CN116789281B - 一种高硬度高碱度废水的软化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种高硬度高碱度废水的软化处理方法，通过向废水中投加氢氧化钠除去其中的钙离子，投加氢氧化钠之前，检测待处理废水中的碳酸氢根浓度和钙离子浓度，计算碳酸氢根与钙离子的摩尔比n；若摩尔比n≥1，根据所述钙离子浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量；若摩尔比n＜1，根据所述碳酸氢根浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量。本发明中，根据废水中碳酸氢根和钙离子的摩尔比控制氢氧化钠的投加量，令实际的投加量与待处理废水的情况精准匹配，既可以充分除去废水中的钙离子以达到出水标准，又可以避免投加氢氧化钠过量造成的浪费。

Description

一种高硬度高碱度废水的软化处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体地说，涉及一种高硬度高碱度废水的软化处理方法。

背景技术

废水中的碱度主要是指碳酸根和碳酸氢根含量的总和，主要以HCO₃ ^-计，而硬度主要是指钙、镁离子的含量。对于废水的软化处理方法一般是根据溶度积原理，在硬水中加入药剂，与水中的镁、钙离子反应生成难溶沉淀，这种方法称之为沉淀软化法或者药剂软化法。常规软化的方法有石灰-纯碱法，也即向废水中投入熟石灰和纯碱(碳酸钠)，从而将水中的镁、钙离子转变为难溶沉淀，从水中分离出来。但这种方法存在药剂消耗量大，成本高等缺点。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高硬度高碱度废水的软化处理方法，通过投加氢氧化钠的方式降低废水的碱度和硬度，同时可以精准控制氢氧化钠的投加量，保证软化处理效果。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种高硬度高碱度废水的软化处理方法，通过向废水中投加氢氧化钠除去其中的钙离子，投加氢氧化钠之前，检测待处理废水中的碳酸氢根浓度和钙离子浓度，计算碳酸氢根与钙离子的摩尔比n；

若摩尔比n≥1，根据所述钙离子浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量；若摩尔比n＜1，根据所述碳酸氢根浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量。

在上述方案中，向废水中投加氢氧化钠药剂，可实现利用废水中的碱度(即碳酸氢根，HCO₃ ^-)去除硬度(即钙离子，Ca²⁺)的目的。具体地，氢氧化钠与废水中的HCO₃ ^-反应可生成CO₃ ^2-，进而CO₃ ^2-通过和Ca²⁺反应生成难溶于水的碳酸钙沉淀，以除去废水中的Ca²⁺，从而使得处理后的废水满足出水钙离子浓度要求。上述过程的具体反应方程式如下：

HCO₃ ^-+OH^-→CO₃ ^2-+H₂O；

Ca²⁺+CO₃ ^2-→CaCO₃。

另外，通过投加氢氧化钠，还可以除去废水中的镁离子(Mg²⁺)，反应方程式如下：

Mg²⁺+2OH^-→Mg(OH)₂。

本发明中，根据废水中碳酸氢根含量与钙离子含量的相对大小关系，以不同的基准确定进行废水软化处理时氢氧化钠的投加量。

具体地，当碳酸氢根与钙离子的摩尔比n不低于1时，说明废水的碱度足够，此时将HCO₃ ^-部分或完全转化成CO₃ ^2-即可充分去除水中的Ca²⁺，从而满足出水钙离子浓度要求，因而根据废水中钙离子浓度可以得到合适的氢氧化钠投加量。

而当所述的摩尔比n小于1时，说明当前废水碱度不足，如果仍根据钙离子浓度计算投加量，会导致没有足够的HCO₃ ^-参与反应，进而钙离子的去除效果与预期不符。因而，本发明在这一情况下根据废水中碳酸氢根浓度确定氢氧化钠的投加量，避免过量投加氢氧化钠但无法达到预期的软化处理效果而造成浪费。对于摩尔比n小于1的情况，如果处理后废水中的钙离子浓度需要达到很低的水平，可以通过补投碳酸钠的方式将投加氢氧化钠无法消耗掉的Ca²⁺进一步从废水中除去。

