วิธีการทำให้อ่อนตัวด้วยสารเคมีแบบคลาสสิกสำหรับการนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่

การทำให้สารเคมีอ่อนตัวเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเติมสารเคมีเฉพาะลงในน้ำเพื่อเปลี่ยนไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมที่แข็งตัวให้เป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะถูกกำจัดออกโดยการตกตะกอนและการกรอง นี่คือเทคโนโลยีการกำจัดการชุบแข็งแบบคลาสสิกและมีประสิทธิภาพ

พื้นฐานทางทฤษฎีของวิธีนี้คือหลักการของผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้ กล่าวคือ โดยการเติมสารเคมีลงในน้ำ ความเข้มข้นของแอนไอออนที่สามารถก่อให้เกิดการตกตะกอนที่ไม่ละลายน้ำด้วยไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียม (เช่น CO3^2-, OH-, PO4^3- ฯลฯ) จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ไอออนมีค่าคงที่ของผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้เกินค่าคงที่ จึงทำให้เกิดการตกตะกอน

ปฏิกิริยาการตกตะกอนหลัก ได้แก่ :

1. การกำจัดความแข็งคาร์บอเนต:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O

มะนาวให้ OH- ไอออนเพื่อแปลงไบคาร์บอเนตไอออนเป็นคาร์บอเนตไอออน และเพิ่ม pH ให้กลายเป็นตะกอนแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์

2. กำจัดความกระด้างที่ไม่ใช่-คาร์บอเนต (แคลเซียม):

CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl

โซดาแอชให้ CO3^2- ไอออน ซึ่งรวมกับแคลเซียมไอออนเพื่อสร้างตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต

3. การกำจัดความแข็งที่ไม่ใช่คาร์บอเนต- (แมกนีเซียม):

MgSO4 + Ca(OH)2 ->มก.(OH)2↓ + CaSO4

CaSO4 ที่สร้างขึ้นยังคงต้องถูกกำจัดออกไปด้วยโซดาแอช มะนาวใช้เพื่อให้ไอออน OH- เพื่อสร้างตะกอนแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถในการละลายน้อยกว่า

1. มะนาว: ส่วนประกอบหลักคือ Ca(OH)2

ขจัดความกระด้างของคาร์บอเนต (รวมถึงความกระด้างของแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต) และให้สภาพแวดล้อม pH สูง ต้องคำนวณขนาดยาอย่างแม่นยำ การเติมมากเกินไปไม่เพียงแต่สิ้นเปลืองเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การละลายแมกนีเซียมไอออนใหม่หรือทำให้เกิดความแข็งใหม่อีกด้วย

2. โซดาแอช: ส่วนประกอบหลักคือ Na2CO3

ขจัดความกระด้างที่ไม่ใช่-คาร์บอเนต (ความกระด้างของแคลเซียม) ออกจากน้ำ มันจะละลายในน้ำโดยไม่ต้องเพิ่มไอออนความกระด้างใหม่ แต่จะทำให้เกิด Na+ ซึ่งมีผลกระทบค่อนข้างน้อยต่อคุณภาพน้ำ

3. โซเดียมไฮดรอกไซด์: NaOH

บางครั้งใช้แทนปูนขาวบางส่วน โดยให้ไอออน OH- ทำให้การทำงานง่ายขึ้นแต่มีราคาแพงกว่า ปฏิกิริยาจะคล้ายกับปฏิกิริยาของมะนาว

4. ฟอสเฟต: เช่น โซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต, โซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟต เป็นต้น

วิธีนี้ไม่ใช่วิธีการตกตะกอนแบบดั้งเดิม แต่ป้องกันการก่อตัวของตะกรันโดยการสร้างคอลลอยด์ที่กระจายตัวหรือทำให้เกิดไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมเชิงซ้อน เป็น "วิธีการที่ซ่อนอยู่" หรือ "ผลกระทบจากเกณฑ์" ซึ่งมักใช้สำหรับการรักษาเสริมหรือในสถานการณ์ที่มีความต้องการต่ำ

นี่เป็นกระบวนการทำให้สารเคมีอ่อนตัวที่เป็นตัวแทนมากที่สุด และการไหลมีดังนี้:

1. ถังปฏิกิริยา/ถังอ่อนตัว:

น้ำดิบจะเข้าสู่ถังปฏิกิริยาก่อน โดยจะมีการเติมสารละลายปูนขาวและสารละลายโซดาแอชตามปริมาณที่คำนวณได้ ถังมีอุปกรณ์กวนเชิงกลเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมและปฏิกิริยาของรีเอเจนต์อย่างละเอียด และเพื่อให้เวลาและเงื่อนไขเพียงพอสำหรับการก่อตัวของตะกอน

ปฏิกิริยาเคมีหลักทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นเสร็จสิ้นแล้วที่นี่ ซึ่งก่อให้เกิดตะกอนตกตะกอน CaCO3 และ Mg(OH)2 จำนวนมาก

2. ถังตกตะกอน/ถังชี้แจง:

น้ำที่ทำปฏิกิริยาจะไหลเข้าสู่ถังตกตะกอน ซึ่งอัตราการไหลจะช้าลง เนื่องจาก CaCO3 เป็นตะกอนหนัก จึงตกตะกอนอย่างรวดเร็วตามธรรมชาติ ในขณะที่ Mg(OH)2 เป็นตะกอนที่ตกตะกอนเล็กน้อย แต่จะตกตะกอนได้ช้ากว่า โดยทั่วไปแล้วสารตกตะกอน (เช่น PAM) จะถูกเติมเข้าไปเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของตะกอนและเร่งการตกตะกอน ส่วนบนที่กระจ่างจะดำเนินต่อไปยังขั้นตอนถัดไป ในขณะที่ตะกอนด้านล่างจะถูกกำจัดออกเป็นระยะๆ

3. ถังกรอง:

น้ำหลังจากการตกตะกอนอาจยังคงมีอนุภาคแขวนลอยเล็กๆ อยู่ ซึ่งจำเป็นต้องกรองอย่างแม่นยำผ่านตัวกรองหลาย-ตัวกลาง (เช่น แอนทราไซต์หรือทรายซิลิกา) เพื่อกำจัดตะกอนละเอียดที่ตกค้างและให้แน่ใจว่าความขุ่นของน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐาน

4. ถังปรับ pH:

น้ำที่บำบัดด้วยปูนขาวมีค่า pH สูงมาก (ปกติจะสูงกว่า 10) ทำให้มีฤทธิ์กัดกร่อนและไม่เหมาะสมสำหรับการใช้หรือระบายออกในภายหลัง

ดังนั้น จะต้องเติมกรด (เช่น กรดซัลฟูริกหรือกรดไฮโดรคลอริก) หรือ CO2 หลังจากการกรองเพื่อทำให้ค่า pH เป็นกลาง และปรับให้กลับสู่ช่วงที่เป็นกลาง (เช่น 6.5-8.5) วิธีการแนะนำ CO2 หรือที่เรียกว่า "รีคาร์บอเนต" ยังสามารถเปลี่ยนแคลเซียมไอออนที่ละลายจำนวนเล็กน้อยเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อกำจัดต่อไป

ข้อดี:

1. ผลลัพธ์ที่สำคัญและเชื่อถือได้: เทคโนโลยีนี้เติบโตเต็มที่และสามารถลดความแข็งลงได้ในระดับต่ำ (ความแข็งตกค้างสามารถสูงถึง 0.5-1.0 มิลลิโมล/ลิตร)

2. การกำจัดสิ่งสกปรกอื่น ๆ ไปพร้อม ๆ กัน: ในกระบวนการกำจัดความแข็ง ยังสามารถลดความเป็นด่าง ปริมาณซิลิกอน โลหะหนักบางชนิด และของแข็งแขวนลอยในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ค่าบำบัดต่ำ: รีเอเจนต์ที่ใช้ (ปูนขาว โซดาแอช) มีจำหน่ายทั่วไปและมีราคาไม่แพงนัก

ข้อเสียและข้อจำกัด:

1. การผลิตตะกอนขนาดใหญ่: สร้างตะกอนเคมีจำนวนมาก (ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์) และการบำบัดและกำจัดตะกอนนี้จะเพิ่มต้นทุนเพิ่มเติมและความกดดันด้านสิ่งแวดล้อม

2. การดำเนินงานและการจัดการที่ซับซ้อน: ปริมาณของรีเอเจนต์ต้องได้รับการคำนวณและปรับเปลี่ยนอย่างแม่นยำตามการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำดิบ โดยต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะสูง

3. คุณภาพน้ำทิ้งที่จำกัด: เป็นการยากที่จะบรรลุข้อกำหนดด้านความแข็งที่ต่ำมากของการทำให้อ่อนลงอย่างล้ำลึก (เช่น<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.

4. พื้นที่ใช้งานขนาดใหญ่: อุปกรณ์ต้องการโครงสร้างหลายชุด เช่น สิ่งอำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยา การตกตะกอน และการกรอง ส่งผลให้มีการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานสูง