我国石灰水处理的技术进步——系列之一

非常好的一篇文章，学习了！

其它方面用石灰水处理
1.锅炉给水处理。我国最早的锅炉补充水处理是石灰处理，主要是软化和除硅。暂硬高永硬不高的水用石灰-曹达磷酸钠，暂硬永硬都高的水用石灰—钠离子，补充高压锅炉用石灰镁剂除硅等。这些方式现在虽然已经很少见到，但是在一些特殊水质时还有实用的价值，譬如含硅量特别高水量很大的水，再如暂硬很高的水等，应不失为一种经济实用可选方案。
石灰处理残余碱度是衡定的，只与温度有关，无论进口含量多少只用同一个设备即可达到同样效果，故经济性好。
石灰处理相对其它处理方法相比它不增加二次污染（如离子交换），水耗低（如膜法），原料普及，运行费用较低等。缺点是占地略大，设备较复杂，运行管理较麻烦等。当石灰处理技术和设备已经实现全密闭全自动，可以完全改变人们对传统石灰处理的坏印象下，具有它明显的特点和竞争性。
2.工业污水处理。被颗粒物质、酸性物质、重金属、可与强碱反应或较易吸附等污染物严重污染的水一般首选石灰处理。例如典型烟气脱硫废水污染物含量:PH 4～6 悬浮物 12000mg/l CODCr <100～150 mg/l BOD5 <20～30 mg/l SO42- ≤7000～10000 mg/l Cl- ≤20000 mg/l 氟化物 <100～10 mg/l 硫化物 ≤1.0 mg/l Fe ≤35 mg/l Mg+2 1000～19000 mg/l Ca+2 ≤17000 mg/l 砷As ≤0.5 mg/l ΣCr ≤1.5 mg/l ΣCu ≤1.0 mg/l 铬Cr+6 <0.5～0.15 mg/l 汞Hg <0.05 mg/l 镍Ni <1.0 mg/l 锌Zn <2.0 mg/l 铅Pb ≤1.0 mg/l 镉Cd ≤2.0 mg/l 铝 Al ～10 mg/l NH4+ ≤20 mg/l 挥发性酚<0.5 mg/l 氰化物 <0.3 mg/l，经石灰处理后可以达到排放标准。如上废水中含有多种重金属，而重金属在碱性石灰溶液中形成碳酸盐或氢氧化物，这些盐类绝大部分都是难溶物，在沉淀分离中被分离出去。再如酸洗废水，含有大量无机或有机酸，不同形态的铁，油脂和COD等，石灰处理均可获得稳定的处理效果。
锅炉或冶金工业的酸洗排水处理。石灰处理是最佳优选，无论使用何种酸洗剂—盐酸、硫酸、氢氟酸、柠檬酸、醋酸等都可以得到较好的中和排放效果，包含其中缓蚀剂和钝化剂可以降低含量。
3.工业废水回收。轻工化工食品医药类工业废水的污染物往往很复杂，需要分类处理，回收更困难。电力、冶金、机械、石油、矿业、电子等的大量用水是冷却或洗涤，其污染物大体为浓缩物或携带物，极具回收再用价值。如果污染物是颗粒物经凝聚澄清即可得到净化，譬如铁、悬浮物、某些油类，但是污染物不一定单纯为一种物质，常伴有溶解性污染，石灰处理即可以发挥更大效能，使之循环中不致累计增高。循环冷却过程中因为水的蒸发损失会使溶解盐浓缩，如自然通风冷却塔的蒸发损失约1.3～1.4%,浓缩倍率常选N=2～5，循环水质超过极限时会产生结盐、结垢、腐蚀等严重损害冷却设备或降低传热效率，而维持较低N（=2～3）值下运行的排污水量很大，如一台600MW机组为排污水量约500～1000m3/h,一个厂按4台机组算排水量达2000～4000m3/h,可满足建设一个同样容量节水型电站的的用水。这部分水回收再用时需要除掉部分碳酸盐硬度外，也需除去从空气吸收的杂质，浓缩的溶解盐类通过脱盐除去，石灰处理恰可作为它的前处理。
在这些用途中所用石灰处理工艺系统和设备虽然近似，需要根据具体工程有所调整。其间一个重要技术指标是石灰反应时PH的控制，即对残余碱度形态的控制。譬如城市污水回用石灰处理用较高PH,即PH=10.3～10.5,此时水中有过剩OH-，有利于对残余有机物的去除和NH3-N的转化。某些水质条件和污染情况只需要控制PH在8.5～9.5状态下运行，水中有CO32-和HCO3-存在，或者控制PH在7～8间，水中有HCO3-和H2CO3存在。现代石灰处理技术都可以做到。
4.石灰回收技术。石灰处理的原料是Ca(OH)2,反应产物是CaCO3, CaCO3即石灰石，经煅烧成为CaO，CaO+H2O= Ca(OH)2,他们之间可以反复制取和使用，而且在处理水时所沉积的Ca(OH)2的当量数大于投加的Ca(OH)2的当量数，因为产生的CaCO3中有一份从水中HCO3-中分解出来的，Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O。这种方式在美国的俄亥俄州的戴通市早有应用，我国在八九十年代也曾做过多次工业尝试，回收和再煅烧是可行的，当时仅因石灰系统本身技术错误而失败。
5.自来水处理PH调节。自来水水源被污染或其它原因造成PH值经常低于7,水呈酸性,为调节达到PH>7,可以用投加石灰处理方法。
石灰处理在与被处理水的反应过程中需要注意两个问题，一是杂质沉渣（原料所含未溶物渣），一是不稳定碳酸钙结垢，非石灰处理专用澄清池设计中未考虑此因素故容易出现问题。在PH<8.34时水中的碱度只存在碳酸和重碳酸，他们的溶解度都比较高，不应当有CaCO3及其不稳定问题，但是这种情况只有在石灰乳是饱和溶液或接近饱和溶液时才有可能，为此石灰乳液的制备最好是饱和溶液或接近饱和溶液，这样还可以用PH计直接测量水质，避免延时反应PH值假象而难以监测的困难。
由于城市自来水净化处理习惯所选用的澄清池不是按照石灰处理设计的，如果采用常规投加方式，随过饱和石灰乳液带入的渣滓和未反应颗粒会给澄清池带来麻烦，尤其当加入点在进水管道或进水分配井等处时，那里没有排渣设施，一旦淤塞后果严重。投加的石灰乳液制成饱和溶液或接近饱和溶液此问题也可迎刃而解。

