軟化水處理以及相關(guān)設(shè)備技術(shù)詳解

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2018-03-28

原水，是指未經(jīng)過(guò)處理的水。從廣義來(lái)說(shuō)，對(duì)于進(jìn)入水處理工序前的水也稱為該水處理的原水。例如由水源送入澄清池處理的水稱為原水。而采用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來(lái)，再經(jīng)該軟化水設(shè)備過(guò)濾出的鍋爐進(jìn)水就是成為硬度極低的鍋爐用軟化凈水。

我們先來(lái)了解一下什么是軟化水

在日常生活中，我們經(jīng)常見(jiàn)到水壺用久后內(nèi)壁會(huì)有水垢生成。這是什么原因呢?原來(lái)在我們?nèi)∮玫乃泻胁簧贌o(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)，如鈣、鎂鹽等。這些鹽在常溫下的水中肉眼無(wú)法發(fā)現(xiàn)，一旦它們加溫煮沸，便有不少鈣、鎂鹽以碳酸鹽形成沉淀出來(lái)，它們緊貼壺壁就形成水垢。我們通常把水中鈣、鎂離子的含量用“硬度”這個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。硬度1度相當(dāng)于每升水中含有10毫克氧化鈣。低于8度的水稱為軟水，高于17度的稱為硬水，介于8～17度之間的稱為中度硬水。雨、雪水、江、河、湖水都是軟水，泉水、深井水、海水都是硬水。

再來(lái)看一下軟化水與其它水的區(qū)別

原水，是指未經(jīng)過(guò)處理的水。從廣義來(lái)說(shuō)，對(duì)于進(jìn)入水處理工序前的水也稱為該水處理的原水。例如由水源送入澄清池處理的水稱為原水。

軟化水，是指水中硬度(主要指水中鈣、鎂離子)去除或降低一定程度的水。水在軟化的過(guò)程中，僅硬度降低，而總含鹽量不變。

除鹽水，是指水中鹽類(主要是溶于水中的強(qiáng)電解質(zhì))除去或降低到一定程度的水。其電導(dǎo)率一般為1.0～10.0μS/cm，電阻率(25℃)(0.1～1.0)×106Ω·cm ，含鹽量為1～5mg/L。

純水，是指水中的強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)(如SiO2、CO2等)，去除或降低到一定程度的水。其電導(dǎo)率一般為：1.0～0.1μS/cm，電導(dǎo)率(1.01.0～10.0)×106Ω·cm 。含鹽量為 <1mg/L。

超純水，是指水中的導(dǎo)電介質(zhì)幾乎完全去除，同時(shí)不離解的氣體、膠體以及有機(jī)物質(zhì)(包括細(xì)菌等)也去除至很低程度的水。其電導(dǎo)率一般為0.1～0.055μS/cm，電阻率(25℃)﹥10×106Ω·cm ，含鹽量﹤0.1 mg/L。理想純水(理論上)電導(dǎo)率為0.05μS/cm，電阻率(25℃)為18.3×106Ω·cm。

什么是軟化水處理?

采用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來(lái)，再經(jīng)該軟化水設(shè)備過(guò)濾出的鍋爐進(jìn)水就是成為硬度極低的鍋爐用軟化凈水。

工作原理

離子交換法

方法：采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái)，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。

特點(diǎn)及效果：效果穩(wěn)定準(zhǔn)確，工藝成熟?？梢詫⒂捕冉抵?。

使用范圍：餐飲、食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域、空調(diào)、工業(yè)循環(huán)水等應(yīng)用中。目前最常用的標(biāo)準(zhǔn)方式。

電磁法

方法:采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。

特點(diǎn)效果：設(shè)備投資小，安裝方便，運(yùn)行費(fèi)用低。效果不夠穩(wěn)定性，沒(méi)有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而且由于主要功能僅是影響一定范圍內(nèi)的水垢的物理性能，所以處理后的水的使用時(shí)間、距離都有一定局限。

適用范圍：多用于商業(yè)(如中央空調(diào)等)循環(huán)冷卻水的處理，不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及鍋爐補(bǔ)給水的處理。

膜分離法

方法：納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度。

只能將硬度降到一定的范圍。

特點(diǎn)效果：效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水適用范圍廣。對(duì)進(jìn)水壓力有較高要求，設(shè)備投資、運(yùn)行成本都較高。

適用范圍：一般較少用于專門(mén)的軟化處理。

石灰法

方法：向水中加入石灰。

特點(diǎn)效果：只能將硬度降到一定的范圍。

適用范圍：適用范圍大流量的高硬水。

加藥法

方法：向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。

特點(diǎn)效果：一次性投入較少，適應(yīng)性廣。水量軟大時(shí)運(yùn)行成本偏。

適用范圍:由于加入了化學(xué)物質(zhì)，所以水的應(yīng)用受到很大限制，一般情況下不能應(yīng)用于飲用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應(yīng)用。