因此，通过本发明的方案，能够实现氢氧化钠实际的投加量与待处理废水的情况精准匹配，既可以充分除去废水中的钙离子以满足出水钙离子浓度要求，又可以避免投加氢氧化钠过量造成的浪费。同时，进行废水的软化处理时可以不投加碳酸钠，或大大减少碳酸钠的投加量，从而在满足出水钙离子浓度要求的同时减少了碳酸钠药剂的消耗，节约了成本。

进一步地，所述碳酸氢根浓度为碳酸氢根的质量浓度C1，所述钙离子浓度为钙离子的质量浓度C2，所述的摩尔比n根据以下算式计算得到：

其中，M_Ca2+为钙离子的摩尔质量，M_HCO3-为碳酸氢根的摩尔质量，两者均以g/mol为单位。

进一步地，所述氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式进行投加；

当摩尔比n≥1时，向废水中投加氢氧化钠水溶液的投加量T1大于等于根据钙离子浓度C2计算出的理论投加量T01；所述理论投加量T01根据以下公式计算得到：

其中，T01为氢氧化钠水溶液的理论投加量，以ml/L为单位；

C2为废水中的钙离子质量浓度，以mg/L为单位；

M_NaOH为氢氧化钠的摩尔质量，以g/mol为单位；

ρ为氢氧化钠水溶液的密度，以g/cm³为单位；

w％为氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分数。

具体地，本发明中，采用质量浓度为32％的氢氧化钠水溶液对废水进行软化处理，所述质量浓度为32％的氢氧化钠水溶液的密度为1.35g/cm³，氢氧化钠的摩尔质量M_NaOH取40g/mol，钙离子的摩尔质量M_Ca2+取40g/mol。

基于此，本发明中理论投加量T01的计算公式如下：

进一步地，根据T1＝a×T01计算投加量T1；其中，a为修正系数，其取值满足：1.00≤a≤1.50；

优选地，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数a的取值。

本发明中，所述的出水钙离子浓度要求具体是指：处理后的废水中，钙离子浓度的允许范围。

在上述方案中，对于摩尔比n不低于1，也即废水碱度足够的情况，每1mol的Ca²⁺理论上需要消耗1mol的OH^-以转化成碳酸钙沉淀。但由于存在化学反应平衡，往往需要加入过量的氢氧化钠才可以实现对废水中Ca²⁺的充分转化。但氢氧化钠的过量幅度也需要适量，若过量较少，对于出水钙离子浓度要求较为严格，也即要求更低的出水钙离子浓度的情况，处理后的废水中钙离子浓度无法降低至满足要求的程度；而如果氢氧化钠过量过多，虽然可以充分去除水中的Ca²⁺，但同时还会造成处理后的废水pH值过高，无法直接排放，还造成了氢氧化钠的浪费。

本发明中，预先根据出水钙离子浓度要求确定修正系数a的取值，通过计算出的理论投加量T01与修正系数a做乘积的方式确定实际的投加量T1，进而可以快速确定出实际进行废水软化处理时需要投加氢氧化钠的量。

进一步地，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数a的取值，包括：

当出水钙离子浓度要求为200～300mg/L时，修正系数a的取值为1.00～1.12；

当出水钙离子浓度要求为100～200mg/L时，修正系数a的取值为1.12～1.30；

当出水钙离子浓度要求为0～100mg/L时，修正系数a的取值为1.30～1.50。

本发明中，经试验测定发现，根据上述出水钙离子浓度要求与修正系数a取值的对应关系，进行氢氧化钠水溶液投加量T1的计算，再按照计算出的投加量T1向待处理废水中投加氢氧化钠水溶液，可以使处理后废水中的钙离子浓度满足对应的出水钙离子浓度要求。

进一步地，所述氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式进行投加；

当摩尔比n＜1时，向废水中投加氢氧化钠水溶液的投加量T2大于等于根据碳酸氢根浓度C1计算出的理论投加量T02；所述理论投加量T02根据以下公式计算得到：

其中，T02为氢氧化钠水溶液的理论投加量，以ml/L为单位；

C1为废水中的碳酸氢根质量浓度，以mg/L为单位；

M_NaOH为氢氧化钠的摩尔质量，以g/mol为单位；

ρ为氢氧化钠水溶液的密度，以g/cm³为单位；

w％为氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分数。

具体地，本发明中，采用质量浓度为32％的氢氧化钠水溶液对废水进行软化处理，所述质量浓度为32％的氢氧化钠水溶液的密度为1.35g/cm³，氢氧化钠的摩尔质量M_NaOH取40g/mol，碳酸氢根的摩尔质量M_HCO3-取61g/mol。

