10% 石灰乳（Ca(OH)₂）配製工藝與防止加藥計量泵及管道結垢堵塞工程指南
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在汙水處理站酸鹼中和、重金屬氫氧化物共沉澱、高濃度含氟廢水除氟（CaF₂↓）以及高磷廢水除磷工藝中，**熟石灰 / 消石灰（Calcium Hydroxide — Ca(OH)₂）**因其兼具強鹼性與鈣離子混凝架橋功能，綜合藥劑成本顯著低於純液鹼。然而，現場執行人員最頭疼的頑疾莫過於：石灰乳儲罐底部板結硬化、計量泵單向球閥頻繁卡死不出藥、加藥 PVC 管道每兩週就堵塞一次。
作為服務全越數百家工業園區水廠的化學品供應商，**Loc Thien Chemical（祿天化工）**大宗供應高細度工業級氫氧化鈣（熟石灰粉 Ca(OH)₂ 純度 ≥ 90%–92%，325 目）。本文將從固液兩相流（Slurry Hydraulics）與結晶化學角度，徹底剖析石灰乳堵塞的三大根源，並給出可立即落地的防堵工程改造方案。
1. 為什麼 10% 石灰乳是“懸浮漿液（Slurry）”而非真溶液？
1.1. 氫氧化鈣的反常溶解度曲線（Retrograde Solubility）
與大多數無機鹽隨溫度升高溶解度增大的規律相反，Ca(OH)₂ 在水中的溶解過程為放熱反應，其飽和溶解度隨水溫升高反而下降：
- 10°C 時： 飽和溶解度為
1.76 g/L（0.176% w/w）； - 20°C 時： 飽和溶解度為
1.65 g/L（0.165% w/w）； - 30°C 時： 飽和溶解度降至
1.53 g/L（0.153% w/w）； - 50°C 時： 飽和溶解度僅剩
1.28 g/L。
這意味著，當工程上按 **10% w/w（每升漿液含 106.4 g Ca(OH)₂）**配製石灰乳時，真正溶解於水相中的 Ca(OH)₂ 僅佔 1.55%，其餘 98.45%（約 104.8 g/L）全部是以微米級固體顆粒懸浮在水中的固液兩相流漿液（Suspension / Slurry）。如果按普通清液（如液鹼或 PAC）的管路標準來設計石灰乳系統，必然在 48 小時內發生沉降堵管。
1.2. 引發泵閥卡死與管道堵塞的三大物理化學機理
- 粗顆粒石英砂與未消化生石灰核（Grits & Unslaked Cores）沉降： 劣質熟石灰粉（細度低於 200 目，殘渣率 > 8%）含有大量粒徑
> 100 μm的碳酸鈣石粉與二氧化矽砂粒。根據斯托克斯沉降定律（Stokes' Law），100 μm顆粒的沉降速度是20 μm微粒的 25 倍，極易在泵頭單向閥座處堆積卡死球閥。 - 管內流速低於臨界沉降流速（Critical Settling Velocity）： 當加藥支管內漿液流速低於
0.9 m/s時，湍流剪下力不足以託舉固體微粒，石灰顆粒在管道下半截面沉積形成移動床，隨後迅速壓實鎖死整根管道。 - 吸收 CO₂ 與硬水碳酸氫根發生碳酸化結垢（Carbonation Scaling）：
Ca(OH)₂ + CO₂ (空氣) → CaCO₃↓ (堅硬方解石垢) + H₂OCa(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ (硬水稀釋) → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
2. 工業石灰乳（Ca(OH)₂ 2%–20% w/w）比重、波美度與配比對照表（20°C）
現場配藥工段可透過測定漿液比重（SG）或波美度（°Be）快速監控石灰乳濃度是否均勻：
| 質量濃度 (% w/w) | 漿液比重 SG (20°C, kg/L) | 波美度 (°Be, 20°C) | 每 m³ 漿液含乾粉質量 (kg Ca(OH)₂ / m³) | 每 m³ 漿液需加水量 (L 水 / m³) | 漿液表觀粘度與流動性評估 | 推薦工業應用場景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2.0% | 1.013 | 1.9 °Be | 20.3 kg | 992.7 L | 極佳（接近清水，極少堵管） | 飲用水廠 pH 微調與管網防腐蝕穩定化 |
| 5.0% | 1.035 | 4.9 °Be | 51.8 kg | 983.2 L | 優良（中小型隔膜泵首選濃度） | 中小型汙水站（≤ 500 m³/d）標準配比 |
| 8.0% | 1.058 | 7.9 °Be | 84.6 kg | 973.4 L | 良好（需常開攪拌與迴流管） | 印染、造紙、食品廠汙水酸鹼中和 |
| 10.0% | 1.073 | 9.9 °Be | 107.3 kg | 965.7 L | 工業標準（需流速 ≥ 1.2 m/s） | 大型工業汙水廠（> 1,000 m³/d）中和與除氟除磷 |
