Kemiallinen pehmennys on prosessi, jossa tiettyjä kemikaaleja lisätään veteen kovettuvien kalsium- ja magnesiumionien muuntamiseksi liukenemattomiksi yhdisteiksi, jotka sitten poistetaan saostamalla ja suodattamalla. Tämä on klassinen ja tehokas kovettumisen poistotekniikka.
I. Sateen siirtymä-Hajotustasapaino
Tämän menetelmän teoreettinen perusta on liukoisuustuloperiaate. Eli lisäämällä veteen kemikaaleja, niiden anionien pitoisuus, jotka voivat muodostaa liukenemattomia saostumia kalsium- ja magnesiumionien kanssa (kuten CO3^2-, OH-, PO4^3- jne.), kasvaa, mikä saa ionituotteen ylittämään liukoisuustuotevakion ja synnyttää näin saostumaa.
Tärkeimmät saostumisreaktiot sisältävät:
1. Karbonaattikovuuden poistaminen:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Kalkki tarjoaa OH--ioneja bikarbonaatti-ionien muuntamiseksi karbonaatti-ioneiksi ja nostaa pH:ta muodostaen magnesiumhydroksidisakkaa.
2. Ei--karbonaattikovuuden (kalsium) poistaminen:
CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl
Sodatuhka tarjoaa CO3^2- ioneja, jotka yhdistyvät kalsiumionien kanssa muodostaen kalsiumkarbonaattisakkaa.
3. Ei--karbonaattikovuuden (magnesium) poistaminen:
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaSO4
Syntynyt CaSO4 on vielä poistettava edelleen soodalla. Kalkkia käytetään tuottamaan OH--ioneja, jolloin muodostuu magnesiumhydroksidisakka, jonka liukoisuus on pienempi.
II. Yleisesti käytetyt kemialliset reagenssit ja niiden toiminnot
1. Kalkki: Sen pääkomponentti on Ca(OH)2.
Poistaa karbonaattikovuuden (mukaan lukien kalsium- ja magnesiumkarbonaattikovuus) ja tarjoaa korkean pH-ympäristön. Annostus on laskettava tarkasti; liiallinen lisäys ei ole vain haaskaavaa, vaan se voi myös johtaa magnesium-ionien uudelleenliukenemiseen tai saada aikaan uutta kovuutta.
2. Soda Ash: Sen pääkomponentti on Na2CO3.
Poistaa vedestä ei--karbonaattikovuuden (kalsiumkovuuden). Se liukenee itse veteen tuomatta sisään uusia kovuusioneja, vaan lisää Na+:a, jolla on suhteellisen pieni vaikutus veden laatuun.
3. Natriumhydroksidi: NaOH.
Joskus käytetään kalkin osittaisena korvikkeena, joka tarjoaa OH--ioneja, mikä tekee käytöstä yksinkertaisempaa, mutta kalliimpaa. Reaktio on samanlainen kuin kalkin reaktio.
4. Fosfaatit: kuten natriumtripolyfosfaatti, natriumheksametafosfaatti jne.
Tämä menetelmä ei ole perinteinen saostusmenetelmä, vaan pikemminkin estää kattilakiven muodostumisen synnyttämällä dispergoituneita kolloideja tai kompleksoimalla kalsium- ja magnesium-ioneja. Se on "piilotettu menetelmä" tai "kynnysvaikutus", jota käytetään usein apuhoidossa tai tilanteissa, joissa vaatimukset ovat alhaiset.
III. Klassinen prosessivirtaus: Lime-Soda Ash -menetelmä
Tämä on edustavin kemiallinen pehmennysprosessi, ja sen virtaus on seuraava:
1. Reaktiosäiliö/pehmennyssäiliö:
Raakavesi tulee ensin reaktiosäiliöön, johon lisätään kalkkilietettä ja soodaliuosta lasketun annostuksen mukaisesti. Säiliö on varustettu mekaanisella sekoituslaitteella, joka varmistaa reagenssien perusteellisen sekoittumisen ja reaktion sekä riittävän ajan ja olosuhteet sakan muodostumiselle.
Kaikki edellä mainitut ydinkemialliset reaktiot päättyvät tässä, jolloin syntyy suuri määrä CaCO3- ja Mg(OH)2-höytälöityjä saostumia.
2. Sedimentaatiosäiliö/selkeytyssäiliö:
Reagoinut vesi virtaa sedimentointisäiliöön, jossa virtausnopeus hidastuu. Koska CaCO3 on raskas sakka, se laskeutuu nopeasti luonnollisesti; vaikka Mg(OH)2 on kevyt flokkuloiva sakka, se laskeutuu hitaammin. Flokkulantit (kuten PAM) lisätään tyypillisesti edistämään flokkien kasvua ja nopeuttamaan sedimentaatiota. Selkeytetty yläosa etenee seuraavaan vaiheeseen, kun taas pohjaliete poistetaan ajoittain.
3. Suodatussäiliö:
Sedimentaation jälkeen vesi saattaa silti sisältää pieniä suspendoituneita hiukkasia, mikä edellyttää tarkkaa suodatusta multi-mediasuodattimen (kuten antrasiitti tai piidioksidihiekka) läpi, jotta voidaan poistaa jäännös hienojakoinen sedimentti ja varmistaa, että jäteveden sameus täyttää standardit.
4. pH:n säätösäiliö:
Kalkilla käsitellyn veden pH-arvo on erittäin korkea (yleensä yli 10), mikä tekee siitä syövyttävää eikä sovellu myöhempään käyttöön tai poistoon.
Siksi happoa (kuten rikkihappoa tai suolahappoa) tai CO2:ta on lisättävä suodatuksen jälkeen pH:n neutraloimiseksi ja sen palauttamiseksi neutraalille alueelle (esim. 6,5-8,5). CO2:n lisäämismenetelmä, joka tunnetaan myös nimellä "uudelleenkarbonointi", voi myös muuttaa pieniä määriä liuenneita kalsiumioneja kalsiumkarbonaatiksi edelleen poistamista varten.
IV. Tekniset ominaisuudet
Edut:
1. Merkittävät ja luotettavat tulokset: Tekniikka on kypsä ja voi alentaa kovuuden alhaiselle tasolle (jäännöskovuus voi olla 0,5-1,0 mmol/L).
2. Samanaikainen muiden epäpuhtauksien poistaminen: Kovuuden poistamisprosessissa se voi myös tehokkaasti vähentää emäksisyyttä, piipitoisuutta, joitakin raskasmetalleja ja suspendoituneita kiintoaineita vedessä.
3. Alhaiset käsittelykustannukset: Käytetyt reagenssit (kalkki, sooda) ovat laajalti saatavilla ja suhteellisen edullisia.
Haitat ja rajoitukset:
1. Suuri lietteen tuotanto: Se tuottaa suuren määrän kemiallista lietettä (joka koostuu pääasiassa kalsiumkarbonaatista ja magnesiumhydroksidista), ja tämän lietteen käsittely ja hävittäminen lisää lisäkustannuksia ja ympäristöpaineita.
2. Monimutkainen käyttö ja hallinta: Reagenssien annostus on laskettava tarkasti ja säädettävä raakaveden laadun muutosten mukaan, mikä vaatii erittäin ammattitaitoisia käyttäjiä.
3. Rajoitettu jäteveden laatu: On vaikea saavuttaa syväpehmennyksen erittäin alhaisia kovuusvaatimuksia (esim.<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Suuri jalanjälki: Laitteisto vaatii useita rakenteita, kuten reaktio-, sedimentaatio- ja suodatuslaitteistoja, mikä johtaa suuriin infrastruktuuriinvestointeihin.