软化水设备工作原理介绍
一、软化水设备的定义
软化水设备，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。
二、软化水设备的工作原理
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。由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示，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，随着树脂内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低，就必须进行再生。再生过程就是用盐箱中的盐水冲洗树脂层，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。
以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：
2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+
2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
三、软化水设备工作流程
软化水设备工作流程有工作（有时叫做产水，下同）、反洗、再生（吸盐）、置换（慢冲洗）、正洗（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）。
01
工作
原水在一定的压力、时间下，通过控制器，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。
02
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。
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。这个过程一般需要5-15分钟左右。
03
再生（吸盐）
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使其恢复原有的交换能力。这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。
04
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。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。
05
正洗（快速清洗）
为了将残留的盐彻底冲洗干净，用原水对树脂进行冲洗。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。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。
06
再生箱注水
向再生箱中注入溶液再生一次所需盐量的水。为保证盐箱中的盐液浓度能达到饱和，首先必须保证溶液时间不小于8小时，其次是必须保证盐箱中有足够的盐量。
四、软化水设备技术指标与要求
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。
五、软化水设备结构与选型
① 控制器：分为自动控制及手动控制。品牌上的选择可以选择进口也可以选择国产。阀体的材质为高强度轻质耐腐蚀工程塑料、无铅黄铜。
② 树脂罐：软化水装置罐体材料分为玻璃钢、碳钢、不锈钢。罐体材质一般为玻璃钢罐(可选用碳钢或不锈钢衬塑罐体)，罐体防腐、耐压，使用寿命长。
③ 均匀布水系统：采用射流式布水，树脂有效交换容量得以充分发挥，用盐控制精确，无须盐泵。
④ 进口高性能树脂：选用强酸性阳离子交换树脂001*7，破损率低，粒度均匀，提高离子树脂交换率。
⑤ 设备控制形式：一种是制备水量达到设定值是自动还原，称为流量型;适用于所有的给水系统软化水处理设备。第二种是以时间为控制再生计量的方式，称为时间型;适用于水量稳定的供水系统，最短还原再生周期为24小时。
⑥ 设备组合：
单控单床：还原期间停止供水2小时或继续供原水(硬水旁通)。
单控双床：交替供水，一用一备型。
双控双床：交替供水，一用一备型。
双控双床：同时供水，交替再生。
多控几床：三个以上软化水树脂罐并联使用，适合大型供水系统。
可广泛应用于蒸汽锅炉、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。
六、设备优点
高效：软化水设备整体设计配套合理，使树脂的有效工作交换容量得以充分发挥。