基于此，本发明中理论投加量T02的计算公式如下：

进一步地，根据T2＝b×T02计算投加量T2；其中，b为修正系数，其取值满足：1.00≤b≤1.50；

优选地，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数b的取值。

在上述方案中，对于摩尔比n小于1，也即废水碱度不足的情况，每1mol的HCO₃ ^-理论上需要消耗1mol的OH^-从而转化成CO₃ ^2-，再和Ca²⁺反应生成碳酸钙沉淀。而为确保对Ca²⁺的充分转化去除，同样需要加入相较于理论用量过量的氢氧化钠。氢氧化钠投加量过量幅度偏低，会导致HCO₃ ^-的转化不充分，进而不能充分利用的HCO₃ ^-转化去除废水中的Ca²⁺；而如果氢氧化钠过量幅度过高，已将废水中的HCO₃ ^-完全消耗，并不能进一步除去残余的Ca²⁺，反而会造成处理后的废水pH值过高，需要进一步处理才能够排放的麻烦。

本发明中，预先根据出水钙离子浓度要求确定修正系数b的取值，通过计算出的理论投加量T02与修正系数b做乘积的方式确定实际的投加量T2，有助于快速确定出实际进行废水软化处理时需要投加氢氧化钠的量。

进一步地，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数b的取值，包括：

计算中间参数N，其中N的取值为10×(1－n)的计算结果四舍五入取整数；

根据出水钙离子浓度与所述中间参数N取值的相对关系，确定所述修正系数b的取值。

进一步地，根据出水钙离子浓度与所述中间参数N取值的相对关系，确定所述修正系数b的取值，包括：

在N为奇数或0时，

当出水钙离子浓度要求大于时，修正系数b的取值为1.00～1.15；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.15～1.50；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.50，优选在氢氧化钠水溶液投加完成后，再投加碳酸钠以除去残余的钙离子；

和/或，在N为不等于0的偶数时，

当出水钙离子浓度要求大于时，修正系数b的取值为1.00～1.15；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.15～1.50；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.50，优选在氢氧化钠水溶液投加完成后，再投加碳酸钠以除去残余的钙离子。

本发明中，经试验测定发现，根据上述出水钙离子浓度要求与修正系数b取值的对应关系，进行氢氧化钠投加量T2的计算，再按照计算出的投加量T2向待处理废水中投加氢氧化钠，可以使处理后废水中的钙离子浓度满足对应的出水钙离子浓度要求。

同时，试验中还发现，当修正系数b的取值超过1.50时，相比于采用修正系数b取值为1.50的情况，处理后废水中的钙离子浓度基本不会进一步降低，因而对于出水钙离子浓度要求极低的情况，按照修正系数b取值1.50投加氢氧化钠之后，再进一步投加适量的碳酸钠试剂，可以更加充分地除去废水中残余的Ca²⁺。

