石灰軟化

石灰軟化法（石灰バターリング法、石灰ソーダ処理法、クラーク法とも呼ばれる）^[1]は、石灰水（水酸化カルシウム）を添加して沈殿させ、硬度（カルシウムとマグネシウムの塩の沈殿物）を除去する軟水化処理の一種である。この処理は、凝集によってさまざまな微生物や溶解性有機物を除去するのにも効果的である。^[2]

石灰軟化法は、1841 年にテムズ川の水を処理するために初めて使用されました。このプロセスの他の利点が発見されるにつれて、このプロセスの使用は拡大しました。石灰軟化法は、工業用水の使用が拡大した 1900 年代初頭に大幅に使用が拡大しました。石灰軟化法によって得られる軟水は、場合によっては熱伝達やその他のさまざまな工業用途により効果的に使用できます。

石灰水の形で原水に石灰を加えると、pHが上昇し、水中の炭酸塩種の平衡が変化します。溶解した二酸化炭素（CO ₂）は重炭酸塩（HCO⁻
₃）そして炭酸塩（CO^2-
₃この作用により、溶解度積を超えることで炭酸カルシウムが沈殿する。さらに、マグネシウムは二重置換反応で水酸化マグネシウムとして沈殿することもある。^[3]

このプロセスでは、原水中のカルシウム（およびある程度のマグネシウム）と、石灰とともに加えられたカルシウムの両方が沈殿します。これは、ナトリウムがカルシウムイオンとマグネシウムイオンと交換されるイオン交換軟化とは対照的です。石灰軟化では、総溶解固形物（TDS）が大幅に減少しますが、イオン交換軟化（ゼオライト軟化と呼ばれることもあります）では、TDS レベルに大きな変化はありません。

石灰軟化法は、水から 鉄、マンガン、ラジウム、ヒ素を除去するのにも使用できます。

石灰軟化は現在、廃棄ストリームを削減するために、新しい膜プロセスと組み合わせられることがよくあります。石灰軟化は膜プロセスの濃縮物 (または廃棄ストリーム) に適用できるため、硬度 (および TDS) が大幅に低下したストリームが提供され、最終ストリームで使用できます。また、非常に硬い原水の場合 (米国中西部のエタノール製造工場でよく見られます)、石灰軟化を使用して膜供給水を前処理できます。

石灰軟化により、炭酸カルシウムと水酸化マグネシウムの混合物が大量に生成され、非常に微細な白色沈殿物になります。この沈殿物には、原水から凝集した有機物も含まれる場合があります。このスラッジ物質の処理または処分には、プロセスに追加のコストがかかる場合があります。廃棄物を乾燥して再焼成すると、石灰をほぼ完全にリサイクルできますが、乾燥と再焼成は、石灰岩から新しい石灰を生成するよりもコストがかかります。