省工：自动化程度高，无需设专人值守。
省水省电：软化水装置制水率达98%以上。采用虹吸再生原理，无需盐泵，耗电量仅相当于手动软水设备的1%。
占地空间小：只需提供树脂罐和盐箱的占地空间，节省管路所占空间。
调整方便：用户可根据实际需要，自行调整再生周期和再生时间。
运行费用低：由于自动化程度高，软水器能适应水量变化，精确地计量产水量、计量再生剂的用量，避免了再生时再生剂无辜的浪费，同时可节省大量的人工费。
七、软化水设备安装步骤
1、保证罐体水平：先将树脂罐、盐罐就位于坚实的基础上。
2、把下布水器牢固安装在中心管底端。中心管上端低于罐口0.5mm处截断并导角，然后用胶带封住中心管口，以防树脂漏入。
3、将树脂均匀地装入树脂罐中。取下中心管的封口胶带，将中心管上部及树脂罐端面用水冲洗并擦干净，中心管及控制器密封圈处涂上硅油。
4、将上布水器安装到控制阀上，然后将中心管从上布水器内插入到控制阀内。小心地沿顺时针方向转动控制阀，直至旋紧在树脂罐接口上(或用法兰连接固定)一定要确保中心管插入阀体。下布水器与中心管必须严密，注意：上布水器与控制阀、中心管。防止树脂跑出。中心管与控制阀必需严密不漏水，否则会出现窜硬水现象。
5、锅炉软化水设备盐阀组装
把不锈钢滤网插入小铜配件内；带滤网的一端与控制阀的吸盐接口相连接，①、将吸盐管与阀体连接的小铜配件插入吸盐管内后。不漏空气就行。然后与塑料弯头连接;盐水管路连接长度不应超越2m一定要保持良好的密封性，②、把盐阀置入盐箱的盐井中。否则会影响软水器的再生效果。
6、排水管的连接长度不应超越6m不得采用软塑料管。影响排水效果。
7、锅炉软化水设备管道连接。
八、设计安装要点
设备本身结构简单、占地较小，所以在设计安装方面没有特殊要求。在设计安装时仅需注意以下几点：
1
设备需简单水平地基;距墙约250~450mm，可根据实际情况靠边角布置；
2
因为设备本身较轻，一般只需考虑设备所装树脂及水的重量即可；
3
进、出水管为标准法兰或螺纹连接,需固定支撑好,不能依托阀体做支撑，以防产生应力；
4
进水管上应装水压表。设备运行时有冲洗水排放，就近设置地漏或排水沟。
5
盐水管：盐水箱应尽量靠近软化罐，盐水管越短越好；
6
排污管不要长于6米，不要装截止阀，出口不要高于阀体，终端开口以免产生虹吸，弯头越少越好；
7
在设备附近的墙上安置配电插座，应装有保险丝(一般不要装开关)，要求接地良好。
软化水设备常见参数计算及取值
软水设备再生完全至下一次失效的产水量，与树脂的工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软化器的工作状况有关。
周期制水量
Q=VRKYD（m3），VR为树脂体积，m3；
K为交换系数，mmol/L，400-1000，顺流再生取400-750，进水硬度大时，取较小值；
YD为交换器进水硬度，mmol/L。
再生周期
再生周期=周期产水量额定出水量
比如1T纯水设备，周期产水量=24T，
工作8小时，额定出水量=8T，24/8=3，即3天再生一次.。
工作12小时，额定出水量=12T，24/12=2，即2天再生一次。
反洗时间
一般取10-15分钟，进水浊度大时，反洗时间取大值。当进水浊度大于5FTU时，在交换器前应加装过滤器。
吸盐+慢洗时间
T=（40-50）HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
盐箱补水时间
顺流再生：T=0.45VR补水速率，VR为树脂体积，m3；
盐箱补水速率与进水压力有关，为保证盐箱内注水充足，建原由网议实际补水时间大于计算值1-2分钟。
正洗时间
T=12HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
正洗水量一般为3-6倍树脂填装量，一般情况下，正洗时间取10-15min，应正洗至出水水质符合要求为准。
交换系数=E/（k1000）
E：树脂工作交换容量（mol/m3），与树脂质量有关，顺流再生为800-900；
k：安全系数，常取1.2-2，与进水硬度有关，硬度越高，k值越大。
再生时间
再生的整个周期需要2个小时左右，根据实际情况，再生时间尽量设定在不需用水的时间。
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0017阳树脂为例，0017阳树脂的工作交换容量一般为800mol/m3。经过交换失效后，每立方树脂再生需要的盐量为：8001.558.5/850=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。