进一步地，对于需要继续投加碳酸钠的情况，按照如下方式确定碳酸钠的投加量T3：

投加氢氧化钠水溶液之后，取处理后的废水上清液，检测其中残余钙离子的质量浓度C2’；

根据残余钙离子的质量浓度C2’计算碳酸钠的理论投加量T03；

根据T3＝c×T03计算碳酸钠的投加量T3，c为修正系数，其取值满足1.00≤c≤1.50，优选地，1.10≤c≤1.50，更优地，c＝1.10。

上述方案中，所述理论投加量T03根据以下公式计算得到：

其中，T03为碳酸钠的理论投加量，以g/L为单位；

C2’为投加氢氧化钠处理后的废水中钙离子质量浓度，以mg/L为单位；

M_Na2CO3为碳酸钠的摩尔质量，以g/mol为单位。

进一步地，投加氢氧化钠之后，所得处理后废水的pH值为7.5～8.2。

本发明中，按照上述方案确定氢氧化钠的投加量，并向待处理废水中投加氢氧化钠后，所得处理后废水的pH值在7.5～8.2，此时废水中的Ca²⁺可以被充分去除，且处理后废水的pH值没有过高。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明中，采用向废水中投加氢氧化钠的方式对其进行软化处理，可以不使用纯碱，或大幅度减少纯碱的用量，从而达到降低废水中钙离子含量的目的；根据废水中碳酸氢根含量与钙离子含量的相对大小关系，本发明方案采用不同的基准确定氢氧化钠的投加量，对于碳酸氢根足够参与反应和碳酸氢根含量不足的两种情况，都可以实现氢氧化钠实际的投加量与待处理废水的情况精准匹配，既可以充分除去废水中的钙离子以满足出水钙离子浓度要求，又可以避免投加氢氧化钠过量造成的浪费。

2、本发明中，预先确定出水钙离子浓度与修正系数a、b各自取值的对应关系，在计算出氢氧化钠的理论投加量后，通过理论投加量与修正系数直接做乘积的方式确定实际的投加量，使得实际投加量不低于理论投加量，如此，能够快速确定出实际进行废水软化处理时需要投加氢氧化钠的量，且可以保证处理后废水中的钙离子浓度满足出水钙离子浓度要求。

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种针对碱度足够、钙离子浓度相对偏低的高硬度高碱度废水的软化处理方法，具体如下。

本实施例中，废水处理项目的处理规模为500m³/d，经检测，进水pH值为6.4，待处理的废水中，HCO₃ ^-的质量浓度C1为1500mg/L，Ca²⁺的质量浓度C2为890mg/L。

经计算，本实施例中，碳酸氢根与钙离子的摩尔比n约为1.1，也即n＞1，因此根据Ca²⁺的质量浓度C2计算氢氧化钠水溶液的理论投加量T01。

本实施例中，采用质量浓度32％的氢氧化钠水溶液，其密度为1.35g/cm³，按照如下计算公式进行计算得到：

本实施例中氢氧化钠水溶液的理论投加量T01即为2.060ml/L。

本实施例中，分别采用四个不同取值的修正系数a计算对应的氢氧化钠水溶液的投加量T1，其中，修正系数a的取值与计算出的对应投加量T1如以下表1所示。

表1

修正系数a取值	投加量T1(ml/L)
		1.10	2.266
1.25	2.575
		1.50	3.090
1.75	3.605

本实施例中，通过调节氢氧化钠水溶液加药泵的加药量，按照表1中的投加量分别向废水中投加氢氧化钠水溶液，然后取处理后的废水上清液，进行pH值及HCO₃ ^-、Ca²⁺含量的检测。

经检测，当修正系数a取值1.10，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T1为2.266ml/L时，测得pH值为7.5，HCO₃ ^-浓度为186mg/L，Ca²⁺浓度为216mg/L，此时没有完全除尽钙离子，但可以满足200～300mg/L的出水钙离子浓度要求。

当修正系数a取值1.25，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T1为2.575ml/L时，测得pH值为7.9，HCO₃ ^-浓度为158mg/L，Ca²⁺浓度为134mg/L，此时没有完全除尽钙离子，但可以满足101～200mg/L的出水钙离子浓度要求。

当修正系数a取值1.50，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T1为3.090ml/L时，测得pH值为8.2，HCO₃ ^-浓度为80mg/L，Ca²⁺浓度为0mg/L，说明HCO₃ ^-在pH值为8.2时部分转化成CO₃ ^2-，并可完全去除钙离子，能够满足0～100mg/L的出水钙离子浓度要求。

当修正系数a取值1.75，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T1为3.605ml/L时，测得pH值为8.5，HCO₃ ^-浓度为28mg/L，Ca²⁺浓度为0mg/L，说明在该条件下钙离子也可以被除尽，但此时的氢氧化钠投加量已过量，造成处理后废水的pH值偏高。