| 15.0% | 1.112 | 14.6 °Be | 166.8 kg | 945.2 L | 較稠（必須使用螺桿泵或蠕動泵） | 汙泥深度脫水調理（板框壓濾機加藥） |
| 20.0% | 1.152 | 19.1 °Be | 230.4 kg | 921.6 L | 高粘稠漿體（極易在盲端沉積） | 垃圾焚燒發電廠旋轉噴霧半乾法脫硫塔 |
3. 10% 石灰乳防沉澱配製與加藥管路防堵六大工程鐵律
3.1. 原料端：嚴控 325 目細度（45 μm 篩餘物 ≤ 5%）
採購工業級熟石灰 Ca(OH)₂時，必須要求供應商提供粒度檢測報告：透過 325 目標準篩（孔徑 45 μm）的過篩率 ≥ 95%，有效 Ca(OH)₂ ≥ 90%–92%，酸不溶物（石英砂）≤ 1.0%。投料口上方必須加裝 20 目（孔徑 0.85 mm）不鏽鋼振動濾網或格柵籃，攔截編織袋線頭與受潮結塊。
3.2. 攪拌罐設計：雙層斜葉渦輪攪拌 + 4 塊防渦流擋板（Baffles）
- 嚴禁使用平底方罐： 儲罐底部四角是絕對的沉降死區。應選用圓筒形錐底罐（錐角
15°–30°）或帶導流角的圓罐。 - 加裝 4 塊垂直擋板： 在罐壁對稱安裝 4 塊寬度為罐徑
1/12–1/10的擋板，打破整體旋轉渦流，產生強烈的上下軸向翻騰流，將罐底顆粒持續卷吸向上。 - 攪拌槳引數： 採用雙層 45° 斜葉渦輪槳（Pitched Blade Turbine），下層槳葉距罐底
0.25–0.3 倍罐徑，葉端線速度（Tip Speed）控制在1.5–2.2 m/s（單位體積攪拌功率0.8–1.2 kW/m³），且必須 24 小時連續運轉。
3.3. 吸液口位置：嚴禁罐底最低點直接吸藥
計量泵吸液口絕對不能接在儲罐最底部的排汙口上（一旦停電 5 分鐘，沉降泥層就會把吸液口徹底封死）。吸液法蘭必須設定在距離罐底 150–250 mm 的側壁上方，罐底最低點僅保留大口徑（DN50）排渣放空球閥，每週定期排走底部富集的粗砂粒。
3.4. 管路水力設計：常壓迴圈迴流母管（Pressurized Recirculation Loop）
對於多點加藥或輸送距離 > 5 米的系統，嚴禁採用單根細管死端（Dead-end）間歇投加。
- 標準迴流環路架構： 使用一臺離心式渣漿泵、氣動隔膜泵（AODD）或螺桿泵，將儲罐內的
10%石灰乳以1.2–1.8 m/s的高流速抽送至中和池上方，再透過背壓閥流回儲罐頂部，形成永不停止流動的迴圈母管。 - 就地短支管切入： 在中和池正上方的迴圈母管處，透過三通連線電動V型調節球閥或短距離蠕動泵（支管長度
≤ 0.5 米且垂直向下直排入水面以上20 cm處，嚴禁將加藥管插到汙水液麵以下以免發生管口逆向結晶封堵）。
3.5. 管件選型與 120 秒停泵自動反衝洗（Auto-Flushing）
- 禁用 90° 直角急彎頭（Sharp Elbow）： 固體顆粒在 90° 急彎處受離心力撞擊管壁減速沉積。所有轉彎必須採用 2 個 45° 彎頭組合或曲率半徑
R ≥ 5D的長半徑大彎頭；定期清理處採用活接三通（帶盲堵）替代彎頭。 - PLC 停泵自動沖洗聯鎖： 在計量泵吸入口三通處加裝常閉電磁水閥。當 pH 達標觸發停泵指令時，PLC 先關閉石灰罐進藥閥、開啟清水電磁閥，讓計量泵繼續抽取自來水執行
90–120 秒，將泵腔、單向球閥與整根出藥管內的殘餘石灰漿徹底頂入中和池後，再停止計量泵。
3.6. 管道碳酸鈣（CaCO₃）硬垢的化學線上酸洗法（CIP）
當管道因長期執行內壁結出 2–5 mm 厚的碳酸鈣硬垢時，無需拆管砸除：可切換至酸洗迴路，用 5% 稀鹽酸（由工業鹽酸 HCl 32%按 1 : 5 兌水配製）迴圈沖洗 15–20 分鐘，碳酸鈣硬垢即迅速溶解為水溶性氯化鈣（CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O），隨後用清水衝淨即可恢復新管內徑。
4. 祿天化工（Loc Thien Chemical）高細度工業級氫氧化鈣供應優勢
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Ca(OH)₂含量穩定在90%–92%以上，325 目過篩率≥ 95%，遊離粗砂極低，從源頭保護客戶的高精密隔膜計量泵與蠕動泵軟管。有關粉塵防護與安全操作請查閱氫氧化鈣（Ca(OH)₂）MSDS 安全技術說明書。 - 水處理全套藥劑一站式配套： 除熟石灰外，我們同步供應汙水站所需的聚合氯化鋁（PAC 31%）、直接生產級 30% 氯化亞鐵（FeCl₂）與液鹼（NaOH 32%），支援整車拼櫃配送。
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