如果用盐量超过上式的计算值，则可能是以下原因：
1、设备设计或再生工艺不合理；
2、树脂中毒；
3、操作不当。
用盐量与用盐浓度的计算
一般来说，可以这样计算 ，树脂量(L)*160=盐量(克) ，软水盐NaCl再生液浓度5-12%；如树脂量10L，一般每次再生为10*160=1600g即1.6公斤，这个需要根据进水硬度和出水水质的要求。
树脂再生盐耗简单计算方法如下：
NaCl再生液浓度5-12%；
盐液的浓度是由注入射流器的水流量被吸入的饱和盐液量的比例来决定，一般的盐液浓度在5-12%之间，进水压力越高混合后的浓度也越高。设定参数一般情况下：反吸10分钟,再生30-50分钟,注水10-20分钟//www.58yuanyou.com（有浮漂控制的盐桶）,你可以在上述的参数基础上做小范围改动。
再生液用量为树脂装填体积量的2-3倍；
即每升树脂需要盐：
最少盐耗：2倍x浓度5%＝100g
最多盐耗：3倍x浓度8%＝240g
取中间值：2倍x浓度8%＝160g
逆流再生1L树脂耗盐约80-160g左右，顺流再生1L树脂耗盐约160-240g左右。现在的自动控制阀，是顺流再生故障少，耗盐量大一点。往盐罐加盐，注意必须用大粒盐，因为大粒盐颗粒之间有供盐溶解的空隙精细盐则没有溶解就慢，并且时刻保证盐粒高于盐水液面即见盐不见水，以确保是饱和盐液。
还请使用者们需要注意的：除了再生液的浓度和再生液的用量两项指标外，还有一项指标就是再生液的接触时间不能少于30分钟，这样才能确保再生效果。很多小型软水设备，用1倍树脂体积量的饱和盐水快速通过，这是不对的。
软水树脂更换的周期
软化水树脂的更换时间，一般是几个月至一年不等，主要和原水水质（原水硬度）、树脂的质量、用水量（设备使用情况）等因素有关。
树脂是否需要更换，主要看树脂的强度，交换能力，再生能力而定，比如：树脂强度破碎达到40%以上，则必须更换；树脂交换能力下降30%，则必须更换。
软化水处理设备常见问题及处理
一．软化水处理设备不再生
1控制器不能控制电机旋转
（1）电源适配器损坏（显示屏无显示）。如有同类型的电源，可用其它电源进行测试。
（2）电机与主板的连接线短路。如安装时有水浸入控制板或阀芯漏水，可能会出现这种原因。
（3）主板损坏，不能控制电机旋转。
（4）电机损坏，主要由阀芯漏水造成。
2再生时间设置不合理
软化水处理设备程序显示再生时间或流量未到，实际出水不合格。
（1）时间型：再生时间设置不正确，超过系统的最大制水周期。
（2）流量型：流量不向下减，流量计损坏，无瞬时流量。
主要原因有：
① 叶轮被异物卡住或吸住铁物质，不能旋转。
② 流量计线损坏或流量计插口与主板松动。
③ 控制阀叶轮偏心，转动不畅。
④ 主控板故障。
3电机转动阀芯不转
软化水处理设备电机不能带动阀芯转动：
（1）电机小齿轮损坏。导致电机不能带动阀芯上的终端大齿轮旋转。
（2）对带手动手轮的阀门，中间传动装置与电机齿轮或终端大齿轮打滑。
（3）阀芯被异物卡住，电机带不动。
（4）电机齿轮与阀芯上的终端大齿轮间被异物卡住。
4软化水处理设备不运行
（1）主要是软化水处理设备流量型软化阀，运行流量设为0。
（2）定位板元件损坏。
二．软化水设备装好后出现漏水
1阀体O型圈漏装
阀体和中心管链接处有一个小小的O型圈，这个O型圈是卡在阀体和中心管位置的，如果漏装和脱落，那么水可以通过罐体直接渗水出来。
2罐体O型圈漏装
罐体和阀头中间有一个大O型圈，这个O型圈是密封罐体和阀头连接处位置的，漏装和脱落都会导致罐体与阀头中间漏水。
3阀头与罐体螺丝口未紧
阀头和罐体有一段很长的螺纹，必须紧到没有缝隙，否则漏水。
4中心管截断和过长
中心管要高出罐体一寸左右，如果短于罐体和长于罐体都不行。
5上下布水器
下布水要用胶水粘合牢固，上布水要卡在阀头中间并且旋紧，否则漏水。
6阀头进出水口漏水
阀头的进出水口一定要用密封袋缠绕，如果未缠绕也可能导致漏水。
当软水设备出现出水硬度超标时，主要由以下原因造成：软水设备机械故障，造成设备无法正常工作；树脂老化或失效，工作交换容量下降，应定期更换老化严重或失效的树脂；由于进水情况发生变化，造成软水器参数设置不正确，现对几种常见现象进行分析。
三．软化水设备软水硬度超标
01
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原由网度超标的原因：
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。
3
树脂罐中有大量气体存在，该气体可能来自于给水中带气，或慢洗过程空气逆止阀关闭不严。
（1）未使用大粒无碘盐。
（2）控制阀内部漏硬：一般的控制阀内部漏硬时，往往会出现软水口与废水口同时出水。
