水处理石灰软化过程石灰投加量的估算

水处理石灰软化过程石灰投加量的估算

石灰软化的本质是通过投加石灰与水中的暂时硬度和永久硬度发生化学反应，生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁沉淀，从而降低水的硬度。

主要化学反应是估算的基础：

1. 去除碳酸盐硬度（与CO?和Ca(HCO?)?反应）：

CO? + Ca(OH)? → CaCO?↓ + H?O

Ca(HCO?)? + Ca(OH)? → 2CaCO?↓ + 2H?O

2. 去除镁硬度（与Mg(HCO?)?和Mg??反应）：

Mg(HCO?)? + 2Ca(OH)? → 2CaCO?↓ + Mg(OH)?↓ + 2H?O

Mg?? + Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ + Ca?? （此反应会引入等摩尔的钙离子）

3. 过量投加：需要额外的石灰来提供OH?，与HCO??反应生成CO???，并维持pH在10.3以上，以使Mg(OH)?完全沉淀。

已知总硬度（TH）、钙硬度（Ca-H）、镁硬度（Mg-H）及总碱度（TA），石灰投加量（以100%纯CaO计）可分解为以下几个部分：

1. 中和游离CO?所需石灰量（L?）：

化学计量比1mol CO? : 1mol CaO

L?=[CO?] （单位一致，如均以CaCO?计mg/L，则数值上相等）

2. 去除碳酸盐硬度所需石灰量（L?）：

这部分针对与碱度对应的硬度，化学计量比2mol HCO?? (即1 mol Ca(HCO?)?) : 1mol CaO

 

L?=[TA] （因为都以CaCO?计，摩尔质量折算后，数值上相等。）

 

 

3. 去除镁硬度所需石灰量（L?）：

镁沉淀需要两份OH?，且反应后等当量的钙离子进入水中。化学计量比1mol Mg?? : 2mol CaO

L?=2×[Mg-H] （以CaCO?计时，质量比系数为 (56/100)×2≈1.12，但更常用摩尔关系直接计算，即数值翻倍。此处[Mg-H]是指需要去除的那部分镁硬度，即原水镁硬度减去目标允许残留的镁硬度。

4. 过量投加石灰量（L?）：

为使反应完全，特别是镁的沉淀，通常需要维持pH 10-11，这需要投加过量石灰。过量值通常根据经验，约为 25~50mg/L (以CaCO?计)。对于要求较高的深度软化，过量值可能更大。

5. 理论石灰投加量（以100% CaO计）：L_理论=L?+L?+L?+L?=[CO?]+[TA]+2×[需去除的Mg-H]+过量值

 

商品石灰（生石灰或熟石灰）并非100%纯品。实际投加量 (kg/m? 或 g/L) = L_理论 / 商品石灰纯度(%)

例如，若L_理论为 200 mg/L CaO，使用纯度85%的商品生石灰，则实际投加量=200/0.85≈235mg/L。