軟化水設(shè)備工作流程及工作要求

1)軟化水設(shè)備工作流程

工作(有時(shí)叫做產(chǎn)水，下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個(gè)過(guò)程。不同軟化水設(shè)備的所有工序非常接近，只是由于實(shí)際工藝的不同或控制的需要，可能會(huì)有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎(chǔ)的軟化水設(shè)備都是在這五個(gè)流程的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的(其中，全自動(dòng)軟化水設(shè)備會(huì)增加鹽水重注過(guò)程)。

反洗：工作一段時(shí)間后的設(shè)備，會(huì)在樹(shù)脂上部攔截很多由原水帶來(lái)的污物，把這些污物除去后，離子交換樹(shù)脂才能完全曝露出來(lái)，再生的效果才能得到保證。反洗過(guò)程就是水從樹(shù)脂的底部洗入，從頂部流出，這樣可以把頂部攔截下來(lái)的污物沖走。這個(gè)過(guò)程一般需要5-15分鐘左右。　吸鹽(再生)：即將鹽水注入樹(shù)脂罐體的過(guò)程，傳統(tǒng)設(shè)備是采用鹽泵將鹽水注入，全自動(dòng)的設(shè)備是采用專用的內(nèi)置噴射器將鹽水吸入(只要進(jìn)水有一定的壓力即可)。在實(shí)際工作過(guò)程中，鹽水以較慢的速度流過(guò)樹(shù)脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹(shù)脂的效果好，所以軟化水設(shè)備都是采用鹽水慢速流過(guò)樹(shù)脂的方法再生，這個(gè)過(guò) 程一般需要30分鐘左右，實(shí)際時(shí)間受用鹽量的影響。慢沖洗(置換)：在用鹽水流過(guò)樹(shù)脂以后，用原水以同樣的流速慢慢將樹(shù)脂中的鹽全部沖洗干凈的過(guò)程叫慢沖洗，由于這個(gè)沖洗過(guò)程中仍有大量的功能基團(tuán)上的鈣鎂離子被鈉離子交換，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程中是再生的主要過(guò)程，所以很多人將這個(gè)過(guò)程稱作置換。這個(gè)過(guò)程一般與吸鹽的時(shí)間相同，即30分鐘左右。快沖洗：為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈，要采用與實(shí)際工作接近的流速，用原水對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行沖洗，這個(gè)過(guò)程的最后出水應(yīng)為達(dá)標(biāo)的軟水。一般情況下，快沖洗過(guò)程為5-15分鐘。

2)軟化水設(shè)備技術(shù)指標(biāo)及工作要求：

入口水壓：0.18-0.6Mpa

工作溫度：1-55℃ 源水硬度：<8mmol/L

操作方式：自動(dòng)/手動(dòng) 出水硬度：≤0.03mmol/L

再生劑：NaCL 再生方式：順流/逆流

交換劑：001*7強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂

控制方式：時(shí)間/流量工作電源：220V/50Hz

軟換水處理的作用

1.軟化水設(shè)備的使用節(jié)約了大量浪費(fèi)燃料

當(dāng)鍋爐結(jié)有水垢時(shí)，對(duì)于工作壓力為1.4MPa的鍋爐會(huì)結(jié)生1毫米的水垢，會(huì)浪費(fèi)8%的燃料。

2.軟化水設(shè)備提高熱效率降低出力

當(dāng)鍋爐蒸發(fā)面結(jié)有水垢時(shí)，火側(cè)的熱量不能很快傳遞給水側(cè)就會(huì)降低鍋爐的出力。如果因?yàn)樗幚聿划?dāng)，鍋爐結(jié)垢，使鍋爐蒸發(fā)能力降低了三分之一，因供氣不足自動(dòng)作業(yè)線不能開(kāi)車。

3.軟化水設(shè)備的使用降低鍋爐檢修量

鍋爐板或管道結(jié)有水垢以后，非常難以清除，特別是由于水垢引起鍋爐的泄漏，裂紋，折損，變形，腐蝕等病害。不僅損害了鍋爐，而且耗費(fèi)大量人力，物力去檢修，不但縮短了運(yùn)行的時(shí)間，也增加了檢修費(fèi)用。

4.軟化水設(shè)備的應(yīng)用減少危及安全

鍋爐因水垢引起的事故，占鍋爐事故總數(shù)的20%以上，不但造成設(shè)備損失，也威脅著人身安全。而水處理的基建和運(yùn)行費(fèi)用，占各項(xiàng)節(jié)約費(fèi)用的四分之一。

軟化水處理設(shè)備

軟化水設(shè)備，顧名思義即降低水硬度的設(shè)備，主要除祛水中的鈣、鎂離子，通俗的說(shuō)就是降低水的硬度的設(shè)備，起作用主要有去除水中的鈣鎂離子、活化水質(zhì)，殺菌滅藻，防垢除垢。軟化水設(shè)備在軟化水的過(guò)程中，不能降低水中的總含鹽量。在熱水鍋爐系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、工業(yè)冷卻系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)以及其他用水設(shè)備系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用。

工作原理

由于水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示，故一般采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(軟水器)，將水中的Ca2+、Mg2+(形成水垢的主要成份)置換出來(lái)，隨著樹(shù)脂內(nèi)Ca2+、Mg2+的增加，樹(shù)脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐漸降低。