四．软化水设备的维护
1
运行保养
软化水设备运行中应做好以下几方面的维护保养工作：
（1）保证输入的电压电流稳定，防止电控装置烧损。电控装置外部应安装密封罩，防止受潮和水浸。
（2）定期向盐箱内加固体颗粒食盐（严禁加精盐或加碘盐）TczZifHeIA，必须保证盐箱内食盐溶液处于过饱和状态。加盐时要注意不要将固体颗粒食盐撒入到盐井内，防止在盐阀上结生盐桥，堵塞吸盐管路。由于固体颗粒食盐中含有一定量的杂质，大量的杂质会沉积在盐箱底部，堵塞盐阀，所以要定期清理盐箱底部的杂质。清洗时可打开盐箱底部的排污阀，用清水冲洗直至无杂质流出为止，盐箱的清洗周期应根据固体颗粒食盐的杂质含量来确定。
（3）定期检查射流器及吸盐管路的气密性，防止漏气而影响再生效果。
（4）每年要将软水器拆卸一次，清理上下布水器及石英砂垫层内的杂质，并检查树脂的损耗量和交换能力，更换老化严重的树脂，对于铁中毒的树脂可用盐酸溶液进行复苏。
2
故障维修
软化水设备维修中常用的工具有：螺丝刀、尖嘴钳子、扳手、万用表等。
当软水设备出现出水硬度超标时，主要有以下三方面的原因：
（1）软水设备机械故障，造成设备无法正常工作；
（2）树脂老化或失效，工作交换容量下降，应定期更换老化严重或失效的树脂；
（3）由于进水情况发生变化，造成软水器参数设置不正确，应定期根据进水情况，对软水器进行运行调试。
软化水设备如何操作可以有效降低运行成本
目前，随着市场对水质要求的不断提高，软化水设备的应用也越来越广泛。但也有一部分客户考虑到软化水设备后期的运行成本，避开软化选用其它处理工艺，针对软化水成本较高的现状，究竟是由哪些因素造成的呢？有什么措施可以降低软化水设备的运行成本吗？高成本是受哪些因素影响的呢？
1再生剂纯度直接影响再生效果
再生剂纯度对离子交换树脂的再生效果及再生后出水水质有较大影响。再生剂纯度越高，杂质含量越少。高纯度再生剂可有效利用树脂提高再生程度，使用相同浓度的再生液，再生剂的纯度与再生程度成正比。为了更好地控制再生剂纯度，在每一次购进再生剂的时候应保证再生剂的纯度。
一般来讲，盐酸的再生效果优于硫酸，硫酸再生成本低于盐酸。再生剂的纯度高，杂质含量少，树脂的再生程度就高，特别是对阴树脂影响更大。
2再生剂用量的大小
一般情况下再生剂用量大，再生后树脂的交换容量大，树脂的再生度高、出水量大、水质好。但由于交换是按等当量进行的，再生剂用量增高一定程度后再继续增加再生剂用量，树脂工作交换容量增加将不明显。
再生剂用量与离子交换树脂的性质有关，一般强型树脂所需再生剂用量高于弱型树脂。不同的再生方式，再生剂用量也有所不同，一般顺流再生的再生剂用量要高于逆流再生的。
3再生液的浓度
当再生剂用量一定时，在一定范围内其浓度越大，再生程度越高；当浓度达某一值时，再生后交换剂交换容量的恢复可达到一个最高值。
为了更合理地控制再生液浓度，在生产中采用先稀后浓再生液浓度进行再生。每次再生把30%的再生剂配成浓度为4-5%的溶液，以驱走大部分交换下来的钙、镁离子，然后再将其余70%的再生剂配成浓度8-10%的溶液进行再生。
4再生液的流速
再生液的流速是指再生液通过交换层的速度，它是影响再生程度的一个重要因素。维持适当的流速，实际上就是使再生液与交换剂之间有适当的接触时间，以保证再生反应进行。因此，再生效果与再生流速有直接关系。有时因加快流速缩短了再生时间，即使将再生剂的用量成倍增加也难以得到良好再生效果。
5再生液的温度
提高再生液的温度能同时加快内扩散；但是，由于交换剂热稳定性的限制，再生液的温度不宜过高，否则容易使交换剂的交换基团分解，促使交换剂变质影响其交换容量，一般再生液温度 35~40℃为最佳。
6离子交换器再生时的自用水率
离子交换器再生时的自用水率是指再生时用于反洗和正洗时所需水量与运行时的工作交换容量的比率。它与前面分析的再生剂的用量、再生液的浓度、再生液的流速、再生液的温度都有着直接的关系。这些指标的控制，有效提高了离子交换器的工作交换容量，迅速降低了软化水成本。
在实际生产过程中主要对以下几方面因素进行调整：
●严格控制再生剂纯度，对于化验纯度不合格的再生剂不与接收。
●由于用工业水溶解原盐，因此适当增加工业盐用量。
●再生过程中再生液采取先稀后浓的方式再生。
●用浮子流量计严格控制再生液流速，一般控制流速为 7m/h。
●适当放宽一级钠离子交换器和氢离子交换器失效控制指标，以便有效利用二级钠离子交换器。
通过以上几方面因素的调整，可有效地提高了离子交换器的工作交换容量，迅速降低了软化水成本。同时，保障软水出水水质稳定。
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