灰水除硬度技术.doc

灰水除硬度技术
1 硬度介绍
1.1 硬度概念
硬度是表征水质关键指标。它是指水中一些易形成沉 淀金属离子 , 关键是钙 (Ca2+)、 镁离子 (Mg2+)。如在天然水中最常见 金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子 (Mg2+), 它与水中阴离子如碳酸根离子(CO32-)、 碳酸氢根离子(HCO3-)、 硫酸根离子(SO42-)、 氯离子 (Cl-)、 以及硝酸根离子(NO32-)等结合在一起 , 形成钙镁碳酸盐、 碳酸氢盐、 硫酸盐、 氯化物、 以及硝酸盐等硬度, 水中铁、 锰、 锌等金属离子也会形成硬度, 但因为它们在天然水中含量极少。能够略去不计。所以, 通常就把Ca2+、 Mg2+总浓度看作水硬度, 单位为 mol/L。
1.2 硬度危害
硬水在工业上会带来部分危害。形成水垢会造成热水系统、 供水管道、 太阳能热力系统中很多问题: 积垢造成传热不良, 降低锅炉热导率, 增加能耗, 浪费能源; 被水垢堵塞水管会造成用水器具效率下降。甚至造成故障; 用水器具运行费用（如能源费用）增加; 堵塞管道, 缩短锅炉使用寿命。严重还会造成更换水管, 或因传热不匀造成锅炉爆炸等等。所以, 在工业上使用水必需经过软化处理。
1.3 去硬度方法
去除水中硬度, 首先要搞清楚水中硬度分类, 通常来说, 水硬度是临时硬度和永久硬度总和。水临时硬度是由含有酸式碳酸盐, 如碳酸氢钙或碳酸氢镁引发。水永久硬度则是由钙和镁硫酸盐或氯化物引发。去除水中硬度能够经过煮沸法、 化学法、 离子交换法 、 膜法、 高密度沉淀等方法。其中, 煮沸法 , 仅用于去除水临时硬度。若水硬度是永久硬度, 往往使用其她多个处理方法。
2 工艺选择
针对此项目灰水中永久性硬度高特征, 此方案中选择石灰-纯碱法和高密度沉淀池（以下简称高密池）相结合去除方法来进行硬度处理。其中高密度沉淀池作用是对来水进行混凝沉降和石灰纯碱软化, 降低浊度和硬度, 确保后续处理系统平稳运行和出水水质合格。
提升高密度沉淀池硬度去除效果方法:
（1）在一定范围内, 高密度沉淀池出水pH, 能够有效地反应水中硬度去除效果。在10.7以下时, 硬度和碱度去除情况, 均伴随出水pH升高而变好, 去除率升高。
（2）当高密池出水pH在9以下时, 出水硬度高, 去除率很低, 石灰软化效果不显著。
（3）石灰不能无限制投加。当高密池出水pH达 到10.8时, 硬度和碱度去除效果, 伴随pH值升高都会呈下降趋势。表明此时石灰已投加过量, 石灰带入Ca2+成为水中新硬度起源, 造成出水硬度上升。同时, 石灰带入OH-, 补充了水中碱度, 造成出水碱度也随之升高。
（4）依据以上数据分析, 在高密池运行过程中, 当高密池出水pH控制在10.3~10.75之间时, 高密池出水硬度在350mg/L左右, 可基础保持在设计范围 内, 且碱度去除率在75%以上, 表明临时硬度已基础被石灰软化法去除。超出该范围后, 石灰投加过量, 硬度和碱度逐步呈升高趋势。 总而言之, 在现在高密池进水条件下, 出水pH最好控制范围为10.3~10.75, 在该范围内石灰软化法, 能够取得最好硬度去除效果。
3 关键工艺介绍
3.1 工艺步骤

3.2 高密度沉淀池
高密池是一个基于斜管沉淀和污泥循环回流技术新型澄清池, 将多个药剂投加、 污泥回流、 机械混合、 机械絮凝、 接触絮凝、 高效沉淀、 污泥浓缩等功效有机结合在一起, 实现了 相互协调、 高效处理功效。高密池现在正在进入中国市场, 充足展现了其占地面积小、 抗冲击负荷能力强、 适用范围广等优势, 得到越来越广泛应用。
3.2.1 工作原理
在混合池内设置快速搅拌机, 使投加混凝剂快速分散, 与池内原水充足混合均匀, 用以形成小絮体。混凝剂通常为氯化铁, 关键作用是使悬浮颗粒脱稳。经过预混凝原水流至反应池内圆形导流筒底部, 原水、 回流污泥和助凝剂由导流筒内搅拌桨由下至上混合均匀。由慢速搅拌反应池和推流式反应池组成串联反应单元, 已取得较大絮体, 达成沉淀区内快速沉淀。带有污泥回流快速絮凝, 由快速搅拌器搅拌, 以确保快速絮凝及絮凝所需要能量。絮凝剂投加在搅拌器下方。从污泥浓缩区到快速絮凝区进行连续外部泥渣回流, 极高污泥浓度提升了絮凝效果。絮凝矾花慢速地进入到沉淀区, 这么能够避免矾花损坏。絮凝矾花在沉淀池下部聚集成污泥并浓缩。斜板设置在沉淀池上部, 用于去除多出矾花, 确保出水水质。部分浓缩污泥在浓缩区内由污泥循环泵送至反应池人口, 另一部分剩下污泥由污泥泵抽出, 送至污泥脱水间或进行其她处理。沉淀浓缩区确保了矾花增加所需慢速絮凝, 生成矾花含有较高密度。然后水慢速流至沉淀区以确保矾花完整性。高密池底部刮泥机连续刮扫促进了沉淀区污泥浓缩, 实践上, 假如沉淀浓缩区没有刮泥系统就不能有效地排泥, 往往就会降低高密度沉淀池性能。
3.2.2 工作特点
（1）采取合成有机絮凝剂PAM。混凝时添加PAM作助凝剂, 使得反应可产生较大矾花, 污泥回流可深入增加矾花密度和沉降性能, 加紧其沉淀速度。
（2）从慢速推流反应区到斜板沉淀区矾花能保持完整, 而且产生矾花颗粒大、 密度高。
（3）高效斜板沉淀可确保沉淀区较高上升流速(可达10～30 m/h), 絮凝矾花可得到很好沉淀。
（4）能有效地完成污泥浓缩, 沉淀池排泥浓度可达15%, 无须进行再次浓缩, 可直接脱水处理。
（5）处理效率高。有文件显示, 高密度沉淀池对SS去除率在85%左右, 对COD去除率可达85%一96%, BOD去除率高达92%。
（6）集混凝、 沉淀和浓缩功效为一体水处理构筑物, 结构紧凑, 降低了土建造价而且节省了建设用地。
（7）运行费用较高, 所以需对药剂投加进行优化控制, 以使完整运行费用降至最低。
3.2.3 优缺点
优点: 高密度沉淀池含有处理效率高、 单位面积产水量大、 适应性强、 抗冲击负荷强、 处理效果稳定等且占地面积小等优点, 在城市用地日益担心情况下, 高密度沉淀池这种带有外部泥渣回流专利澄清技术在水处理领域必有广泛应用前景。
缺点: 该处理工艺机械设备多, 能耗大, 运行管理杂, 施工难度也较大, 投资总体较高。