软化水给水系统

❶ 有什么常用的软化水处理方法

本发明公开了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并分别置有阳极板和阴极板;根据I≥1.01Qη(M+2M2)得到电流，待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，产生的OH‑，使Ca2+生成CaCO3晶体，Mg2+生成Mg(OH)2晶体，且随着pH值的增大，碳酸钙晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而讯速形成晶核;过饱和的晶体悬浮液随水流流出电解室的过程中，以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，再进行沉降或过滤，即完成软化。本发明计算出适宜电流值，将水中钙镁离子一次性除去，且在处理过程中阴极板上几乎不会附着水垢，电能利用效率高达90%，极大提高了设备的处理能力和便于实现数字化和自动化控制。
权利要求书
1.一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过隔膜或细孔板将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并将阳极板和阴极板分别置于阳极室和阴极室中;
(2)通一电流，所述的电流根据I≥1.01Qη(M+2M2)计算得到，其中，I为电极板的电流，单位：A;η为目标软化率，单位：1;Q为阴极室的水流量，单位：L/s;当M0>M1时，M=M0;当M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M=2M1-M0;M0为待软化水的碱度，单位：mgCaCO3/L;M1为待软化水的钙硬度，单位：mgCaCO3/L;M2为待软化水的镁硬度，单位：mgCaCO3/L;
(3)待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，电解产生的OH-，与HCO3-反应生成CO32-，然后与水体中的Ca2+结合生成CaCO3晶体;与Mg2+结合生成Mg(OH)2晶体，且随电解的继续，阴极液pH值增大，CaCO3晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，随高速水流流出阴极室的过饱和CaCO3和Mg(OH)2悬浮液以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，生成肉眼可见的固体颗粒物，悬浮于水中，再进行沉降或过滤，即完成软化。
2.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，还包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，向阴极液中通入足量空气或二氧化碳。
3.根据权利要求2所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，常温常压下通入空气的流量根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算得到，其中，Q1为向阴极室通入空气的流量，单位：L/s。
4.根据权利要求2所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，常温常压下通入CO2的流量根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算得到，其中，Q0为向阴极室通入CO2的流量，单位：L/s。
5.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，所述的阳极板为碳电极、贵金属电极或钛基金属氧化物电极中的一种;所述的阴极板为定型导电材料中的一种。
6.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，其特征在于，所述的隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、石棉纤维膜、无纺布、化纤滤布或陶瓷隔膜中的一种;所述的细孔隔板为带有微小细孔且不影响导电的塑料薄板。
7.一种利用权利要求1～6所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置。
8.根据权利要求7所述的软化硬水的装置，其特征在于，至少在所述的阴极室的两端分别设有进水口和出水口，在所述的进水口上设有空气或二氧化碳补气口，在所述的出水口上连有过滤器或沉降池。
9.根据权利要求8所述的软化硬水的装置，其特征在于，在所述的出水口与所述的过滤器或沉降池之间设有第一气液分离器。
10.一种软化硬水的系统，其特征在于，将若干个权利要求8所述的电解槽并联、串联或串并复合连接，且在阴极室出水口的汇集处设有第二气液分离器。
说明书
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法及其装置
技术领域
本发明属于电化学软化水技术领域，特别涉及一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法及其装置。
背景技术
利用电化学技术进行水体脱盐除垢处理，早在2006年就有文献(Desalination,2006,201:150)报道，随后也有不少国内文献及专利(西安交通大学学报,2009,43(5):104;专利公开CN105523611A、CN204198498U)报道过，并在工程实践中得到一定程度的应用。相比于传统的消石灰软化法，电化学脱盐软化水技术占地空间小、处理速度快、不需要使用絮凝剂无二次污染、废弃固体物少，操作简单方便，可实现数字化控制，具有很高的经济效益和环境效益。用于冷却循环水的除垢防垢领域，与以往传统的化学加药方法以及电磁技术、超声波技术相比，电化学技术的优点在于能够将水中的成垢的钙镁离子以水垢沉积的方式从水中取出，并能提高浓缩倍数，达到节水减排的目的。
现有的电化学设备主要用于冷却循环水的除垢防垢领域，为提高除垢效率，中国专利公开CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等专利对电化学除垢设备进行了相应的优化设计，其创新点在于充分优化电化学设备内部结构，扩大阴极面积，简化操作，提高设备的处理效率与处理能力。