當(dāng)樹(shù)脂吸收一定量的鈣鎂離子之后，就必須進(jìn)行再生，再生過(guò)程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹(shù)脂層，把樹(shù)脂上的硬度離子在置換出來(lái)，隨再生廢液排出罐外，樹(shù)脂就又恢復(fù)了軟化交換功能。

由于水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示由于水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示鈉離子交換軟化處理的原理是將原水通過(guò)鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹(shù)脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到軟化。

工作流程

吸鹽(再生)：即將鹽水注入樹(shù)脂罐體的過(guò)程，傳統(tǒng)設(shè)備是采用鹽泵將鹽水注入，全自動(dòng)的設(shè)備是采用專用的內(nèi)置噴射器將鹽水吸入(只要進(jìn)水有一定的壓力即可)。在實(shí)際工作過(guò)程中，鹽水以較慢的速度流過(guò)樹(shù)脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹(shù)脂的效果好，所以軟化水設(shè)備都是采用鹽水慢速流過(guò)樹(shù)脂的方法再生，這個(gè)過(guò)程一般需要30分鐘左右，實(shí)際時(shí)間受用鹽量的影響。

慢沖洗(置換)：在用鹽水流過(guò)樹(shù)脂以后，用原水以同樣的流速慢慢將樹(shù)脂中的鹽全部沖洗干凈的過(guò)程叫慢沖洗，由于這個(gè)沖洗過(guò)程中仍有大量的功能基團(tuán)上的鈣鎂離子被鈉離子交換，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程中是再生的主要過(guò)程，所以很多人將這個(gè)過(guò)程稱作置換。這個(gè)過(guò)程一般與吸鹽的時(shí)間相同，即30分鐘左右。

快沖洗：為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈，要采用與實(shí)際工作接近的流速，用原水對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行沖洗，這個(gè)過(guò)程的最后出水應(yīng)為達(dá)標(biāo)的軟水。一般情況下，快沖洗過(guò)程為5-15分鐘。

應(yīng)用

不同的應(yīng)用選擇不同的軟水處理設(shè)備

1、軟化水設(shè)備應(yīng)用的范圍：

① 采暖.

② 冷卻補(bǔ)水.

③ 工藝用水.

④ 蒸汽鍋爐.

⑤ 鋼鐵冶煉.

⑥ 化工制藥.

2、行業(yè)所需的系統(tǒng)用水時(shí)間

系統(tǒng)用水時(shí)間即：每小時(shí)用水量、平均值、峰值?？筛鶕?jù)供水時(shí)間選擇設(shè)備。如若不需要連續(xù)供水就可選擇單閥單罐的設(shè)備;如若需要連續(xù)供水就需要選擇選擇雙床集控或雙控雙床系列軟化水處理裝置。

3、水源的硬度

同一型號(hào)軟水器水質(zhì)較硬者制水周期必然要相對(duì)減少，產(chǎn)水量較低，由此導(dǎo)致軟化水設(shè)備再生頻繁從而降低樹(shù)脂的使用壽命。這種情況下就需要選擇較大型號(hào)的軟水器，加大樹(shù)脂體積。

二、軟化水設(shè)備選型

① 控制器：分為自動(dòng)控制及手動(dòng)控制。品牌上的選擇可以選擇進(jìn)口也可以選擇國(guó)產(chǎn)。

② 樹(shù)脂罐：軟化水裝置罐體材料分為玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼。

③ 設(shè)備控制形式：一種是制備水量達(dá)到設(shè)定值是自動(dòng)還原，稱為流量型;適用于所有的給水系統(tǒng)軟化水處理設(shè)備。第二種是以時(shí)間為控制再生計(jì)量的方式，稱為時(shí)間型;適用于水量穩(wěn)定的供水系統(tǒng)，最短還原再生周期為24小時(shí)。

④設(shè)備組合：

單控單床：還原期間停止供水2小時(shí)或繼續(xù)供原水(硬水旁通)。

單控雙床：交替供水，一用一備型。

雙控雙床：交替供水，一用一備型。

雙控雙床：同時(shí)供水，交替再生。

多控幾床：三個(gè)以上軟化水樹(shù)脂罐并聯(lián)使用，適合大型供水系統(tǒng)。

可廣泛應(yīng)用于蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發(fā)冷凝器、空調(diào)、直燃機(jī)等系統(tǒng)的補(bǔ)給水的軟化。還可用于賓館、飯店、寫(xiě)字樓、公寓、家居等生活用水的處理及食品、飲料、釀酒、洗衣、印染、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的軟化水處理。

技術(shù)指標(biāo)

1.進(jìn)水壓力：0.2~0.5Mpa

2.原水硬度：<12mmol/L(當(dāng)原水硬度>8 mmol/L時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同地域水質(zhì)做特殊設(shè)計(jì))

3.出水硬度：<0.03mmol/L (達(dá)到《國(guó)家低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB1576-2001要求);

4.原水含鹽量<1500mg/L，濁度<5 鐵離子<0.3mg/L