...带认知无线电的关键技术研究
王惠丽
摘 要：本文主要解决热水系统结垢的问题。某单位采用的是石灰软化法，但是运行一段时间之后，锅炉中结垢严重，经分析氧化钙的含量为66.80%，氧化镁的含量为6.60%，水垢为钙镁水垢。通过对其系统的考查，对原水和水垢的化验，原系统对铁的去除率为79.30%，对硬度的去除率为4.89%。因此提出解决方案：（1）增加石灰的加药量；（2）在混合池上方加一个低速搅拌桨。而经过改进后的系统对铁的去除率为88.15%，对硬度的去除率为41.50%，采用此处理工艺后硬度为3.8752mmol/L，铁含量为73.00μg/L，都能满足现场用水的要求。
关键词：石灰软化 硬度 水垢 混凝
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0091-02
水的石灰处理法是国内外在水处理领域采用较多的一种方法。目前大多数被用于以下几方面，电厂循环冷却水、电厂烟气脱硫、城市废水处理、各中小型企业的自用水处理。硬水软化法主要有离子交换法、膜分离和药剂软化[1]，前两种方法的设备投资和运行费用较高，而石灰软化（药剂软化的一种）是一个处理费用很低的工艺，石灰来源广、价格便宜，石灰软化用于只去除钙镁离子的生活饮用水处理，特别是负硬度水的处理，出水水质可以满足要求[2]，尤其是对于中小型企业，采用石灰软化法处理高硬度地下水，其经济效益令人满意，而且操作简单，废弃物为固体，容易处理[3]。
1 问题的查找
原系统：原水（地下水）→次氯酸钠和盐酸→曝气→加石灰乳→混合箱→过滤器→次氯酸钠和盐酸→清水箱。
现场操作条件有限，而且工人技术水平不高，正常运行时并没有按照设计的参数运行，这是现场出现问题的主要原因。现场用的石灰纯度为54%，纯度比较低，里面含有很多杂质。影响石灰的正常加入量，原设计时考虑到现场的实际条件，建议采用纯度高的石灰（高于70%），其用量少，成本不高。混合池后有回流装置，但在现场运行是回流设备基本不起作用，因此混合效果不好。基于以上分析，做了以下實验来确定问题出现的部位。
2 问题的研究
2.1 寻找最佳加药量
2.1.1 石灰纯度的测定
5.0101g溶于60mL浓盐酸和20mL浓硝酸定容至500mL，配成石灰分析液。取此分析液2mL稀释至200mL。
实验步骤：取样10mL→加40mL水→5mL20% KOH→3mL三乙醇胺→4mL1%L-半胱盐酸盐→30mg钙红指示剂→进行滴定→消耗T=0.014mol/L的EDTA 0.70mL。
x=0.014×0.7×0.2×0.5×56×1000×100%/（10×2× 5.0101）=54.77%
2.1.2 石灰量的确定
（1）确定水样的特征，即测定原水的温度、硬度、pH。
（2）量取200mL水样，放入500mL烧杯中，将装有水样的烧杯放在定时变速搅拌仪上。
（3）中速搅拌（150r/min）5min烧杯水样，用移液管每次增加10mL的石灰上清液，直至出现矾花。记录此时加入石灰上清液的量。
2.1.3 确定石灰的最佳加入量
（1）量取6个200mL水样置于6个500mL烧杯中，将装有水样的烧杯置于定时变速搅拌仪上。
（2）根据“混凝剂剂量的确定”实验中加入的混凝剂的剂量实验，按照下面的数据加药。
（3）充分搅拌水样（100r/min）0.5min。
（4）测定水样的水温、硬度、pH。
（5）向水中加入石灰上清液。
（6）将加入石灰的水样快速搅拌（200r/min）1min后，慢速搅拌（60r/min）5min。
（7）静止15min，吸取上清液50mL，测定其残余硬度。
