全自动软水器的工作原理
分割线作者：成都沛亿科技有限公司（www.ccdpy.com） 张锦云 日期：2009年12月14日
软水器作为一种原水处理设备，在水处理行业有着广泛的应用。它既可单独用于去除原水中的硬度离子，给锅炉、热水器等设备供给软水，也可作为反渗透等纯水设备的预处理单元，防止原水在膜表面结垢。许多用户对软水器的工作原理还不甚了解，通过阅读本文，希望对您有所帮助。
通常软水器的主要组成部分为：树脂罐、树脂、控制阀、溶盐箱，控制阀决定着软水器的工作方式，一般有手动和自动两种工作方式，自动工作方式的软水器在水处理行业有着广泛的应用，本文将详细介绍。
无论是手动还是全自动的软水器，其工作的理论依据都是离子交换，即Na＋与硬度离子（主要是Ca2+、Mg2+）发生离子交换，将硬度离子置换并截留下来，从而达到软化水、防止水垢形成的工艺目的。水垢的主要化学成分是CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2、CaSO4、MgSO4等不溶于水的钙盐或镁盐，要防止水垢的形成有两种方式：一种是不去除原水中钙、镁离子，在原水中添加阻垢剂，阻止水垢晶体的形成；一种是用软化树脂置换原水中的钙、镁离子，使水垢无法形成（全自动软水器的方式）。
全自动软水器去除钙镁离子反应方程式为：（RNa表示Na型阳离子树脂；Ca2+表示硬度离子）
2RNa + Ca2+ → R2Ca + 2Na+
上式RNa树脂吸附钙、镁离子后变成R2Ca或R2Mg型树脂，随着交换的进行，树脂容器内的树脂由上到下，逐渐由RNa变成R2Ca或R2Mg，R2Ca或R2Mg型树脂没有置换钙、镁离子的能力，当树脂容器底部的树脂有R2Ca或R2Mg型树脂形成时，软水器即需要再生将R2Ca或R2Mg型树脂转化为RNa型树脂，以恢复树脂的交换能力。其反应方程式为：
R2Ca + 2Na+ → 2RNa + Ca2+
式中Na+由溶解的工业饱和盐水提供，再生出来Ca2+ 、Mg2+废液经冲洗排掉。
软水器再生周期
软水器再生完成后到下一次再生开始前的工作时间为一个再生周期。一般客户希望再生周期越长越好，但再生周期受原水硬度、软水产水量、树脂交换容量、树脂装填量、树脂污染程度以及再生完成度等因素的影响，不可能无限延长。一套软水器安装完毕后，树脂交换容量和树脂装填量即为不变因素；原水硬度为非可控因素；当然，客户一般不会为了延长再生周期而不用或少用软水（这样软水器就失去了其存在的价值）；所以，用户可控的影响再生周期的因素仅剩下树脂污染程度和再生完成度，这两个因素都与软水器再生有关。软水器再生时，通过控制阀实现树脂的清洗、反洗、吸盐、盐水回流等工位操作，这些工位操作的完成效果决定着脂污染程度和再生完成度，与再生周期直接相关。下图为软水器控制阀工位循环图（以美国Fleck全自动软水器控制阀为例，控制阀可自动完成下图所有工位循环）。
如上图所示，Fleck5600全自动软水器从正常工作（制水），到完成一个再生过程，需要经过7个工位，耗时约两个半小时，这期间，入水（Inlet）大多数从排水口（Drain）排放掉，软水器无法制取软水（正因如此，许多需要连续运行的软水系统，需配置一用一备或一阀两罐型软水器。）。下图为Fleck5600软水器不同工位水流流程图。
各工位水流及功能释义如下：
- 工作位置（SERVICE POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，通过下部活塞槽及通道，由顶部进入罐内，然后，向下穿过树脂层，成为软化水， 经下布水器返回中心管，向上至阀出水口排出。
功能：软化水，树脂从上到下，经过离子交换逐渐由RNa型变成R2Ca或R2Mg型，当罐体底部有R2Ca或R2Mg型树脂形成时，需要进入下面的再生程序。 - 预清洗位置（PRELIMINARY RINSE POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，通过下部活塞槽，由顶部进入罐内，再向下穿过树脂层，经过下布水器沿中心管向上返回，再经活塞中心孔、顶部活塞槽至排污口排出。
功能：清洗，树脂层水流自上而下，杂质由排污口排出。 - 反洗位置（BACKWASH POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，通过下部活塞槽及活塞环岸，向下经中心管、下布水器进入罐内，再向上经树脂层、 控制阀流道、顶部活塞槽，从排污口排出。
功能：反向清洗，树脂层水流自下而上，杂质由排污口排出。（主要清洗方式，树脂层处于蓬松状态，清洗效果好。） - 吸盐位置（BRINE POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，经下部活塞槽，流过射流器喷嘴产生负压，从而从盐罐吸入盐水。盐水向下流经树脂层，穿过下布水器，沿中心管向上，流回活塞中心孔，并从排污口排出。
功能：再生，控制阀控制吸入盐水，盐水水流自上而下流经树脂层，将失效的R2Ca或R2Mg型树脂转化为RNa型树脂，恢复交换能力。 - 慢速清洗位置（SLOW RINSE POSITION）
水流：吸完所有盐水后，硬水继续从入口进入控制阀，通过下部活塞槽，流过喷嘴，向下穿过树脂层，从下布水器进入中心管，向上进入活塞中心孔，最后从排污口流出。
功能：清洗，再生完成后罐体内有大量高浓度NaCl溶液，通过慢速清洗可将其排出罐体。 - 快速清洗位置（RAPID RINSE POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，通过下部活塞槽及活塞环岸， 向下经中心管、下布水器进入罐内，再向上经树脂层、 控制阀流道、顶部活塞槽，从排污口排出。
功能：反向清洗，该工位水流方向与反洗工位相同，功能也相同，只不过，反洗的对象是过滤杂质，快速清洗的对象是再生进入罐体的NaCl溶液。 - 沉淀清洗位置（SETTLING RINSE POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，通过下部活塞槽，由顶部进入罐内，再向下穿过树脂层，经过下布水器沿中心管向上返回，再经活塞中心孔、顶部活塞槽至排污口排出。
功能：清洗压实树脂层，上道工序树脂处于反洗蓬松状态，沉淀清洗水流自上而下，可让树脂层沉淀压实。 - 盐水罐回流位置（BRINE TANK FILL POSITION）
水流：硬水从入口进入控制阀，部分硬水经下部活塞槽，射流器喉管，吸盐阀及吸盐限流垫圈，注入盐罐。其全硬水经下部活塞槽至罐顶，向下穿过树脂层，变成软化水，进入下布水器，沿中心管向上，并从阀体出口排出。
功能：溶盐箱补水，为下次再生溶盐做准备。
上图以Fleck5600软水器控制阀为例，对全自动软水器各工位进行了介绍，其它型号或品牌的软水器控制阀可能阀体结构不一样，但反洗、快洗、慢洗、吸盐、盐水回流等水流方向及功能是相同的，用户可以举一反三。
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