为了摆脱极板面积大小的限制因素，以色列文献(Desalination,2010,263:285;Journal of Membrance Science,2013,445:88)提出了一种新的处理方法，利用阳离子交换膜将电解槽分隔为阳极室与阴极室，将待处理的水流经阴极室后，引入外部结晶器内进行诱发结晶以提高极板处理能力，电能利用率达到50%。中国专利CN204198498U利用刮刀刮掉阴极板垢以提供微小晶核增加结晶比表面积，虽在一定程度上提高了电能的利用率，但其电能利用率依旧偏低，一是增加了阴极动力旋转部分的电耗，二是由于其辅助电极接正电且在阴极室内，其表面必定会析氧(氯)而产生H+，可消耗阴极产生的部分OH-而导致电能利用率降低，另外其在后续工艺中提及需添加絮凝剂造成二次污染及处理成本的增加，另外其设备内腔底部没有隔膜将阴阳两室分开，而其实施例中阳极室酸性水一直往复循环部分H+必会进入阴极室，也会降低电能的利用率。生活中大部分水体都是硬水即碱度小于硬度(等同于重碳酸根的含量低于钙镁量)，故在不补加二氧化碳的情况下不能完全消除硬度。专利CN106277369A虽也提及阴阳极间加隔膜，但同样要求阴极室出水口需连接一外部结晶器诱发结晶，结晶器体积庞大且时效性低，因无二氧化碳的补给同样存在硬度水条件下不能完全消除硬度达到彻底软化水的目的。
发明内容
本发明的第一目的是提供了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，向电解槽中通入电流，使得阴极室内形成强碱性区域，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，碳酸钙晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，使得过饱和的CaCO3和Mg(OH)2悬浮液高效自发结晶，避免了诱发结晶和外加絮凝剂而带来的二次污染，减少了工序步骤，而且时间上也快很多，投资少、设备占用空间也少，处理能力大。
本发明的第二目的是提供了一种利用上述高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置及其系统，向电解槽中通入电流，使得阴极室内形成强碱性区域，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，使得过饱和的CaCO3和Mg(OH)2悬浮液高效自发结晶，避免了诱发结晶和外加絮凝剂而带来的二次污染，减少了工序步骤，而且时间上也快很多，投资少、设备占用空间也少，处理能力大。
本发明的技术方案如下：
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，包括以下步骤：
(1)通过隔膜或细孔板将电解槽分隔成阳极室和阴极室，并将阳极板和阴极板分别置于阳极室和阴极室中;
(2)通一电流，所述的电流根据I≥1.01Qη(M+2M2)计算得到，其中，I为电极板的电流，单位：A;η为目标软化率，单位：1;Q为阴极室的水流量，单位：L/s;当M0>M1时，M=M0;当M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M=2M1-M0;M0为待软化水的碱度，单位：mgCaCO3/L;M1为待软化水的钙硬度，单位：mgCaCO3/L;M2为待软化水的镁硬度，单位：mgCaCO3/L;
(3)待软化的水流经阴极室，通电后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，电解产生的OH-，与HCO3-反应生成CO32-，然后与水体中的Ca2+结合生成CaCO3晶体;与Mg2+结合生成Mg(OH)2晶体，且随电解的进行阴极室pH值的增大，CaCO3晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，随高速水流流出阴极室的过饱和CaCO3和Mg(OH)2悬浮液以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，生成为肉眼可见的固体颗粒物，悬浮于水中，再进行沉降或过滤，即完成软化。
优选为，还包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]时，向阴极液中通入足量空气或二氧化碳。
优选为，常温常压下通入空气的流量根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算得到，其中，Q1为向阴极室通入空气的流量，单位：L/s。
优选为，常温常压下通入CO2的流量根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算得到，其中，Q0为向阴极室通入CO2的流量，单位：L/s。
优选为，所述的阳极板为碳电极、贵金属电极或钛基金属氧化物电极中的一种;所述的阴极板为不锈钢、铸铁、石墨、铝或铜等定型导电材料中的一种。
优选为，所述的隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、石棉纤维膜、无纺布、化纤滤布或陶瓷隔膜中的一种;所述的细孔隔板为带有微小细孔且不影响导电的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。
本发明还公开了一种利用上述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法软化硬水的装置。
优选为，至少在所述的阴极室的两端分别设有进水口和出水口，在所述的进水口上设有空气或二氧化碳补气口，在所述的出水口上连有过滤器或沉降池。
优选为，在所述的出水口与所述的过滤器或沉降池之间设有第一气液分离器，用来收集绿色能源—氢气。
本发明还公开了一种软化硬水的系统，将若干个上述的电解槽并联、串联或串并复合连接，且在阴极室出水口的汇集处设有第二气液分离器，用来收集绿色能源—氢气。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，通过I≥1.01Qη(M+2M2)计算出一适宜电流，使得阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，流出阴极室的过饱和悬浮液以此晶核为生长点高效自发结晶，实现将水中大部分或全部钙镁离子一次性除去，且在阴极板上不会附着水垢，无需诱发结晶和外加絮凝剂，避免了二次污染，减少了工序步骤，具有软化效率稿，投资少、设备占用空间少，处理能力大等优点;
二、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，还根据Q1=0.61Q(M1-M0)计算通入空气的流量和根据Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4计算通入二氧化碳的流量，以提供足够量的HCO3-，达到所需软化率;
三、本发明的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，根据通入电流的计算公式和通入空气或二氧化碳的计算公式，计算出电流值及通入空气或二氧化碳的速率，便于实现数控化和自动化，使用清洁电能作为唯一的“处理剂”，无色环保无污染。

