„Hörkan“ í miklu-saltvatni vísar fyrst og fremst til kalkjóna eins og kalsíums (Ca²⁺), magnesíums (Mg²⁺), strontíums (Sr²⁺) og baríums (Ba²⁺). Ef ekki er fjarlægt for-meðhöndlun, munu þessar katjónir mynda hörð hýðislög eins og kalsíumsúlfat, kalsíumkarbónat og magnesíumsílíkat við há-þéttniferli sem á eftir kemur. Þetta getur stíflað himnuholur, skemmt himnuþætti eða fest sig við varmaskiptarör uppgufunartækisins, dregið verulega úr skilvirkni varmaflutnings og aukið hreinsunartíðni og rekstrarkostnað.
Eftirfarandi eru nokkrir almennt notaðir og mjög árangursríkir mýkingar- og hörkuferlar fyrir formeðferð:
1. Mýking á efnaúrkomu
Þetta er klassískasta og mest notaða ferlið. Meginregla þess er að bæta við kemískum efnum til að umbreyta hörkujónum í botnfall með afar litla leysni, sem síðan er aðskilið með botnfalli eða síun.
a) Kalk-sódaaskaferli: Þetta er ákjósanlegasta aðferðin til að meðhöndla afrennsli með mikilli-hörku, sérstaklega þegar kalsíumhörkja er mikil og magnesíumhörka er lítil.
Viðbrögðin eru tveggja-þrepa ferli:
Kölkun: Fyrst er kalki (Ca(OH)₂) bætt við til að umbreyta kalsíumbíkarbónati í vatninu í kalsíumkarbónatbotnfall. Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Non-karbónat hörku: Síðan er gosaska (Na₂CO₃) bætt við til að hvarfast við ó-karbónat kalsíum og magnesíum hörku í vatninu.
CaSO4 + Na₂CO3 → CaCO₃↓ + Na₂SO4
MgSO4 + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaSO4 (CaSO4 sem myndast hvarfast síðan við gosösku).
Eiginleikar: Ákjósanlegur pH-gildi fyrir kalkafkalkningu er yfirleitt 9,5-10,5; fyrir háþróaða magnesíumeyðingu þarf að hækka pH í 10,5-11,0 eða jafnvel hærra, þar sem útfelling magnesíumhýdroxíðs krefst meiri basa. Fræðilega séð er hægt að minnka styrk kalsíums í 30-40 mg/L (mælt sem CaCO₃) og magnesíumstyrk niður í 10 mg/L.
Kostir: Lítill kostnaður við hvarfefni (kalk og gosaska eru ódýr), þroskuð tækni og mikil meðferðargeta.
Ókostir: Myndar mikið magn af kemískri seyru (u.þ.b. 1-3% af meðhöndluðu vatnsrúmmáli), sem krefst viðbótar afvötnunareininga fyrir seyru; með því að hækka pH hækkar heildaruppleyst fast efni (TDS) í vatninu.
b) Natríumhýdroxíð-gosaskaaðferð: Þessi aðferð notar fljótandi ætandi gos (NaOH) í stað kalks og hentar vel fyrir notkun með mikilli magnesíumhörku eða þegar óæskilegt er að bæta við kalsíumjónum til viðbótar.
Meginregla:
Mg²⁺ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺
Ca²⁺ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2Na⁺
Eiginleikar: Í samanburði við kalkaðferðina er magn seyru sem framleitt er um það bil 30-50% minna. Vegna þess að engar kalsíumjónir eru settar inn er seyran fyrst og fremst samsett úr Mg(OH)2 og CaCO3, sem leiðir til hreinni seyru.
Kostnaður: Kostnaður við NaOH er verulega hærri en kalk, sem leiðir til hærri rekstrarkostnaðar. Þessi aðferð er almennt notuð fyrir lítið til miðlungs vatnsmagn eða þar sem mikil gæði seyru skipta sköpum.
Notkun: Ekki er þörf á mölunar- og undirbúningsbúnaði sem þarf fyrir kalkskammtakerfi, sem leiðir til hreinnara rekstrarumhverfis.
c) Sam-úrkoma (viðbót á storkuefni)
Til að bæta úrkomuskilvirkni og frárennslisgæði er litlu magni af flokkunarefni (eins og PAM) og storkuefni (eins og járnklóríð FeCl₃) venjulega bætt við í efnaúrfellingarferlinu. Þetta getur dregið úr gruggi frárennslis niður í 10 NTU, sem minnkar álagið á síðari síunareiningar.
2. Jónaskiptaaðferð
Þrátt fyrir að efnaúrfelling sé -hagkvæm, getur afgangshörkja frárennslis þess samt verið of mikil fyrir viðkvæm himnukerfi eins og öfugt himnuflæði (RO). Hægt er að nota jónaskipti sem fægjaferli til að fjarlægja djúpa hörku.
Með því að nota sterk súr katjónaskiptaresín koma natríumjónir (Na⁺) í stað kalsíum- og magnesíumjóna í vatninu.
2R-Na + Ca²⁺ → R₂-Ca + 2Na⁺
Eiginleikar: Frábær frárennslisgæði, með afgangshörku sem er stöðugt stjórnað við<1 mg/L (as CaCO₃), perfectly meeting the feed water requirements of RO membranes (generally <1-2 mg/L). After the resin reaches saturation, it needs to be regenerated with a 5-10% NaCl solution (brine), which produces high-hardness waste brine.
