工作原理　　全自動鈉離子交換器采用離子交換原理，去除水中的鈣、鎂等結垢離子。當含有硬度離子的原水通過交換器內(nèi)樹脂層時，水中的鈣、鎂離子便與樹脂吸附的 鈉離子發(fā)生置換，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中，這樣從交換器內(nèi)流出的水就是去掉了硬度的軟化水。 　　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(nèi)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。如以RNa代表鈉型樹脂，其交換過程如下： 　　2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+ 　　2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+ 　　即水通過鈉離子交換器后，水中的Ca+、Mg+被置換成Na+。 　　一般控制閥的運行流程為：運行、反洗、吸鹽、慢洗、鹽箱補水、正洗。

工作流程及要求

1）工作流程

　　工作（有時叫做產(chǎn)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(fā)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(tǒng)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(nèi)置將鹽水吸入（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(jù)實際經(jīng)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）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

控制器類型

1.手動型：

　　這種方式是傳統(tǒng)的標準方式，主要有順流/無頂壓逆流兩種形式，一般是兩只碳鋼結構的罐體并聯(lián)，根據(jù)工藝流程不同，每只罐體需要配用8-11只手動閥門（兩只罐體需要配16-20只閥門左右），再生時用專用的鹽泵將溶解好的鹽液泵入樹脂罐（這種設備曾是國內(nèi)軟化水設備的主要形式）。這種結構的軟化水設備主要特點是：流程簡單易懂，易于操作，成本低，可以適用于流量很大的需要；但是技術落后，占地大，運行消耗也大，實際操作時強度較大，鹽泵的腐蝕較重及維護成本高。 　　

2.國產(chǎn)組合自動型：

　　由于手動設備的使用過于復雜，在20世紀90年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)了一種以組合式集成閥為核心的新型設備。這種設備的主要核心部件是一只多通道的集成閥，通過閥體的轉動來改變水流方向。這種設備與傳統(tǒng)的手動設備相比，這種設備與傳統(tǒng)的手動設備相比，設備的占地小了很多，自動化程度高。但是由于控制方式采用時間控制，運行時控制精度較低。受設計思路、加工工藝及材料的限制，目前多數(shù)設備采用的平面集成閥容易磨損，一旦磨損后修復的可能性很小。目前國內(nèi)市場上這種設備的生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的實際質(zhì)量差異較大，很多設備的運行效果不如人意。

3.進口全自動型

　　在歐美國家，自20世紀60年代起就開始對離子交換設備進行自動化設計，隨著工業(yè)技術的發(fā)展，逐漸發(fā)展出與國內(nèi)多通閥不一樣的多路閥和集成閥，主要以多路閥為主，主要材料有工程塑料和無鉛黃銅兩種。其核心部件為一只多通道集成閥，一般采用閥板或活塞控制水流方向，由小型電機帶動凸輪軸（或活塞）來動作。由于國外工業(yè)技術水平發(fā)展較好，所以這類設備已經(jīng)發(fā)展得相當完善，產(chǎn)品規(guī)格從家用的0.2t/h到工業(yè)用70t/h左右均有，控制器自動化程度高（最新的已經(jīng)可以與工業(yè)計算機或普通監(jiān)控計算機通訊）。

4.分立閥全自動型：

　　分立閥一般是采用進口的全自動隔膜閥或電磁閥，采用與傳統(tǒng)手動方式相類似的結構，配合專用的全自動控制器（單片機或PLC）來組成軟化水設備。全自動型設備主要用于流量較大的場合，也可以用于傳統(tǒng)手動設備的改造，可以在不改動原設備管路的情況下將傳統(tǒng)的手動設備改造成自動化設備。從而降低操作勞動強度，降低設備消耗。

選型

　?、笔紫饶峁┧枰褂密浕南到y(tǒng)是哪種： 　　1）采暖2）冷卻補水3）工藝用水4）蒸汽鍋爐5）鋼鐵冶煉行業(yè)6）化工制藥行業(yè) 　?、蚕到y(tǒng)用水時間： 　　即運行時間/小時用水量/平均值/峰值/ 　　設備是否需要連續(xù)供水？若需要則選擇雙床集控或雙控雙床系列，否則可選單閥單罐系列。 　　⒊源水總硬度 　　水源是市政自來水\地下水\地表水源，使用地區(qū)的原水總硬度。對一定型號的軟水器來說原水硬度高，其周期制水量必然要相對減少，由此導致軟水設備再生頻繁。相對減少樹脂的使用壽命。為避免此類情況，應加大樹脂體積，這意味著選用加大型號的軟水器。 　　⒋所需的軟水單位流量（噸/小時）。 　　這由用戶設備的性質(zhì)和要求而定； 　?、抵芷谥扑康脑O定 　　在軟水器型號設定之后，根據(jù)原水硬度，所用樹脂的交換工作容量就可以確定理論周期制水量（噸）。

安裝調(diào)試

　?、标P于軟水設備的位置選擇：軟水器必須放置于牢固的水平地面上，距排水溝的距離以短為佳，距離鍋爐等熱源必須大于3米以上，絕對禁止靠近酸性液體或氣體。如需增加其它水處理設備（過濾器，除氧器）應予留位置。 　?、碴P于再生鹽罐及樹脂的位置： 　　應盡量安放于交換柱的附近，為充分利用鹽液，應盡力縮短吸鹽塑料管的尺寸。 　　⒊關于裝填石英砂及樹脂： 　?、帕吮ＷC布水均勻盡量在交換柱底部鋪放150~200mm的質(zhì)量良好的石英砂（不分解產(chǎn)生硅的氧化物或鹽類） 　　⑵裝填樹脂前，應檢查中心升降管的長度，是否合適。 　　先將上布水器卡入自控機頭（控制閥）底部中央承接口，再將中心管下端對準交換柱底部窩槽內(nèi)，并將上端插入上布水器的下端管口，然后極小心地沿順時方向旋入交換柱上端螺口內(nèi)，確認整個控制閥螺口能平整的旋入交換柱上端螺口內(nèi)，以確認中心管的長短符合要求，且能使中心升降管緊密連接閥頭并保持同心。 　?、巧鲜鲈囇b機頭工作完畢后，再將機頭反時針旋轉取下，再次保持中心管位 　　置居中，將下端原粘牢中心升降管下邊的下布水器端點對準底部的槽窩，并用軟布或塑料帶將中心升降管上端入口封死，開始均勻地裝填石英砂或樹脂。 　?、妊b填樹脂時，注意人中心升降管的周圍均衡裝填，為保證予先計算好的數(shù) 　　量如數(shù)裝入柱內(nèi)，隨著裝置過程，應不斷向交換柱內(nèi)注入清水，使之樹脂孔隙中空氣排出。維持這種水封狀態(tài)裝填樹脂是最好的方法，干樹脂很難保障如數(shù)裝入應該用的填量。 　?、纱龢渲b填完畢后重新將控制閥沿順時針方向旋入交換柱上端螺紋口內(nèi)。 　　同時要求保證平整。 注：勿忘將上布水器裝入控制閥底座。 　?、窗凑瞻惭b示意圖配接管和電源后，進行通水試驗 　　⑴所有進出口管路必須有獨立支撐，絕對不可以用閥頭做支撐 　?、茊榆浰鞯拈_始，應先打開軟水口的排出閥門，然后緩慢開啟進水口的閥門，且保證開度由小到大，不可啟開太快，以免流失樹脂。 　?、浅醮谓?jīng)過樹脂排出的軟水，顏色帶有微黃，測試pH值時可能小于7呈酸性，過了三至五分鐘后，出水顏色轉至無色，此時pH值上升為7（中性），同時軟水硬度已合格≤0.03mmol/L（1/2Ca2+、1/2Mg2+) 　?、葘τ诩贝褂密浕腻仩t，立即可將合格軟水導入給水水箱。 　?、蓪σ言眠^的舊管道，與軟水器連接前必須極認真地通水沖去管道中積存的銹渣、泥土等雜物且應嚴防蒸汽進入樹脂罐而導致樹脂報廢。 　　⒌對再生程序的試轉動及首次制備鹽水的問題 　?、攀状瓮队玫能浕O備，必需向再生鹽罐投放足夠的固體NaCL，（數(shù)量以說明書項三“技術參數(shù)匯總表”提供的NaCL重量為準） 　?、圃诓淮蜷_通水閥的情況下拉開后邊面板，手動試轉再生定時器，檢查反洗，進鹽與小沖冼、大沖冼、制水備鹽等工藝流程是否正常運轉，當確認功能完備即可維持制水備鹽程序階段，在通電通水時，會有軟水輸出，同時向鹽罐中開始送入溶解NaCL的軟水，直至此程序時間結束，又轉入自動制取軟水流程。當此設備所設定的制水程序總時間到達后，立即又會自動依次轉入反洗 進下鹽與小沖冼 大沖冼 制水備鹽 制水，周而往復地自動化完成制水與再生流程，只需分階段向鹽罐如數(shù)投加固體NaCL并定期清理鹽罐內(nèi)的雜質(zhì)，其它工作無需人工，而始終是自動化實施連續(xù)制取軟水的功能。 　?、墩毡菊f明介紹的方法設定時間和控制器，最初運行階段加強出水水質(zhì)化驗監(jiān)測并根據(jù)水質(zhì)變化調(diào)整還原程序，使之處理達到最佳工況。 　　⒎鹽罐內(nèi)始終保持有足夠的固體再生劑，以維持飽和食鹽水，保證每次再生周期所用的鹽量。 　?、概潘艿腊惭b系統(tǒng)不應安裝任何閥門，且管道愈短愈好，總長少于6米，不應提高布置排水管，應防止排水管產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。 　　⒐軟水進入水箱前必須設置排污閥，以應急排除予料之外的超標水質(zhì)。 　?、簩τ谒|(zhì)、壓力波動的的調(diào)整問題 　　由于中國某些地區(qū)供水硬度、壓力均有較大的變化時，用戶使用流量型或時間型的軟水設備，予先的程序均會受到影響或出現(xiàn)提前再生而浪費再生劑，或拖后再生而不能保證軟水品質(zhì)，二者問題的出現(xiàn)，會給鍋爐等壓力容器設備安全運行帶來相應的危害，為此提出如下應急措施： 　　第一， 軟化水出口管道上均應設置講師準確的流量表，自來水進口管道上應設置壓力表，操作工人，必須認真記錄供水壓力及流量的變化數(shù)值。 　　第二， 按下列公式計算有關數(shù)據(jù)，并調(diào)整所設流量或時間參數(shù)值。 　　Q周= 　　式中符號含義及單位： 　　Q周：軟化設備整個運行周期制取軟化水總量（m3或t） 　　V樹：001×7陽樹脂裝填數(shù)量（m3） 　　EI：001×7陽樹脂的工作交換容量（mol/m3） 　　YD生：生水總硬度（mmol/L） 　　YD軟：軟水總硬度（mmol/L） 　　Q單均：單位時間平均產(chǎn)軟化水量（m3/h或t/h） 　　通過公式⑴，計算Q周，與原設定的流量總數(shù)值（Q設）相比較，當Q設<Q周時，可保證軟水品質(zhì)。 　　⑵計算T周，當T設<T周時，也可保證軟水質(zhì)品質(zhì)合格。否則須重新調(diào)整原設定的周期流量或周期時間。 　　調(diào)整的原則，既要首先保證出軟水的品質(zhì)小于國家水質(zhì)標準（YD≤0.03mmol/L）同時還要有一定的經(jīng)濟性，二者要兼顧。 　?、桥鋫浜喴椎姆治銎骷胺治鏊巹?，于高速程序時，分析每周期持續(xù)最后時間的軟水水質(zhì)的水平。 　　注：1.凡用硬度單位mmol/L時，基本單元定為一價陽離子（Na+、1/2Ca2+、1/2Mg2+） 　　注：現(xiàn)在軟化水設備大多采用下中心管裝布水器，不用添加石英砂。

