在我国,受客观条件限制,部分城市不得不采用高硬度地下水作为供水水源,高效、低耗、操作简单的硬度去除技术研发应用,是饮水安全保障的主要任务。传统结晶软化法因成本低廉、技术成熟、软化效率高,得到广泛应用,但存在结晶产物细碎、沉降性能差,出水浊度高等问题,且pH值偏高,需进行酸回调。为此,本研究以四氧化三铁颗粒为诱导剂,开展诱导结晶与混凝联用的软化技术研究,考察诱导结晶对钙硬度的去除效能,以及混凝对出水浊度和pH的改善效果;综合结晶产物SEM、EDS、FTIR和XRD表征,探讨四氧化三铁诱导剂结晶对钙硬度的去除机理。主要研究成果如下:(1)单独投加沉淀剂进行均相结晶反应时,总结晶率随着沉淀剂投加量的增加而明显增加。当沉淀剂投加C/Ca 比(投加沉淀剂CO32-与原水Ca2+的摩尔比,下同)≥1时,总结晶率超过99%,但微晶产率高,结晶产物以悬浮的微晶形式继续残留在水中,出水浊度高,钙去除率低。(2)与均相结晶相比,诱导结晶对总结晶率有一定提升,且诱导剂粒径越小,总结晶率越高。减小诱导剂粒径,增加投加量大能够有效提高体系的钙去除率,诱导结晶对钙去除率的增加主要是降低微晶产率实现的。当原水钙离子浓度200mg/L,C/Ca=0.5,投加300目10 g/L四氧化三铁诱导剂在结晶对钙的去除率为52%,高于均相结晶时的35%。(3)诱导剂投加参数对结晶反应残余浊度有直接影响,诱导剂粒径低,投加量大有利于得到较低的浊度,当原水钙硬度为200 mg/L,C/Ca=0.5时,投加300目10 g/L四氧化三铁进行诱导结晶体系浊度最低,为38.49NTU;原水钙硬度越低,结晶体系浊度也越低,当原水钙硬度为40 mg/L时,诱导结晶后体系浊度为8.02 NTU。(4)PAC对诱导结晶体系出水的浊度去除效果要优于PFS。随着PAC投加量增加,结晶体系出水浊度降低明显。当原水浊度在38-40 NTU,PAC投加量为7 mg/L,在300rpm 30s+150rpm 5min+75rpm 5min的混凝搅拌条件下得到的浊度最低,为1.16 NTU,基本满足出水要求,此时微晶产率接近0。(5)对结晶产物SEM、EDS、FTIR和XRD分析表明,结晶产物以稳定性较强的方解石和单氢方解石形态的碳酸钙为主,说明结晶产物迅速趋于稳定状态。SEM结果显示,诱导剂的投加促进体系发生非均相结晶,部分方解石在诱导剂表面进行粘附生长。XRD结果说明四氧化三铁诱导剂的投加有利于结晶反应在低过饱和度下继续进行。