Kjemisk mykning er en prosess som innebærer å tilsette spesifikke kjemikalier til vann for å omdanne herdende kalsium- og magnesiumioner til uløselige forbindelser, som deretter fjernes gjennom utfelling og filtrering. Dette er en klassisk og effektiv herdingsfjerningsteknologi.
I. Skift av nedbør-Oppløsningslikevekt
Det teoretiske grunnlaget for denne metoden er løselighetsproduktprinsippet. Det vil si at ved å tilsette kjemikalier til vannet økes konsentrasjonen av anioner som kan danne uløselige utfellinger med kalsium- og magnesiumioner (som CO3^2-, OH-, PO4^3-, etc.), noe som får ioneproduktet til å overskride oppløselighetsproduktkonstanten, og dermed generere nedbør.
De viktigste nedbørsreaksjonene inkluderer:
1. Fjerning av karbonathardhet:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Kalk gir OH--ioner for å omdanne bikarbonationer til karbonationer og øker pH-verdien for å danne magnesiumhydroksidutfelling.
2. Fjerning av ikke-karbonathardhet (kalsium):
CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl
Soda gir CO3^2-ioner, som kombineres med kalsiumioner for å danne kalsiumkarbonatutfelling.
3. Fjerning av ikke-karbonathardhet (magnesium):
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaSO4
Den genererte CaSO4 må fortsatt fjernes ytterligere med soda. Kalk brukes for å gi OH--ioner for å danne magnesiumhydroksidutfelling med et mindre løselighetsprodukt.
II. Vanlige kjemiske reagenser og deres funksjoner
1. Kalk: Hovedkomponenten er Ca(OH)2.
Fjerner karbonathardhet (inkludert kalsium- og magnesiumkarbonathardhet) og gir et miljø med høy pH. Doseringen må beregnes nøyaktig; overdreven tilsetning er ikke bare bortkastet, men kan også føre til gjenoppløsning av magnesiumioner eller introdusere ny hardhet.
2. Soda Ash: Hovedkomponenten er Na2CO3.
Fjerner ikke-karbonathardhet (kalsiumhardhet) fra vann. Det løses opp i vannet selv uten å introdusere nye hardhetsioner, men introduserer heller Na+, som har en relativt liten innvirkning på vannkvaliteten.
3. Natriumhydroksid: NaOH.
Noen ganger brukt som en delvis erstatning for kalk, og gir OH--ioner, noe som gjør driften enklere, men dyrere. Reaksjonen ligner på kalk.
4. Fosfater: Som natriumtripolyfosfat, natriumheksametafosfat, etc.
Denne metoden er ikke en tradisjonell utfellingsmetode, men forhindrer heller avleiring ved å generere dispergerte kolloider eller kompleksdannende kalsium- og magnesiumioner. Det er en "skjult metode" eller "terskeleffekt", ofte brukt til hjelpebehandling eller i situasjoner med lave krav.
III. Klassisk prosessflyt: kalk-sodaaskemetode
Dette er den mest representative kjemiske mykgjøringsprosessen, og flyten er som følger:
1. Reaksjonstank/mykningstank:
Råvann kommer først inn i reaksjonstanken, hvor kalkslurry og sodaløsning tilsettes i henhold til beregnet dosering. Tanken er utstyrt med en mekanisk røreanordning for å sikre grundig blanding og reaksjon av reagensene og for å gi tilstrekkelig tid og betingelser for bunnfallsdannelse.
Alle de kjemiske kjernereaksjonene nevnt ovenfor er fullført her, og genererer en stor mengde CaCO3 og Mg(OH)2 flokkulente utfellinger.
2. Sedimentasjonstank/klareringstank:
Det reagerte vannet renner inn i sedimentasjonstanken, hvor strømningshastigheten avtar. Siden CaCO3 er et tungt bunnfall, legger det seg raskt naturlig; mens Mg(OH)2 er et lett flokkulert bunnfall, legger det seg langsommere. Flokkulanter (som PAM) tilsettes vanligvis for å fremme flokkvekst og akselerere sedimentering. Den klarede øvre delen går videre til neste trinn, mens bunnslammet fjernes med jevne mellomrom.
3. Filtreringstank:
Vannet etter sedimentering kan fortsatt inneholde bittesmå suspenderte partikler, som krever presisjonsfiltrering gjennom et multi-mediafilter (som antrasitt eller silikasand) for å fjerne gjenværende fint sediment og sikre at turbiditeten i avløpet oppfyller standardene.
4. pH-justeringsbeholder:
Vannet behandlet med kalk har en svært høy pH (vanligvis over 10), noe som gjør det etsende og uegnet for senere bruk eller utslipp.
Derfor må syre (som svovelsyre eller saltsyre) eller CO2 tilsettes etter filtrering for å nøytralisere pH og bringe den tilbake til et nøytralt område (f.eks. 6,5-8,5). Metoden for å introdusere CO2, også kjent som "rekarbonatisering", kan også konvertere små mengder oppløste kalsiumioner til kalsiumkarbonat for videre fjerning.
IV. Tekniske egenskaper
Fordeler:
1. Betydelige og pålitelige resultater: Teknologien er moden og kan redusere hardheten til et lavt nivå (resthardhet kan nå 0,5-1,0 mmol/L).
2. Samtidig fjerning av andre urenheter: I prosessen med å fjerne hardhet, kan det også effektivt redusere alkaliteten, silisiuminnholdet, noen tungmetaller og suspenderte faste stoffer i vannet.
3. Lave behandlingskostnader: Reagensene som brukes (kalk, soda) er allment tilgjengelige og relativt rimelige.
Ulemper og begrensninger:
1. Stor slamproduksjon: Den genererer en stor mengde kjemisk slam (hovedsakelig sammensatt av kalsiumkarbonat og magnesiumhydroksid), og behandlingen og deponeringen av dette slammet vil øke ekstra kostnader og miljøpress.
2. Kompleks drift og styring: Doseringen av reagenser må beregnes nøyaktig og justeres i henhold til endringer i råvannskvaliteten, noe som krever svært dyktige operatører.
3. Begrenset avløpskvalitet: Det er vanskelig å oppnå de ekstremt lave hardhetskravene til dyp mykning (f.eks.<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Stort fotavtrykk: Utstyret krever en rekke strukturer som reaksjons-, sedimenterings- og filtreringsanlegg, noe som resulterer i høye infrastrukturinvesteringer.
