來表示。硬度1度相當于每升水中含有10毫克氧化鈣。低于8度的水稱為軟水,高于17度的稱為硬水,介于8~17度之間的稱為中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是軟水,泉水、深井水、海水都是硬水。     但是這里要介紹的并不是樹脂,而是在水處理中的多種多樣的軟化方法,石灰,軟化設備,活性炭等多種方法?,F目前在各個行業用得最多的便是這些。具體介紹如下。
              1. 石灰軟化法
              為避免投加生石灰(CaO)產生的灰塵污染,通常先將生石灰制成消石灰Ca(OH)2(即熟石灰)使用,其反應如下
               CaO+H2O====Ca(OH)2
              消石灰投入高硬水中,會產生下列反應
               Ca(OH)2+CO2====CaCO3+H2O
               Ca(OH)2+Ca(HCO3)2====2CaCO3↓+2H2O
               2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2====2CaCO3↓+Mg(OH)2+2H2O
              形成的CaCO3和Mg(OH)2都是難溶化合物,可從水中沉淀析出。
          但水中的永硬和負硬卻不能用石灰處理的方法除去,因為鎂的永硬與負硬和消石灰會產生下列反應
              MgSO4+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaSO4
              MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2
              NaHCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+NaOH+H2O
              由反應式可看出,鎂的永硬全部轉化為等量的溶解度很大的鈣的永硬,而負硬則轉化為等量的氫氧化鈉、堿度,所以水中的堿度沒有除去。
          石灰加入量可按下式估算
              [CaO]=28/Z1{[CO2]+[Ca(HCO3)2]+2[Mg(HCO3)2+B]}式中[CaO]——需投加的工業石灰量,mg/L;
              [CO2]——原水中CO2的濃度(1/2CO2計),mmol/L;
              [Ca(HCO3)2]——原水中Ca(HCO3)2的濃度[1/2Ca(HCO3)2計],mmol/L
              [Mg(HCO3)2]——原水中Mg(HCO3)2的濃度[1/2 Mg(HCO3)2計]mmol/L;
              Z1——工業石灰純度,%;
              28——1/2CaO的摩爾質量,g/mol;
              B——石灰過剩量(1/2CaO計),mmol/L(一般為0.2—0.4mmol/L)。
          2.石灰-石膏處理法
              對于高堿度的負硬水,即水中總堿度大于總硬度的水,此時水中多余的總堿度常以Na2HC03或KHCO3形式存在,對這些多余的堿度常以石灰-石膏處理法除去,因為
              2Na2HC03+ CaSO4+ Ca(OH)2====2CaCO3↓+ Na2SO4+2H2O
              2KHCO3+ CaSO4+ Ca(OH)2====2CaCO3↓+ K2SO4+2H2O
          (二)軟化的設備
              石灰軟化設備包括制備消石灰的設備、投加消石灰與原水充分混合的設備,以及生成的碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀物的沉淀和過濾分離設備。
          3.石灰-純堿軟化法
              石灰軟化法只適用于暫硬高、永硬低的水質處理。對硬度高堿度低即永硬高的水,可采用石灰-純堿軟化法,即加石灰的同時再投加適量的純堿(NaCO3又稱蘇打)。其反應如下
              CaSO4+Na2CO3====CaCO3↓+Na2SO4
              CaC12+Na2CO3====CaCO3↓+2NaC1
              MgSO4+Na2CO3====MgCO3↓+Na2SO4
              MgC12+Na2CO3==== MgCO3↓+2 Na2C1
              MgCO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+Mg(OH)2
              經石灰-純堿軟化后的水,其硬度可降為0.15-0.2mmol/L。此外,永硬也可以直接用離離子交換法除去。
          石灰-純堿加入量可按下列計算式估算。
          (1)石灰用量估算
               [CaO]=28/Z1{[CO2]+M總+HMg+B}  mg/L
          (2)純堿用量估算
               [Na2C03]=53/Z2 (H永+B)  mg/L式中  M總——原水總堿度(H+計),mmol/L;
          HMg——原水鎂硬度(1/2Mg+計),mmol/L;
               [Na2C03]——純堿投加量,mg/L;H永——原水永硬(1/2Ca2++1/2Mg+計),mmol/L;
               B——純堿過剩量[1/2Na2C03計],mmo1/L(一般取1.0-1.4mmol/L);
               53——1/2 Na2C03的摩爾質量,g/mol;
               Z2——工業純堿的純度,%。其他符號同前。
          七,活性炭脫氯法
              活性炭由木炭、瀝青炭和果殼、果核、動物骨頭等經高溫焙燒和活化制成?;钚蕴恐杏泻芏嗝毧紫嗷ミB通,因此,比表面積極大。據測試,1克活性炭有500-1000m2的表面積,圖2-23為活性炭內部氣孔分布情況。過濾用活性炭是顆粒狀的,粒徑一般為1-4mm。這些微孔可以起吸附作用。
              活性炭脫氯不完全是由于物理吸附作用,它還有催化作用,使余氯進一步轉化成碳的化合物,其反應機理為
              C12+H2O====HC1+HOCl
              HOCl====HCl+[O](活性炭)
              C+[O]====CO↑
              C+2[O]====CO2↑因此,活性炭在整個吸附脫氯過程中不存在吸附飽和問題,只是損失少量的炭。所以活性炭脫氯可以運行相當長的時間。例如用19.6m3的活性炭粒料作濾料,處理余氯量為4mg/L的自來水時,可連續處理265萬m3,使其余氯量小于0.01mg/L。在相同條件下,處理余氯量為2mg/L的自來水時,可使用6年之久。
          六、除氯
              原水經過混凝、沉淀、澄清、過濾后,即可作為工業用水使用。如果作為飲用水,還必須進行消毒處理,以防止疾病傳播。通常在水中通入氯氣作為殺死細菌等微生物的消毒方法。氯氣通入水中后,極易溶于水,產生下列反應
              C12+H2O====HC1+HOC1
              次氯酸還會進一步電離,生成次氯酸根
              HOC1====H++OC1-
              氯氣在水中生成的HOC1和OC1-對細菌等微生物有極強的殺滅作用。但在起殺生作用前,由于水中溶有各種有機物等雜質,這些雜質會首先與C12反應,耗去溶入水中的C12,只有滿足這些耗氯需要后,才會有多余的C12來殺滅細菌,這部分氯稱為余氯。為維持殺滅細菌的效果,管網水中始終要保持余氯量的在0.5-1mg/L,在管網末端也要保持0.05-0.1mg/L的余氯。
              當采用經過消毒處理的自來水作鍋爐給水時,必須除去自來水中的余氯。因為余氯的存在會破壞離子交換樹脂的結構,使其強度變差,容易破碎。特別是在靠近自來水廠附近時,水中余氯最較高,更需注意除氯。
               目前常用的除氯方法有活性炭脫氯法和添加化學藥劑除氯法。
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