软化水设备

　　软化水设备，顾名思义即降低水硬度的设备，主要除祛水中的钙、镁离子，软化水设备在软化水的过程中，不能降低水中的总含盐量，可以用于空调等系统的补给水的软化以及生活用水的处理等。

　　基本信息

　　工作原理

　　全自动钠离子交换器采用离子交换原理，去除水中的钙、镁等结垢离子。当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时，水中的钙、镁离子便与树脂吸附的 钠离子发生置换，树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度的软化水。

　　由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示，故一般采用阳离子交换树脂(软水器)，将水中的Ca2+、Mg2+（形成水垢的主要成份）置换出来，随着树脂内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低。

　　当树脂吸收一定量的钙镁离子之后，就必须进行再生，再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的硬度离子在置换出来，随再生废液排出罐外，树脂就又恢复了软化交换功能。

　　由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到软化。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下:

　　2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+

　　2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+

　　即水通过钠离子交换器后，水中的Ca+、Mg+被置换成Na+。

　　一般控制阀的运行流程为:运行、反洗、吸盐、慢洗、盐箱补水、正洗。

　　软化水水质标准

　　硬度单位 mmol/L mN 德国度 法国度 CaO(mg/L) CaCO3/(mg/L)

　　mmol/L 1 2 5.6077 10.0086 56.077 100.086

　　mN 0.5v 1 2.8039 5.0043 28.039 50.043

　　德国度 0.17833 0.35665 1 1.7848 10.0000 17.848

　　法国度 0.09991 0.19983 0.5603 1 5.6029 10.0000

　　CaO(mg/L) 0.017833 0.025665 0.1000 0.17848 1 1.7848

　　CaCO3/(mg/L) 0.009991 0.01998 0.05603 0.1000 0.5603 1

　　1）软化水设备工作流程

　　工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接 近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。

　　反洗:工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。

　　吸盐(再生):即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即 可)。在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过 程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。

　　慢冲洗(置换):在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁 离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。

　　快冲洗:为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。

　　2）软化水设备技术指标及工作要求:

　　入口水压:0.18-0.6Mpa

　　工作温度:1-55℃ 源水硬度:<8mmol/L

　　操作方式:自动/手动 出水硬度:≤0.03mmol/L

　　再生剂:NaCL 再生方式:顺流/逆流

　　交换剂:001*7强酸性离子交换树脂

　　控制方式:时间/流量 工作电源:220V/50Hz

　　控制类型

　　1.手动型:

　　这种方式是传统的标准方式,主要有顺流/无顶压逆流两种形式，一般是两只碳钢结构的罐体并联，根据工艺流程不同，每只罐体需要配用8-11只手动阀门(两只罐体需要配16-20只阀门左右)，再生时用专用的盐泵将溶解好的盐液泵入树脂罐( 这种设备曾是国内软化水设备的主要形式)。这种结构的软化水设备主要特点是:流程简单易懂，易于操作，成本低，可以适用于流量很大的需要；但是技术落后，占地大，运行消耗也大，实际操作时强度较大，盐泵的腐蚀较重及维护成本高。

　　2.国产组合自动型:

　　由于手动设备的使用过于复杂，在20世纪90年代初期，国内出现了一种以组合式集成阀为核心的新型设备。这种设备的主要核心部件是一只多通道的集成阀，通过阀体的转动来改变水流方向。这种设备与传统的手动设备相比，这种设备与传统的手动设备相比，设备的占地小了很多，自动化程度高。但是由于控制方式采用时间控制，运行时控制精度较低。受设计思路、加工工艺及材料的限制，目前多数设备采用的平面集成阀容易磨损，一旦磨损后修复的可能性很小。目前国内市场上这种设备的生产厂家很多，产品的实际质量差异较大，很多设备的运行效果不如人意。

　　3.进口全自动型

　　在欧美国家，自20世纪60年代起就开始对离子交换设备进行自动化设计，随着工业技术的发展，逐渐发展出与国内多通阀不一样的多路阀和集成阀，主要以多路阀为主，主要材料有工程塑料和无铅黄铜两种。其核心部件为一只多通道集成阀，一般采用阀板或活塞控制水流方向，由小型电机带动凸轮轴(或活塞)来动作。由于国外工业技术水平发展较好，所以这类设备已经发展得相当完善，产品规格从家用的0.2t/h到工业用70t/h左右均有，控制器自动化程度高(最新的已经可以与工业计算机或普通监控计算机通讯)。

　　4.分立阀全自动型:

　　分立阀一般是采用进口的全自动隔膜阀或电磁阀，采用与传统手动方式相类似的结构，配合专用的全自动控制器(单片机或PLC)来组成软化水设备。全自动型设备主要用于流量较大的场合，也可以用于传统手动设备的改造，可以在不改动原设备管路的情况下将传统的手动设备改造成自动化设备。从而降低操作劳动强度，降低设备消耗。

　　设备选型

　　1、首先您要提供所需要使用软化水的系统是哪种:

　　1）采暖2）冷却补水3）工艺用水4）蒸汽锅炉5）钢铁冶炼行业6）化工制药行业

　　2、系统用水时间:

　　即运行时间/小时用水量/平均值/峰值/

　　设备是否需要连续供水？若需要则选择双床集控或双控双床系列，否则可选单阀单罐系列。

　　3、源水总硬度

　　水源是市政自来水\地下水\地表水源,使用地区的原水总硬度。对一定型号的软水器来说原水硬度高，其周期制水量必然要相对减少，由此导致软水设备再生频繁。相对减少树脂的使用寿命。为避免此类情况，应加大树脂体积，这意味着选用加大型号的软水器。