原水体积为200mL，原水浊度为2.81NTU，原水温度为15℃，其中加入27mL时出现矾花。通过表中的数据可以看出加入29mL石灰时上清液效果最好，此时，即加药量为5516.38g/h。其残余铁的含量为73.00μg/L。
2.2 寻找合理反应时间
（1）取200mL水样于500mL的烧杯中。
（2）向1#烧杯中加入29mL石灰上清液，计时至出现矾花。
（3）向2#烧杯中加入29mL石灰上清液，并在定速搅拌仪上搅拌，转速为150r/min，计时至出现矾花。
（4）实验结果。通过对上面的分析测定，看出只是石灰处理，形成的矾花细小松软，因此考虑加混凝剂后的处理效果。
2.3 增加絮体沉降的混凝沉淀实验
2.3.1 实验仪器及用品
定时变速搅拌仪、浊度计、pH试纸、温度计、秒表、烧杯200mL、烧杯1000mL、量筒1000mL、聚合铁铝溶液。
2.3.2 实验步骤及记录
（1）混凝剂剂量的确定。
①确定水样的特征，即测定原水的温度、浊度、pH。
②量取200mL水样，放入500mL烧杯中，将装有水样的烧杯放在定时变速搅拌仪上。
③中速搅拌（150r/min）5min烧杯水样，用移液管每次增加0.5mL的1%聚合铁铝溶液，直至出现矾花。此时加入1%聚合铁铝溶液的剂量为0.5mL。
（2）确定混凝剂的最佳加入量。
①量取6个200mL水样置于6个500mL烧杯中，将装有水样的烧杯置于定时变速搅拌仪上。
②根据“混凝剂剂量的确定”实验中加入的混凝剂的剂量，取其25%作为1号烧杯的加入量，其200%作为6号烧杯的加入量，用依次增加混凝剂剂量相等的方法求出2～5号烧杯的混凝剂加入量。endprint
③充分搅拌水样（100r/min）0.5min。
④测定水样的水温t=16℃、浊度ZD=2.81NTU、pH值=7.00。
⑤向水中加入混凝剂。
⑥将加入混凝剂的水样快速搅拌（200r/min）1min后，慢速搅拌（60r/min）5min。
⑦静止15min，吸取上清液，测定其浊度，同时测定温度、pH值。
2.4 存在问题的确定
通过石灰加药的实验数据，看出如果调整好加药量，对铁的去除率为88.15%，而对钙的去除效率为41.50%。从实验结果中看出，石灰的加药量不足是导致热水系统结垢的严重问题。
2.5 建议
虽然以上两条可以解决现场热水系统结垢问题，但是在今后的工作中，我们也希望现场的工作人员能够按照要求进行操作，即保证石灰的加药和搅拌桨的正常工作。如果还有沉降效果不好的现象，可采用混凝处理，而且过滤应该定期清洗。管理人员在处理氧化钙和氢氧化钙时都应注意安全，石灰对眼睛、鼻子、嘴都有害，也会灼伤皮肤，管理人员配带口罩以及能起到保护作用的衣服。
3 结论
为了解决现场热水系统结垢的问题，通过以上的分析得出以下两条结论。
（1）增加加药量（加入饱和的石灰上清液2.32m3/h），从实验数据中我们看出现场加药量不足，为了改善出水水质，需要增加石灰的加入量；（2）在混合池上方加一个低速搅拌桨（30r/min），从实验结论中看出原系统中，原水与石灰的反应时间是足够的，但是在实验室模拟时，要在混合均匀的条件下，现场混合池混合效果不好，这是反应不彻底的原因，因此，要在混合池上方加一个搅拌桨，但不需要转速太高，只要能将原水与石灰充分混合即可。
按照以上两条运行，对铁的去除率可达到88.15%，而对钙的去除效率为41.50%，出水水质满足用水系统对水质的要求。
参考文献
[1] 喬庆云.石灰软化地下水处理工程应用研究[J].扬州大学学报，2003（4）：74-77.
[2] 杨金旺.水的石灰处理及其排渣再利用[J].中国电力， 1993（6）：29-32.
[3] 高秀山.火电厂循环冷却水处理[M].北京：中国电力出版社，2002.endprint