編輯本段鍋爐軟化水設備

　　鍋爐軟化水設備是針對鍋爐結垢而推出的一種原水預處理裝置，去除原水中的鈣、鎂離子以及導致鍋爐長垢的原素。 　　鍋爐軟化水設備軟水硬度超標的原因分析： 　　一、在軟水設備的取樣口檢測是合格的，但軟水箱中的水硬度超標，造成此現(xiàn)象的原因如下： 　　A、再生周期設定過大，或流量計故障造成的計量不準，使樹脂本該再生時未能及時再生，致使超標水注入軟水箱。 　　B、正洗時間偏短，使本應在正洗中被沖掉的廢鹽水被部分地帶到軟水箱中。 　　C、給水水壓不穩(wěn)引發(fā)的鹽箱補水過少，吸鹽過少，正洗不足，其中任何一項都可造成該次再生后出水硬度超標，影響軟水箱水質(zhì)。 　　D、在鹽箱中的鹽很少時，未能及時添加，造成某次再生的效果不佳。 　　E、操作不當，在某次再生過程中關閉給水閥。 　　以上錯誤中任何一項均可造成短時間大量超標水注水軟水箱，需要合格軟水長時間稀釋超標水才可使軟水箱中的水重新達標。 　　二、在軟水設備的取樣口多次檢測，均不合格，將此情況分為新裝軟水設備初次試水硬度超標及在用軟水設備硬度超標分別討論： 　　⒈新裝軟水設備初次試水硬度超標的原因： 　　a 中心管與控制閥交接處的O形密封圈未形成密封，此時應檢查：中心管的長度是否夠，外徑是否符合要求；是否忘記裝O形密封圈；O形密封圈是否破損。 　　b 中心管上破損，有裂紋。 　　c 給水TDS值與樹脂層高度比值過大。 　　d 給水TDS值與樹脂交換容量的比值過大。 　　e 進出水口接反。 　?、苍谟密浰O備軟水硬度超標的原因： 　　a 給水TDS值與樹脂層高度或樹脂交換容量的比值過大。與新樹脂初次試水相比，在用軟水設備對給水TDS值要求更嚴格，當樹脂層高度為1.5米，總硬度為13mmol/L，給水TDS值≧900mg/L時，確保軟水硬度≤0.03mmol/L將會比較困難。 　　b 樹脂中毒，老化引起的樹脂交換容量降低。由此種原因引起的軟水硬度超標是一漸進過程，不是突然出現(xiàn)的明顯超標。 　　c 鹽箱中的鹽量過少。當鹽箱中水量正常，而鹽的高度不及水的高度的1/3時，在吸鹽步驟的中后期吸上的鹽水很可能不飽和，致使經(jīng)射流器稀釋后的鹽水濃度低于再生要求，影響再生效果。 　　d 鹽箱中的總水量過少，我們的經(jīng)驗是樹脂罐中每100L樹脂，所需鹽箱中的水量約為35-40L，過多低于這一標準將會引發(fā)再生不充分。 　　e 吸鹽水太慢，在正常的時間內(nèi)，不能吸入足夠的鹽水，其原因如下：給水壓力過低；上下布水中泥沙等雜物堵塞嚴重；廢水軟管變形、折彎等引發(fā)的排廢水不暢；樹脂層內(nèi)雜質(zhì)太多；吸鹽管路上有泄漏點，使空氣被吸入；射流器中有異物；空氣逆止閥失靈，提前關閉或被堵塞；射流器選型偏小。 　　三、技術參數(shù)　 　　1）原水硬度≤6[H+]mmol/L，即300mg/L（以CaCO3計）；當原水硬度在6--12[H+]mmol/L時，建議采用兩級軟化或適當降低出水產(chǎn)量，當原水硬度≥12[H+]mmol/L時建議采用多級軟化或聯(lián)系該公司工程技術部重新進行設計。 　　2）出水硬度：≤0.03[H+]mmol/L（以CaCO3計）； 　　3）工作壓力：0.20--0.50Mpa 　　4）工作溫度：2--49℃；　 　　5）原水濁度：<5NTU； 　　6）系統(tǒng)水耗：<2%； 　　7）再生鹽耗：120—180g/l樹脂（一般可取160g/l樹脂）； 　　8）工作電源：AC220V，50Hz，單相三線制； 　　9）工作電耗：<10W； 　　10）周期制水量：Q=V×E/（I原水－I出水）； 　　Q：周期制水量，m3或t；V：樹脂體積用量，m&sup3; 　　I原水：原水硬度，[H+]mmol/L；I出水：出水要求硬度，[H+]mmol/L 　　E：樹脂的工作交換容量，mmol/L，一般按照樹脂全交換容量的60%--70%計算。 　　四、其它原因： 　　a樹脂罐中有大量氣體存在，該氣體可能來自于給水中帶氣，或慢洗過程空氣逆止閥關閉不嚴。 　　b未使用大粒無碘鹽。 　　c控制閥內(nèi)部漏硬：一般的控制閥內(nèi)部漏硬時，往往會出現(xiàn)軟水口與廢水口同時出水，但對于64D或74A系列，可能會通過陶瓷動片上的小孔形成內(nèi)漏，如果是此種內(nèi)漏，處于正沖洗位置，可在廢水口檢測到合格軟水，但轉入運行位置后，軟水硬度超標。

應用

　　 可廣泛應用于蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、交換器、蒸發(fā)冷凝器、空調(diào)、直燃機等系統(tǒng)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(yī)藥等行業(yè)的軟化水處理。 　　目前已廣泛應用于各種蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、熱交換器、蒸汽冷凝器、空調(diào)、直燃機等設備及系統(tǒng)的循環(huán)補給水中。此外還用作生活水處理，食品、電鍍、醫(yī)藥、化工、印染、紡織、電子等工業(yè)水處理以及作為脫鹽系統(tǒng)的前置處理。^[1]