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關于軟水器的工藝與系統配置分析

2015-01-04 14:34:08

　　近來，各種國外進口的全自動軟水器越來越多地出現在國內水處理市場，品牌也在不斷增多，如何選擇一臺經濟實用可靠的全自動軟水器，是廣大用戶非常關心的問題，筆者曾發表過一篇介紹自動軟水器的文章，重點從控制閥的結構以及穩定性上對國外若干廠家的設備做了分析，本文擬再從不同的工藝設計及系統配置方面對進口自動軟水器作一分析介紹。
1　關于控制閥的再生工藝設計
我們知道，樹脂再生時，再生劑穿過樹脂的流向與工作時原水的流向相同的再生方式稱為順流再生，反之稱為逆流再生。逆流再生與順流再生比較有如下優點：
　　(1)再生鹽耗降低30%左右；
　　(2)再生效率高；
　　(3)出水水質好；
　　(4)再生工作交換容量大。
　　因此逆流再生作為一個先進合理的再生工藝，已成為離子交換技術領域不爭的事實。然而目前進入我國市場的幾個主要品牌，如Autotrol(阿圖祖)、Fleck(富來克)、Ecowater卻大都采用了順流再生工藝。這是為什么呢?根據我們多次與美國同行的交流及我們的考察分析，有這樣幾點原因：
　　(1)逆流再生要達到理想的效果必須使用軟化后的水配制再生液和清洗樹脂。因為如果使用含有硬度離子的原水，其中的Ca2+、Mg2+離子會被軟化罐*底層的樹脂截留吸附，而在運行出水時Ca2+、Mg2+離子就會泄漏出來，導致出水水質下降。但再生用軟水水源的切換控制是絕大多數多路閥自身無法解決的。目前，前述幾個廠家的設備若改為逆流再生，必須在軟化設備系統中設計安裝一套再生水源控制的裝置(參見圖1)，增加電動閥再生泵、逆止閥及相應的管路，并與多路閥的自動控制組合在一起，大大增加了系統的復雜和控制的難度，當然也增加了故障的幾率，并且，這個系統的配套設計與安裝必須由設備成套工程公司或用戶自己配合實現，實際應用中存在相當的難度。

　(2)實現逆流再生理想效果的另一個關鍵是必須防止樹脂亂層。再生劑從罐底自下而上穿過樹脂層時，控制不好就會發生亂層而難以保證底部樹脂都是再生徹底的樹脂，出水的質量也就難以保證，這是自動控制閥廠家采用逆流工藝所要解決的難題。
　　(3)美國自動軟水器設備控制的出水標準與我國不同，面向民用與商用的軟水器，大多控制在出水硬度≤1gpg(1格令/加侖，相當于17.1ppm或0.342mmol/l)，面向工業用的軟水器出水硬度一般控制在5ppm(相當于0.1mmol/l)。這樣的出水硬度，較之我國低壓鍋爐水質標準規定的0.03mmol/l，高出3～11倍，采用順流再生方式的出水水質，通常都可達到這樣的程度，因此，采用逆流再生提高出水水質的必要性，也就不是很大。
　　(4)美國軟水器對再生劑用量的設計普遍高于國內標準，鹽耗水平平均在140g/mmol左右，較高的達180g/mmol，而我國《工業用水軟化除鹽設計標準》GBJ109-87中要求的鹽耗水平應在80～120g/mol范圍內(逆流再生80～100g/mol，順流再生100～120g/mol)。
　　不過，值得一提的是美國康科公司(Kinetico)的水力自動軟水器，采用了與上述幾個廠家完全不同的技術設計，利用獨特的水力自動閥功能和雙罐系統，解決了其他軟水器難以實現的使用軟水再生及亂層的問題，因而比較成功地引入逆流再生工藝，鹽耗水平也得以相應降低。
2　關于額定流量與配套樹脂罐直徑的關系
　　當前市場上一些進口自動軟水器的工作流速達50～60m/h，遠遠超出我國GBJ109-87中規定設計標準20～30m/h。在相同處理流量下，設計工作流速越高，所需配罐直徑就越小，但工作流速過高會造成出水水質下降，再生時間與運行時間不匹配等問題。我們查閱了許多相關的國外軟水器原文說明書及與一些國外水處理界技術設計人員交流，了解到，國外軟水器的工作流速設計，的確有一個很寬的范圍，很多軟水器的工作流速超過30m/h甚至達60m/h，但卻都同時提出了相對應的限制條件，一般至少提出下面幾個條件中一至二個條件限制：
　　(1)限于生活、民用軟化水；
　　(2)進水硬度及出水水質均有限定范圍，如在高流速下，進水硬度不超過10gpg(10格令/加侖，約合170ppm或3.43mmol/l)；出水允許硬度≤5ppm(0.1mmol/l)；
　　(3)限于瞬時可達的工作流速，而非連續出水流速；
　　(4)高工作流速相應于高鹽耗再生條件。
　　然而這些限制條件，在許多經銷進口軟水器的設備商印制的中文說明書中卻沒有出現。這一點提請廣大用戶及水處理界設計、管理方面給以充分注意。為給用戶選擇合理配置的軟水器提供一個簡明直接的參考，下面列出正常工作流速下，常用規格的樹脂罐所對應的合理的產水量范圍：

樹脂罐直徑 (mm)	正常產水量 (m3/h)	樹脂罐直徑 (mm)	正常產水量 (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