自动软化器技术在水处理领域方面的应用
关键词：自动软化器,再生比耗,板式多路阀,氢钠离子并联水处理
摘要：详细介绍了自动软化器相对于传统手工操作软化器在降低能耗方面所具有的显著优势，同时分析了自动软化器目前存在的一些不完善之处及其发展前景。
1传统手工操作软化设备的弊病
在锅炉水处理领域里，绝大部分单位采用离子交换方法，普遍存在着管理差、能耗高的问题，特别是中小型锅炉房。
首先在水处理设备的购置选型上，多数单位是尽量选择大尺寸软化罐，以防止水处理量达不到要求。尽管这样做可以完全满足锅炉用水量要求，但树脂装填量比实际要求大出4～5倍，每年破碎树脂补充量多，盐耗水耗电耗也比实际需要高出许多倍。
此外再生比耗高也是传统手工操作设备很难克服的一个弊病。所谓再生比耗，就是实际盐耗与理论盐耗的比值；以NaCl再生剂为例，其理论盐耗为58.5g/mol，即恢复树脂1摩尔交换容量在理论上需要58.5克食盐。实际盐耗计算公式如下〔1〕：
在许多锅炉房中，再生剂的消耗量根本无人测量，其用量一般都是过量的。当然再生剂用量越多，树脂再生程度也就越高，但从经济角度考虑，只需要树脂保持一定程度的再生水平就可以了，一般是最容易达到的再生水平，即只使树脂的部分交换容量得到恢复。若单纯地要求树脂的再生水平，将树脂的全部交换容量都恢复，则此时的盐耗有可能是理论盐耗的十几倍，这是极不经济的。
经劳动部门到北京地区一些锅炉房进行抽样检测，其实际盐耗均在150g/mol以上，再生比耗接近3，个别锅炉房盐耗达到400g/mol。不仅造成了原料盐的极大浪费，而且由于所排放的再生废液中盐浓度高，对地下水源造成污染。此外，再生之前对树脂的反洗操作和再生之后的置换清洗操作也完全凭操作人员的经验来定，所以传统手工操作水处理设备的正反洗和置换水耗量也往往超过理论耗量的数倍，造成水资源的大量浪费。
在离子交换树脂的再生周期上，传统手工操作设备的规范作法是通过定期(如每隔2小时)从软化罐出口取水样化验一次，当发现水质硬度接近上限值时，立即切换备用罐，同时对失效罐进行再生。实际上当离子交换器出水硬度接近上限值时，还可以在临界状态下维持运行相当长的一段时间，保持出口水质硬度在合格范围内。但由于传统操作方式对水质硬度的监测是间断性的，担心不合格水进入锅炉造成危害，所以就将尚能继续运行的交换器提前进行再生。如一台离子交换器的周期制水量可以达到120m3，却往往只使用了80～90m3就提前对其进行再生，长此下去，必将造成各类能源的极大浪费。
2自动软化器在诸方面的优越性
自动软化器于70年代末期就已在国外投入商业运行，90年以后开始进入我国。与传统设备相比，自动软化器的优越性能主要表现在以下几方面。
首先外形尺寸和占有空间比同样出力的传统设备大大缩小。如生产能力同样为40t/h的钠型软化设备，传统设备的软化罐单缸尺寸φ2500×6500mm，而自动软化器单罐尺寸为φ1600×3500mm，其所占用空间是传统设备的22%。由于软化罐容积的缩小，树脂充填量也大为缩小，每年的破碎树脂补充量仅是传统设备的16%。
自动软化器在工艺流程上与传统设备有很大区别。传统设备的工艺流程如图1，需要容积很大的溶盐池，在溶盐池内，盐液浓度8%～10%，并须耐腐蚀性能良好的不锈钢盐泵，正反洗、置换清洗和正常操作运行均由罐体外部的管路阀门控制，不但管系复杂，因盐液腐蚀等原因造成设备维修工作量大。
自动软化器工艺流程如图2，用体积很小的塑料再生液储罐(对于制水量在20～25t/h的自动软化器，再生剂储罐外形尺寸为φ800×1030mm)取代了传统设备的庞大溶盐池和不锈钢盐泵。再生剂储罐内的盐液浓度达25%，在板式多路阀中依靠水的射吸作用将储罐中的盐液带入软化罐，进入软化罐中的盐液浓度已被稀释到8%左右。正反洗、进再生剂、置换清洗及正常交换运行等操作过程全部在软化罐体内进行，省略了大量外管路阀门，外型极其简单。板式多路阀与罐体内管路和过滤装置等均为PVC材质或其它具有高度耐腐蚀性材质，可有效抵御盐液侵蚀。
1——板式多路阀2——运行罐3——备用罐4——生水进口管5——软水出口管6——废液出口管7——再生剂储罐8——体内过滤装置
板式多路阀各通路均为电磁阀通断控制，靠电磁力开启和弹簧力关闭。该阀接受可编程控制器的各种指令信号并对不同的通路进行自动启闭操作。
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