تقدير جرعة الجير في عملية معالجة المياه

جوهر تليين الجير هو تقليل عسر الماء عن طريق إضافة الجير الذي يتفاعل كيميائيا مع عسر الماء المؤقت والدائم لتكوين رواسب كربونات الكالسيوم وهيدروكسيد المغنسيوم غير القابلة للذوبان.

التفاعلات الكيميائية الرئيسية تشكل الأساس للتقدير:

1. إزالة صلابة الكربونات (التفاعل مع CO₂ و Ca(HCO₃)₂):

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O

2. إزالة صلابة المغنيسيوم (التفاعل مع Mg(HCO₃)₂ وMg²⁺):

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O

Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺ (يقدم هذا التفاعل كمية متساوية المولية من أيونات الكالسيوم)

3. الإضافة المفرطة: هناك حاجة إلى جير إضافي لتوفير OH⁻، الذي يتفاعل مع HCO₃⁻ لإنتاج CO₃²⁻، وللحفاظ على الرقم الهيدروجيني أعلى من 10.3 لضمان الترسيب الكامل لـ Mg(OH)₂.

بالنظر إلى الصلابة الكلية (TH)، وصلابة الكالسيوم (Ca-H)، وصلابة المغنيسيوم (Mg-H)، والقاعدية الكلية (TA)، فإن كمية الجير المراد إضافتها (على أساس 100% CaO النقي) يمكن تقسيمها إلى الأجزاء التالية:

1. الجير المطلوب لتحييد ثاني أكسيد الكربون الحر (L₁):

نسبة العناصر المتكافئة: 1 مول من ثاني أكسيد الكربون: 1 مول من CaO

L₁=[CO₂] (الوحدات متسقة؛ إذا تم التعبير عنها جميعًا بـ CaCO₃ mg/L، فإن القيم متساوية.)

2. الجير اللازم لإزالة صلابة الكربونات (L₂):

يتناول هذا الجزء الصلابة المقابلة للأساسية. نسبة العناصر المتكافئة: 2 مول من HCO₃⁻ (أي 1 مول Ca(HCO₃)₂) : 1 مول CaO

L₂=[TA] (بما أن كلاهما يتم حسابهما كـ CaCO₃، فإن الكتلة المولية متساوية عدديًا بعد التحويل.)

الجير-جهاز تليين كربونات الصوديوم لجرعات الكربون المنشط* - حماية البيئة عبر الإنترنت

3. كمية الجير (L₃) اللازمة لإزالة صلابة المغنيسيوم:

يتطلب ترسيب المغنيسيوم جزأين من OH⁻، وتدخل كمية مكافئة من أيونات الكالسيوم إلى الماء بعد التفاعل. النسبة المتكافئة: 1 مول Mg²⁺ : 2 مول CaO

L₃=2 × [Mg - H] (بافتراض CaCO₃، معامل نسبة الكتلة هو (56/100) × 2 ≈ 1.12، ولكن يتم حسابه بشكل أكثر شيوعًا مباشرة باستخدام العلاقات المولية، أي مضاعفة القيمة. هنا، [Mg - H] يشير إلى جزء صلابة المغنيسيوم الذي يجب إزالته، أي صلابة مغنيسيوم الماء الأصلية مطروحًا منها الهدف المسموح به صلابة المغنيسيوم المتبقية.

4. جرعة الجير الزائدة (L₄):

لضمان التفاعل الكامل، وخاصة هطول المغنيسيوم، فمن الضروري عادة الحفاظ على درجة الحموضة من 10-11، الأمر الذي يتطلب إضافة الجير الزائد. عادةً ما يتم تقدير القيمة الزائدة تجريبياً بحوالي 25 ~ 50 مجم / لتر (مثل CaCO₃). للحصول على تليين أكثر تقدمًا، قد تكون القيمة الزائدة أكبر.

5. جرعة الجير النظرية (على أساس 100%) (على أساس CaO):

L_theoretical=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H ستتم إزالته] + القيمة الزائدة

الجير التجاري (الجير الحي أو الجير المطفأ) ليس نقيًا بنسبة 100%. الجرعة الفعلية (كجم/م³ أو جم/لتر)=L_نظري / نقاء الجير التجاري (%)

على سبيل المثال، إذا كان L_theoretical هو 200 مجم/لتر CaO، وتم استخدام الجير الحي التجاري بنقاء 85%، فإن الجرعة الفعلية=200/0.85 ≈ 235 مجم/لتر.