维普资讯 http://www.cqvip.com 第１８卷第３期 昆明冶金高等专科学校学报 Ｖｏ１．１８ ＮＯ．３ ２００２年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｓｅｐ．２００２ 全自动软化水工艺与设备的选择 张 勇 （云南省燃料总公一Ｊ昆明６５００３１） 摘要：从工艺设计及系统配置介绍自动软化水器，为用户及设计提供可借鉴的经验。・ 关键词：自动软化水器；设计；配置：多路阀 中图分类号：ＴＵ９９１．２６；ＴＵ８２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０４７９（２００２）０３—００２６—０４ ０引言 源时，还应了解有关水文地质资料。当有几个不 近年来，各种进口全自动软化水处理设备大 同水源可供选择时，应进行技术经济比较并考虑水 量进入工业及民用软化水处理设备市场，由于其 源可靠性等诸多因素后选定。当水源水质波动幅度 有较之手动设备显而易见的优点，已为广大用户 较大，为减少系统设备的复杂性，可考虑设置备用 所接受和欢迎。但由于在实际运行中存在着许多 水源。为了保证设计的可靠性，在设计前要取得设 不同的情况，造成全自动软化水处理设备运行中 计水源的全部可利用的水质分析资料，对于地表 问题较多，出水水质达不到 家标准（ＧＢｌ５７６— 水，要取得雨季和旱季的水质资料，以掌握其变化 ２００１ ｏ如何选择正确的全自动水处理设备，如何 规律。地下水水质虽然比较稳定，但对某些浅井，有 才能在实际运行中经济可靠的 ＿ｒ作，是一个不能 被污染的可能，即使深井长期使用后水质也可能发 忽视的问题。根据本人从事软水设备技术开发与 生变化，所以对井区污染源情况也应进行调查。 应用的实践经验认为：设备稳定性、：ｌ＿Ｉ艺先进性、 １．２水质分析资料的校核 运行经济性等方面，各类全自动设备均较手动设 水质资料是选择软化水处理方案和 ｌ二艺系 备较大改善，并日．不同品牌大致处于相近水平。造 统、进行设备设计的重要基础资料，所以水质资料 成全自动软化水处理设备运行出现问题基本上是 的正确与否，直接关系到设计结果是否可靠。为了 由于设计、系统设备配置、软水器多路控制阀的原 确保水质资料准确无误，必须在设计开始前，对水 因引起。因此本文从 艺设计、系统设备配置、多 质资料进行必要的校核。所谓校核，就是根据各分 路控制阀等方面进行探讨，以供用户作为选择设 析项目之间的相互关系，验证其数据的可靠性。 计和使用中参考。 水质分析结果的校核一般分为数据性校核和技术 １软化水处理原始设计资料 性校核两类，数据校核是对数据进行核对，保证数 据不出差错，技术性校核是根据天然水中各成分 对于自动软化水器来说，原始设计资料是重 的相互关系，检查水质分析资料是否符合水质组 要的基本依据，它包括：所设计的性质、规模、用 成的一般规律，从而判断分析结果是否正确。校核 水设备情况，它４ｆ１￣￣水质、水量等方面的要求，有 一般可分为下列几个方面。 关水源水质资料，水处理设备、材料等有关方面的 １＿２＿１审查阴阳离子含量 资料等等。 根据电荷平衡原理，水中各种阳离子单位电 １．１水源及水质资料 荷的总和必定等于各种阴离子单位电荷的总和， 软化水处理设备常用的水源有地表水、地下 即： 水、还有自来水。南于水源对软化水处理系统运行 ∑Ａ＝∑Ｋ（ｍｍｏｌ／Ｌ ｏ 极为重要， 所以设计之前，要弄清水源的可靠 阳离子单位电荷总和∑Ｋ为： 性，水源水量及水质变化情况，以及在可预见期 ∑Ｋ＝Ｃａ ／２０．０４＋Ｍ虫２＋／ｌ２．１６＋Ｎａ ／２２．９９＋ 间内水利规划对水源的影响。当采用地下水作水 ＮＨ￣＋／１７．０４＋Ｋ＋／３９．