现代我国石灰处理的现状
笔者五十年来亲身经历了我国石灰处理技术的设计和实践，感受过学习引进、仿制建造、修改拆除、实验研究、归纳设计等反复失败和成功，认真反思和总结，从别人那“取长”，从教训中“识短”取得了诸多进步，在不断实践中逐步走出一条新路，从近十几年来投入运行的大型设备效果看到，石灰处理必需的三种设备—澄清池、滤池（器）和粉石灰制备装置，较过去有根本性改观，明显强于已见引进技术设备，这是同行业者共同实践的成果。
从上世纪九十年代开始，我们深刻的总结了经验教训，经过试验研究设计出一套全新的石灰处理成套技术和设备。这套设备是按照全新的技术理念和技术路线设计的，可以做到：
全套设备技术性能一致，出水质量优良，长期连续安全运行，环境达到文明生产标准，自动控制实现无人职守，水的零排放（除渣内含水外），低能耗，无污染，少占地，高效率，经的住考验，在现代工业丛中不逊色，可靠为特大型机组服务。在经历十多年运行考验，大型工程应用实践，反复改进形成一套较完整成熟的技术和专用设备。其中石灰处理澄清池有Q=250m3/h～1200m3/h的I型、II型和III型产品，深层过滤滤池有Q=210m3/h、270m3/h、300m3/h的I型、II型和III型产品，石灰制备单元有各种容积的I型至IV型和用于自来水系统的V型产品。用于中水深度处理的整体工艺系统也趋完善，满足不同二级污水水质条件和不同给水水质需求。
随着用水短缺，水质变差和环境要求逾高，石灰水处理或石灰废水处理大量被采用。以火电站为例，几乎每个工程都涉及石灰水处理。
石灰水处理设备与技术仍在发展与完善中。我国的应用技术从过去计划经济体制下专门研究机构为主还没有真正过渡到市场经济体制下企业为主，象石灰处理这样边缘但涉及面又宽的技术，缺乏系统试验研究的困难是可想而知的，已经有了一些初步成果实属难得，在现在市场局面下抄袭窃取自不可免，担心的是在对石灰处理技术内涵并不理解和消化之下，不分场合条件盲目套用，以致乱改乱变，可能会带来更大损害，甚至造成好不容易恢复的认识元气--人们对石灰处理的畏惧心理，成为新一轮的历史反复。
石灰水处理系统和设备规模很大一旦建成很难改造，有严重或根本性缺陷时只有废弃拆弃，后果不堪当有前车之鉴。
有资料载世界工业化以来石灰作为强碱性原料是为产量之冠，其中处理水用量占相当重要部分，发达国家对石灰水处理的使用从来没有受到冷遇。石灰于钢铁工业、化工工业、环保工业都是不可或缺的物资，我国近年借助脱硫和中水回用使石灰使用得到一些进步，我国在非常广大的地域储藏着高品位的石灰石资源，但是至今作为一个经济大国，仍然没有高质量石灰市场化生产和供应，人们不得不接受分散的、无法监管的小窑生产的低质石灰，这是非常不相称的。
当前我国处于并不成熟市场经济之下，并不完备的法制社会中，人们为了取得自身利益，不顾长远、违背科学、投机取巧、盲目宣传者并不鲜见，经历过历史教训的业者多已老去，历史的诸多弊端不同程度的正在重演。希望诸专家诸用者，认真识别慎重择优。