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硬水的危害
发布于 2014-01-06

       装修时,大家都喜欢买高档的洁具、脸盆、龙头等配件,这些涉水产品,就像汽车用油一样,越是高档的产品,越是需要优质的水源,北方水质都偏硬,这些涉水用品,往往会出现这个档次产品不应有的问题,

比如花洒的喷头有白色的水垢,龙头水流量逐渐变小,洁白的瓷面有黄色的痕迹和污垢,还很难擦洗干净,毛巾用过一段就会变得不再柔软,其实这一切的根源,都在涉水用具的油品(水),出了问题。

       在日常生活中,用硬水洗衣服不仅肥皂不易起泡沫,丧失了去污能力,而且还能使纤维变硬、发脆,损坏衣物。用高硬水洗澡后,头发、皮肤有发粘的感觉。用硬水煮豌豆、蚕豆,不易煮熟烧烂。硬水使壶底结垢1mm厚,比新水壶烧水多耗费约1/3的燃料。近年来,有人提出我国北方某些城市饮用水硬度升高,可能是肾结石发病率增长的一个原因。另外,有人根据国内外一些城市的调查,得出结论认为饮用水硬度与心血管病死亡率成正比。

在工业生产上,纺织印染工业使用硬水,既浪费肥皂,印染物又容易起斑点、生垢、发花、色彩黯淡、洁白度下降,从而造成次品及废品,增加了生产成本。用硬水酿造果酒和啤酒,易产生混浊和沉淀,降低酒的质量。硬水不能用来进行化学实验,也不能制取化学试剂、药品和针剂。锅炉使用硬水,就会在炉内和管道上生成水垢,不但多耗费燃料,而且还影响锅炉寿命,甚至会引起爆炸事故。 

硬水的分类

硬水是指水中溶解的某些矿物质较多。通常把含有一定数量钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等杂质的水叫硬水。水的软硬程度是以硬度来衡量的。水的硬度是指除碱金属以外的全部金属离子浓度的总和,但硬度主要由钙、镁构成,所以水的硬度常指钙、镁离子浓度的总和。

因为不同种类的钙、镁盐类性质各异。所以在硬度的名称划分上也不相同。由钙、镁的酸式碳酸盐组成的硬度叫碳酸盐硬度,即暂时硬度(煮沸后可分解)。由钙、镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐类组成的硬度叫非碳酸盐硬度,即永久硬度(在高温高压下才可沉淀消除)。暂时硬度与永久硬度的总和叫总硬度。总硬度也可简称为硬度。含有钾、钠的氢氧根、碳酸根或重碳酸根的盐称为负硬度,其性质与硬度相反,可以抵消某些硬度,如水中有负硬度时,一般就不存在永久硬度。硬度通常以德国度来表示,即1L水中含有相当于10mg氧化钙时,称为1德国度,记为1H°。我国有关部门按照硬度的不同把地下水分为7类:

我国卫生部门和国际卫生组织把饮用水硬度的卫生标准规定为25度(德国度)以下。 

硬水的形成

雨、雪水降落到地面,并流入河、湖、沟渠与池塘,不断溶解土壤和岩石中的钙、镁、硫、氯等物质,因此,河、湖水中的矿物质要比雨雪水中的矿物质多,硬度也大。

如果雨雪水或河湖水渗入地下,通常由于流经的路途比河水长,沿途溶解的矿物质种类和数量也多,所以地下水的硬度比雨雪水与河湖水的硬度高。

因为地球上几乎所有的空降水、河湖水、地下水以及工农业废水、生活污水都要流入海洋,使大量的矿物质流入大海,所以海水的硬度更高。此外,内陆湖泊只能进水,不能泄水,经过长期蒸发浓缩,湖水中的矿物质很多,湖水的硬度也很高。一般说来,雨雪水、河水中的矿物质较少,属于软水、微硬水类型;海水和内陆湖水的矿物质较多,属于特硬水类型;地下水属于微硬水、硬水类型。

近年我国北方一些地区普遍发现有地下水硬度逐年增高的现象。有的城市二十多年来,地下水硬度以平均每年05度~1度的速度增长;有的地区地下水硬度已从15度~20度增高到40度~60度甚至更高。超过25度饮用水标准的地区在不断扩大。那么,这类现象的原因是什么呢?

我国华北平原很多地方的土壤中,含碳酸钙、镁的成分可达10%30%;不少地方地下含有数十厘米厚的硫酸钙质淤泥层。

多年来由于城市大量排放工业废水与生活污水,以及城市郊区引用污水灌溉,污废水中很多酸、碱、盐类等物质被带进土壤层,经过化合分解、离子交换与离子效应等化学作用,把土壤中的钙、镁物质溶解或置换出来。

同时,工业废渣和城市生活垃圾里含有许多有机物与无机物,它们被随意堆放,或用做农肥,在阳光、氧气、二氧化碳、水份以及生物的作用下,发生分解、氧化,也把土壤中的钙、镁物质置换出来。这些钙、镁物质又随雨水、灌溉水和污废水渗入地下,引起浅层地下水硬度的升高。

不少历史悠久的城市,长期以来,居民利用浅井当作排放生活污水的渗井,使大量的污染物质直接进入地下含水层中,造成地下水硬度迅速增高。由于过量的集中开采深层地下水,引起深层地下水位急剧下降,在水位压强差的作用下,高硬度的浅层地下水渗透补给深层地下水,使深层地下水硬度也升高。还有深井井管腐烂、凿井工艺不好,也能使浅层污水沿井壁渗漏污染深层地下水。这些都会形成高硬度的地下水。 

硬水的处理

使硬水软化,主要是降低或去掉水中的钙、镁等离子。一般采用的方法有两大类。如仅降低水中的钙、镁等离子,可用软化水处理法;如要去掉水中的所有离子,则用除盐水处理法。

软化水处理法包括四种:一、药剂法(或叫化学法),即利用石灰、石墨、柞木、烟秸、钠盐和有机胶体等物的化学性质,来吸附水中的水垢,形成钙、镁及其盐类的疏松混合物——可沉淀的水渣,这种水渣容易排除,不至生成硬垢。

二、物理法:利用物理原理改变水中杂质的结垢性质。又分为:1、加热软化法:利用加热预处理,使水中的暂时硬度受热分解。2、磁化法:使水流过一个磁场,因受磁场外力作用,进入锅炉水中的钙、镁盐类形不成坚硬的水垢,只生成易排除的松散沉渣。3、高频法:水经过高频振荡处理,水垢松散,容易排除。三、综合法:药剂与加热综合使用,以达到降低硬度和不结硬垢的目的。四、离子交换剂法:又分为沸石、磺化煤、部分钠离子交换、氢钠离子交换和铵钠离子交换法等。其原理是让硬水通过阳离子交换剂层,使水中的钙、镁等离子与交换剂内部的活动性氢、钠、铵等离子互相交换,流出来的水的硬度就降低了。

除盐水处理法也包括四种:一、离子交换法:又可分为复床、混合床、移动床与流动床法。原理与离子交换剂法相同,只是所采用的交换剂是高级离子交换树脂,自动化程度高,可制取高质量的纯水。二、电渗析法:在直流电场作用下,硬水中的阴、阳离子分别迁移到阳极和阴极上,从而获得除盐水。三、蒸馏法:使高硬水在蒸发器中加热蒸发,然后将蒸汽冷凝而形成脱盐的蒸馏水。四、反渗透法:硬水在高压下,利用一种只让溶剂(即水分子)通过而不让溶质(即盐类分子)通过的半透膜,使溶剂经半透膜反渗透析出而获得除盐水。 

硬水的防治

单纯采用硬水软化措施来达到用水的硬度要求,是一种消极的方法。硬水处理不仅会提高工业生产成本,还消耗大量工业资源和能源。根据对70家工厂的了解,它们每年软化水设备运转费为3000万元,约占企业年产值的1%。其中消耗食盐1×104t,浓度31%的盐酸45×104t,浓度42%的液碱3×104t。这些物质参加硬水软化处理后,产生的废液排到环境中通过化学转换,可形成243×104t的氧化钙,如果有1/10的氧化钙渗主到25×108t地下水中,能使这些水的硬度每年升高1度,从而形成一个消极的恶性循环。因此,针对造成硬水的原因采取防治措施,才是一种积极的办法。防止地下水硬度增高的措施有下列几点:

1
、严禁将未经处理的生活污水、工业废水与垃圾废物排入河、湖、沟渠中。
 2
、工厂企业应节约使用工业原材料,特别是各种酸、碱和盐。要节约用水,注意进行三废治理和综合回收利用,减少污水排放量。工业废水须达到地表水排放标准才可外排,或者由防渗管道输送至污水处理场统一处理。
 3
、严禁使用渗井、渗坑排放生活污水、工业废水与污物,应由下水道排入污水处理场处理。
 4
、严格凿井工艺,封闭回填废井与井管腐烂的坏井,防止浅层、深层地下水之间的联通与相互污染。
 5
、加强地下水资源管理,控制水量开采(其开采量应小于补给量)。同时进行地下水人工补给,使地下水位稳定,水质不至恶化。
 6
、禁止随意堆放和直接在农田上施用城市垃圾粪便,在实施无害化处理后,再用做农田肥料。还要科学地、合理地施用化学肥料。
 7
、供水水源地应设立卫生防护带,尤其是上覆粘土层很薄的地下水开采区更需防护。在防护带内禁止设置有污染的工厂,防止用污水灌溉农田或盲目滥施粪便与化肥。要尽可能实行水源地公园化,以减少水源的污染。

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