❷ 软化水制备的原理

软化水制备的原理是：钠离子交换。

软化水制备使用的技术是树脂分离软水技回术。当含有答硬度的原水通过交换器的树脂层时，水中的钙、镁离子被树脂吸附，同时释放出钠离子，易结垢的钙镁化合物就转变为不形成水垢的易溶性钠化合物，这样交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。

通过离子交换原理制备出的软化水可适用于浴室、厨房、洗衣、暖气、锅炉、中央空调设备供水等广大领域。

(2)软化水给水系统扩展阅读

软化水制备的工作程序是：

1、供水：未处理的水通过树脂层，发生交换反应，产生软水。

2、反洗：水从树脂层下部进入，松动树脂，去除细碎杂物。

3 、进盐水再生：利用较高浓度的盐水（Nacl）流过树脂，将失效树脂重新还原为钠型可用树脂。

4、 冲洗：按照供水时的流程使水通过树脂冲洗掉多余的盐液和再生交换下来的钙、镁离子。

5、注水：向盐箱内注水，溶解食盐，以备下次再生所用。

❸ 软化水设备有什么作用

软化水设备的作用

1、软化水设备的使用节约了大量浪费燃料当锅炉专结有水垢时，对于工作属压力为1.4MPa的锅炉会结生1毫米的水垢，会浪费8%的燃料。

2、软化水设备提高热效率降低出力当锅炉蒸发面结有水垢时，火侧的热量不能很快传递给水侧就会降低锅炉的出力。如果因为水处理不当，锅炉结垢，使锅炉蒸发能力降低了三分之一，因供气不足自动作业线不能开车。

3、软化水设备的使用降低锅炉检修量锅炉板或管道结有水垢以后，非常难以清除，特别是由于水垢引起锅炉的泄漏，裂纹，折损，变形，腐蚀等病害。不仅损害了锅炉，而且耗费大量人力，物力去检修，不但缩短了运行的时间，也增加了检修费用。

4、软化水设备的应用减少危及安全锅炉因水垢引起的事故，占锅炉事故总数的20%以上，不但造成设备损失，也威胁着人身安全。而水处理的基建和运行费用，占各项节约费用的四分之一。

