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关于软水器的工艺与系统配置分析

2015-11-24 10:48:35 来源：洁明之晨

　　近来，各种国外进口的全自动软水器越来越多地出现在国内水处理市场，品牌也在不断增多，如何选择一台经济实用可靠的全自动软水器，是广大用户非常关心的问题，笔者曾发表过一篇介绍自动软水器的文章，重点从控制阀的结构以及稳定性上对国外若干厂家的设备做了分析，本文拟再从不同的工艺设计及系统配置方面对进口自动软水器作一分析介绍。
1　关于控制阀的再生工艺设计
我们知道，树脂再生时，再生剂穿过树脂的流向与工作时原水的流向相同的再生方式称为顺流再生，反之称为逆流再生。逆流再生与顺流再生比较有如下优点：
　　(1)再生盐耗降低30%左右；
　　(2)再生效率高；
　　(3)出水水质好；
　　(4)再生工作交换容量大。
　　因此逆流再生作为一个先进合理的再生工艺，已成为离子交换技术领域不争的事实。然而目前进入我国市场的几个主要品牌，如Autotrol(阿图祖)、Fleck(富来克)、Ecowater却大都采用了顺流再生工艺。这是为什么呢?根据我们多次与美国同行的交流及我们的考察分析，有这样几点原因：
　　(1)逆流再生要达到理想的效果必须使用软化后的水配制再生液和清洗树脂。因为如果使用含有硬度离子的原水，其中的Ca2+、Mg2+离子会被软化罐*底层的树脂截留吸附，而在运行出水时Ca2+、Mg2+离子就会泄漏出来，导致出水水质下降。但再生用软水水源的切换控制是绝大多数多路阀自身无法解决的。目前，前述几个厂家的设备若改为逆流再生，必须在软化设备系统中设计安装一套再生水源控制的装置(参见图1)，增加电动阀再生泵、逆止阀及相应的管路，并与多路阀的自动控制组合在一起，大大增加了系统的复杂和控制的难度，当然也增加了故障的几率，并且，这个系统的配套设计与安装必须由设备成套工程公司或用户自己配合实现，实际应用中存在相当的难度。

　(2)实现逆流再生理想效果的另一个关键是必须防止树脂乱层。再生剂从罐底自下而上穿过树脂层时，控制不好就会发生乱层而难以保证底部树脂都是再生彻底的树脂，出水的质量也就难以保证，这是自动控制阀厂家采用逆流工艺所要解决的难题。
　　(3)美国自动软水器设备控制的出水标准与我国不同，面向民用与商用的软水器，大多控制在出水硬度≤1gpg(1格令/加仑，相当于17.1ppm或0.342mmol/l)，面向工业用的软水器出水硬度一般控制在5ppm(相当于0.1mmol/l)。这样的出水硬度，较之我国低压锅炉水质标准规定的0.03mmol/l，高出3～11倍，采用顺流再生方式的出水水质，通常都可达到这样的程度，因此，采用逆流再生提高出水水质的必要性，也就不是很大。
　　(4)美国软水器对再生剂用量的设计普遍高于国内标准，盐耗水平平均在140g/mmol左右，较高的达180g/mmol，而我国《工业用水软化除盐设计标准》GBJ109-87中要求的盐耗水平应在80～120g/mol范围内(逆流再生80～100g/mol，顺流再生100～120g/mol)。
　　不过，值得一提的是美国康科公司(Kinetico)的水力自动软水器，采用了与上述几个厂家完全不同的技术设计，利用独特的水力自动阀功能和双罐系统，解决了其他软水器难以实现的使用软水再生及乱层的问题，因而比较成功地引入逆流再生工艺，盐耗水平也得以相应降低。
2　关于额定流量与配套树脂罐直径的关系
　　当前市场上一些进口自动软水器的工作流速达50～60m/h，远远超出我国GBJ109-87中规定设计标准20～30m/h。在相同处理流量下，设计工作流速越高，所需配罐直径就越小，但工作流速过高会造成出水水质下降，再生时间与运行时间不匹配等问题。我们查阅了许多相关的国外软水器原文说明书及与一些国外水处理界技术设计人员交流，了解到，国外软水器的工作流速设计，的确有一个很宽的范围，很多软水器的工作流速超过30m/h甚至达60m/h，但却都同时提出了相对应的限制条件，一般至少提出下面几个条件中一至二个条件限制：
　　(1)限于生活、民用软化水；
　　(2)进水硬度及出水水质均有限定范围，如在高流速下，进水硬度不超过10gpg(10格令/加仑，约合170ppm或3.43mmol/l)；出水允许硬度≤5ppm(0.1mmol/l)；
　　(3)限于瞬时可达的工作流速，而非连续出水流速；
　　(4)高工作流速相应于高盐耗再生条件。
　　然而这些限制条件，在许多经销进口软水器的设备商印制的中文说明书中却没有出现。这一点提请广大用户及水处理界设计、管理方面给以充分注意。为给用户选择合理配置的软水器提供一个简明直接的参考，下面列出正常工作流速下，常用规格的树脂罐所对应的合理的产水量范围：

树脂罐直径 (mm)	正常产水量 (m3/h)	树脂罐直径 (mm)	正常产水量 (m3/h)
200	0.6～0.9	750	9～13
300	1.4～2.1	900	13～20
400	2.5～4.0	1000	16～24
500	4.0～6.0	1200	23～35
600	6.0～8.5	1500	35～50