实施例2

本实施例提供一种针对碱度不足、钙离子浓度相对偏高的高硬度高碱度废水的软化处理方法，具体如下。

本实施例中，废水处理项目的处理规模为500m³/d，经检测，进水pH值为6.4，待处理的废水中，HCO₃ ^-的质量浓度C1为1500mg/L，Ca²⁺的质量浓度C2为1090mg/L。

经计算，本实施例中，碳酸氢根与钙离子的摩尔比n约为0.9024，也即n＜1，因此根据HCO₃ ^-的质量浓度C1计算氢氧化钠水溶液的理论投加量T02。

进一步计算中间参数N，其中，10×(1－n)≈0.976，则四舍五入取整后中间参数N＝1，为奇数。那么，本实施例中，对出水钙离子浓度要求进行划分的两个临界值分别为：

以及，

本实施例中，采用质量浓度32％的氢氧化钠水溶液，其密度为1.35g/cm³，按照如下计算公式进行计算得到：

本实施例中氢氧化钠水溶液的理论投加量T02即为2.277ml/L。

本实施例中，分别采用四个不同取值的修正系数b计算对应的氢氧化钠水溶液的投加量T2，其中，修正系数b的取值与计算出的对应投加量T2如以下表2所示。

表2

修正系数b取值	投加量T2(ml/L)
		1.10	2.505
1.25	2.846
		1.50	3.416
1.75	3.985

本实施例中，通过调节氢氧化钠水溶液加药泵的加药量，按照表2中的投加量分别向废水中投加氢氧化钠水溶液，然后取处理后的废水上清液，进行pH值及HCO₃ ^-、Ca²⁺含量的检测。

经检测，当修正系数b取值1.10，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为2.505ml/L时，测得pH值为7.7，HCO₃ ^-浓度为186mg/L，Ca²⁺浓度为280mg/L，此时HCO₃ ^-没有完全转化为CO₃ ^2-，也没有完全除尽钙离子，出水钙离子浓度大于200mg/L。

当修正系数b取值1.25，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为2.846ml/L时，测得pH值为8.0，HCO₃ ^-浓度为100mg/L，Ca²⁺浓度为158mg/L，此时HCO₃ ^-没有完全转化为CO₃ ^2-，也没有完全除尽钙离子，但可以满足100～200mg/L的出水钙离子浓度要求。

当修正系数a取值1.50，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为3.416ml/L时，测得pH值为8.2，HCO₃ ^-浓度为0mg/L，Ca²⁺浓度为99mg/L，说明此时HCO₃ ^-已完全转化成CO₃ ^2-并去除了部分钙离子，虽然钙离子并没有完全被去除，但能够满足0～100mg/L的出水钙离子浓度要求。按照Ca²⁺浓度99mg/L计算进一步投加碳酸钠的理论投加量T03为0.262g/L，结合修正系数c＝1.1计算，继续向废水中按照投加量T3为0.288g/L投加碳酸钠，然后取废水上清液检测，测得Ca²⁺浓度为0mg/L，说明可以通过进一步投加碳酸钠将钙离子完全去除。

当修正系数a取值1.75，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为3.985ml/L时，测得pH值为8.5，HCO₃ ^-浓度为0mg/L，Ca²⁺浓度为96mg/L，说明在该条件下虽然相比于前一条件进一步增加了氢氧化钠投加量，但钙离子去除效果没有明显提高，且处理后废水的pH值偏高。

实施例3

本实施例提供一种针对碱度不足、钙离子浓度相对偏高的高硬度高碱度废水的软化处理方法，具体如下。

本实施例中，废水处理项目的处理规模为500m³/d，经检测，进水pH值为6.4，待处理的废水中，HCO₃ ^-的质量浓度C1为1500mg/L，Ca²⁺的质量浓度C2为1229mg/L。

经计算，本实施例中，碳酸氢根与钙离子的摩尔比n约为0.8003，也即n＜1，因此根据HCO₃ ^-的质量浓度C1计算氢氧化钠水溶液的理论投加量T02。

进一步计算中间参数N，其中，10×(1－n)≈1.997，则四舍五入取整后中间参数N＝2，为偶数。那么，本实施例中，对出水钙离子浓度要求进行划分的两个临界值分别为：

