水处理之软化水设备

如何进行水处理？
秦泰盛水处理为您详细介绍一种经久耐用、性能卓越的水处理设备——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，在进水为深井水或者水源硬度很大的情况下，使用软化水设备的作用是去除水中的钙、镁离子含量，使水中钙镁离子减少。软化水设备在软化水的过程中，不能降低水中的总含盐量，在热水锅炉系统、热交换系统、工业冷却系统、中央空调系统以及其他用水设备系统中都有广泛的应用。
一、基本原理
软化水设备主要的工作原理就是利用阴阳离子软化。让原水通过阴阳离子转化器，除去水中的，钙，镁，钠等离子，出来的水就只有水分子了。没有其他的分子，就可以有效的防止水垢。
在进水为深井水或者水源硬度很大的情况下，使用软化水设备的作用是去除水中的钙、镁离子含量，使水中钙镁离子减少。如果没有软水器或软水器失效，钙、镁盐在反渗透膜表面因浓度急剧升高而形成难溶于水的沉淀物，堵塞反渗透膜孔，使反渗透膜的使用寿命缩短，增加设备的维护成本。
二、设备分类
软化水设备主要包括工业水处理设备、饮用水处理设备、灌装设备、水处理配件几大类。
1、工业水处理设备
电厂大型反渗透设备，医药电子等行业超纯水设备，花卉瓜果浇灌用纯净水设备，加药设备，锅炉软化水设备；
2、饮用水处理设备
食品、饮料行业纯净水设备，水厂纯净水矿泉水设备，农村生活饮用水设备，宾馆、学校、机关单位、食堂等直饮水设备。
3、灌装设备
大桶、小瓶灌装线，刷桶拔盖机；
4、水处理配件
滤料，滤芯，增压泵，反渗透膜，膜壳，精密过滤器，流量计，压力表，臭氧发生器，紫外线杀菌器，阻垢剂等。
三、工作流程
软水器的工作过程，一般由下列几个步骤循环组成：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。自动软化器运行程序：
1、运行(工作)
原水在一定的压力(0.2-0.6Mpa)、流量下，通过控制器阀腔，进入装有离子交换树脂的容器(树脂罐)，树脂中所含的Na+与水中的阳离子(Ca2+，Mg2+，Fe2+……等)进行交换，使容器出水的Ca2+，Mg2+离子含量达到既定的要求，实现了硬水的软化。
2、反洗
树脂失效后，在进行再生之前，先用水自下而上的进行反洗。反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触;一是使树脂表面积累的悬浮物及碎树脂随反洗水排出，从而使交换器的水流阻力不会越来越大。
3、再生吸盐
再生用盐液在一定浓度、流量下，流经失效的树脂层，使其恢复原有的交换能力。
4、置换(慢速清洗)
在再生液进完后，交换器内尚有未参与再生交换的盐液，采用小于或等于再生液流速的清水进行清洗(慢速清洗)，以充分利用盐液的再生作用并减轻正洗的负荷。
5、正洗(快速清洗)
目的是清除树脂层中残留的再生废液，通常以正常流速清洗至出水合格为止。
6、再生剂箱注水
向再生剂箱中注入溶液再生一次所需盐量的水。
四、控制工具
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、自动型
（1）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，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。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。
（2）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）。
（3）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。
五、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）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
由于中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）
通过公式计算：
（1）计算Q周，与原设定的流量总数值（Q设）相比较，当Q设<Q周时，可保证软水品质。
（2）调整的原则，既要首先保证出软水的品质小于国家水质标准（YD≤0.03mmol/L）同时还要有一定的经济性，二者要兼顾。
（3）配备简易的分析器及分析药剂，于高速程序时，分析每周期持续最后时间的软水水质的水平。
