淺談軟水器的工作原理

　　人們把水的軟、硬程度分為許多“度”，統稱為硬度，可以分類為0～30度（德國分類法），0～4度叫很軟的水，26～30度叫很硬的水。軟水中放入肥皂易產生大量泡沫，而硬水中的鈣鹽、鎂鹽能與肥皂起作用產生沉淀，使肥皂失去去污能力，不易產生泡沫。如果將硬水用作鍋爐用水，會有較多水垢產生而附著在鍋爐壁上，妨礙傳熱而多燒燃料，甚至會使鍋爐產生裂縫而引起爆炸。通常家中燒水用的壺壁上的白垢，就是硬水受熱產生的沉淀。人常喝太硬的水不利于身體健康，所以，現在提倡喝通過處理的水，工業上也將硬水先軟化后再使用。
　　
　　一.、全自動軟水器工作原理
　　
　　全自動軟水器就是將軟水器運行及再生的每一個步驟實現自動控制，并采用時間，流量或感應器等方式來啟動再生。通常一個全自動軟水器的循環過程由下列具體步驟組成。
　　
　　1．運行
　　
　　原水在一定的壓力,流量下,流經裝有離子交換樹脂的容器（軟水器）樹脂中所含的可交換離子Na+與水中的陽離子（Ca++,Mg++,Fe++…等）進行離子交換，使容器出水的Ca++,Mg++含量達到我們的要求。我們把一個軟水器所具有的離子交換的能力以工作交換容量表示，其單位可用（mol,eq,ppm,usgrains等）。
　　
　　2.反洗
　　
　　樹脂失效后，在進行再生之前先用水自下而上的進行反洗，反洗的目的有兩個,一是通過反洗,使運行中壓緊的樹脂層松動,有利于樹脂顆粒與再生液充分接觸,二是清除運行時在樹脂面層積累的懸浮物及樹脂表面的懸浮物.
　　
　　同時一些碎樹脂顆粒也可隨反洗水排出,這樣,交換器的水流阻力不會越來越大.為了保證反洗時完整樹脂不被沖走,在設計軟水器時,應在樹脂層上留有一定的反洗空間,反洗強度越大要求的反洗空間就越大.通常設計選用50%的樹脂層高度作為反洗膨脹高度.它適應的反洗流速為12m/h（5gpm/ft2）（進水溫度為10攝氏度）反洗的好壞直接影響再生效果。
　　
　　3.再生
　　
　　再生液在一定濃度,流量下流經失效的樹脂層,將樹脂還原再生,使其恢復原有的交換能力。
　　
　　4.置換
　　
　　在再生液進完后,交換器膨脹空間及樹脂層中還有尚未參與再生交換的鹽液,為了充分利用這部分鹽液,采用小于或相當于再生液流速的清水進行清洗,目的是不使清水與再生液產生混合.一般清洗水量為樹脂體積的0.5-1倍.
　　
　　5.正洗
　　
　　目的是清除樹脂層中殘留的再生廢液,通常以正常運行流速清洗至出水合格為止.
　　
　　6.鹽箱補水
　　
　　向鹽箱注入溶解再生所需鹽耗量的水.通常1加侖水可溶解3磅鹽.即1立方米水溶解360kg鹽（濃度為26.4%）。
　　
　　為了保證鹽箱中的鹽液濃度能達到飽和，首先應保證溶解時間不小于6小時,其次是必須保持鹽液箱中.鹽平面始終高于水平面。通俗的講，鹽液箱要做到見鹽不見水。
　　
　　二.影響軟水器交換容量的因素
　　
　　1.流速:（gpm/ft2,m/h）
　　
　　通常流速越大離子交換所需的工作層越大，樹脂有效利用率會下降，但設備產水能力會提高。反之流速越小所需的工作層越少，樹脂利用率增加，但設備產水能力下降。過小的流速會造成原水只與樹脂表面離子進行交換,水不能進入樹脂內部。樹脂表面通常僅提供20%的交換容量。樹脂里面能提供80%交換容量。合理的交換流速對于提高設備產水能力及交換能力是非常重要的，一般建議運行流速控制在（中國20-30m/h,美國4-10gpm/ft2）小型裝置可適當提高。
　　
　　2.水與樹脂的接觸時間:（gpm/ft3）
　　
　　水與樹脂的接觸時間越長，交換越充分，但相對單位樹脂的產水能力下降，接觸時間越短，交換越不充分，單位樹脂的交換能力下降，而單位樹脂的產水能力提高。因此合理的接觸時間對于軟水器的經濟運行非常重要。一般建議1.0—5.0gpm/ft3樹脂或8—40bv/h.（每小時流量為樹脂裝載量的八至四十倍）
　　
　　3.樹脂層的高度
　　
　　樹脂層越低，因流速對其交換能力的影響就越大，當樹脂層高度達到30英尺（762mm）時,樹脂層高度造成的流速對其交換能力的影響可降到比較低的程度。因此一般建議樹脂層高度大于30英尺（762mm）
　　
　　4.進水含鹽量
　　
　　進水含鹽量的高低直接影響出水的品質，而進水含鹽量中K+,Na+的總含量對出水品質的影響非常大。
　　
　　例：當原水含鹽量為500PPM其中Na++K+為零，硬度為10mol/m3
　　
　　如果我們再生用15lb/ft3（240g/l）出水質量可達到近乎0.00.
　　
　　當原水含鹽量為500PPM而Na++K+為250PPM，硬度為5mol/m3
　　
　　同樣我們用15lb/ft3（240g/l）出水質硬度為0.038mmol/L接近
　　
　　0.04mmol/L（超過了國家低壓鍋爐進水要求）若要出水達到
　　
　　0.03mmol/L以下,必須使用（18lb/ft3,290g/l）
　　
　　5.溫度
　　
　　水溫增加能同時加快內擴散和膜擴散,提高交換能力,無論是運行或再生,適當地提高水溫對軟水器是有益的。
　　
　　6.再生劑質量（NaCl）
　　
　　再生劑純度越高,樹脂的再生度越高,出水的離子泄漏量越少,因此提高再生劑純度及用軟化水溶鹽可提高再生度.
　　
　　7.再生液流量
　　
　　通常再生液流量越小獲得的再生效果越好。但過低的再生液流量會使再生時間過長.及使再生劑繞過樹脂僅將樹脂表面再生.因此一般要求再生液流量在0.25-0.9gpm/ft3（或順洗流量4-6m/h,逆流再生2-3m/h）
　　
　　8.再生液濃度
　　
　　根據離子平衡原理,再生液濃度提高,可以使樹脂的交換能力得到提高,但在再生劑用量一定的條件下,再生液濃度過高,會縮短再生液與樹脂的接觸時間,從而降低了再生效果.一般鹽液濃度控制在10%左右為宜.
　　
　　9.再生劑用量
　　
　　樹脂的交換在再生理論上是按等當量進行即1mol的再生劑可恢復一個1mol的交換容量,（即使用58.43g的NaCl）.但實際上再生劑的耗量要比理論值大得多.實驗證明再生劑用量越多,獲得的樹脂工作交換容量越大.出水質量越好.但隨著再生劑用量的不斷增加，工作交換容量的提高會越來越少。經濟性會不斷下降。因此再生鹽耗。應根據不同的原水水質，在保證一定的交換能力及水質條件下，盡可能選用比較經濟合理的耗鹽量。在美國通常低壓鍋爐的軟水器，采用240g/l鹽再生一升樹脂。
　　
　　10.樹脂
　　
　　不同的樹脂所提供的交換能力是不一樣的。