石灰纯碱与液碱纯碱软化除硬选择

石灰/纯碱与液碱/纯碱软化除硬选择

石灰-纯碱法和氢氧化钠-纯碱法是两种工业上常用的软化除硬技术，这两种方法都属于化学沉淀法，核心目标都是去除水中的永久硬度（钙、镁的硫酸盐、氯化物等）和暂时硬度（钙、镁的碳酸氢盐），但因其使用的药剂不同，在机理、操作、成本和适用场景上存在显著差异。

1. 石灰-纯碱法 

主要药剂： 生石灰 (CaO) 或熟石灰 (Ca(OH)?) 纯碱 (Na?CO?)

除硬机理：

除暂时硬度： 石灰首先与水中的碳酸氢盐反应，生成不溶于水的碳酸钙沉淀。这是该法的第一步，也是最经济的步骤。

 

Ca(OH)? Ca(HCO?)? → 2CaCO?↓ 2H?O (去除钙的暂时硬度)

2Ca(OH)? Mg(HCO?)? → 2CaCO?↓ Mg(OH)?↓ 2H?O (去除镁的暂时硬度)

除永久硬度： 剩余的钙离子永久硬度通过后续添加的纯碱去除；镁离子的永久硬度则必须先被石灰转化为Mg(OH)?沉淀后，其产生的等价钙离子再由纯碱去除。

Ca?? Na?CO? → CaCO?↓ 2Na? (去除钙永久硬度)

Mg?? Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ Ca?? (产生的Ca??再由纯碱去除)

本质特点： 这是一个 “钙循环” 过程。石灰的加入不仅提供了OH?，也引入了大量的Ca??。这些新增的Ca??必须依靠纯碱来最终清除。因此，纯碱的消耗量与原水硬度和新引入的钙离子量都有关。

 

 

2. 氢氧化钠-纯碱法

主要药剂： 烧碱 (NaOH) 纯碱 (Na?CO?)

除硬机理：

除暂时硬度： 氢氧化钠直接与水中的碳酸氢盐反应，生成碳酸钠和水。这一步不直接产生沉淀，而是将暂时硬度转化为了纯碱。

NaOH Ca(HCO?)? → CaCO?↓ NaHCO? H?O (此反应不彻底，需后续纯碱辅助)
更准确的理解是： NaOH优先与HCO??反应生成CO???，生成的CO???再与Ca??结合成CaCO?沉淀。

OH? HCO?? → CO??? H?O

Ca?? CO??? → CaCO?↓

除永久硬度： 与石灰法类似，剩余的永久硬度由纯碱直接去除。

Ca?? Na?CO? → CaCO?↓ 2Na?

Mg?? 2NaOH → Mg(OH)?↓ 2Na? (注意：NaOH可直接高效去除镁硬度，无需像石灰法那样引入额外的钙)

本质特点： 这是一个 “钠循环” 过程。氢氧化钠的加入不会向水中引入新的成垢阳离子（Ca??、Mg??），只会增加Na?。它通过提供OH?和CO???来直接沉淀硬度离子，过程更直接。

下表基于行业常见数据和工程经验，提供了具体的数值范围，以量化两者的差异。

选择建议：

 

1. 石灰-纯碱法考虑：最大限度地降低药剂成本；处理规模巨大（通常日处理量超过万吨级），规模效应足以抵消其高昂的基建、维护和污泥处理费用；有现成的、低成本的污泥处置渠道。

2. 氢氧化钠-纯碱法考虑：追求出水水质、操作简便和减少环境负担；处理规模为中小型（通常日处理量数千吨以内），虽然NaOH单价高，但节省的污泥处理费、维护费和占地成本使其全生命周期综合成本更低。场地有限，无法容纳庞大的石灰储存和消化系统。追求高度自动化和“少人值守”的现代化运营模式。