以及，

本实施例中，采用质量浓度32％的氢氧化钠水溶液，其密度为1.35g/cm³，按照如下计算公式进行计算得到：

本实施例中氢氧化钠水溶液的理论投加量T02即为2.277ml/L。

本实施例中，分别采用四个不同取值的修正系数b计算对应的氢氧化钠水溶液的投加量T2，其中，修正系数b的取值与计算出的对应投加量T2如以下表3所示。

表3

修正系数b取值	投加量T2(ml/L)
		1.10	2.505
1.25	2.846
		1.50	3.416
1.75	3.985

本实施例中，通过调节氢氧化钠水溶液加药泵的加药量，按照表3中的投加量分别向废水中投加氢氧化钠水溶液，然后取处理后的废水上清液，进行pH值及HCO₃ ^-、Ca²⁺含量的检测。

经检测，当修正系数b取值1.10，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为2.505ml/L时，测得pH值为7.4，HCO₃ ^-浓度为232mg/L，Ca²⁺浓度为421mg/L，此时HCO₃ ^-没有完全转化为CO₃ ^2-，也没有完全除尽钙离子，出水钙离子浓度大于400mg/L。

当修正系数b取值1.25，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为2.846ml/L时，测得pH值为7.8，HCO₃ ^-浓度为143mg/L，Ca²⁺浓度为273mg/L，此时HCO₃ ^-没有完全转化为CO₃ ^2-，也没有完全除尽钙离子，但可以满足200～400mg/L的出水钙离子浓度要求。

当修正系数a取值1.50，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为3.416ml时，测得pH值为8.0，HCO₃ ^-浓度为0mg/L，Ca²⁺浓度为179mg/L，说明此时HCO₃ ^-已完全转化成CO₃ ^2-并去除了部分钙离子，虽然钙离子并没有完全被去除，但能够满足0～200mg/L的出水钙离子浓度要求。按照Ca²⁺浓度179mg/L计算进一步投加碳酸钠的理论投加量T03为0.474g/L，结合修正系数c＝1.1计算，继续向废水中按照投加量T3为0.522g/L投加碳酸钠，然后取废水上清液检测，测得Ca²⁺浓度为0mg/L，可见通过进一步投加碳酸钠可以将钙离子完全去除。

当修正系数a取值1.75，氢氧化钠水溶液(32wt％)投加量T2为3.985ml/L时，测得pH值为8.4，HCO₃ ^-浓度为0mg/L，Ca²⁺浓度为172mg/L，说明在该条件下虽然相比于前一条件进一步增加了氢氧化钠投加量，但钙离子去除效果没有更好，且处理后废水的pH值偏高。

对比例1

本对比例采用现有的处理方法对实施例2中的高硬度高碱度废水进行软化处理，具体如下。

本对比例中，废水进水pH值为6.4，待处理的废水中，HCO₃ ^-的质量浓度C1为1500mg/L，Ca²⁺的质量浓度C2为1090mg/L。

根据纯碱软化的基本原理，纯碱与Ca2+按照摩尔比为1:1进行反应，生成碳酸钙沉淀，则纯碱固体的理论投加量T0为：

为完全去除Ca²⁺，按理论投加量T0乘以系数1.1计算实际投加量T，则纯碱固体的实际投加量T为3.177g/L。

按照上述实际投加量T投加纯碱固体后，取处理后的废水上清液，进行pH值及HCO₃ ^-、Ca²⁺含量的检测，检测结果为pH值为7.4，HCO₃ ^-为1602mg/L，Ca²⁺为0mg/L。

与上述实施例2对比可见，本对比例中采用直接投加纯碱的方式对废水进行软化处理，虽然可以达到完全去除钙离子的目的，但所消耗的纯碱质量约为实施例2中所消耗纯碱质量的11倍。通过以上对比可以说明，本发明的方案通过先投加氢氧化钠，再进一步投加纯碱的软化处理方式，大大减少了纯碱的用量，有利于减少大量使用纯碱所带来的处理成本。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (7)

1.一种高硬度高碱度废水的软化处理方法，通过向废水中投加氢氧化钠除去其中的钙离子，其特征在于，投加氢氧化钠之前，检测待处理废水中的碳酸氢根浓度和钙离子浓度，计算碳酸氢根与钙离子的摩尔比n；

