Известкование воды

Основное назначение известкования воды - это снижение ще­лочности (декарбонизация) исходной воды, при этом происходит соответствующее снижение жесткости и уменьшение количеств; сухого остатка. Одновременно из воды удаляются естественные ме­ханические примеси, органические загрязнения и соединения железа.

Декарбонизация воды, т.е. снижение щелочности, достига­ется путем увеличения рН > 9 с одновременным выводом из сфе­ры реакции (т.е. осаждением) образующихся карбонат-ионов в со­ставе труднорастворимого соединения СаСO₃. Для этого в обраба­тываемую воду вводят известь в виде раствора или суспензии, так называемого «известкового молока».

Известь предварительно гасят:

СаО+Н₂О=Са(ОН)₂

В результате подачи извести в обрабатываемой воде увеличивается концентрация ионов Са²⁺ и ОН^-:

Увеличение концентрации приводит к изменению существовавшего равновесия ( ) иобразованию молекул воды:

Концентрация снижается, а величина рН увеличивается, что вызывает смещение углекислотного равновесия в сторону образования карбонат-ионов. При этом идут процессы:

1) гидратация свободного СО₂ и диссоциация образующихся молекул угольной кислоты:

или суммарно:

2) диссоциация бикарбонат-ионов, ранее присутствующих в воде и обуславливающих ее щелочность:

Так как концентрация карбонат-ионов увеличивается, то:

Выделение ионов из раствора в составе осадка приводит к дальнейшей диссоциации ионов .

При дозирование извести в количестве большем, чем это необходимо для связывания свободной угольной кислоты и разложения бикарбонат-ионов, в воде появляется избыточная концентрация гидрокольных ионов, в результате чего гидроксид магния выпадает в осадок:

Это приводит к частичному снижению магниевой жесткости воды.

Необходимые дозы реагентов:

Кальций-ионы содержатся в исходной воде ([Са]_исх), кроме того поступают в воду с дозируемой в ней известью в количестве, эквивалентном подаче ионов

Ионы должны вводится в следующих количествах:

1) Для связывания свободной СO₂ в количестве, эквивалентном её исходному содержанию [СO₂]_исх:

СO₂+Н₂O+2OН^-->Н₂СО₃+2OН^-

2) Для разложения бикарбонат-ионов в количестве, эквивалентном разности исходной и конечной концентрации в воде бикарбонат-ионов:

[ ]_ИСХ — [ ]_ОСТ

Н⁺+ +2 Н₂O+ +

3) Для разложения коагулянта в количестве, эквивалентном дозе Д₃ коагулянта :

Отсюда минимальная доза извести: Д_Н = [СO₂]_ИСХ + [НСО₃]_ИСХ + [НСO₃]_ОСТ + Д_К , (мг-экв/л). Общее количество ионов Са²⁺, содержащихся в исходной воде поступивших с известью:

[Са²⁺] = [Са²⁺]_ИСХ + Д_Н = [Са²⁺]_ИСХ + [С0₂]_ИСХ + [НСО_3-]_ИСХ - [НС0₃-]_ОСТ + Д_К , (мг-экв/л).

Интенсификация процесса известкования:

1. Подогрев известкуемой воды:

- ускоряются процессы кристаллизации образующихся веществ

- уменьшается степень пресыщения раствора;

- остаточные концентрации приближаются к равновесным;

- улучшаются условия отделения взвеси от воды вследствие кинематической вязкости воды;

- возрастают скорости химических реакций.

2. Использование ранее выделившегося осадка в качестве контактной среды.

Обрабатываемую воду и реагенты смешивают в присутствие ранее выделившегося осадка, вводя их раздельно в нижнюю коническую часть аппарата. Движущийся в аппарате снизу вверх поток: поддерживает выделяющийся осадок во взвешенном состоянии, обтекает его частицы и контактирует с их поверхностью. Образующиеся при этом в результате обработки воды труднорастворимые вещества отлагаются на поверхности частиц контактной среды, а не выделяются в объеме обрабатываемой воды, как это происходило бы в отсутствие ранее выпавшего осадка. Излишек образующегося осадка удаляют из аппарата.