水处理石灰软化法是一种常用的去除水中硬度成分的方法，以下是对它的详细介绍：
基本原理
化学反应基础：
水中的硬度主要是由钙、镁离子所引起的，以碳酸氢钙、碳酸氢镁以及少量硫酸钙、硫酸镁等形式存在。石灰软化法利用石灰（氢氧化钙，Ca (OH)₂）与这些硬度成分发生化学反应，来达到降低水硬度的目的。
例如，对于碳酸氢钙（Ca (HCO₃)₂），加入石灰后会发生如下反应：
即碳酸氢钙与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。同理，碳酸氢镁（Mg (HCO₃)₂）也会与氢氧化钙先反应生成碳酸镁（MgCO₃），由于碳酸镁的溶解度相对还是较大，它会继续与氢氧化钙反应，生成溶解度更小的氢氧化镁（Mg (OH)₂）沉淀，反应方程式如下：
而对于水中的硫酸钙（CaSO₄）等非碳酸盐硬度成分，石灰与之反应生成的硫酸钙氢氧化钙复合物等物质，虽然其溶解度变化相对复杂，但总体上也能在一定程度上降低其在水中的含量，改善水的硬度情况。
沉淀去除机制：
通过上述化学反应生成的碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物质，由于其溶解度很低，会从水中析出并沉淀到容器底部。在实际的水处理工艺中，可通过沉淀、过滤等后续操作将这些沉淀物从水中分离出去，从而实现降低水中钙、镁离子浓度，也就是软化水的效果。
工艺流程
原水准备：
首先要对原水进行预处理，比如去除水中较大的悬浮物、杂物等，可以通过格栅、滤网等简单设备进行初步过滤，保证进入石灰软化处理环节的原水相对比较干净，避免大颗粒杂质对后续化学反应及沉淀、过滤等操作造成干扰。
石灰投加：
根据原水的硬度检测情况，准确计算所需石灰的投加量。石灰一般制成石灰乳（氢氧化钙的悬浊液）的形式进行投加，通过专门的投加设备（如计量泵、石灰乳投加器等）按照设定好的流量和浓度将石灰乳注入到原水中，并且要通过充分搅拌（可以使用机械搅拌器或者水力搅拌装置等）使石灰乳与原水均匀混合，确保化学反应能够充分进行。
反应沉淀：
在石灰与原水充分混合后，需要提供足够的反应时间，让上述的化学反应得以完成，生成的沉淀物逐渐聚集、沉降。一般会设置专门的反应沉淀池，原水在其中停留一定时间（通常几十分钟到数小时不等，具体根据水质、处理规模等因素确定），利用重力作用使沉淀物下沉到池底，上层相对澄清的水则继续流向后续的处理环节。
过滤分离：
经过反应沉淀后的水虽然大部分沉淀物已下沉，但仍可能残留一些细小的颗粒，所以需要通过过滤进一步去除这些杂质。常用的过滤设备有砂滤器、多介质过滤器等，水透过过滤介质（如石英砂、无烟煤等），而残留的沉淀物被截留在过滤介质表面或内部，从而使水得到进一步的净化和澄清，更好地实现软化效果。
pH 调节与后续处理：
由于加入石灰后，原水的 pH 值会升高，而在很多实际应用场景中，需要将水的 pH 值调节到合适范围，所以通常会进行 pH 调节这一后续处理环节。可以使用酸（如盐酸、硫酸等）进行中和调节，将 pH 值控制在符合要求的区间内。此外，根据不同的用水需求，还可能会进行消毒（如加氯消毒等）、除盐（采用离子交换等其他方法进一步去除剩余离子）等其他后续处理步骤。
优点
成本较低：
石灰是一种相对比较廉价的化学药剂，与一些其他的软化方法（如离子交换树脂软化法等）相比，石灰软化法在药剂成本方面具有明显优势，尤其是对于处理水量较大的情况，能有效降低处理成本。
能有效去除碳酸盐硬度：
对于水中以碳酸氢钙、碳酸氢镁形式存在的碳酸盐硬度，石灰软化法的去除效果非常显著，通过化学反应能将这些成分大量转化为沉淀并去除，可大幅度降低水的碳酸盐硬度，使水质得到明显改善。
对环境友好：
石灰本身是一种相对环保的物质，在处理过程中产生的碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物，经过适当处理（如脱水、干燥后可作为建筑材料等再利用），不会像一些化学处理方法那样产生大量难以处理的有害废弃物，符合环保要求。
缺点
不能完全去除非碳酸盐硬度：
对于硫酸钙、硫酸镁等非碳酸盐硬度成分，石灰软化法虽然能起到一定的改善作用，但很难将其彻底去除，所以对于对硬度要求非常严格的用水场景（如一些高精度的工业生产用水、电子芯片制造用水等），仅靠石灰软化法是不够的，还需要结合其他软化方法（如离子交换法等）进一步处理。
产生大量沉淀物：
石灰软化过程中会生成大量的碳酸钙、氢氧化镁沉淀，这就需要配备较大容量的沉淀、过滤等处理设备来分离这些沉淀物，增加了设备投资和运行过程中的清理、维护等工作量，而且如果沉淀物处理不当，容易造成二次污染。
pH 值波动大：
加入石灰会使原水 pH 值显著升高，若后续 pH 调节环节把控不好，很容易出现 pH 值波动较大的情况，这不仅影响水的后续使用，也可能对后续连接的管道、设备等造成腐蚀（比如在酸性较强或碱性较强的情况下，金属管道的腐蚀速度会加快），需要精细操作和严格监控。
水处理石灰软化法凭借其成本低、对碳酸盐硬度去除效果好等优点，在很多领域如生活饮用水预处理、部分工业循环水初步处理等方面有着广泛应用，不过也需要充分考虑其缺点，合理搭配其他水处理方法来满足不同的用水需求。