2016年作為十三五的開局之年，在3月份這全球關注的時刻，環保行業再一次聚焦了衆人的目光。

在環保行業中，水是環保行業中不可分割的重要一部分，身處水處理行業的從業者們，對于水，知道的又有多少？

今天，北京康潔之晨水處理技術有限公司總經理王世傑先生便為我們上一堂“水”之課：離子交換軟化水處理技術及全自動軟水器的現狀。

北京康潔之晨水處理技術有限公司總經理王世傑先生為我們講課

在離子交換之前，我們要先進行水預處理。

水預處理作用

在水處理過程當中，水的預處理有着十分重要的作用，尤其是一些深度處理系統，如膜法系統，因此，對進水往往有一定的水質要求。

為了延長系統的周期和使用期限，防止系統的損壞，大多數水處理過程都會進行水的預處理。

混凝

向水中添加混凝劑使雜質快速沉澱分離的過程。

混凝

1.吸附作用

2.電性中和作用

3.表面接觸作用

4.網捕作用

過濾

水中雜質通過濾料層被截流分離的過程。

那麼，水的預處理之後，怎樣進行離子交換軟化水處理呢？

王經理表示，使用離子交換技術，定然少不了離子交換樹脂。

北京康潔之晨水處理技術有限公司總經理王世傑先生講課

那麼，什麼是離子交換樹脂？

離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂，在全名稱前加“大孔”。

孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種

離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。

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樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類别：

首先區分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類，它們可分别與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類。

而樹脂粒度對水處理有較大影響：粒度大：交換速度慢，交換容量小。粒度小：樹脂的交換能力大，但運行阻力較大。

粒度相差較大，小顆粒樹脂會塞堵大顆粒樹脂間的空隙，造成水流不勻而且還會影響樹脂的反洗。流速過小不能松動樹脂層，流速過大小顆粒樹脂會被沖走流失。一般樹脂的粒徑為0.3~1.2mm。

離子交換原理

離子交換步驟一般分為5步：

1.邊界水膜内的擴散：Na 向樹脂表面遷移，并通過樹脂表面的邊界水膜達到樹脂表面。

2.交聯網孔内的擴散：Na 在交聯網内遷移到交換點

3.離子交換：Na 離子與H 交換

4.交聯網孔内的擴散：被交換下來的H 在樹脂孔道内的擴散

5.邊界水膜内的擴散：被交換下來的H 通過樹脂表面的邊界水膜層進入水溶液中。

其中，第1、5稱為液膜擴散，2、4稱為孔道擴散，3為交換反應。

離子交換原理

水中離子濃度對交換的影響:

當水中離子濃度大于0.1mol/l以上時，離子在水膜中的擴散速度很快，整個交換速度受孔道擴散控制，相當于樹脂的再生情況。

離子交換再生

當水中離子濃度小于0.003mol/l時，則離子在水膜中的擴散速度很慢，此時整個離子交換速度受液膜擴散控制。這相當于樹脂的運行情況。

離子交換的工作過程：

離子交換過程中，樹脂層内會形成三個區域：即失效層、工作層和保護層。

而在交換過程中，樹脂層發生的變化又分為三個階段：①、工作層的形成階段；②、工作層的移動階段，工作層厚約100-200mm；③、工作層的消失階段。

前面我們講了水的預處理和離子交換樹脂的特性，接下來我們就講離子交換軟水處理技術。

北京康潔之晨水處理技術有限公司總經理王世傑先生講課

軟化水處理工藝

軟化器意即鈉離子交換器，而水軟化器即是應用離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣離子、鎂離子進行交換，從而吸附水中多餘的鈣、鎂離子，達到軟化水質、去除水垢的目的。

那麼，水是如何軟化的呢？又有哪些工藝？

運行工藝：

目前軟化水處理常用的工藝有順流再生固定床工藝、逆流再生固定床工藝、浮動床工藝。這些工藝在實際操作中幾乎100%采用全自動控制方法，且采用進口國外全自動控制器的占據了絕大多數。

順流再生軟水工藝

逆流再生軟水工藝

浮動床運行工藝

順流再生軟水工藝、逆流再生軟水工藝、浮動床運行工藝對比

王經理認為，逆流再生和浮動床工藝比順流再生省鹽30-50%，自耗水量節省30%。相對于逆流再生和浮動床運行工藝，落後的順流運行工藝既影響了運行的經濟指标又影響了出水水質的指标。

