氢氧化钙(熟石灰)在污水处理中应用非常广泛，主要是利用其以下特性：

1. 高碱性： 提供OH⁻离子，有效中和酸性废水，提高pH值。

2. 提供钙离子： 能与多种阴离子(如磷酸根、氟离子)形成沉淀。

3. 絮凝作用： 促进胶体颗粒脱稳、凝聚，改善沉降性能。

4. 杀菌消毒： 高pH环境具有杀菌作用。

以下是一些具体的应用案例：

1. 化学除磷：

应用场景： 市政污水处理厂(特别是要求严苛的排放标准时)、含磷工业废水(如食品加工、化肥厂、洗涤剂生产废水)。

原理： Ca²⁺与污水中的可溶性磷酸盐(主要是PO₄³⁻)反应，生成难溶的羟基磷灰石沉淀。

案例：

市政污水深度处理： 某城市污水处理厂为达到地表水IV类标准(TP ≤ 0.3mg/L)，在生物处理后的二沉池出水后投加氢氧化钙溶液。通过精确控制pH在9.5-10.5之间，使溶解性磷酸盐与Ca²⁺形成沉淀，再经絮凝沉淀池或过滤去除，成功将总磷降至0.2mg/L以下。

肉类加工废水处理： 某大型屠宰场废水中含有大量有机磷(来自血液、组织液等)。在生化处理单元前投加氢氧化钙，一方面中和废水酸性(屠宰废水常偏酸)，另一方面提供钙离子沉淀磷酸盐，显著降低了后续生化处理的磷负荷和最终出水的总磷浓度。

2. 重金属去除：

应用场景： 电镀厂、电子厂、金属加工厂、矿山酸性废水、垃圾渗滤液等含重金属离子的废水。

原理： 氢氧化钙提高废水pH值，使大多数重金属离子(如Cu²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cr³⁺等)形成难溶的氢氧化物沉淀。对于含铬废水，通常需要先还原六价铬Cr(VI)为三价铬Cr(III)，再用石灰沉淀。

案例：

电镀综合废水处理： 某电镀园区集中处理厂接收来自多家电镀企业的混合废水，含有铜、镍、锌、铬等多种重金属。处理工艺的核心步骤是投加氢氧化钙(有时配合硫化钠)，将pH调节至9-10，使重金属形成氢氧化物絮体，经沉淀池(或气浮)和砂滤去除，出水重金属浓度远低于排放标准。

矿山酸性废水(AMD)处理： 某铜矿排出的酸性废水(pH≈2.5)，含有高浓度的铁、铜、锌、锰和硫酸根。采用氢氧化钙(或石灰石)进行多级中和沉淀处理。第一级将pH提高到3.5-4.0沉淀大部分铁(形成黄钾铁矾或氢氧化铁)，后续再投加石灰将pH提高到8.5-9.5，有效沉淀铜、锌、锰等重金属。

3. 中和酸性废水：

应用场景： 化工、制药、印染、钢铁酸洗、电池制造等产生酸性废水的行业。

原理： 直接利用Ca(OH)₂的碱性中和H⁺离子。

案例：

钢铁厂酸洗废液再生系统： 在酸洗废液(含Fe²⁺、H₂SO₄或HCl)的再生过程中，会产生酸性漂洗废水。投加氢氧化钙中和至接近中性(pH 6-9)，同时铁离子也沉淀去除。

印染废水预处理： 部分印染工艺(如退浆、煮练)产生酸性废水。在综合处理前，先用氢氧化钙进行中和调节，使后续的混凝沉淀或生化处理能在合适的pH范围内进行。

4. 污泥调理：

应用场景： 市政污水处理厂、工业废水处理厂的剩余污泥脱水前处理。

原理： 投加氢氧化钙(常与铁盐或铝盐联用)：

提高污泥pH，杀菌消毒，减少臭味。

提供钙离子，改变污泥胶体结构，破坏亲水性有机物质(如胞外聚合物)，释放结合水。

形成坚硬的碳酸钙/磷酸钙骨架，改善污泥的脱水性能和滤饼的孔隙率。

案例：

市政污水厂污泥深度脱水： 某大型污水厂采用“氢氧化钙+三氯化铁”联合调理污泥。将消化后的污泥与石灰和铁盐在调理罐中充分混合反应，显著改善了污泥的脱水性能，后续经高压板框压滤机脱水，滤饼含水率从98%左右降至60%以下，便于运输和处置(如焚烧、填埋、土地利用)。

5. 氟化物去除：

应用场景： 电解铝、氟化工、玻璃蚀刻、半导体制造等含氟废水。

原理： Ca²⁺与F⁻反应生成难溶的氟化钙沉淀。

案例：

铝型材厂阳极氧化废水处理： 阳极氧化和封孔工序产生含氟废水(来自含氟添加剂)。采用二级化学沉淀法，第一级投加氯化钙生成氟化钙沉淀，第二级投加氢氧化钙(或氢氧化铝)进一步去除残余氟并调节pH至达标范围。

6. 辅助杀菌消毒：

应用场景： 污水厂出水消毒(尤其当氯消毒受限或成本高时)、受病原体污染的水体应急处理。

原理： 维持高pH(>11)一段时间，能有效杀灭细菌、病毒等微生物。

案例： (此应用相对除磷、重金属少，但特定情况下有效)

污水厂尾水消毒补充： 在采用紫外线消毒为主的污水厂，若遇到水质波动影响消毒效果，或在疫情等特殊时期需要强化消毒时，可考虑临时投加石灰提高pH作为辅助消毒手段。

养殖场废水消毒： 部分养殖场在处理废水后，投加石灰浆进行消毒，杀灭病原体后再排放或回用。

7. 除臭：

应用场景： 污水泵站、污泥处理车间、垃圾渗滤液处理站等易产生硫化氢等恶臭气体的场所。

原理：

吸收酸性恶臭气体(如H₂S)： Ca(OH)₂ + H₂S → CaS + 2H₂O

高pH环境抑制硫酸盐还原菌的活性，减少H₂S的产生。

案例：

污水泵站化学洗涤除臭： 在泵站的排气系统安装喷淋洗涤塔，使用氢氧化钙溶液作为吸收液，有效去除抽上来的污水中释放的硫化氢等恶臭气体。

使用氢氧化钙的注意事项：

精确控制pH： 不同应用目标所需的最佳pH范围不同，需要精确控制加药量。

结垢问题： 过量使用或混合不均可能导致管道、泵、反应器内壁形成碳酸钙或硫酸钙垢，需要定期清洗或采取防垢措施。

污泥量增加： 投加石灰会引入钙离子并形成沉淀，导致污泥体积显著增加(增加约20-30%)，增加污泥处理处置的成本。

药剂选择： 相比于氢氧化钠，氢氧化钙成本通常更低，污泥沉降性更好，但溶解度低，需要配置浆液，输送和投加系统更复杂，且污泥增量更大。需根据具体水质和处理目标进行技术经济比较。

操作安全： 氢氧化钙具有腐蚀性，操作人员需佩戴防护装备(手套、护目镜)。

总而言之，氢氧化钙凭借其高效、经济、多功能的特性，在污水处理的多个核心环节(预处理、主处理、深度处理、污泥处理)都扮演着重要角色，尤其是在除磷、重金属去除和酸性废水中和方面应用最为普遍。