1、引言

　　我國有大面積的地方為鹽堿地區(qū)和石灰溶地區(qū)，這些地區(qū)的水硬度高，有時硬度達到700多度，硬度嚴重超標，這些水不僅口味極差，而且如果長期飲用，會對入的身體健康造成嚴重損害。目前我國飲用水水質(zhì)標準中硬度為450度，有研究表明水的硬度在170度左右對人體最適合，這些地區(qū)在進行水處理時要考慮軟化處理。目前主要的軟化方法有：石灰藥劑強化混凝法、離子交換法和膜法。

　　2、軟化處理

　　2.1石灰藥劑強化混凝軟化法

　　水的藥劑軟化法的工藝過程，就是根據(jù)容度積原理，按需要向水中投加適當藥劑，使之與鈣、鎂離子反應生成不溶性沉淀物為CaCO3和（OH）₂。通常用的藥劑有石灰、純堿、苛性鈉、磷酸三鈉等，其中以石灰軟化最為常用。

　　石灰經(jīng)消化后。制成石灰乳投加在原水中，在高pH值條件下與重碳酸鹽產(chǎn)生如下反應：

　　Ca（HCO₃）+Ca（OH）₂＝2CaCO₃↓2H₂O

　　Mg（HCO3）₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+MgCO₃+2H₂O

　　MgCO₃+Ca（OH）₂＝Mg（OH）₂↓+CaCO₃↓

　　其中CaCO₃和Mg（OH）₂為沉淀物，鈣鎂二價離子形成的沉淀物在下沉過程中起到混凝劑的作用，CaCO₃具有良好的絮凝作用。使各種沉淀物在反應池中絮凝，在沉淀池和濾池中去除。對于地下水，一般水的濁度不高，不需投加其它混疑劑。其中pH值對混凝效果好壞影響很大，各地在進行石灰軟比時，應根據(jù)當?shù)厮�質(zhì)實際情況，通過燒杯試驗觀察不同pH值下的去除效果，同時考慮投藥的經(jīng)濟性，確定最佳pH值。在生產(chǎn)試驗中投加Ca（OH）₂將水溶液調(diào)整為最洼的pH值。在這種方法中，水的pH值和藥劑投加量是關(guān)鍵。通常在燒杯試驗、模型試驗和生產(chǎn)試驗中確定。為增加混凝效果，可投加聚丙稀酰胺作為助凝劑。投加石灰后，出廠水的pH值會較高，在出廠水中應進行酸中和，調(diào)整水的pH值符合飲用水水質(zhì)標準。許多地區(qū)的水源中，在硬度超標的同時，溶解性總固體和鐵、錳也往往超標，強化混凝和石灰藥劑法也能去除一定的鐵、錳和溶解性總固體。由于石灰的價格低，來源廣，適用于原水的碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低的情況。生活飲用水不要求深度軟化，目前表明這種方法處理后，出水硬度指標完全符合飲用水水質(zhì)標準，石灰藥劑強化混凝法是經(jīng)濟有效的。投加石灰能去除水中大部分碳酸鹽硬度，不能去除非碳酸鹽硬度，如原水非碳酸鹽硬度較高，可用石灰蘇打法。隨著水源受到日益嚴重的污染，普遍水源中的有機物濃度增大，水中出現(xiàn)了隱孢子蟲和其它一些病原菌。美國對石灰藥劑強化混凝法對消毒副產(chǎn)物的前提物去除進行了大量研究，采取不同地方的水源、具有不同水質(zhì)的水樣為研究對象，水樣中的鈣鎂離子濃度比例不同，試圖找到石灰軟化與去除消毒副產(chǎn)物的前提物之間的關(guān)系。為了去除水中的天然有機物，可在石灰軟化處理后加陰離子交換樹脂，這種方法對去除有機物和色度是有效的，能將色度從17度降低到小于3度，一般情況下陰離子樹脂能有效去除分子量在1000以上的有機物，1000以下不一定有效。

　　2.2離子交換軟化法

　　離子交換法，就是將水連續(xù)通過陽離子交換體，使組成水質(zhì)硬度的鈣鎂離子，與離子交換劑中的鈉離子或氫離子進行交換，鈣鎂離子被鈉或氫離子所取代，從而獲得水質(zhì)軟化的效果。常用離子交換劑有陽離子交換樹脂和磺化煤等。離子交換劑的工作交換容量是有限的，當其失去交換能力時，就要進行再生。離子交換樹脂運行過程中原水總含鹽量及其組分、樹脂層高度、運行流速、水溫、再生方式、再生劑品種和純度、再生液濃度和溫度、再生流速、再生劑用量等均會影響樹脂的實際工作交換容量。離子交換法會在水中產(chǎn)生一定的腐蝕性，會在三個方面產(chǎn)生影響：一是會在水中產(chǎn)生金屬腐蝕副產(chǎn)物，二是會改變水的化學性質(zhì)，三是會破壞供水管網(wǎng)的表面鈍化膜，從而腐蝕管網(wǎng)。因此控制水的腐蝕性至關(guān)重要。

