软化水设备工作原理

◎名词解释

软化水：去除了水中钙、镁离子（也称为硬度，单位一般为 毫摩尔每升 ）的水。

软化水的意义（为什么软化水）：

硬度较高的水，其中的钙镁离子在水被加热蒸发浓缩时，会形成水垢，附着在介质上。

比如，锅炉和换热器中，形成的水垢就附着在锅炉和换热器上，影响热效率并且导致受热不均，严重时会导致爆管。热水器也是这种情况。

又比如，在一些工艺生产过程中，水垢会附着在工艺产品上，导致产品达不到要求。这种情况多出现在造纸、印染、洗衣或洗车等过程中。

软化水的设备一般称为软化水设备或者全自动钠离子交换器或者（全自动）软水器或者水处理。

◎工作原理

软化水的工作原理为离子交换反应，离子交换树脂上的活性基团，可以用其钠离子交换水中的钙镁离子，从而去除水中的硬度。当离子交换树脂上活性基团的纳离子交换称钙镁后，我们称之为失效，失效后用一定浓度的盐水再生离子交换树脂，使其活性基团上的钙镁恢复为钠离子。

其化学反应式如下：

(1)钠离子交换反应式：

2RNa +Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2 NaHCO3

2RNa +Mg(HCO3)2 → R2Mg + 2 NaHCO3

(2)再生反应式为：

R2Ca + 2 NaCL2 →  2RNa +CaCL2

R2Mg + 2 NaCL2 →  2RNa +MgCL2

◎典型工艺

离子交换的常用工艺有固定床顺流再生、固定床逆流再生和浮动床逆流再生。

固定床顺流再生，应用非常普遍，由于其实现比较简单且易于自动控制，对进水悬浮物含量要求较宽，所以在以往得到很广泛的应用。但其出水水质较差，易受进水水质影响，再生剂耗量高。

固定床逆流再生，由于其逆流再生的特点，保护层的树脂是再生度最高的，所以出水水质要更好。而且逆流再生与顺流再生相比，用盐量要节省30%-50%，自用水率要低20%-40%。

浮动床逆流再生，再生与运行水流方向相反，所以具有逆流再生的优点，出水水质好，再生效率高，用盐用水都少。浮动床逆流再生由于无法反洗，所以对进水水质要求较严，浊度不大于2NTU。

◎典型工艺过程

反洗：作用是松动树脂层并清除悬浮物、碎粒和气泡。流速一般在10-20m/h，一般以时间或流量控制其终点。

小反洗：进出现在具有中排装置的固定床逆流再生系统，用于清洗压脂层。

吸盐/再生：此阶段进再生液，对失效树脂进行再生。一般以时间或流量控制其终点。

置换/慢冲洗：以较低的流速只进水不进盐，保证树脂充分再生，实际上是再生过程的继续。一般以时间或流量控制其终点。

正洗/成床：继续清除交换器内残留的再生剂及再生产物，对于浮床工艺，同时起到托起树脂层的作用，即成床。

运行/软化：设备切换到产水，一般以时间、流量或出水硬度（在线硬度仪）控制其终点。