已知處理后出水的溶解性CaF2的濃度,就可以換算成出水中的F-的濃度。查出CaF2的溶度積常數(shù)Sp,應(yīng)用(2)式可求Ca2+的濃度。把(2)式中的Ca2+的濃度解出來,便得到了溶解性CaF2和CaCl2所需要的Ca(OH)2量。
(3)
再通過進水的F-的濃度,求出生成CaF2固性物所需要的Ca2+。這兩部分的Ca2+之和就是在廢水處理過程中Ca(OH)2的理論總投加量。
反應(yīng)中為生成CaCl2投加量的HCl量是根據(jù)與其反應(yīng)的Ca(OH)2.求得。用處理后出水中的CaF2的總濃度減去水中溶解性CaF2濃度,即可求出這部分Ca(OH)2的量。CaCl2是AB2型分子,兩分子HCl與一個Ca(OH)2生成一個CaCl2。所以HCl的摩爾濃度是與其反應(yīng)的Ca(OH)2的摩爾濃度的兩倍。
[HCl] = 2( [Ca(OH)2] + [CaF2] ) (mol)
式中:[HCl] ------ 處理過程中HCl投加量,摩爾(mol)。
[Ca(OH)2]------ 用(3)式求出的Ca(OH)2的用量,摩爾(mol)。
[CaF2] ------ 出水中溶解性CaF2的濃度,即同離子效應(yīng)下CaF2的飽和溶解度,摩爾(mol)。
上面就是處理含氟廢水時Ca(OH)2和HCl投加量計算。在實際工程設(shè)計計算中,可運用以上各式,并應(yīng)考濾固液分離后水中CaF2固性物帶出量,商品消石灰和鹽酸的純度及反應(yīng)不均勻等因素進行計算。
3. 本工程工藝流程設(shè)計
本工程位于山西省運城市,由于交通不便,鹽酸運輸比較麻煩,所以工程中采用了加消石灰、氯化鈣的方法。
基于化學(xué)沉淀的思路與同離子效應(yīng)理論,工藝流程如圖1:
氯化鈣 壓縮空氣
圖1 污水處理工藝流程圖