石灰在工业废水预处理中的应用

石灰在工业废水预处理中的应用

石灰在工业废水处理中扮演着多功能、经济且高效的化学基石角色，其作用远不止于简单的酸碱调节。它的核心价值在于通过一系列化学与物理过程，将水中溶解性的污染物转化为不溶性的固体，从而实现分离与净化。

1. pH调节与沉淀反应

石灰的主要成分是氧化钙（CaO）或氢氧化钙（Ca(OH)?），溶于水后形成强碱性环境。这是其所有功能的基础。

能快速将酸性废水中和至中性或碱性，为后续处理和金属沉淀创造必要条件。

在碱性条件下，它能与水中多种金属离子发生反应，生成不溶于水的氢氧化物或盐类沉淀。例如：

去除重金属（如铜、镍、锌、铬）：Cu?? Ca(OH)? → Cu(OH)?↓ Ca??

除磷：与正磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀：5Ca?? 3PO??? OH? → Ca?(PO?)?(OH)↓

除氟：生成氟化钙沉淀：Ca?? 2F? → CaF?↓

2. 混凝-助凝协同效应

石灰不仅提供碱性环境，其产生的钙离子（Ca??）和沉淀物本身具有物理化学协同作用：

Ca??能压缩废水中胶体颗粒的双电层，降低其稳定性，促进胶体凝聚。生成的氢氧化钙微溶物及其絮体在形成和沉降过程中，能像一张细密的网，机械地包裹、吸附和卷扫水中细微的悬浮颗粒、有机色素及部分胶体物质，使其共同沉降，这一过程显著提升了浊度和色度的去除效果。

3. 针对特定污染物的深度处理能力

在某些特定工业废水场景中，石灰的作用至关重要：

破乳与除油：对于含油及乳化废水，高pH环境可以破坏稳定的乳化油滴界面，促使油类破乳分离。

皂化作用：能皂化废水中的脂肪酸等有机物，生成不溶性钙皂，便于去除。

化学固结：对于含硫化物、砷酸盐等废水，能生成更稳定的钙盐沉淀，降低其毒性和迁移性。

4. 硬度去除

石灰最有效去除的是 “碳酸盐硬度” （即与碳酸氢根结合的钙、镁硬度）。其核心反应为“碳酸氢盐的碱化沉淀”：

去除钙硬度：Ca(OH)? Ca(HCO?)? → 2CaCO?↓ 2H?O

这个反应非常关键：外投的钙离子（来自石灰）与水中碳酸氢钙反应，生成了碳酸钙沉淀。理论上，每去除1分子的碳酸氢钙，需要1分子的石灰，并产生2分子的碳酸钙沉淀。

去除镁硬度：Mg(HCO?)? 2Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ 2CaCO?↓ 2H?O

镁的去除需要更高的pH（通常需提升至10.5以上），因为氢氧化镁的溶解度更低。石灰首先将镁的碳酸盐转化为氢氧化镁沉淀，同时将伴生的碳酸氢根转化为碳酸钙沉淀。

在需要对废水进行深度软化（同时去除碳酸盐与非碳酸盐硬度）的场合，常采用 “石灰-苏打法” 

石灰（Ca(OH)?）：负责去除碳酸盐硬度（如上所述）。

纯碱（Na?CO?）：负责去除非碳酸盐硬度。例如：

CaCl? Na?CO? → CaCO?↓ 2NaCl

MgSO? Na?CO? Ca(OH)? → Mg(OH)?↓ CaCO?↓ Na?SO?

此联合工艺可在适宜pH下，将总硬度降至较低水平。