１０＋……一（ｍｍｏｌ／Ｌ） 收稿日期：２００１—０５—０８ 作者简介：张勇（１９６７一），男，云南宣威人， Ｉ 学学上，Ｉ 程师，从事热能动力没计及研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 张勇：全自动软化水二Ｉ：艺与设衍的选择 一． 阴离子单位电荷总和∑ 为： ∑Ａ＝ＨＣＯ３－／６ １．０２＋ＣＯ３ ／３０．０＋ ＳＯ４２－／４８０３＋Ｃ１一／３５．４５＋……．．（ｍｍｏｌ／Ｌ） ．定。自动软水器对进水的水质要求较高，因此更 要注意水的预处理。 １）在用自来水作水源时，一般可不考虑预 处理。 理论上∑Ａ应当等于∑ ，但实际测定中存 在各种误差，往往使得水质分析结果中∑ ≠ ∑ ，二者之差就是测定的误差，如果用６表示 误差，则： ８＝ｌ（∑Ａ一∑ ）／（∑Ａ＋∑ ）ｌ Ｘ １００％≤２％。 ２）以井水、泉水等地下水作水源，水中有时 含砂较多，特别是深井井管损坏时，会使水中夹带 大量黄砂，应有相应的过滤措施。 ３）以地表水作水源时，水中悬浮物小于 １．２．２硬度及碱度的关系校核 ５０ ｍｇ／Ｌ可用混凝一过滤，大于５０ ｍｇ／Ｌ则要用混 水中的碳酸盐硬度（ＹＤ ，），非碳酸盐硬度 （Ｙ Ｄ ｒ），钙硬（Ｙ Ｄ ），镁硬（Ｙ Ｄ ），碱 度（Ｊ Ｄ），过剩碱度（Ｊ Ｄ ）之间应符合下列 关系： ＹＤ＝ＹＤ．ｒ＋ＹＤｖ＝ＹＤｃ ＋ＹＤＭｇ 凝一沉淀一过滤，如果进水在某些时候含砂量较 高，影响混凝沉清处理，则要设置预沉淀措施。 ４）预处理系统中常见的沉清设备有机械搅 拌加速沉清池，水力加速沉清池等。过滤设备常 见的有机械过滤器、半自动高速砂缸过滤器、盘 片式全自动过滤器、管式精密过滤器、压力式过 滤器等。 ２．２全自动软化交换器 ＪＤ 与Ｙ Ｄ 不能同时出现，当有Ｙ Ｄ ｒ时， ＹＤ＞ＪＤ；有ＪＤｃ时，ＹＤ＜ＪＤ。此外还可进行 含盐量与溶解 形物的校核、ｐＨ校核。 １．３水量 全自动设备性能的稳定性应作为设备选择的 首要因素，而影响全自动软水设备运行稳定性的 水处理系统设计首先要确定设备所需要的水 质要求，以便进一步确定给水水质和水处理系统。 关键在于其多路控制阀的结构。目前市场上全自 动软水器的多路阀可以概括为如下四类。 １）机械旋转式多路阀：即利用两块对接平板 除了要能满足正常设备用水外，还要在非正常情 况下，也能提供足够的合格补充水。所指的非正 常情况，是指设备起动或事故状况下对水量的增 或内外套旋转不同角度来沟通不同的通路，从而 自动完成整个过程。它的特点是结构简单、制作容 易。但其最大的弊病是它的密封面同时又是旋转 面，并日．还直接接触原水和盐溶液，应此该密封面 加需要。具体来说，设计的给水量应满足几个方面 的需要。１）正常的用水损失；２）设备起动或事故 的水处理设备用水；３）水处理设备化学处理用水。 １．４其他设计资料 不可避免地要出现磨损现象。特别是我 大部分 地区原水浊度大一【：业含盐杂质多，因此串水、卡 壳现象经常发生。 ２）柱塞式多路阀：柱塞式多路阀的结构是由 多通路和一跟柱塞构成。当电机带动柱塞移动到 不同位置时，就沟通或切断不同的通路，从而完成 １）各种水处理设备，如交换器、泵、仪 器仪表等规格、质量等情况；２）非标设备的加 ｌ： 供应情况，水处理材料如离子交换树脂，滤料等质 量、规格情况；３）水处理设备运行中日常消耗的 材料药品；做好水质的调查一ｌ’：作，核准数据，是选 择好理想的全自动水处理设备的先决条件。也为 整个再生过程。这种结构与旋转多路阀有相似的 地方即密封面有移动磨损。但因其结构上的区别， 磨损面较旋转阀要小得多，且在材质和结构设计 上有了很大的改进，因此磨损现象较旋转阀有了 相当程度的改善。 ３）板式多路阀：板式多路阀的主要结构是一 个外包橡胶的平板，以弹簧和水力的作用，类似闸 板开断不同通路。这种阀对杂质的适应性很强、性 能相对稳定可靠，故障率低。 ４）水力驱动多路阀：水力驱动多路阀原理是 用原水压力驱动水力涡轮带动一组齿轮，在计量 今后的自动软化水器正常运行打下坚实的基础。 ２水处理系统选择 水处理系统设计包括两个方面，一是合理选 择系统，二是进行系统的，ｌ 艺设计计算。选择系统 是非常重要的一步，因为系统选择的好坏，直接关 系到以后运行的安全和经济性。 ２．１预处理系统 预处理是指离子交换器系统的前处理，它要 根据原水水质和离子交换器对水质的要求来决 维普资讯 http://www.cqvip.com ・２８・ 昆明冶金高等专科学校学报 ２００２年９月 流量的同时，分别驱动不同的阀门开闭。沟通不 同的通路，自动完成离子交换的整个循环过程。 由于阀门的动作完全靠水压完成，没有磨损面， 洁净的软化水和水压密封结构确保了水力多路阀 几乎没有磨损。 虽然软水器的规格很多，但多路阀形式的各 品牌软水器进出口径却不外乎ｌ”，１．５”，２”， ２．５”，３”这样几种规格，各种口径在不同的控制 阀所能实现的树脂交换与再生能力也是一定的， 参考我国给排水设计标准中有关管道流速的设计 规定及离子交换工艺计算，不同进出口管径的软 水器适应流量应为表２所列。 目前所有的全自动软化器均采用钠离子交换 软化工艺，区别主要在于树脂再生的：Ｉ 艺。多数 型号软水器采用顺流再生，也有采用逆流再生。 我们知道逆流再生可降低盐耗、水耗３０％左右， 出水水质也优于顺流再生。鉴于此，用户在选择 时应注意尽量选择有逆流再生功能的型号。此 外，应注意设备能达到的瞬时流量和设备的正常 工作流量的区别。 超过这个流量范围的一些自动软水器有指挥 多套并联的控制系统，如２台或３台同时出水，依 次再生的集中控制器也可采用多阀自动软水器系 统。确定了流量后，还要注意，如果水质的硬 度大于６．５ ｍｍｏｌ／Ｌ，系统应使用两级软化水器串 联，才能使软化出水水质符合要求。在实际运行中 水压是一个很重要的参数，如果水压不能保证 ０．２～０．５ ＭＰａ，多路控制阀的 ｌ 作会受到影响，流量 也达不到额定参数。 ３自动软水器流量确定 ３．１关于额定流量与配套树脂罐直径的关系 些进口自动软水器的 Ｌ作流速达５０－－６０ｍ／ｈ， 远远超出我国ＧＢＪ１０９—８７中的规定设计流速标准 ２Ｏ～３０ ｍ／ｈ。在相同处理流量下，设计Ｊ：作流量 一４自动软化水处理设备工艺 ４．１自动软水器工艺系统和程序控制原理 越高，所许配罐直径就越小，但 ｒ作流速过高会造 成出水水质下降，再生时间不 配等问题。经过查 自动软水器 ｒ艺系统和程序控制原理如图ｌ、 图２所示。 阅许多相关的国外软水器说明书了解到，国外软 水器的工作流速设计的确有一个很宽的范同，很 多软水器的 ｒ作流速超过３０ｍ／ｈ，但都提出了相 对应的条件：１）进水硬度及进出水水质均 有限定范围，如在高流速下，进水硬度不超过约 ４．２自动软化水处理系统布置 排朽 出水 ３．４３ ｍｍｏｌ／Ｌ；出水允许硬度≤０ ｌ ｍｍｏｌ／Ｌ； ２）限于瞬时可达的 ： 作流速，而非连续出水流速； ３）高工作流速相应于高耗盐再生条件。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（表１）。 ３．２自动软水器的流量设计 表１与树脂罐规格对应的产水量范围 图１工艺系统图 图２程序控制原理图 表２ 不同进出口管径软水器的适应流量 控制阀ｎ径 流懿，ｍ－＇ｈ ｔ １”（Ｄ、２５） ≤５ ： ：！ ≤ｌ ３ ！ ：！ ≤２０ ！ ： ：！ ≤３５ ！ ３ （Ｄ ８０） ≤４８ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 张勇：全自动软化水工艺与设备的选择 一．— 自动软化水处理系统布置示意流程如图３所 ｏ 运行，也可选择时间型程序控制器；时间兼流量 型程序控制器，可根据现场实际情况选择以一种 控制方式为主，另一种控制方式为辅的形式。 原水ｉ 过滤 卜 器 盐 箱 。 钠离 ｌ 子 交 换 ５结语 ・ 软 水 箱 Ｉ）搞清楚要软化的水质情况，水质悬浮物 多会使多路控制阀堵塞、磨损，影响到正常工作， 使软化水出水水质下降，不符合要求。 图３自动软化水处理系统布置流程图 ２）正确选择多路控制阀，调整好控制参数， 保证软化水效果。 另有如下原则需要遵循： Ｉ）管线应力求短、弯头、ｊ通等附件少以 减少流体阻力。 ２）再生时排污水的管道上不应加阀门，管线 长度不能太长，不能让排污水顺排污管回流，影响 设备正常：［作。 ３）考虑软化水，不能只单一的看软水器设备， 应把整个软化水系统一起考虑。 ４）软化水器使用条件：水压０．２～０．５ＭＰａ；水 温５～４５℃；悬浮物：顺流再生≤５ｍｇ／Ｌ，逆流再 生≤２ｒａｇ／Ｌ；总硬度：一级钠离子交换器≤６．Ｓｍｍｏｌ／ ３）软水器再生吸盐管长度不能超出６ｍ，弯头 尽可能少，以减少管道阻力。否则，吸盐量会受到 影响，使树脂再生不彻底，影响到软水质量。 ４）管道布置要整齐美观，便于支吊，特别是 对于ＵＰＶＣ管、塑料管要增加支吊点。 ５）动力柜、控制柜应单独布置在操作室。 ４．３自动软水器程序控制器 Ｌ，二级钠离子交换器≤ｌＯｍｍｏｌ／Ｌ。 ５）盐液罐必须有良好的过滤装置，盐液罐的 有效容积应在指定的盐液浓度范围内，满足一台 钠离子交换器一次再生用量，且便于加盐操作。 参考文献： ｆｌ】林宗虎，张永照．锅炉手册［ＭＩ．北京：机械工业出版社， １９８９． 程序控制器是以一定程序切换多路阀通道的 自动装置。分为流量型、时间型、时间兼流量 ｆ２１国家技术监督局．自动控制钠离子交换器技术条件【Ｓ１， ＧＢ厂ｒｌ８３ＯＯ一２００１． 型。流量型是当制水量达到设定流量值自动启动 再生；时间型是当制水时间达到设定值自动启动 再生；时间兼流量 具有上述两种功能。对于许 多用户来说，软水器并不是连续运行，应该选择 ｆ３１周本省．工业水处理技术［ＭＩ．北京：化学工业出版社． 流量型程序控制器；如果是每天２４小时稳定连续 Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈ ｅｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ａｎ Ｉｍｐｏｒｔｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｓｏｌｅｒｎｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ （Ｙｕｎｎａｎ Ｆｕｃｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ ａｎｔｏｍａｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｅｘｐｌａｉｎｉｎｇ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｂｙ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｓｏｆｔｅｎｅｒ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ．ｗａｙ ｖａｌｖｅ ． ［责任编辑：康雄坤】
