石灰處理中幾個關鍵技術的研究

王惠麗

摘 要：本文主要解決熱水系統結垢的問題。某單位采用的是石灰軟化法，但是運行一段時間之后，鍋爐中結垢嚴重，經分析氧化鈣的含量為66.80%，氧化鎂的含量為6.60%，水垢為鈣鎂水垢。通過對其系統的考查，對原水和水垢的化驗，原系統對鐵的去除率為79.30%，對硬度的去除率為4.89%。因此提出解決方案：（1）增加石灰的加藥量；（2）在混合池上方加一個低速攪拌槳。而經過改進后的系統對鐵的去除率為88.15%，對硬度的去除率為41.50%，采用此處理工藝后硬度為3.8752mmol/L，鐵含量為73.00μg/L，都能滿足現場用水的要求。

關鍵詞：石灰軟化 硬度 水垢 混凝

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0091-02

水的石灰處理法是國內外在水處理領域采用較多的一種方法。目前大多數被用于以下幾方面，電廠循環冷卻水、電廠煙氣脫硫、城市廢水處理、各中小型企業的自用水處理。硬水軟化法主要有離子交換法、膜分離和藥劑軟化[1]，前兩種方法的設備投資和運行費用較高，而石灰軟化（藥劑軟化的一種）是一個處理費用很低的工藝，石灰來源廣、價格便宜，石灰軟化用于只去除鈣鎂離子的生活飲用水處理，特別是負硬度水的處理，出水水質可以滿足要求[2]，尤其是對于中小型企業，采用石灰軟化法處理高硬度地下水，其經濟效益令人滿意，而且操作簡單，廢棄物為固體，容易處理[3]。

1 問題的查找

原系統：原水（地下水）→次氯酸鈉和鹽酸→曝氣→加石灰乳→混合箱→過濾器→次氯酸鈉和鹽酸→清水箱。

現場操作條件有限，而且工人技術水平不高，正常運行時并沒有按照設計的參數運行，這是現場出現問題的主要原因。現場用的石灰純度為54%，純度比較低，里面含有很多雜質。影響石灰的正常加入量，原設計時考慮到現場的實際條件，建議采用純度高的石灰（高于70%），其用量少，成本不高。混合池后有回流裝置，但在現場運行是回流設備基本不起作用，因此混合效果不好。基于以上分析，做了以下實驗來確定問題出現的部位。

2 問題的研究

2.1 尋找最佳加藥量

2.1.1 石灰純度的測定

5.0101g溶于60mL濃鹽酸和20mL濃硝酸定容至500mL，配成石灰分析液。取此分析液2mL稀釋至200mL。

實驗步驟：取樣10mL→加40mL水→5mL20% KOH→3mL三乙醇胺→4mL1%L-半胱鹽酸鹽→30mg鈣紅指示劑→進行滴定→消耗T=0.014mol/L的EDTA 0.70mL。

x=0.014×0.7×0.2×0.5×56×1000×100%/（10×2× 5.0101）=54.77%

2.1.2 石灰量的確定

（1）確定水樣的特征，即測定原水的溫度、硬度、pH。

（2）量取200mL水樣，放入500mL燒杯中，將裝有水樣的燒杯放在定時變速攪拌儀上。

（3）中速攪拌（150r/min）5min燒杯水樣，用移液管每次增加10mL的石灰上清液，直至出現礬花。記錄此時加入石灰上清液的量。

2.1.3 確定石灰的最佳加入量

（1）量取6個200mL水樣置于6個500mL燒杯中，將裝有水樣的燒杯置于定時變速攪拌儀上。

（2）根據“混凝劑劑量的確定”實驗中加入的混凝劑的劑量實驗，按照下面的數據加藥。

（3）充分攪拌水樣（100r/min）0.5min。

（4）測定水樣的水溫、硬度、pH。

（5）向水中加入石灰上清液。

（6）將加入石灰的水樣快速攪拌（200r/min）1min后，慢速攪拌（60r/min）5min。

（7）靜止15min，吸取上清液50mL，測定其殘余硬度。

原水體積為200mL，原水濁度為2.81NTU，原水溫度為15℃，其中加入27mL時出現礬花。通過表中的數據可以看出加入29mL石灰時上清液效果最好，此時，即加藥量為5516.38g/h。其殘余鐵的含量為73.00μg/L。

