废水硬度主要是由水中的钙、镁离子（以碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁等盐类形式存在）引起的。

在工业生产中，高硬度废水会导致设备结垢，降低热交换效率，增加能耗，甚至引发设备故障；在生活污水处理及回用过程中，硬水会影响洗涤效果，降低生活用水的舒适度。

此外，排放含有大量硬度离子的废水还可能对自然水体生态平衡产生不良影响。因此，有效去除废水中的硬度离子对于工业生产的稳定运行、水资源的循环利用和生态环境保护具有重要意义。

一、废水除硬原理

废水中的硬度通常分为暂时硬度和永久硬度。暂时硬度主要由钙、镁的碳酸氢盐组成，通过加热可以使其分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀而去除；永久硬度则由钙、镁的硫酸盐、氯化物等组成，需要通过化学、物理或物理化学方法进行去除。

废水除硬的基本原理主要基于沉淀反应、离子交换、膜的选择性透过、吸附作用等。

沉淀反应是利用某些化学药剂与钙、镁离子反应生成难溶性沉淀，从而将其从废水中分离出来；离子交换法是利用离子交换树脂与水中的钙、镁离子进行交换，将其固定在树脂上；膜分离法则是依据膜对不同离子的截留能力差异，实现硬度离子与水的分离；吸附法则是通过吸附剂表面的活性位点对钙、镁离子进行吸附去除。

二、废水除硬的方法

1.化学沉淀法

除硬：投加石灰（Ca(OH)₂）、氢氧化钠（NaOH）或碳酸钠（Na₂CO₃），与钙镁离子反应生成碳酸钙（CaCO₃）、氢氧化镁（Mg(OH)₂）沉淀。

（1）石灰—纯碱法

是最常用的化学沉淀除硬方法之一。该方法向废水中投加石灰（Ca(OH)₃）和纯碱（Na₂CO₃），石灰首先与水中的碳酸氢根反应生成碳酸钙沉淀，同时将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，纯碱则进一步与水中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀。反应过程如下：

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂→2CaCO₃↓+ 2H2O

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

CaSO₄+Na₂CO₃→CaCO₃↓+Na₂SO₄

该方法的优点是处理成本较低，药剂来源广泛，对高浓度硬度废水处理效果显著。但缺点也较为明显，如会产生大量污泥，污泥处理成本较高；反应过程需要精确控制pH值和药剂投加量，否则会影响除硬效果；处理后的废水可能会残留一定量的碳酸钠，导致水质碱度升高。

（2）磷酸盐沉淀法

该磷酸盐沉淀法是向废水中投加磷酸盐，使其与钙、镁离子反应生成难溶性的磷酸钙、磷酸镁沉淀。例如，三聚磷酸钠（Na₅P₃O₁₀）与钙离子反应生成不溶性的磷酸钙沉淀。

该方法除硬效率高，对低浓度硬度废水也有较好的处理效果。然而，该方法会引入大量的磷元素，可能会导致水体富营养化问题，同时磷酸盐药剂价格相对较高，增加了处理成本。

2.膜分离技术

采用管式膜（如聚四氟乙烯PTFE膜）或超滤膜，通过筛分过滤截留化学沉淀产生的悬浮物及胶体，确保出水浊度和硅含量达标。

（1）反渗透（RO）

反渗透是一种在压力驱动下，通过半透膜对溶液中的溶质和溶剂进行分离的技术。反渗透膜孔径非常小（约为0.1-1nm），能够有效截留钙、镁等离子，实现废水除硬。

在除硬过程中，水分子在压力作用下透过反渗透膜，而硬度离子被截留，从而得到低硬度的产水。反渗透法除硬效率高，出水硬度可降至很低水平，适用于对水质要求极高的场合，如电子工业用水、锅炉补给水等。

缺点：运行压力高，能耗较大；膜元件价格昂贵，且容易受到废水中有机物、微生物等污染，需要定期进行清洗和更换，维护成本较高；同时，反渗透过程会产生一定量的浓水，浓水的处理也是一个难题。

（2）纳滤（NF）

纳滤膜的孔径介于反渗透膜和超滤膜之间（约为1-10nm），对二价离子（如钙、镁离子）具有较高的截留率，而对一价离子（如钠离子、氯离子）的截留率相对较低。

纳滤过程在较低的压力下即可运行，相比反渗透能耗有所降低。纳滤除硬不仅可以有效去除硬度离子，还能部分去除有机物和重金属离子。但纳滤膜同样存在易污染的问题，需要对进水进行严格的预处理；而且纳滤膜的使用寿命和除硬效果受水质、操作条件等因素影响较大。

3.吸附法

利用吸附剂表面的活性位点对钙、镁离子进行吸附去除。常用的吸附剂包括活性炭、沸石、膨润土、金属氧化物等。

例如，沸石具有独特的孔道结构和离子交换性能，其内部的可交换阳离子可以与废水中的钙、镁离子发生交换吸附作用。吸附法操作简单，对低浓度硬度废水有一定的处理效果，而且部分吸附剂可以通过再生重复使用。

但吸附剂的吸附容量有限，对于高浓度硬度废水处理效果不佳；吸附剂的再生工艺较为复杂，再生效果不稳定，可能会影响吸附剂的使用寿命和除硬效果。

（来源：环保小蜜蜂）