Kaļķiem ir daudzfunkcionāls, ekonomisks un efektīvs ķīmiskais stūrakmens rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanā, un tā funkcija sniedzas daudz tālāk par vienkāršu skābju{0}}bāzes regulēšanu. Tās galvenā vērtība ir ūdenī izšķīdušo piesārņotāju pārvēršana nešķīstošās cietās vielās, izmantojot virkni ķīmisku un fizikālu procesu, tādējādi panākot atdalīšanu un attīrīšanu.
1. pH regulēšana un nokrišņu reakcija
Galvenās kaļķu sastāvdaļas ir kalcija oksīds (CaO) vai kalcija hidroksīds (Ca(OH)₂), kas, izšķīdinot ūdenī, veido stipri sārmainu vidi. Tas ir visu tā funkciju pamatā.
Tas var ātri neitralizēt skābos notekūdeņus neitrālos vai sārmainos apstākļos, radot nepieciešamos apstākļus turpmākai attīrīšanai un metāla nogulsnēšanai.
Sārmainos apstākļos tas var reaģēt ar dažādiem metālu joniem ūdenī, veidojot ūdenī -nešķīstošus hidroksīdus vai sāls nogulsnes. Piemēram:
Smago metālu (piemēram, vara, niķeļa, cinka, hroma) noņemšana: Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Fosfora atdalīšana: Reakcija ar ortofosfātu, veidojot hidroksilapatīta nogulsnes: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Fluora atdalīšana: kalcija fluorīda nogulšņu veidošanās: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Koagulācijas-sinerģisks efekts
Kaļķi ne tikai nodrošina sārmainu vidi, bet arī to radītajiem kalcija joniem (Ca²⁺) un pašām nogulsnēm ir fizikāli ķīmiska sinerģiska iedarbība:
Ca²⁺ var saspiest elektrisko dubulto koloidālo daļiņu slāni notekūdeņos, samazinot to stabilitāti un veicinot koloidālo koagulāciju.
Radušās kalcija hidroksīda mikrošķīstošās vielas un to floki veidošanās un sedimentācijas laikā darbojas kā smalks tīkls, mehāniski iekapsulējot, adsorbējot un aizslaukot ūdenī esošās smalkās suspendētās daļiņas, organiskos pigmentus un dažas koloidālās vielas, liekot tām nosēsties kopā. Šis process ievērojami uzlabo duļķainības un krāsas noņemšanas efektivitāti.
3. Uzlabotas apstrādes iespējas specifiskiem piesārņotājiem
Dažos rūpniecisko notekūdeņu scenārijos kaļķiem ir izšķiroša nozīme:
Demulģēšana un eļļas noņemšana: Eļļainiem un emulģētiem notekūdeņiem augsta pH vide var izjaukt stabilu emulģētas eļļas pilienu saskarni, veicinot eļļas demulsifikāciju un atdalīšanu.
Pārziepjošana: var pārziepjot notekūdeņos esošās taukskābes un citas organiskās vielas, radot nešķīstošas kalcija ziepes, kuras ir vieglāk noņemt.
Ķīmiskā sacietēšana: notekūdeņiem, kas satur sulfīdus, arsenātus utt., Tas var radīt stabilākas kalcija sāls nogulsnes, samazinot to toksicitāti un migrāciju.
4. Cietības noņemšana
Kaļķis ir visefektīvākais, lai noņemtu "karbonāta cietību" (ti, kalcija un magnija cietību, kas saistīta ar bikarbonāta joniem). Galvenā reakcija ir "bikarbonāta sārmināšanas nogulsnēšanās":
Kalcija cietības noņemšana: Ca(OH)₂ + Ca(HCO3)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Šī reakcija ir ļoti svarīga: ārēji ievadīti kalcija joni (no kaļķa) reaģē ar kalcija bikarbonātu ūdenī, veidojot kalcija karbonāta nogulsnes. Teorētiski, lai noņemtu 1 kalcija bikarbonāta molekulu, ir nepieciešama 1 molekula kaļķa un rodas 2 molekulas kalcija karbonāta nogulsnes.
Magnija cietības noņemšana: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Magnija noņemšanai nepieciešams augstāks pH līmenis (parasti virs 10,5), jo magnija hidroksīdam ir mazāka šķīdība. Kaļķi vispirms pārvērš magnija karbonātu magnija hidroksīda nogulsnēs, vienlaikus pārvēršot saistītos bikarbonāta jonus kalcija karbonāta nogulsnēs.
Lietojumos, kuros nepieciešama dziļa notekūdeņu mīkstināšana (vienlaikus noņemot gan karbonātu, gan ne{0}}karbonātu cietību), parasti izmanto "kaļķu-sodas procesu".
Kaļķis (Ca(OH)₂): noņem karbonāta cietību (kā aprakstīts iepriekš).
Sodas pelni (Na₂CO₃): noņem ne{0}}karbonātu cietību. Piemēram:
CaCl₂ + Na₂CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na2CO3 + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO3↓ + Na2SO4
Šis kombinētais process var samazināt kopējo cietību līdz zemam līmenim pie piemērota pH.