2.2 尋找合理反應時間

（1）取200mL水樣于500mL的燒杯中。

（2）向1#燒杯中加入29mL石灰上清液，計時至出現礬花。

（3）向2#燒杯中加入29mL石灰上清液，并在定速攪拌儀上攪拌，轉速為150r/min，計時至出現礬花。

（4）實驗結果。通過對上面的分析測定，看出只是石灰處理，形成的礬花細小松軟，因此考慮加混凝劑后的處理效果。

2.3 增加絮體沉降的混凝沉淀實驗

2.3.1 實驗儀器及用品

定時變速攪拌儀、濁度計、pH試紙、溫度計、秒表、燒杯200mL、燒杯1000mL、量筒1000mL、聚合鐵鋁溶液。

2.3.2 實驗步驟及記錄

（1）混凝劑劑量的確定。

①確定水樣的特征，即測定原水的溫度、濁度、pH。

②量取200mL水樣，放入500mL燒杯中，將裝有水樣的燒杯放在定時變速攪拌儀上。

③中速攪拌（150r/min）5min燒杯水樣，用移液管每次增加0.5mL的1%聚合鐵鋁溶液，直至出現礬花。此時加入1%聚合鐵鋁溶液的劑量為0.5mL。

（2）確定混凝劑的最佳加入量。

①量取6個200mL水樣置于6個500mL燒杯中，將裝有水樣的燒杯置于定時變速攪拌儀上。

②根據“混凝劑劑量的確定”實驗中加入的混凝劑的劑量，取其25%作為1號燒杯的加入量，其200%作為6號燒杯的加入量，用依次增加混凝劑劑量相等的方法求出2～5號燒杯的混凝劑加入量。endprint

③充分攪拌水樣（100r/min）0.5min。

④測定水樣的水溫t=16℃、濁度ZD=2.81NTU、pH值=7.00。

⑤向水中加入混凝劑。

⑥將加入混凝劑的水樣快速攪拌（200r/min）1min后，慢速攪拌（60r/min）5min。

⑦靜止15min，吸取上清液，測定其濁度，同時測定溫度、pH值。

2.4 存在問題的確定

通過石灰加藥的實驗數據，看出如果調整好加藥量，對鐵的去除率為88.15%，而對鈣的去除效率為41.50%。從實驗結果中看出，石灰的加藥量不足是導致熱水系統結垢的嚴重問題。

2.5 建議

雖然以上兩條可以解決現場熱水系統結垢問題，但是在今后的工作中，我們也希望現場的工作人員能夠按照要求進行操作，即保證石灰的加藥和攪拌槳的正常工作。如果還有沉降效果不好的現象，可采用混凝處理，而且過濾應該定期清洗。管理人員在處理氧化鈣和氫氧化鈣時都應注意安全，石灰對眼睛、鼻子、嘴都有害，也會灼傷皮膚，管理人員配帶口罩以及能起到保護作用的衣服。

3 結論

為了解決現場熱水系統結垢的問題，通過以上的分析得出以下兩條結論。

（1）增加加藥量（加入飽和的石灰上清液2.32m3/h），從實驗數據中我們看出現場加藥量不足，為了改善出水水質，需要增加石灰的加入量；（2）在混合池上方加一個低速攪拌槳（30r/min），從實驗結論中看出原系統中，原水與石灰的反應時間是足夠的，但是在實驗室模擬時，要在混合均勻的條件下，現場混合池混合效果不好，這是反應不徹底的原因，因此，要在混合池上方加一個攪拌槳，但不需要轉速太高，只要能將原水與石灰充分混合即可。

按照以上兩條運行，對鐵的去除率可達到88.15%，而對鈣的去除效率為41.50%，出水水質滿足用水系統對水質的要求。

參考文獻

[1] 喬慶云.石灰軟化地下水處理工程應用研究[J].揚州大學學報，2003（4）：74-77.

[2] 楊金旺.水的石灰處理及其排渣再利用[J].中國電力， 1993（6）：29-32.

[3] 高秀山.火電廠循環冷卻水處理[M].北京：中國電力出版社，2002.endprint