《水质工程学》课程教学资源（PPT课件）第21章 工业给水处理 2药剂软化法

S21-2水的药剂软化法向水中加入药剂，降低水中的Ca2+ Mg2+离子

§21-2水的药剂软化法 向水中加入药剂， 降低水中的Ca2+ Mg2+离子

1、难溶物质的溶度积（25℃）表：某些难溶化含物的溶度积（25）化合物CaCOsCaSO4Ca (OH)2MgCO3Mg (OH)28.9×10-12溶度积5.0×10-64.0×10-54.7×10-92.5×10-5注：引自(ProcessChemical forwater&wastwaterTreatment)（L.D.Benefield等）2、药剂软化：据溶度积原理，投加药剂（石灰，苏打等）使水中Ca2+，Mg2+离子反应生成CaCO,和Mg（OH）沉淀物3、工艺：投药混合，絮凝，沉淀，过滤

1、难溶物质的溶度积（25℃）表: 2、药剂软化：据溶度积原理，投加药剂 （石灰，苏打等）使水中Ca2+ ，Mg2+离 子反应生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀物。 3、工艺：投药混合，絮凝，沉淀，过滤

石灰软化法：1、软化原理：（1）生石灰消化：CaO+H,O=Ca(OH)(2)宁Ca(OH)2→Ca2++20H-2HCO3-+2OH-→2CO,2-+2H,0Ca2++CO,2-→CaCO31+)Ca(OH)2+2HCO3-→CaCO3↓+ CO32-+2H20>+ Ca2+→CaCO3J加入1molCa(OH),可去除1mol Ca2+

一、石灰软化法： 1、软化原理： （1）生石灰消化： CaO+H2O=Ca(OH)2 （2） Ca(OH)2 →Ca2++2OH－ 2HCO3 －+2OH－→2CO3 2－+2H2O +） Ca2++CO3 2－→CaCO3 ↓ Ca(OH)2+2HCO3 －→CaCO3 ↓+ CO3 2－+2H2O ↘+ Ca2+ →CaCO3 ↓ 加入1molCa(OH)2可去除1mol Ca2+

石灰软化过程中其它的反应：CO,+Ca(OH)2→CaCO3+H,OCa(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H,OMg(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+MgCO3+H,0+)MgCO3+ Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2)Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+H,O还有：MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4变成了永久MgCl,+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2硬度。4Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2→Fe(OH)3↓+8CaCO3↓+6H20H,SiO3+Ca(OH)2→CaSiO3↓+2H,O

石灰软化过程中其它的反应： CO2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O Ca(HCO3 )2+Ca(OH)2 →2CaCO3 ↓+2H2O Mg(HCO3 )2+Ca(OH)2 →2CaCO3 ↓+MgCO3+H2O +) MgCO3+ Ca(OH)2 →CaCO3 ↓+Mg(OH)2 ↓ Mg(HCO3 )2+2Ca(OH)2 →2CaCO3 ↓+ Mg(OH)2 ↓+H2O 还有： MgSO4+Ca(OH)2 →Mg(OH)2 ↓+CaSO4 MgCl2+Ca(OH)2 →Mg(OH)2 ↓+CaCl2 4Fe(HCO3 )2+8Ca(OH)2+O2 →Fe(OH)3 ↓+8CaCO3 ↓+6H2O H2 SiO3+Ca(OH)2 →CaSiO3 ↓+2H2O 变成了永久 硬度

主要是：生成难溶的CaCO，Mg(OH),沉淀，减少水中Ca2+，Mg2+。去除水中碳酸盐硬度和降低水的碱度。2、特点：（1）CO,也要消耗一定量的石灰，但对中后续反应有益。2HCO3-→CO,+ CO,2-+H,O减少了HCO3（2）去除重碳酸钙是等摩尔进行的；去除重碳酸镁是用2倍摩尔的石灰用量

主要是：生成难溶的CaCO3、Mg(OH) 2沉 淀，减少水中Ca2+ ，Mg2+ 。去除水中碳 酸盐硬度和降低水的碱度。 2、特点： （1）CO2也要消耗一定量的石灰，但对 后续反应有益。 2HCO3 －→CO2+ CO3 2－+H2O 减少了HCO3 － （2）去除重碳酸钙是等摩尔进行的；去 除重碳酸镁是用2倍摩尔的石灰用量

