石灰-纯碱软化工艺（Lime-Soda Softening Process）是传统且经典的水软化方法之一，主要用于去除水中钙（Ca²⁺）和镁（Mg²⁺）离子，降低水的硬度，其属于典型的硬度沉淀反应，沉淀物质为碳酸钙和氢氧化镁，也就是软化污泥。本文从石灰-纯碱软化基本原理和污泥产量影响因素出发，分享石灰-纯碱软化污泥产生量确定方法，供水处理人士参考。
一、石灰-纯碱软化基本原理及污泥产量影响因素
在石灰-纯碱软化过程中，主要发生以下化学反应。
从以上化学反应方程式可见，影响石灰-纯碱软化污泥产生量的主要因素为以下三点。（1）水中暂时硬度的占比。当水中碱度较高时，水中的钙（Ca²⁺）和镁（Mg²⁺）离子多以Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2的形式存在（称为暂时硬度），而去除1mol的Ca(HCO3)2会产生2mol的CaCO3、去除1mol的Mg(HCO3)2会产生2mol的CaCO3和1mol的Mg(OH)2；而如果水中碱度较低，便需要多投加Na2CO3，以去除永久硬度，对于永久硬度，去除1mol的MgSO4（或MgCl）、CaSO4（或CaCl2）仅分别产生1mol的Mg(OH)2和1mol的CaCO3。相比碱度较高时，污泥量大幅度减少，但药剂成本相应增加。这是理论产生量，也是符合最底层科学原理的事实，并不会因为某些工程设计公司对高密池、斜板沉淀池的优化设计而减少，类似这样宣传是不切实际的。（2）水中钙、镁离子的占比。当水中的硬度以钙（Ca²⁺）占主导时，软化沉淀物以CaCO3为主；当水中的硬度以镁（Mg²⁺）占主导时，即生成Mg(OH)2，又生成CaCO3。这说明，镁离子占比较高时，污泥产生量增加。这也是在西北地区（硫酸根型镁硬水）选择石灰或是氢氧化钠软化的争论焦点，这需要同时考虑污泥产生量、污泥处置成本、加药量、药剂成本四项因素。这并不是某些工程设计公司所宣称的石灰软化成本绝对低于氢氧化钠软化，或氢氧化钠软化成本绝对低于石灰软化。（3）混凝剂种类。铝盐混凝剂污泥产生量低于铁盐混凝剂，如下反应方程式所示。从反应方程式可见，混凝剂导致产生的沉淀物主要是铁、铝的氢氧化物。投加1kg的硫酸铝混凝剂，会产生0.2626kg的氢氧化铝沉淀；投加1kg的硫酸铁混凝剂，会产生0.5350kg的氢氧化铁沉淀。这也是有客观依据的事实，并不是像混凝剂厂家均宣传自己的产品污泥产量低那样。如前所述，软化污泥本质上是由碳酸钙和氢氧化镁沉淀组成的，悬浮物也会在软化过程中沉淀进入污泥，同时，被去除的还有存在于药剂中的不溶物质，例如石灰砂。软化污泥产生量计算公式如下。式中：m 为软化污泥产生量，kg/m³；Ca²⁺ 为水中去除钙硬度的量，g/m³，以CaCO3计；Mg²⁺ 为水中去除镁硬度的量，g/m³，以CaCO3计；D 为混凝剂加药量，g/m³；α 为混凝剂污泥折算系数，对于不同种类混凝剂，α取值不同，可按下表取值；X 为助凝剂投加量，g/m³；TSS 为水中总悬浮固体，g/m³，对于有条件检测的可以根据水质化验分析结果计算，对于无条件检测的，可以测量浊度后，按照浊度的1.4~2.0倍计算。本文分析总结了软化污泥产生量的影响因素和简便的计算方法，污泥产生量的影响因素关系到生产运营的成本控制，污泥产生量的计算方法关系到设计初期工艺的选取和评估，合理确定这两个环节，有助于节能降耗，避免多走弯路。
