Вапнування реалізується при обробці вихідної води в освітлювачах суспезіей гашеного вапна Са (ОН) 2. званої вапняним молоком. Основне призначення вапнування - зниження лужності оброблюваної води; при цьому відбувається часткове зниження загальної жорсткості оброблюваної води, солевмісту, кремнійсодержанія, концентрації сполук заліза і одночасно з води видаляються ГДП.
Сутність процесу вапнування полягає в тому, що при введенні вапна досягається підвищення рН оброблюваної води до значення 9,5 - 10,3, при якому бікарбонати
У спрощеному вигляді при вапнування протікають наступні реакції:
1) при введенні вапна відбувається її дисоціація, яка веде до підвищення рН
2) у воді з'являються іони ОН -. які зв'язують вільну вуглекислоту переводячи її в карбонат-іони
3) відбувається дисоціація гідрокарбонатних іонів (бікарбонатів) з переведенням їх в карбонати
причому по реакції (3) з одного одновалентного іона
4) виділення в осад майже нерозчинного СаСО3 відбувається при досягненні твори розчинності по карбонату кальцію. так як у воді є кальцій, що міститься у вихідній воді, так і введений з вапном, і новоутворені карбонати
5) при перевищенні дози вапна над її кількістю, необхідною для утворення карбонатів у воді, з'являється надлишок іонів ОН - і може бути перевищено твір розчинності
При суміщенні процесів вапнування і коагуляції в якості коагулянту використовують зазвичай сульфат двовалентного заліза в дозуванні Дк. На освіту гідроксиду заліза при вапнуванні потрібен додатковий витрата вапна як джерела гідроксид-іонів, що повинно враховуватися при розрахунку дози вапна:
Наведені реакції (1-6) дозволяють визначити необхідну дозу вапна в процесі вапнування при виділенні, головним чином, СаСО3 (карбонатний режим з рН = 9,5), а також збільшену дозу вапна з додатковим осадженням магнію у вигляді Mg (OH) 2 ( гідратний режим з рН = 10,0 - 10,3). У промислових умовах вести строгий режим дозування вапна, що забезпечує відсутність гідратної лужності, практично неможливо. Зазвичай процес вапнування проводять в гідратної режимі із залишковою гідратної лужністю, яка дорівнює 0,1 - 0,3 мг-екв / дм 3. У гідратний режимі утворюється шлам, який має однорідну сирну структуру з великими добре тримає в облозі пластівцями. У карбонатном режимі шлам має структуру піску, швидко осідає, але стовп рідини над межею поділу освітлюється погано. До переваг гідратного режиму вапнування відноситься також те, що присутність гідроксиду магнію в осаді сприяє зниженню кремнійсодержанія на 25 - 30% за рахунок адсорбції іонів
При визначенні дози вапна треба мати на увазі, що крім теоретично необхідної кількості іонів ОН - по реакціях (2), (3), (5) для зсуву оборотних реакцій в потрібному напрямку доводиться вводити надлишок вапна в межах 0,1 - 0,2 мг-екв / дм 3. що визначає наявність в вапнувати воді титруемой гідратної лужності, підвищення рН до 10,1 - 10,3 одиниць і практична відсутність титруемой бикарбонатной лужності.
При розрахунку дози вапна необхідно враховувати іонний склад оброблюваної води. Для практичного використання розрахункова доза вапна Ді. мг-екв / дм 3. визначається для більшості типів вод, для яких
Передозування вапна по відношенню до частки виділеного магнію Mg 2+ при гідратний режимі не супроводжується зниженням жорсткості та лужності, а викликає заміну некарбонатних магнієвої жорсткості на кальцієву по реакції
.
До моменту проходження всіх стадій вапнування залишкова карбонатная лужність (тобто сума
Погіршення реальних результатів по лужності, концентрацій іонів Са 2+ (на 0,15 - 0,3 мг-екв / дм 3) і Mg 2+ (на 0,1 - 0,15 мг-екв / дм 3) в процесі вапнування в порівнянні з рівноважними їх значеннями пов'язують з впливом кінетичних факторів: досить повільної кристалізацією утворюється твердої фази СаСО3 і Mg (OH) 2 при наближенні системи до стану рівноваги і «гальмує» ролі органічних домішок (захисних колоїдів) вихідної води, а також з виносом з освітлювача мікрокристалів твердої фази.