如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一項水處理專業知識——軟化水設備工作原理。

軟化水設備，顧名思義即降低水硬度的設備，主要用于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制備過程中，不會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。

一、軟化水設備分析

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。

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

軟化水設備運行包括工作（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而來，其中，全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程。

二、軟化水設備工作原理及優缺點分析

軟化水設備運行方式主要有離子交換法、反滲透法、化學軟化法、熱力軟化法等，其原理如下：

1、離子交換法

離子交換法是軟化水設備常用的技術之一。設備內填充有離子交換樹脂，其具有可交換的離子基團。當原水通過樹脂時，水中的鈣、鎂離子與樹脂中的鈉離子發生交換反應，鈣、鎂離子被吸附在樹脂上，而鈉離子則進入水中，從而實現水的軟化。隨著時間推移，樹脂吸附飽和后，需用鹽水進行再生，使樹脂恢復交換能力。

2、反滲透法

在壓力作用下，原水被強制通過半透膜。半透膜只允許水分子通過，而水中的鈣、鎂離子等雜質則被截留，從而使水得到軟化。該過程可去除水中絕大部分的離子、有機物、細菌等雜質，能有效降低水的硬度和含鹽量，出水水質較好，但設備成本和運行能耗較高，且會產生一定量的濃水排放。

3、化學軟化法

通過向水中加入化學藥劑，如石灰、純堿、磷酸鈉等，使其與水中的鈣、鎂離子發生化學反應，形成沉淀物質，再通過沉淀、過濾等方法將其去除，從而降低水的硬度。該方法操作簡單、成本較低，但會增加水中的含鹽量，且沉淀需要進行后續處理。

4、熱力軟化法

將水加熱至一定溫度，使水中的鈣、鎂的碳酸氫鹽分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，然后通過沉淀、過濾等方式將沉淀物去除，使水的硬度降低。該方法只能去除暫時硬度，且能耗較高，常用于小型鍋爐等對水質要求不特別高的場所。

三、軟化水設備運行流程

1、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。

2、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。

3、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。

4、快沖洗

為了將殘留的鹽沖洗干凈，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。

四、軟化水制取方法

1、常規水軟化制取方法如下：

（1）加熱法；

（2）石灰蘇打法：

用石灰降低暫時硬水硬度，用燒堿（蘇打）降低非碳酸鹽硬水的硬度；

（3）離子交換法：

用離子交換劑除去鈣鎂離子，如西安迪奧離子交換軟化水設備。

2、軟化水制作原理

EDTA-2Na在PH為10的條件下與水中的鈣、鎂離子生成無色可溶性絡合物，指示劑鉻黑T則與鈣、鎂離子生成紫紅色絡合物。用EDTA—2Na滴定鈣、鎂離子至終點時，鈣、鎂離子全部與EDTA—2Na絡合而使鉻黑T游離，溶液即由紫紅色變為藍色。

水質監測中測硬度一般用容量法，用EDTA來滴定水中鈣鎂離子。也可以用原子吸收分別測出鈣鎂離子，然后相加算出總硬度。

3、硬度片劑使用方法

（1）取一潔凈容器，隔著鋁箔包裝將一片硬度測定片劑用硬物敲碎，然后全部加入容器中，以少量待測水樣（V1）溶解之，此時溶液呈藍色；

（2）繼續加入待測水樣至溶液變紅色為止（V2）；

（3）計算紅色溶液體積V1+V2=V，查體積硬度換算表，即可得總硬度值。

附注：若所加待測水樣體積數值表內未列出，請用公式：CaCO3（mg/L）=1242/V 計算。

樹脂再生耗鹽量。理論上說，樹脂再生耗鹽量跟進水硬度是沒有關系的，只跟樹脂的工作交換容量有關。以001*7陽樹脂為例，001*7陽樹脂的工作交換容量一般為800mol/立方，經過交換失效后，每立方樹脂再生需要的鹽量為：800 * 1.5 * 58.5 /850 =82.5公斤（1.5為比鹽耗850為食鹽純度乘1000，58.5為氯化鈉分子量）。

比鹽耗跟設備及再生工藝有關，流動床的比鹽耗一般為1.5-2.0，固定床一般為1.2—1.5。因此用固定床相對來說用鹽就少一些。

這是按樹脂量計算的，通常沒有多少指導意義，用鹽量是否經濟應該按處理一噸水需要的鹽量來衡量。

處理一噸水的合理耗鹽量計算方法如下：

原水硬度（mmol/L）*比鹽耗（同上）* 58.5 / 850。

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