軟化水處理以及相關設備技術詳解

                                      2019年04月10日

                                      原水,是指未經過處理的水。從廣義來說,對于進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。而采用強酸性陽離子樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來,再經該軟化水設備過濾出的鍋爐進水就是成為硬度極低的鍋爐用軟化凈水。

                                      原水,是指未經過處理的水。從廣義來說,對于進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。而采用強酸性陽離子樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來,再經該軟化水設備過濾出的鍋爐進水就是成為硬度極低的鍋爐用軟化凈水。

                                      我們先來了解一下什么是軟化水

                                      在日常生活中,我們經常見到水壺用久后內壁會有水垢生成。這是什么原因呢?原來在我們取用的水中含有不少無機鹽類物質,如鈣、鎂鹽等。這些鹽在常溫下的水中肉眼無法發現,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,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”這個指標來表示。硬度1度相當于每升水中含有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。

                                      再來看一下軟化水與其它水的區別

                                      原水,是指未經過處理的水。從廣義來說,對于進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電解質)除去或降低到一定程度的水。其電導率一般為1.0~10.0µS/cm,電阻率(25℃)(0.1~1.0)×106Ω˙cm,含鹽量為1~5mg/L。

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

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

                                      什么是軟化水處理?

                                      采用強酸性陽離子樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來,再經該軟化水設備過濾出的鍋爐進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:采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,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。

                                      特點及效果:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。

                                      使用范圍:餐飲、食品、化工、醫藥等領域、空調、工業循環水等應用中。目前最常用的標準方式。

                                      電磁法

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

                                      特點效果:設備投資小,安裝方便,運行費用低。效果不夠穩定性,沒有統一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能,所以處理后的水的使用時間、距離都有一定局限。

                                      適用范圍:多用于商業(如中央空調等)循環冷卻水的處理,不能應用于工業生產及鍋爐補給水的處理。

                                      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。

                                      特點效果:效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣。對進水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。

                                      適用范圍:一般較少用于專門的軟化處理。

                                      石灰法

                                      方法:向水中加入石灰。

                                      特點效果: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合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。

                                      特點效果:一次性投入較少,適應性廣。水量軟大時運行成本偏。

                                      適用范圍:由于加入了化學物質,所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。

                                      軟化水設備工作流程及工作要求

                                      1)軟化水設備工作流程

                                      工作(有時叫做產水,下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近,只是由于實際工藝的不同或控制的需要,可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中,全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)。

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

                                      2)軟化水設備技術指標及工作要求:

                                      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/手動出水硬度:≤0.03mmol/L

                                      再生劑:NaCL再生方式:順流/逆流

                                      交換劑:001*7強酸性離子交換樹脂

                                      控制方式:時間/流量工作電源:220V/50Hz

                                      軟換水處理的作用

                                      1.軟化水設備的使用節約了大量浪費燃料

                                      當鍋爐結有水垢時,對于工作壓力為1.4MPa的鍋爐會結生1毫米的水垢,會浪費8%的燃料。

                                      2.軟化水設備提高熱效率降低出力

                                      當鍋爐蒸發面結有水垢時,火側的熱量不能很快傳遞給水側就會降低鍋爐的出力。如果因為水處理不當,鍋爐結垢,使鍋爐蒸發能力降低了三分之一,因供氣不足自動作業線不能開車。

                                      3.軟化水設備的使用降低鍋爐檢修量

                                      鍋爐板或管道結有水垢以后,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,而且耗費大量人力,物力去檢修,不但縮短了運行的時間,也增加了檢修費用。

                                      4.軟化水設備的應用減少危及安全

                                      鍋爐因水垢引起的事故,占鍋爐事故總數的20%以上,不但造成設備損失,也威脅著人身安全。而水處理的基建和運行費用,占各項節約費用的四分之一。

                                      軟化水處理設備

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

                                      工作原理

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

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

                                      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鈉型陽離子交換樹脂,使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換,從而吸附水中的Ca2+、Mg2+,使水得到軟化。

                                      工作流程

                                      工作(有時叫做產水,下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近,只是由于實際工藝的不同或控制的需要,可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中,全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)。

                                      反洗:工作一段時間后的設備,會在樹脂上部攔截很多由原水帶來的污物,把這些污物除去后,離子交換樹脂才能完全曝露出來,再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入,從頂部流出,這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。這個過程一般需要5-15分鐘左右。

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

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

                                      快沖洗:為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈,要采用與實際工作接近的流速,用原水對樹脂進行沖洗,這個過程的最后出水應為達標的軟水。一般情況下,快沖洗過程為5-15分鐘。

                                      應用

                                      不同的應用選擇不同的軟水處理設備

                                      1、軟化水設備應用的范圍:

                                      ①采暖.

                                      ②冷卻補水.

                                      ③工藝用水.

                                      ④蒸汽鍋爐.

                                      ⑤鋼鐵冶煉.

                                      ⑥化工制藥.

                                      2、行業所需的系統用水時間

                                      系統用水時間即:每小時用水量、平均值、峰值。可根據供水時間選擇設備。如若不需要連續供水就可選擇單閥單罐的設備;如若需要連續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

                                      同一型號軟水器水質較硬者制水周期必然要相對減少,產水量較低,由此導致軟化水設備再生頻繁從而降低樹脂的使用壽命。這種情況下就需要選擇較大型號的軟水器,加大樹脂體積。

                                      二、軟化水設備選型

                                      ①控制器:分為自動控制及手動控制。品牌上的選擇可以選擇進口也可以選擇國產。

                                      ②樹脂罐:軟化水裝置罐體材料分為玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼。

                                      ③設備控制形式:一種是制備水量達到設定值是自動還原,稱為流量型;適用于所有的給水系統軟化水處理設備。第二種是以時間為控制再生計量的方式,稱為時間型;適用于水量穩定的供水系統,最短還原再生周期為24小時。

                                      ④設備組合:

                                      單控單床:還原期間停止供水2小時或繼續供原水(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:同時供水,交替再生。

                                      多控幾床:三個以上軟化水樹脂罐并聯使用,適合大型供水系統。

                                      可廣泛應用于蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發冷凝器、空調、直燃機等系統的補給水的軟化。還可用于賓館、飯店、寫字樓、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、醫藥等行業的軟化水處理。

                                      技術指標

                                      1.進水壓力:0.2~0.5Mpa

                                      2.原水硬度:<12mmol/L(當原水硬度>8mmol/L時,應根據不同地域水質做特殊設計)

                                      3.出水硬度:<0.03mmol/L(達到《國家低壓鍋爐水質標準》GB1576-2001要求);

                                      4.原水含鹽量<1500mg/L,濁度<5鐵離子<0.3mg/L

                                      5.電源:~220V,50HZ

                                      6.鹽耗量<100g/克當量(與原水硬度有關);

                                      7.水耗<2%;電耗<50W全自動軟化水除鹽設備主要技術規范

                                      1、《電力建設施工及驗收技術規范》

                                      2、《火電施工質量驗收及評定標準》

                                      3、JB/T74-94《管路法蘭技術條件》

                                      4、噴砂除銹應符合GB8923

                                      5、DL/T5054-1996《火力發電廠汽水管道設計技術規定》

                                      6、GB/T18300-2001自動控制鈉離子交換器技術條件

                                      7、GB1576-2001低壓鍋爐水質

                                      8、GB5462-199工業鹽

                                      9、GB/T13659-1992001*7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂

                                      10、JB/T2932-1999水處理設備技術條件

                                      11、GB/T13384-1992機電產品包裝通用技術條件

                                      來源:淄博普菲特水處理設備有限公司
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