（3）仅能去除重碳酸盐硬度，不能去除非碳酸盐硬度。因此出水水质硬度高。水的剩余碳酸盐硬度可降到：0.25~0.5mmol/L剩余碱度：0.8~1.2mmol/L（4）可以去除部分Fe2+和SiO,2-等：硅化物可去除30~35%；铁残留量约0.1mg/L；有机物可去除25%。（5）不可投加过量，否则会增加水的硬度

（3）仅能去除重碳酸盐硬度，不能去除非碳 酸盐硬度。 因此出水水质硬度高。 水的剩余碳酸盐硬度可降到：0.25~0.5mmol/L 。 剩余碱度：0.8~1.2mmol/L。 （4）可以去除部分Fe2+和SiO3 2－等： 硅化物可去除30~35% ； 铁残留量约0.1mg/L； 有机物可去除25% 。 （5）不可投加过量，否则会增加水的硬度

3、适用条件：碳酸盐硬度高，非碳酸盐硬度低的水质，并且要求水的硬度不太高的情况下，一般用作预处理。4、石灰用量计算：（1）当Hca>Hc：（钙硬度>碳酸盐硬度时）水中无Mg(HCO3)2仅有Ca(HCO3)2其质量浓度p(mol/L)p(CaO)=56 (C(CO2)+C(Ca (HCO3)2)+C (Fe2+) +K+a) mg/L克(2)当Hca <Hc ：水中有Mg(HCO3)2p(CaO)=56 (C(CO2)+C(Ca (HCO3)2) +2C(Mg(HCO3)2)+C (Fe2+)+K+a) mg/L

3、适用条件： 碳酸盐硬度高，非碳酸盐硬度低的水质，并 且要求水的硬度不太高的情况下，一般用作预 处理。 4、石灰用量计算： （1）当HCa>Hc：(钙硬度>碳酸盐硬度时) 水中无Mg(HCO3 )2仅有Ca(HCO3 )2 其质量浓度ρ(mol/L) ρ(CaO)=56〔C(CO2 )+C (Ca (HCO3 )2 )+C (Fe2+) +K+α〕mg/L (2)当HCa <Hc ：水中有Mg(HCO3 )2 ρ(CaO)=56〔C(CO2 )+C (Ca (HCO3 )2 ) +2C(Mg(HCO3 )2 ) +C (Fe2+)+K+α〕mg/L

式中：p(CaO）一氧化钙（生石灰）的质量浓度mg/L；C(CO,)一原水中游离CO,浓度；mmol/L;C（Fe2+）一原水中铁离子浓度；mmol/L;K一混凝剂投加量；mmol/L：a一CaO过剩投量，取0.1～0.2mmol/L；二、石灰一苏达软化：苏达： Na,CO1、适用条件：原水硬度大于碱度。（水中有非碳酸盐硬度）2、加苏达的目的：去除水中非碳酸盐硬度

式中: ρ(CaO)—氧化钙（生石灰）的质量浓度mg/L； C(CO2 )—原水中游离CO2浓度；mmol/L； C (Fe2+) —原水中铁离子浓度；mmol/L； K—混凝剂投加量；mmol/L； α—CaO过剩投量，取0.1～0.2mmol/L； 二、石灰—苏达软化： 苏达：Na2CO3 1、适用条件：原水硬度大于碱度。（水中有 非碳酸盐硬度） 2、加苏达的目的：去除水中非碳酸盐硬度

3、反应原理：(1) CaSO4+Na,CO3→CaCO,↓+Na,SO)(2) CaCl,+Na,CO,→CaCO3↓+2NaCl(3) MgSO4+Na,CO3→MgCO3+Na2SO2(4) MgCl,+Na,CO3→MgCO3+2NaCl(5) MgCO3+Ca(OH)2→Mg (OH)2↓+CaCO34出水剩余硬度可降到0.15~0.2mmol/L

3、反应原理： （1）CaSO4+Na2CO3 →CaCO3 ↓+Na2 SO4 （2）CaCl2+Na2CO3 →CaCO3 ↓+2NaCl （3）MgSO4+Na2CO3 →MgCO3+Na2 SO4 （4）MgCl2+Na2CO3 →MgCO3+2NaCl （5）MgCO3+Ca(OH)2 →Mg (OH)2 ↓+CaCO3 ↓ 4 出水剩余硬度可降到0.15~0.2mmol/L