軟化水設備離子交換樹脂工作過程

軟化水設備主要作用就是除去水中的Ca²⁺、Mg²⁺，使硬水變成軟水，以防止鍋爐結垢。當水源水的堿度較低時，低壓鍋爐的給水都可以采用鈉離子交換處理。軟水器一般由運行、反洗、吸鹽、鹽箱補水、正行等五個工位組成。

1.運行

水通過交換器中的離子交換樹脂層，除去水中大部分或全部鈣、鎂離子的過程。其離子交換的反應過程如下：

當水流首先接觸的上層交換劑失效后，繼續進入的原水就與下一層交換劑進行離子交換，從而使工作層不斷下移。整個交換劑層便分為三個區域，上部是失效的樹脂層，在這一層中由于前期的運行，交換劑都已呈Ca²⁺、Mg²⁺型，失去了繼續軟化的能力，硬水通過這層時不再發生變化，故這一層稱為失效層（也叫飽和層）；中間一層為交換層，也叫工作層，水通過這一層時，水中的Ca²⁺、Mg²⁺與交換劑中的Na⁺進行交換反應，因此在這層交換劑中既有Na型的，也有Ca、Mg型的；最下部的交換劑是尚未參加交換反應的，基本都是Na型。

隨著交換劑的運行，失效層的區域不斷增大，工作層不斷下移，未交換區域隨之減少。當工作層下移至接近交換劑層底部時，出水中將會因Ca²⁺、Mg²⁺穿透而出現硬度，因此為保證出水合格，應在底部保留一定的Na型未交換劑層，即當工作層到達交換劑層底部之前，就應再生交換劑，故最底層的未交換劑層被稱為保護層。

影響工作層厚度的因素：

①、運行流速，水通過交換劑層的流速越快，工作層應越厚。

②、原水水質，出水質量標準一定時，原水中要除去離子濃度越大，工作層應越厚。

③、離子交換劑的顆粒越大，水流溫度越低，交換反應的速度慢，工作層就應越厚。

2.再生過程

使失效離子交換樹脂恢復交換能力的過程，包括但不限于反洗、再生、置換、正洗等步驟。

3.反洗

離子交換樹脂失效后，用水由下向上清洗離子交換樹脂層，使其膨脹而松動，同時清除樹脂層上部的懸浮物和破碎樹脂等雜質的步驟。

反洗的目的：一是通過反洗，使運行中壓緊的樹脂層松動，有利于樹脂顆粒與再生液充分接觸；二是清除運行時在樹脂表層積累的懸浮物及破碎的樹脂，使交換器的水流阻力不會越來越大。同時為保證反洗時完整的樹脂不被沖走，需要在罐體頂部設置一定的反洗空間，反洗強度越大要求的反洗空間越大。設計時，順流再生與逆流再生固定床離子交換器應有樹脂高度的40%～50%的反洗膨脹高度。

4.再生

將一定濃度的再生液以一定的流速流過失效的離子交換樹脂層，使離子交換樹脂恢復其交換能力的步驟。根據再生液的流向不同，再生又分為順流再生（再生液的方向與運行時的方向相同）和逆流再生（再生液的方向與運行時的方向相反）兩種。本技術手冊將再生稱為吸鹽。

再生劑的耗量：使交換劑恢復1mol的交換能力，所消耗再生劑的量（g），稱為再生劑的耗量，用NaCl再生時，也稱為鹽耗。

5.置換

置換是再生的延續步驟。交換器停止進鹽后，繼續以再生時的液流流向和相近的流速注入水，使交換器內的再生液在進一步再生樹脂的同時被排代出來。

再生液進完后，罐體上部及樹脂內還有未參與再生的鹽液，為充分利用這部分鹽液，繼續從噴射器進水進行清洗。一般清洗水量為0.5～1倍樹脂體積。置換時，鹽箱內的空氣止回閥關閉，空氣不得進入罐體。

6.鹽箱補水

鹽水吸完后，向鹽箱中補充再生所需鹽耗量的水。25℃下，1L水可溶解360g鹽達到飽和（濃度為26.4%）。為使鹽箱中的鹽液達到飽和，應確保溶解時間大于6hr，且鹽箱中有足夠的固體鹽。

7.正洗

置換過程結束后或者停備用交換器開始投運前，進水按運行時的流向清洗離子交換樹脂層，洗去再生廢液和需除去的離子，直至出水合格為止的步驟。一般正洗水量為3～6倍樹脂體積。

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