注1：凡用硬度单位mmol/L时，基本单元定为一价阳离子（Na+、1/2Ca2+、1/2Mg2+）。
注2：软化水设备大多采用下中心管装布水器，不用添加石英砂。
六、选购方法
1、首先您要提供所需要使用软化水的系统是哪种：
A采暖
B冷却补水
C工艺用水
D蒸汽锅炉
E钢铁冶炼行业
F化工制药行
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）。
七、锅炉软化
锅炉软化水设备是针对锅炉结垢而推出的一种原水预处理装置，去除原水中的钙、镁离子以及导致锅炉长垢的原素。锅炉软化水设备软水硬度超标的原因分析：
1、在软水设备的取样口检测是合格的，但软水箱中的水硬度超标，造成此现象的原因如下：
（1）再生周期设定过大，或流量计故障造成的计量不准，使树脂本该再生时未能及时再生，致使超标水注入软水箱。
（2）正洗时间偏短，使本应在正洗中被冲掉的废盐水被部分地带到软水箱中。
（3）给水水压不稳引发的盐箱补水过少，吸盐过少，正洗不足，其中任何一项都可造成该次再生后出水硬度超标，影响软水箱水质。
（4）在盐箱中的盐很少时，未能及时添加，造成某次再生的效果不佳。
（5）操作不当，在某次再生过程中关闭给水阀。
以上错误中任何一项均可造成短时间大量超标水注水软水箱，需要合格软水长时间稀释超标水才可使软水箱中的水重新达标。
2、在软水设备的取样口多次检测，均不合格，将此情况分为新装软水设备初次试水硬度超标及在用软水设备硬度超标分别讨论：
（1）新装软水设备初次试水硬度超标的原因：
A、中心管与控制阀交接处的O形密封圈未形成密封，此时应检查：中心管的长度是否够，外径是否符合要求；是否忘记装O形密封圈；O形密封圈是否破损。
B、中心管上破损，有裂纹。
C、给水TDS值与树脂层高度比值过大。
D、给水TDS值与树脂交换容量的比值过大。
E、进出水口接反。
（2）在用软水设备软水硬度超标的原因：
A、给水TDS值与树脂层高度或树脂交换容量的比值过大。与新树脂初次试水相比，在用软水设备对给水TDS值要求更严格，当树脂层高度为1.5米，总硬度为13mmol/L，给水TDS值≧900mg/L时，确保软水硬度≤0.03mmol/L将会比较困难。
B、树脂中毒，老化引起的树脂交换容量降低。由此种原因引起的软水硬度超标是一渐进过程，不是突然出现的明显超标。
C、盐箱中的盐量过少。当盐箱中水量正常，而盐的高度不及水的高度的1/3时，在吸盐步骤的中后期吸上的盐水很可能不饱和，致使经射流器稀释后的盐水浓度低于再生要求，影响再生效果。
D、盐箱中的总水量过少，我们的经验是树脂罐中每100L树脂，所需盐箱中的水量约为35-40L，过多低于这一标准将会引发再生不充分。
E、吸盐水太慢，在正常的时间内，不能吸入足够的盐水，其原因如下：给水压力过低；上下布水中泥沙等杂物堵塞严重；废水软管变形、折弯等引发的排废水不畅；树脂层内杂质太多；吸盐管路上有泄漏点，使空气被吸入；射流器中有异物；空气逆止阀失灵，提前关闭或被堵塞；射流器选型偏小。
八、技术参数
1、原水硬度≤6[H+]mmol/L，即300mg/L（以CaCO3计）；当原水硬度在6--12[H+]mmol/L时，建议采用两级软化或适当降低出水产量，当原水硬度≥12[H+]mmol/L时建议采用多级软化或联系该公司工程技术部重新进行设计。
2、出水硬度：≤0.03[H+]mmol/L（以CaCO3计）；
3、工作压力：0.20--0.50Mpa
4、工作温度：2--49℃；
5、原水浊度：<5NTU；
6、系统水耗：<2%；
7、水耗<产水量的2% 盐耗<100克/克当量
8、电耗：10W-40W，由于不需盐泵耗电量仅当相当一般软化水设备的1%
9、工作电源：AC220V，50Hz，单相三线制；
10、工作电耗：<10W；
11、周期制水量：
Q=V×E/（I原水－I出水）；
Q：周期制水量，m3或t；
V：树脂体积用量，m³
I原水：原水硬度，[H+]mmol/L；
I出水：出水要求硬度，[H+]mmol/L
E：树脂的工作交换容量，mmol/L，一般按照树脂全交换容量的60%--70%计算。
九、应用领域
锅炉软水设备可广泛应用于蒸汽锅炉软水、热水锅炉、交换器、蒸发冷凝器、空调、直燃机等系统的补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写字楼、公寓、家居等生活用水的处理及食品、饮料、酿酒、洗衣、印染、化工、医药等行业的软化水处理。