石灰-純堿軟化污泥產(chǎn)生量影響因素和確定方法-江蘇省鋼鐵行業(yè)協(xié)會

石灰-純堿軟化工藝（Lime-Soda Softening Process）是傳統(tǒng)且經(jīng)典的水軟化方法之一，主要用于去除水中鈣（Ca2?）和鎂（Mg2?）離子，降低水的硬度，其屬于典型的硬度沉淀反應(yīng)，沉淀物質(zhì)為碳酸鈣和氫氧化鎂，也就是軟化污泥。本文從石灰-純堿軟化基本原理和污泥產(chǎn)量影響因素出發(fā)，分享石灰-純堿軟化污泥產(chǎn)生量確定方法，供水處理人士參考。

一、石灰-純堿軟化基本原理及污泥產(chǎn)量影響因素

在石灰-純堿軟化過程中，主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)。

從以上化學(xué)反應(yīng)方程式可見，影響石灰-純堿軟化污泥產(chǎn)生量的主要因素為以下三點(diǎn)。

（1）水中暫時硬度的占比。當(dāng)水中堿度較高時，水中的鈣（Ca2?）和鎂（Mg2?）離子多以Ca(HCO₃)₂和Mg(HCO₃)₂的形式存在（稱為暫時硬度），而去除1mol的Ca(HCO₃)₂會產(chǎn)生2mol的CaCO3、去除1mol的Mg(HCO₃)₂會產(chǎn)生2mol的CaCO3和1mol的Mg(OH)2；而如果水中堿度較低，便需要多投加Na2CO3，以去除永久硬度，對于永久硬度，去除1mol的MgSO4（或MgCl）、CaSO4（或CaCl2）僅分別產(chǎn)生1mol的Mg(OH)2和1mol的CaCO3。相比堿度較高時，污泥量大幅度減少，但藥劑成本相應(yīng)增加。這是理論產(chǎn)生量，也是符合最底層科學(xué)原理的事實(shí)，并不會因?yàn)槟承┕こ淘O(shè)計(jì)公司對高密池、斜板沉淀池的優(yōu)化設(shè)計(jì)而減少，類似這樣宣傳是不切實(shí)際的。

（2）水中鈣、鎂離子的占比。當(dāng)水中的硬度以鈣（Ca2?）占主導(dǎo)時，軟化沉淀物以CaCO3為主；當(dāng)水中的硬度以鎂（Mg2?）占主導(dǎo)時，即生成Mg(OH)2，又生成CaCO3。這說明，鎂離子占比較高時，污泥產(chǎn)生量增加。這也是在西北地區(qū)（硫酸根型鎂硬水）選擇石灰或是氫氧化鈉軟化的爭論焦點(diǎn)，這需要同時考慮污泥產(chǎn)生量、污泥處置成本、加藥量、藥劑成本四項(xiàng)因素。這并不是某些工程設(shè)計(jì)公司所宣稱的石灰軟化成本絕對低于氫氧化鈉軟化，或氫氧化鈉軟化成本絕對低于石灰軟化。

（3）混凝劑種類。鋁鹽混凝劑污泥產(chǎn)生量低于鐵鹽混凝劑，如下反應(yīng)方程式所示。

從反應(yīng)方程式可見，混凝劑導(dǎo)致產(chǎn)生的沉淀物主要是鐵、鋁的氫氧化物。投加1kg的硫酸鋁混凝劑，會產(chǎn)生0.2626kg的氫氧化鋁沉淀；投加1kg的硫酸鐵混凝劑，會產(chǎn)生0.5350kg的氫氧化鐵沉淀。這也是有客觀依據(jù)的事實(shí)，并不是像混凝劑廠家均宣傳自己的產(chǎn)品污泥產(chǎn)量低那樣。

二、石灰-純堿軟化污泥產(chǎn)生量確定方法

如前所述，軟化污泥本質(zhì)上是由碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀組成的，懸浮物也會在軟化過程中沉淀進(jìn)入污泥，同時，被去除的還有存在于藥劑中的不溶物質(zhì)，例如石灰砂。軟化污泥產(chǎn)生量計(jì)算公式如下。

式中：m 為軟化污泥產(chǎn)生量，kg/m3；Ca2? 為水中去除鈣硬度的量，g/m3，以CaCO3計(jì)；Mg2? 為水中去除鎂硬度的量，g/m3，以CaCO3計(jì)；D 為混凝劑加藥量，g/m3；α 為混凝劑污泥折算系數(shù)，對于不同種類混凝劑，α取值不同，可按下表取值；X 為助凝劑投加量，g/m3；TSS 為水中總懸浮固體，g/m3，對于有條件檢測的可以根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)分析結(jié)果計(jì)算，對于無條件檢測的，可以測量濁度后，按照濁度的1.4~2.0倍計(jì)算。

總結(jié)

本文分析總結(jié)了軟化污泥產(chǎn)生量的影響因素和簡便的計(jì)算方法，污泥產(chǎn)生量的影響因素關(guān)系到生產(chǎn)運(yùn)營的成本控制，污泥產(chǎn)生量的計(jì)算方法關(guān)系到設(shè)計(jì)初期工藝的選取和評估，合理確定這兩個環(huán)節(jié)，有助于節(jié)能降耗，避免多走彎路。