Umsóknarsviðsmynd: Nanósíun er almennt ekki eingöngu notuð til að mýkja afrennsli með mikilli -seltu vegna þess að há selta (há TDS) hrávatnsins keppir við hörkujónir um skiptistaði á plastefninu, sem leiðir til mikillar lækkunar á plastefnisgetu, tíðri endurnýjun og lélegri hagkvæmni. Það er hentugra fyrir auka djúpmýkingu eftir formeðferð með efnaútfellingu.
3. Himnu nanósíun
Nanósíun er himnutækni á milli öfugs himnuflæðis og ofsíunar. Einstök hleðslu- og sigtiáhrif þess gefa honum sérstaka kosti á mýkingarsviðinu.
Nanofiltration membranes have a high rejection rate (>95-98%) fyrir tvígildar jónir (eins og Ca⁺, Mg⁺ og SO₄²⁻), en höfnunarhlutfall fyrir eingildar jónir (eins og Na⁺ og Cl⁻) er lægra (20-80%).
Eiginleikar: Fræðilegt fjarlægingarhlutfall fyrir kalsíumsúlfat (CaSO₄) getur náð 99,8%, sem kemur í raun í veg fyrir myndun súlfatkvarða. Rekstrarþrýstingur er venjulega 5-15 bör, mun lægri en RO himna, sem leiðir til tiltölulega lítillar orkunotkunar.
Kostir: Eðlisfræðilegt ferli, engin hvarfefni krafist, engin efnaseðja myndast; getur samtímis fjarlægt lífræn efni og lit.
Ókostir: Verður að byggjast á góðri formeðferð (eins og ofursíun (UF)) til að koma í veg fyrir að himnur gróist; framleiðir óblandaða lausn (runnivatn) með meiri hörku, sem þarfnast síðari meðhöndlunar; og hefur mikinn fjárfestingarkostnað.
Notkun: Sérstaklega hentugur til að for-meðhöndla mikið-vatn með mikilli súlfathörku og miklu lífrænu innihaldi.
4. Pípulaga örsíun (TMF)
Notar efnafræðileg útfellingarhvarf (eins og kalk-sódaferlið) til að breyta hörkujónum í óleysanlegt botnfall (eins og CaCO₃ og Mg(OH)₂). Hins vegar, næsta seyru-vatnsskiljunarskref byggist ekki lengur á þyngdaraflssetnun, heldur er það gert með mikilli-skilvirkni síun pípulaga örsíunarhimnunnar.
Efnahvarfseining: Afrennsli er vandlega blandað og hvarf við mýkingarefni (eins og kalk, gosaska og NaOH) í hvarftanki eða reactor, sem myndar míkron- eða jafnvel nanómetra- botnfallagnir.
Himnuaðskilnaðareining: Botnfalls-ríkt hvarfafrennsli fer beint inn í pípulaga örsíunarhimnukerfið. Örholurnar (venjulega 0,1-0,2 μm) í himnuveggnum hleypa aðeins vatni og uppleystum söltum í gegn, en stöðva algjörlega allar útfelldar agnir, sviflausn, kvoða og flestar bakteríur og vírusa og ná tafarlausum og skilvirkum aðskilnaði drulluvatns.
Himnueining: Samanstendur af mörgum samsíða pípulaga himnum, venjulega 5-12 mm í þvermál, með innri stuðningi og síulagi á yfirborðinu. Þessi hönnun með stóra þvermál veitir framúrskarandi mótstöðu gegn mengun og sliti.
Hringrásardæla: Veitir kross-flæðishraða yfir himnuna (venjulega 3-4,5 m/s). Þessi mikli flæðishraði skolar yfirborð himnunnar kröftuglega og kemur í raun í veg fyrir gróður og stíflu.
Rekstrarhamur: Notað er síunarkerfi í hringrás, þar sem þykknið fer stöðugt aftur inn í reactor til að viðhalda háum styrk fastra efna (allt að 1-3%). Permeat (afurðavatn) er stöðugt losað. Þegar styrkur seyru í reactor nær ákveðnu marki (td 2,5-3%), er hluti af óblandaðri seyru tæmd sjálfkrafa.
Kostir: Frábær og stöðug frárennslisgæði, með stöðugt lágt grugg á<0.2 NTU and an SDI15 value of <3 (typically <1).
Hár seyrustyrkur með lágmarks rúmmáli: TMF kerfið losar seyru í styrkleikanum 2,5%-3,5% (miðað við þyngd). Þessi minnkun á rúmmáli seyru um meira en 60% dregur verulega úr álagi og kostnaði við síðari afvötnunareiningar fyrir seyru (td efna- og orkunotkun fyrir skilvindur og plötu- og rammasíupressur).
Fyrirferðarlítið fótspor og einingahönnun útiloka þörfina á fyrirferðarmiklum botnfallsgeymum og fjöl-miðlasíur, sem leiðir til mjög samþætts kerfis sem getur minnkað fótspor um 50%-70%.
Ókostir: Krefst hringrásardælu til að veita háan -flæðishraða, sem leiðir til tiltölulega mikillar orkunotkunar kerfisins (þó að það sé að hluta til vegið upp með minni kostnaði við meðhöndlun seyru). Himnuþættir krefjast reglulegrar efnahreinsunar (CIP), venjulega með sýruþvotti (td sítrónusýru) til að fjarlægja ólífræna hreiður og basískum þvotti (td NaOH) til að fjarlægja lífrænar aðskotaefni. Hágæða pípulaga himnur geta varað í 5-7 ár þegar þeim er haldið vel við.