　　2.3膜軟化法

　　一方面原水受到日益嚴重的污染，另一方面人們對飲用水的水質(zhì)要求越來越高，隨著膜分離技術(shù)的提高，膜軟化工藝日益受到重視。盡管建造費和運行費比石灰軟化要高，但膜軟化能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飲用水，即使未來的水質(zhì)標準進一步提高，膜法仍能滿足要求，膜軟化的優(yōu)勢相當明顯。膜軟化能處理不同水質(zhì)的原水，能按照人們的要求生產(chǎn)各種質(zhì)量的飲用水。石灰軟化處理不能滿足未來的需要，在建造水廠時，從長遠考慮應選擇膜技術(shù)。但目前膜的價格較貴。隨著膜的價格降低，膜軟化將得到廣泛應用。一些高硬度的水還含有高色度和高天然有機物含量，對這些原水水質(zhì)較差而軟化就要考慮采用膜軟化，膜軟化的同時對色、總有機碳、三鹵甲烷的前提物（THMFP）也能有效的去除。膜軟化適用在進料水質(zhì)餃差而軟化水質(zhì)要求較高的領(lǐng)域，膜軟化具有不需再生、無污泥產(chǎn)生、完全去除有機物、操作簡單、占地面積少等優(yōu)點，是其它軟化工藝所不能比擬的。常用的膜技術(shù)包括電滲析、納濾和反滲透。

　　反滲透在進行軟化時，能將水中的全部鈣鎂離子基本去除，完全軟化的水飲用會對人體健康不利。在采用反滲透軟化時，一部分水繞過反滲透裝置，另一部分進行膜處理，然后將兩部分進行混合，兩者的比值稱為混合率。通過調(diào)節(jié)混合率，使出水硬度到達期望的值。在美國佛羅里達州的兩個農(nóng)村地區(qū)在對井水軟化時采用反滲透膜時，采用混合法。這兩個反滲透膜分離水廠主要差別在兩地的井水水質(zhì)和出水水質(zhì)目標。A地使用較低硬度和總?cè)芙夤腆w淺的含水層，且出水水質(zhì)要求較低。因此允許更大的水繞過，混合率高，減少了制水成本。兩水廠有相近的年運行費用，但A水廠有更高的產(chǎn)水量。第三種情況是采用低壓力的軟化膜，這一軟化膜足以軟化水、去除消毒副產(chǎn)物、降低總?cè)芙夤腆w、去除所有的色度符合飲用水水質(zhì)標準。由于更低的壓力，膜的出水硬度較高，則混合率也更低。總處理費用和前兩種接近。利用更低的混合率，更多的原水經(jīng)過膜處理，能更好控制三鹵甲烷的前提物。

　　電滲析在膜分離領(lǐng)域占有重要地位，在一些地方是飲用水的主要生產(chǎn)方法。在用電滲析降低水的硬度時，應重視預處理工藝，首先要加堿性藥劑去除水中的部分非碳酸鹽硬度，使預處理后水的硬度基本達到飲用水的要求以減少膜表面結(jié)垢。在預處理中，還要降低水的濁度和色度，滿足電滲析的進水水質(zhì)要求，減少膜污染，延長膜的壽命。在電滲析中，不要去除水中全部的鈣鎂離子，完全軟化的水并不適合飲用，通常飲用水的硬度在170度對人體是最好的。為防止電溶析膜上結(jié)垢，電滲析可用頻繁倒極的工作方式，排放的極水可用堿液加以中和處理。電滲析屬深度處理技術(shù)，降低硬度的同時，也可降低水中的溶解性總固體含量。

　　納濾膜屬于有機高分子納米技術(shù)，最適合飲用水的軟化處理。納濾膜具有松散的表面層結(jié)構(gòu)。由于膜內(nèi)氨基和羧基兩種正負基團，對低濃度的鹽類有很高的去除效果，可在較低的壓力（0.5～1Mpa）下實現(xiàn)較高的水通量。納濾膜的總鹽類去除率在50-70％，對Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄²⁺的去除率特別高，在凈水處理中適用高SO²⁺含量的水的軟化，納濾又保留了人體所需的無害的納鉀等鹽分。納濾進水要求幾乎不含濁度，一般要求進水的SDI≤3，故比較適合用于硬度高的地下水軟化處理，由于納濾去除大部分的硬度，出水會對管網(wǎng)產(chǎn)生一定的腐蝕。在膜處理后，對后續(xù)處理要重視，要進行氯消毒，二氧化氯、硫化氫等氣體的去除，控制腐蝕。

　　膜軟化過程應根據(jù)不同進水水質(zhì)、對產(chǎn)品水質(zhì)和水量的要求等，選用不同的軟化膜組件，確立操作工藝流程和參數(shù)。膜法軟化的預處理要求嚴格，通常要經(jīng)過預沉淀、粗濾、精濾等多道預處理工藝。針對高硬度造成CaCO₃過泡和易在納濾膜運轉(zhuǎn)時形成結(jié)垢趨勢，由于建造方使，全自動，管理方便，同采用石灰軟化的水廠相比，膜分離水廠能提供較好的水質(zhì)，膜能去除賈第鞭毛蟲、隱泡子蟲、放射性核素、硫、氮、金屬、大部分有機致癌物。隨著飲用水中出現(xiàn)的氯化消毒副產(chǎn)物和隱孢子蟲等水傳播細菌，膜軟化方法更是優(yōu)選的方法。膜凈化水廠主要為小水量的，但目前膜軟化的最大產(chǎn)水量也可達到每天幾萬噸。

　　3、結(jié)束語

　　各種軟化處理方法各有特點，軟化處理受多種因素影響，石灰藥劑強化混凝法預處理簡單，但出水水質(zhì)不如膜軟化好且管理較繁雜，離子交換軟化法和膜軟化對預處理要求嚴格，費用也較高。若膜軟化法沒旁路使出水水質(zhì)與石灰軟化的一樣，則其操作和維修費用比石灰軟化法的低。