软化水设备工作原理分析

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一项水处理专业知识——软化水设备工作原理。

软化水设备，顾名思义即降低水硬度的设备，主要用于去除水中的钙镁离子，活化水质、杀菌灭藻、防垢除垢。软化水设备在软化水的制备过程中，不会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、软化水设备分析

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。

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

软化水设备运行包括工作（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而来，其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程。

二、软化水设备工作原理及优缺点分析

软化水设备运行方式主要有离子交换法、反渗透法、化学软化法、热力软化法等，其原理如下：

1、离子交换法

离子交换法是软化水设备常用的技术之一。设备内填充有离子交换树脂，其具有可交换的离子基团。当原水通过树脂时，水中的钙、镁离子与树脂中的钠离子发生交换反应，钙、镁离子被吸附在树脂上，而钠离子则进入水中，从而实现水的软化。随着时间推移，树脂吸附饱和后，需用盐水进行再生，使树脂恢复交换能力。

2、反渗透法

在压力作用下，原水被强制通过半透膜。半透膜只允许水分子通过，而水中的钙、镁离子等杂质则被截留，从而使水得到软化。该过程可去除水中绝大部分的离子、有机物、细菌等杂质，能有效降低水的硬度和含盐量，出水水质较好，但设备成本和运行能耗较高，且会产生一定量的浓水排放。

3、化学软化法

通过向水中加入化学药剂，如石灰、纯碱、磷酸钠等，使其与水中的钙、镁离子发生化学反应，形成沉淀物质，再通过沉淀、过滤等方法将其去除，从而降低水的硬度。该方法操作简单、成本较低，但会增加水中的含盐量，且沉淀需要进行后续处理。

4、热力软化法

将水加热至一定温度，使水中的钙、镁的碳酸氢盐分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀，然后通过沉淀、过滤等方式将沉淀物去除，使水的硬度降低。该方法只能去除暂时硬度，且能耗较高，常用于小型锅炉等对水质要求不特别高的场所。

三、软化水设备运行流程

1、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。

2、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。

3、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。

4、快冲洗

为了将残留的盐冲洗干净，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。

四、软化水制取方法

1、常规水软化制取方法如下：

（1）加热法；

（2）石灰苏打法：

用石灰降低暂时硬水硬度，用烧碱（苏打）降低非碳酸盐硬水的硬度；

（3）离子交换法：

用离子交换剂除去钙镁离子，如西安迪奥离子交换软化水设备。

2、软化水制作原理

EDTA-2Na在PH为10的条件下与水中的钙、镁离子生成无色可溶性络合物，指示剂铬黑T则与钙、镁离子生成紫红色络合物。用EDTA—2Na滴定钙、镁离子至终点时，钙、镁离子全部与EDTA—2Na络合而使铬黑T游离，溶液即由紫红色变为蓝色。

水质监测中测硬度一般用容量法，用EDTA来滴定水中钙镁离子。也可以用原子吸收分别测出钙镁离子，然后相加算出总硬度。

3、硬度片剂使用方法

（1）取一洁净容器，隔着铝箔包装将一片硬度测定片剂用硬物敲碎，然后全部加入容器中，以少量待测水样（V1）溶解之，此时溶液呈蓝色；

（2）继续加入待测水样至溶液变红色为止（V2）；

（3）计算红色溶液体积V1+V2=V，查体积硬度换算表，即可得总硬度值。

 附注：若所加待测水样体积数值表内未列出，请用公式：CaCO3（mg/L）=1242/V 计算。

树脂再生耗盐量。理论上说，树脂再生耗盐量跟进水硬度是没有关系的，只跟树脂的工作交换容量有关。以001*7阳树脂为例，001*7阳树脂的工作交换容量一般为800mol/立方，经过交换失效后，每立方树脂再生需要的盐量为：800 * 1.5 * 58.5 /850 =82.5公斤（1.5为比盐耗850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量）。

比盐耗跟设备及再生工艺有关，流动床的比盐耗一般为1.5-2.0，固定床一般为1.2—1.5。因此用固定床相对来说用盐就少一些。

这是按树脂量计算的，通常没有多少指导意义，用盐量是否经济应该按处理一吨水需要的盐量来衡量。

处理一吨水的合理耗盐量计算方法如下：

原水硬度（mmol/L）*比盐耗（同上）* 58.5 / 850。

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