若摩尔比n≥1，根据所述钙离子浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量；若摩尔比n＜1，根据所述碳酸氢根浓度确定向废水中投加氢氧化钠的投加量；

所述氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式进行投加；

当摩尔比n＜1时，根据碳酸氢根浓度C1计算出投加氢氧化钠水溶液的理论投加量T02；所述理论投加量T02根据以下公式计算得到：

其中，T02为氢氧化钠水溶液的理论投加量，以ml/L为单位；

C1为废水中的碳酸氢根质量浓度，以mg/L为单位；

M_NaOH为氢氧化钠的摩尔质量，以g/mol为单位；

M_HCO3-为碳酸氢根的摩尔质量，以g/mol为单位；

ρ为氢氧化钠水溶液的密度，以g/cm³为单位；

w％为氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分数；

计算中间参数N，其中N的取值为10×(1－n)的计算结果四舍五入取整数；

根据T2＝b×T02计算向废水中投加氢氧化钠水溶液的投加量T2，其中，b为修正系数，其取值满足：

在N为奇数或0时，

当出水钙离子浓度要求大于时，修正系数b的取值为1.00～1.15；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.15～1.50；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.50，在氢氧化钠水溶液投加完成后，再投加碳酸钠以除去残余的钙离子；

在N为不等于0的偶数时，

当出水钙离子浓度要求大于时，修正系数b的取值为1.00～1.15；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.15～1.50；

当出水钙离子浓度要求为时，修正系数b的取值为1.50，在氢氧化钠水溶液投加完成后，再投加碳酸钠以除去残余的钙离子；

对于需要继续投加碳酸钠的情况，按照如下方式确定碳酸钠的投加量T3：

投加氢氧化钠水溶液之后，取处理后的废水上清液，检测其中残余钙离子的质量浓度C2’；

根据残余钙离子的质量浓度C2’计算碳酸钠的理论投加量T03；

根据T3＝c×T03计算碳酸钠的投加量T3，c为修正系数，取值为1.10；

所述理论投加量T03根据以下公式计算得到：

其中，T03为碳酸钠的理论投加量，以g/L为单位；

C2’为投加氢氧化钠处理后的废水中钙离子质量浓度，以mg/L为单位；

M_Na2CO3为碳酸钠的摩尔质量，以g/mol为单位。

2.根据权利要求1所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，所述碳酸氢根浓度为碳酸氢根的质量浓度C1，所述钙离子浓度为钙离子的质量浓度C2，所述的摩尔比n根据以下算式计算得到：

其中，M_Ca2+为钙离子的摩尔质量，M_HCO3-为碳酸氢根的摩尔质量，两者均以g/mol为单位。

3.根据权利要求2所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，所述氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式进行投加；

当摩尔比n≥1时，向废水中投加氢氧化钠水溶液的投加量T1大于等于根据钙离子浓度C2计算出的理论投加量T01；所述理论投加量T01根据以下公式计算得到：

其中，T01为氢氧化钠水溶液的理论投加量，以ml/L为单位；

C2为废水中的钙离子质量浓度，以mg/L为单位；

M_NaOH为氢氧化钠的摩尔质量，以g/mol为单位；

ρ为氢氧化钠水溶液的密度，以g/cm³为单位；

w％为氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分数。

4.根据权利要求3所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，根据T1＝a×T01计算投加量T1；其中，a为修正系数，其取值满足：1.00≤a≤1.50。

5.根据权利要求4所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数a的取值。

6.根据权利要求5所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，根据废水处理后的出水钙离子浓度要求确定所述修正系数a的取值，包括：

当出水钙离子浓度要求为200～300mg/L时，修正系数a的取值为1.00～1.12；

当出水钙离子浓度要求为100～200mg/L时，修正系数a的取值为1.12～1.30；

当出水钙离子浓度要求为0～100mg/L时，修正系数a的取值为1.30～1.50。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的高硬度高碱度废水的软化处理方法，其特征在于，投加氢氧化钠之后，所得处理后废水的pH值为7.5～8.2。