　　4、所需的软水单位流量（吨/小时）。

　　这由用户设备的性质和要求而定；

　　5、周期制水量的设定

　　在软水器型号设定之后，根据原水硬度，所用树脂的交换工作容量就可以确定理论周期制水量（吨）。

　　安装调试

　　1． 关于软水设备的位置选择: 软水器必须放置于牢固的水平地面上，距排水沟的距离以短为佳，距离锅炉等热源必须大于3米以上，绝对禁止靠近酸性液体或气体。如需增加其它水处理设备（过滤器，除氧器）应予留位置。

　　2． 关于再生盐罐及树脂的位置:

　　应尽量安放于交换柱的附近，为充分利用盐液，应尽力缩短吸盐塑料管的尺寸。

　　3． 关于装填石英砂及树脂:

　　（1） 了保证布水均匀尽量在交换柱底部铺放150~200mm的质量良好的石英砂（不分解产生硅的氧化物或盐类）

　　（2） 装填树脂前，应检查中心升降管的长度，是否合适。

　　先将上布水器卡入自控机头（控制阀）底部中央承接口，再将中心管下端对准交换柱底部窝槽内，并将上端插入上布水器的下端管口，然后极小心地沿顺时方向旋入交换柱上端螺口内，确认整个控制阀螺口能平整的旋入交换柱上端螺口内，以确认中心管的长短符合要求，且能使中心升降管紧密连接阀头并保持同心。

　　（3） 上述试装机头工作完毕后，再将机头反时针旋转取下，再次保持中心管位

　　置居中，将下端原粘牢中心升降管下边的下布水器端点对准底部的槽窝，并用软布或塑料带将中心升降管上端入口封死，开始均匀地装填石英砂或树脂。

　　（4） 装填树脂时，注意人中心升降管的周围均衡装填，为保证予先计算好的数

　　量如数装入柱内，随着装置过程，应不断向交换柱内注入清水，使之树脂孔隙中空气排出。维持这种水封状态装填树脂是最好的方法，干树脂很难保障如数装入应该用的填量。

　　（5） 待树脂装填完毕后重新将控制阀沿顺时针方向旋入交换柱上端螺纹口内。

　　同时要求保证平整。注:勿忘将上布水器装入控制阀底座。

　　4． 按照安装示意图配接管和电源后，进行通水试验

　　（1） 所有进出口管路必须有独立支撑，绝对不可以用阀头做支撑

　　（2） 启动软水器的开始，应先打开软水口的排出阀门，然后缓慢开启进水口的阀门，且保证开度由小到大，不可启开太快，以免流失树脂。

　　（3） 初次经过树脂排出的软水，颜色带有微黄，测试pH值时可能小于7呈酸性，过了三至五分钟后，出水颜色转至无色，此时pH值上升为7（中性），同时软水硬度已合格≤0.03mmol/L(1/2Ca2+、1/2Mg2+)

　　（4） 对于急待使用软化水的锅炉，立即可将合格软水导入给水水箱。

　　（5） 对已曾用过的旧管道，与软水器连接前必须极认真地通水冲去管道中积存的锈渣、泥土等杂物且应严防蒸汽进入树脂罐而导致树脂报废。

　　5． 对再生程序的试转动及首次制备盐水的问题

　　（1） 首次投用的软化设备，必需向再生盐罐投放足够的固体NaCL，（数量以说明书项三“技术参数汇总表”提供的NaCL重量为准）

　　（2） 在不打开通水阀的情况下拉开后边面板，手动试转再生定时器，检查反洗，进盐与小冲冼、大冲冼、制水备盐等工艺流程是否正常运转，当确认功能完备即可维持制水备盐程序阶段，在通电通水时，会有软水输出，同时向盐罐中开始送入溶解NaCL的软水，直至此程序时间结束，又转入自动制取软水流程。当此设备所设定的制水程序总时间到达后，立即又会自动依次转入反洗 进下盐与小冲冼 大冲冼 制水备盐 制水，周而往复地自动化完成制水与再生流程，只需分阶段向盐罐如数投加固体NaCL并定期清理盐罐内的杂质，其它工作无需人工，而始终是自动化实施连续制取软水的功能。

　　6． 照本说明介绍的方法设定时间和控制器，最初运行阶段加强出水水质化验监测并根据水质变化调整还原程序，使之处理达到最佳工况。

　　7． 盐罐内始终保持有足够的固体再生剂，以维持饱和食盐水，保证每次再生周期所用的盐量。

　　8． 排水管道安装系统不应安装任何阀门，且管道愈短愈好，总长少于6米，不应提高布置排水管，应防止排水管产生虹吸现象。

　　9． 软水进入水箱前必须设置排污阀，以应急排除予料之外的超标水质。

　　10．对于水质、压力波动的的调整问题

　　由于我国某些地区供水硬度、压力均有较大的变化时，用户使用流量型或时间型的软水设备，予先的程序均会受到影响或出现提前再生而浪费再生剂，或拖后再生而不能保证软水品质，二者问题的出现，会给锅炉等压力容器设备安全运行带来相应的危害，为此提出如下应急措施:

　　第一， 软化水出口管道上均应设置讲师准确的流量表，自来水进口管道上应设置压力表，操作工人，必须认真记录供水压力及流量的变化数值。

　　第二， 按下列公式计算有关数据，并调整所设流量或时间参数值。

　　Q周=

　　式中符号含义及单位:

　　Q周:软化设备整个运行周期制取软化水总量（m3或t）

　　V树:001×7阳树脂装填数量（m3）

　　EI:001×7阳树脂的工作交换容量（mol/m3）

　　YD生:生水总硬度（mmol/L）

　　YD软:软水总硬度（mmol/L）

　　Q单均:单位时间平均产软化水量（m3/h或t/h）