Înmuierea chimică este un proces care implică adăugarea unor substanțe chimice specifice în apă pentru a transforma ionii de calciu și magneziu întăriți în compuși insolubili, care sunt apoi îndepărtați prin precipitare și filtrare. Aceasta este o tehnologie clasică și eficientă de îndepărtare a întăririi.
I. Schimbarea precipitării-Echilibrul de dizolvare
Baza teoretică a acestei metode este principiul produsului de solubilitate. Adică, prin adăugarea de substanțe chimice în apă, se crește concentrația de anioni care pot forma precipitate insolubile cu ionii de calciu și magneziu (cum ar fi CO3^2-, OH-, PO4^3- etc.), determinând produsul ionic să-și depășească constanta produsului de solubilitate, generând astfel precipitații.
Principalele reacții de precipitare includ:
1. Îndepărtarea durității carbonatice:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Varul furnizează ioni OH- pentru a converti ionii de bicarbonat în ioni de carbonat și crește pH-ul pentru a forma un precipitat de hidroxid de magneziu.
2. Îndepărtarea durității non-carbonatice (calciu):
CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl
Soda cenușă furnizează ioni de CO3^2-, care se combină cu ionii de calciu pentru a forma precipitat de carbonat de calciu.
3. Îndepărtarea durității non-carbonatice (magneziu):
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaS04
CaSO4 generat trebuie în continuare îndepărtat de sodă. Varul este folosit pentru a furniza ioni OH- pentru a forma precipitat de hidroxid de magneziu cu un produs de solubilitate mai mic.
II. Reactivi chimici utilizați în mod obișnuit și funcțiile acestora
1. Var: componenta sa principală este Ca(OH)2.
Îndepărtează duritatea carbonatului (inclusiv duritatea carbonatului de calciu și magneziu) și oferă un mediu cu pH ridicat. Doza trebuie calculată cu precizie; adăugarea excesivă nu este doar risipitoare, dar poate duce și la redizolvarea ionilor de magneziu sau la introducerea unei noi durități.
2. Soda Ash: componenta sa principală este Na2CO3.
Îndepărtează din apă duritatea non-carbonatică (duritatea calciului). Se dizolvă în apă însăși fără a introduce noi ioni de duritate, ci mai degrabă introduce Na+, având un impact relativ mic asupra calității apei.
3. Hidroxid de sodiu: NaOH.
Uneori folosit ca înlocuitor parțial al varului, furnizând ioni OH-, făcând operarea mai simplă, dar mai costisitoare. Reacția este similară cu cea a varului.
4. Fosfați: cum ar fi tripolifosfat de sodiu, hexametafosfat de sodiu etc.
Această metodă nu este o metodă tradițională de precipitare, ci mai degrabă previne formarea calcarului prin generarea de coloizi dispersați sau complexarea ionilor de calciu și magneziu. Este o „metodă ascunsă” sau „efect de prag”, adesea folosită pentru tratament auxiliar sau în situații cu cerințe reduse.
III. Fluxul clasic al procesului: Metoda de calciu-Soda Ash
Acesta este cel mai reprezentativ proces de înmuiere chimică, iar fluxul său este următorul:
1. Rezervor de reacție/rezervor de dedurizare:
Apa brută intră mai întâi în rezervorul de reacție, unde se adaugă suspensie de var și soluție de sodă în funcție de doza calculată. Rezervorul este echipat cu un dispozitiv mecanic de agitare pentru a asigura amestecarea și reacția minuțioasă a reactivilor și pentru a asigura timp și condiții suficiente pentru formarea precipitatului.
Toate reacțiile chimice de bază menționate mai sus sunt finalizate aici, generând o cantitate mare de precipitate floculente de CaCO3 și Mg(OH)2.
2. Rezervor de sedimentare/Banc de clarificare:
Apa reacţionată curge în rezervorul de sedimentare, unde debitul încetineşte. Deoarece CaCO3 este un precipitat greu, se depune rapid în mod natural; în timp ce Mg(OH)2 este un precipitat floculant ușor, acesta se depune mai lent. Floculanții (cum ar fi PAM) sunt de obicei adăugați pentru a promova creșterea flocului și pentru a accelera sedimentarea. Porțiunea superioară clarificată trece la pasul următor, în timp ce nămolul de jos este îndepărtat periodic.
3. Rezervor de filtrare:
Apa după sedimentare poate conține în continuare particule mici în suspensie, necesitând o filtrare de precizie printr-un filtru multi-medii (cum ar fi antracitul sau nisipul de siliciu) pentru a îndepărta sedimentele fine reziduale și pentru a se asigura că turbiditatea efluentului respectă standardele.
4. Rezervor de ajustare a pH-ului:
Apa tratată cu var are un pH foarte ridicat (de obicei peste 10), făcând-o corozivă și nepotrivită pentru utilizare sau descărcare ulterioară.
Prin urmare, acid (cum ar fi acidul sulfuric sau acidul clorhidric) sau CO2 trebuie adăugat după filtrare pentru a neutraliza pH-ul și a-l aduce înapoi la un interval neutru (de exemplu, 6,5-8,5). Metoda de introducere a CO2, cunoscută și sub denumirea de „recarbonatare”, poate, de asemenea, converti cantități mici de ioni de calciu dizolvați în carbonat de calciu pentru îndepărtarea ulterioară.
IV. Caracteristici tehnice
Avantaje:
1. Rezultate semnificative și de încredere: Tehnologia este matură și poate reduce duritatea la un nivel scăzut (duritatea reziduală poate ajunge la 0,5-1,0 mmol/L).
2. Îndepărtarea simultană a altor impurități: în procesul de îndepărtare a durității, poate reduce eficient, de asemenea, alcalinitatea, conținutul de siliciu, unele metale grele și solidele în suspensie din apă.
3. Cost scăzut de tratament: Reactivii utilizați (var, sodă) sunt disponibili pe scară largă și relativ ieftini.
Dezavantaje și limitări:
1. Producția mare de nămol: generează o cantitate mare de nămol chimic (compus în principal din carbonat de calciu și hidroxid de magneziu), iar tratarea și eliminarea acestui nămol va crește costurile suplimentare și presiunea asupra mediului.
2. Operare și management complex: Doza de reactivi trebuie calculată și ajustată cu precizie în funcție de modificările calității apei brute, necesitând operatori cu înaltă calificare.
3. Calitate limitată a efluentului: este dificil să se atingă cerințele de duritate extrem de scăzute de înmuiere profundă (de exemplu,<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Amprentă mare: Echipamentul necesită o serie de structuri, cum ar fi instalații de reacție, sedimentare și filtrare, rezultând investiții mari în infrastructură.