然而，這樣落後的工藝卻是中國目前絕大部分軟化水處理的選擇。

讓我們一起分析一下這三種工藝的一些數據：

A.鹽耗：每再生1mol吸附雜質所用再生劑Nacl的用量。

順流再生固定床工藝為100-150g

逆流再生固定床工藝為80-100g

浮動床工藝為70-90g

B.工作交換容量：在正常工作狀态下每立方米樹脂可吸附雜質的mol數。

順流再生固定床為900-1000mol/m³

逆流再生固定床為1000-1200mol/m³

浮動床為1000-1200mol/m³

C.再生劑利用率：再生過程中使用的Nacl發揮作用的百分比

順流再生固定床為37%

逆流再生固定床為75-85%

浮動床為85-90%

D.自耗水率：軟化器再生過程中使用水量（變成廢水）和生産出合格水量之比

順流再生固定床6-8%

逆流再生固定床4-6%

浮動床3%

如果把上述數據換算成非專業人員能看得懂的數值如下：

以生産一千噸合格水為例：

原水硬度為 2mmol/L 4mmol/L 6mmol/L 廢水量

順流用Nacl量： 300公斤 600公斤 900公斤 80噸

逆流用Nacl量： 200公斤 400公斤 600公斤 60噸

浮動床用Nacl量： 180公斤 360公斤 540公斤 30噸

一目了然我們清楚的知道了那種工藝好壞。每生産1000噸水如果設備選擇錯誤就會造成幾十噸水的浪費。幾百公斤鹽的浪費。而這些浪費帶來了更大的水污染。

軟水器閥門形式有：柱塞式多路閥，闆式多路閥，旋轉多孔多路閥，多閥常規隔膜閥。

王經理表示，集成多路閥多數于50、60年前開始設計生産。其落後的工藝和粗糙的控制造成嚴重的水和鹽的浪費，中國巨大的市場需求及20年前整體低的運行管理水平，對這些集成多路閥的渴求掩蓋了這種落後工藝的弱點。

王經理認為，現今，水資源缺乏，在如此環境下，順流再生工藝和集成多路閥已然對于現在的中國來說，是并不合适的，繼續使用必将造成我國大量的水資源及鹽的浪費。

全自動軟水器

全自動軟水器是一種運行和再生操作過程全自動控制的離子交換軟水器，利用鈉型陽離子交換樹脂去除水中鈣鎂離子，降低原水硬度，以達到軟化硬水的目的，從而避免碳酸鹽在管道、容器、鍋爐産生結垢現象，大大節省投資成本的同時又能保證生産順利進行。

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、直燃機等設備及系統的循環補給水中。

全自動軟水器工作原理

全自動軟水器的主要特征有：

1.自動化程度高，供水工況穩定，使用壽命長，全程自動，隻需定期加鹽，不需人工幹預。

2.高效率、低能耗、運行費用經濟。

3.設備結構緊湊合理，操作維修方便，占地面積小，節省投資。

4.使用簡便，安裝、調試、操作簡單易行，控制部件性能穩定，可使用戶解決後顧之憂。

JK多閥控制系統

JK多閥控制系統

JK多閥自動控制系統的設計思路：把閥門和控制器分離，使閥門回歸其簡單的開閉功能。先進的控制器指揮各個閥門靈活的開閉，實現各種需要的工藝。

JK多閥控制系統

JK多閥控制系統的特點

1.可以實現時間，流量多種終點判斷方式。

2.可以實現過濾、順流再生，逆流再生，浮動床多種工藝。

3.可以實現單床、多床運行控制。

4.可以非常容易的進行舊設備改造，變手動設備為自動設備。

5.設備成套不需要專業技術人員，一般水暖技工即可完成，設備維護簡單方便。

6.有效的避免了集成閥，一個閥門損壞，整個集成閥報廢的問題。

7.所有規格隻是閥門大小和管路連接方式的區别，控制器完全一樣，便于推廣使用。

8.系統外觀與集成閥比較相對複雜。

中國人多、專家也多。最近尤其突出的出現了非常多的“水專家”，本人不是專家，更不敢以水專家的身份談論水。本人隻是以水處理前輩真正的專家他們得出的大量的事實數據為基礎，探讨一下軟化水處理和“水十條”的關系。

水十條中非常重要的六個字“節水”、“減排”、“治污”。

軟化水處理：自耗水量大小，直接影響“節水”、“減排”，再生劑消耗大小，直接影響“治污”。

康潔之晨王世傑總經理結論：

1.僅以全國約50萬台工業鍋爐所需配置的軟化水處理設備而言，其造成的水和鹽的節約或浪費，不容小視。據本人從事20年軟化水處理的經驗，非常遺憾的是絕大多數使用的是落後的高廢鹽，廢水的工藝。而在紡織、印染、造紙、冶金等各行業均需大量的軟化水設備。

2.選用軟水器一定要選擇逆流再生軟水器或浮動床。

3.進口全自動控制器極少數有逆流再生，更沒有浮動床。特别提醒防止那些“西服領帶專家”的忽悠！

4.“節水”、“減排”、“治污”軟水器不容忽視。

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