Keemiline pehmendamine on protsess, mis hõlmab spetsiifiliste kemikaalide lisamist veele, et muuta kõvenevad kaltsiumi- ja magneesiumioonid lahustumatuteks ühenditeks, mis seejärel eemaldatakse sadestamise ja filtreerimise teel. See on klassikaline ja tõhus kõvenemise eemaldamise tehnoloogia.
I. Sademete nihe-Lahustumise tasakaal
Selle meetodi teoreetiline alus on lahustuvusprodukti põhimõte. See tähendab, et kemikaalide lisamisega vette suureneb anioonide kontsentratsioon, mis võivad moodustada lahustumatuid sademeid kaltsiumi- ja magneesiumiioonidega (nagu CO3^2-, OH-, PO4^3- jne), mistõttu ioonprodukt ületab lahustuvusprodukti konstanti, tekitades seeläbi sadet.
Peamised sademereaktsioonid hõlmavad järgmist:
1. Karbonaadi kareduse eemaldamine:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Lubi annab OH- ioone, mis muudavad vesinikkarbonaadi ioonid karbonaadioonideks, ja tõstab pH-d, et moodustada magneesiumhüdroksiidi sadet.
2. Mitte--karbonaadi kareduse (kaltsiumi) eemaldamine:
CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl
Soodatuhk annab CO3^2-ioone, mis ühinevad kaltsiumiioonidega, moodustades kaltsiumkarbonaadi sadet.
3. Mitte--karbonaadi kõvaduse (magneesium) eemaldamine:
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaSO4
Tekkinud CaSO4 tuleb veel sooda abil eemaldada. Lubja kasutatakse OH- ioonide saamiseks, et moodustada magneesiumhüdroksiidi sadet väiksema lahustuvusega produktiga.
II. Tavaliselt kasutatavad keemilised reaktiivid ja nende funktsioonid
1. Lubi: selle põhikomponent on Ca(OH)2.
Eemaldab karbonaadi kareduse (sh kaltsium- ja magneesiumkarbonaadi kareduse) ja tagab kõrge pH keskkonna. Annus tuleb täpselt välja arvutada; liigne lisamine ei ole mitte ainult raiskav, vaid võib põhjustada ka magneesiumiioonide uuesti lahustumist või uue kõvaduse.
2. Soda Ash: selle põhikomponent on Na2CO3.
Eemaldab veest mitte--karbonaadi kareduse (kaltsiumi kareduse). See lahustub ise vees ilma uusi kõvadusioone lisamata, vaid pigem lisab Na+, millel on suhteliselt väike mõju vee kvaliteedile.
3. Naatriumhüdroksiid: NaOH.
Mõnikord kasutatakse lubja osalise asendajana, pakkudes OH- ioone, muutes töö lihtsamaks, kuid kallimaks. Reaktsioon on sarnane lubja omaga.
4. Fosfaadid: näiteks naatriumtripolüfosfaat, naatriumheksametafosfaat jne.
See meetod ei ole traditsiooniline sadestamismeetod, vaid pigem hoiab ära katlakivi moodustumise, tekitades dispergeeritud kolloide või moodustades kompleksi kaltsiumi- ja magneesiumiioone. See on "varjatud meetod" või "läveefekt", mida kasutatakse sageli abiraviks või madalate nõuetega olukordades.
III. Klassikaline protsessivoog: lubja-sooda meetod
See on kõige tüüpilisem keemiline pehmendusprotsess ja selle vool on järgmine:
1. Reaktsioonipaak/pehmendamispaak:
Toorvesi siseneb esmalt reaktsioonipaaki, kuhu lisatakse vastavalt arvestuslikule doseerimisele lubjapuder ja soodalahus. Paak on varustatud mehaanilise segamisseadmega, et tagada reagentide põhjalik segunemine ja reaktsioon ning piisav aeg ja tingimused sademe tekkeks.
Siin viiakse lõpule kõik ülalmainitud põhilised keemilised reaktsioonid, tekitades suures koguses CaCO3 ja Mg (OH) 2 flokulentset sadet.
2. Settepaak/selgituspaak:
Reageeritud vesi voolab settepaaki, kus voolukiirus aeglustub. Kuna CaCO3 on raske sade, settib see looduslikult kiiresti; kui Mg(OH)2 on kerge flokuleeriv sade, settib see aeglasemalt. Flokulande (nt PAM) lisatakse tavaliselt helveste kasvu soodustamiseks ja settimise kiirendamiseks. Selitatud ülemine osa liigub järgmisele etapile, samal ajal kui alumine muda eemaldatakse perioodiliselt.
3. Filtreerimispaak:
Vesi võib pärast settimist siiski sisaldada pisikesi hõljuvaid osakesi, mistõttu on vaja täpset filtreerimist läbi multimeediumifiltri (nagu antratsiit või ränidioksiidliiv), et eemaldada peensette jäägid ja tagada, et heitvee hägusus vastaks standarditele.
4. pH reguleerimispaak:
Lubjaga töödeldud vee pH on väga kõrge (tavaliselt üle 10), mis muudab selle söövitavaks ja ei sobi hilisemaks kasutamiseks või väljalaskmiseks.
Seetõttu tuleb pärast filtreerimist lisada hapet (näiteks väävelhapet või vesinikkloriidhapet) või CO2, et pH neutraliseerida ja viia see tagasi neutraalsesse vahemikku (nt 6,5–8,5). CO2 sisseviimise meetod, mida tuntakse ka kui "rekarboniseerimist", võib samuti muuta väikese koguse lahustunud kaltsiumiioone edasiseks eemaldamiseks kaltsiumkarbonaadiks.
IV. Tehnilised omadused
Eelised:
1. Olulised ja usaldusväärsed tulemused: Tehnoloogia on küps ja võib vähendada kõvadust madalale tasemele (jääkkaredus võib ulatuda 0,5-1,0 mmol/L).
2. Muude lisandite samaaegne eemaldamine: kõvaduse eemaldamise protsessis võib see tõhusalt vähendada ka leeliselisust, ränisisaldust, mõningaid raskmetalle ja hõljuvaid aineid vees.
3. Madalad ravikulud: kasutatavad reaktiivid (lubi, sooda) on laialdaselt kättesaadavad ja suhteliselt odavad.
Puudused ja piirangud:
1. Suur muda tootmine: see tekitab suures koguses keemilist setet (koosneb peamiselt kaltsiumkarbonaadist ja magneesiumhüdroksiidist) ning selle muda töötlemine ja kõrvaldamine suurendab lisakulusid ja keskkonnasurvet.
2. Keeruline kasutamine ja juhtimine: reaktiivide annus tuleb täpselt välja arvutada ja kohandada vastavalt toorvee kvaliteedi muutustele, mis nõuab kõrgelt kvalifitseeritud operaatoreid.
3. Piiratud heitvee kvaliteet: sügavpehmendamise ülimadalat kõvadusnõudeid on raske saavutada (nt<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Suur jalajälg: seadmed nõuavad mitmeid struktuure, nagu reaktsiooni-, settimis- ja filtreerimisseadmed, mille tulemuseks on suured infrastruktuuriinvesteeringud.