❹ 软化给水和前置给水怎么区分

不能这个区分的话肯定是有区别的，它的前置给水的话就是他前半部分给谁融化给水的话，整个系统都在给水。

❺ 如何选择软化水处理设备及其适用范围

合理选择软化水来处理设备的自原则主要以水源水总硬度，来合理配备软化水处理设备。以蒸汽锅炉配套水处理设备来讲，原水总硬度≮6mmol/L可以采用单级软化系统。≯6·5mmol/L的原水总硬度，可以采用大一规格的单级软化系统，最好采用两级软化系统。＞7mmol/L以上的原水总硬度必需采用两级软化系统。以上情况的水源水硬度配套的软化水处理设备，其设备的软化出水完全可以达到蒸汽锅炉给水＜0·03mmol/L水质标准以内…。。华粼水质

❻ 软化水设备如何选型

1.首先您要提供所需要使用软化水的系统是:采暖?冷却补水?工艺用水?蒸汽锅炉?钢铁冶炼行业?化工制药行业?

2.系统用水时间:既运行时间/小时用水量/平均值/峰值/

用户是否需要连续供水?若需要则选择单阀双罐或双控双床系列，否则可选单阀单罐系统。

3.源水总硬度?:水源是市政自来水?地下水?地表水源(江,河,湖水)您需提供使用地区的原水硬度。对一定型号的软水器来说水硬度高，其周期制水量必然要少，由此而来导致再生频繁。对树脂的使用寿命不利。为避免这种情况出现，应加大树脂体积，这意味着选用加大型号的软水器。 软化水设备,一用一备软化水设备,软化树脂。
4、所需的软水单位流量(吨/小时)。这由用户设备的性质和要求决定，以此选定标准型号的软水器;

5、周期制水量的设定

在软水器型号设定之后，根据原水硬度，所用树脂的交换工作容量就可以确定理论周期制水量(吨)。

软化设备选型须知

1、控制器:完全采用美国富莱克控制器

2、树脂罐:可供选择:国产玻璃钢罐、金属内衬塑罐(PE内衬)

进口(斯特洛)RFP罐 软化水设备,一用一备软化水设备,软化树脂

3、设备运行控制形式:

L-流量型:制备水量达到设定值时自动还原，可适用于所有的给水系统软水制备。

S-时间型:以时间为控制再生计量方式，适合用水量稳定的系统供水，最短还原再生周期为24小时。

4、可供选择的设备组合:

⑴-单控单床:还原期间停止供水2小时或继续供原水(硬水旁通)。

⑵-单控双床:交替供水，一用一备型。

⑶-双控双床:交替供水，一用一备型。

⑷-双控双床:同时供水，交替再生。

⑸-多控几床:三个以上树脂罐并联使用，适合大型供水系统。

❼ 锅炉给水处理系统工作原理

自来水经过软化水处理，送到水箱，锅炉低水位就给水泵个信号补水。

❽ 软化水处理设备的应用

软化水设备安装

1、大型软化水设备须放置在室内，以防冻，防晒，移动时必须防止撞击。

2、安装时，周围应留0.5米空隙，以便检修。

3、要求进水压力在 0.2-0.6MPa 之间，如不满足要示可增加另压减压措施。

4、用户应自配软化水箱一个，其容积应根据使用情况而定，以满足用水要求，软水箱应有防腐措施，以防软水再次污染。

5、无须做安装基础，可在地基水平上安装，要求附近地面有排污通道。

6、保持盐液达到饱和浓度，固体盐应高于盐液面。

7、安装完后应冲洗管道，以防止杂质造成堵塞及污染树脂。
成套软化水设备工作流程

工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。

反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。

吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。

慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。

快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的后出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。

❾ 软化水设备多少钱作用是什么

软化水设备（YB-RHS-001）作用：广泛应用于蒸汽锅炉、热水锅炉、交换器、陈发冷凝器回、空调、直燃机等系答统的补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写字楼、公寓等生活用水的处理及食品、饮料、酿酒、洗衣、印染、化工、医院等行业的软化水处理。

郑州友邦软化水设备型号：1吨/小时---65吨/小时。

具体价位根据型号用途及工艺要求而定的，一般小型的在3千元左右。

❿ 锅炉给水用软水和纯水的区别是什么为什么

智能全自动软化水设备工作原理

水的硬度主要是由其中的阳离子：钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子构成的。当含有硬度离子的原水通过交换器树脂层时，水中的钙、镁离子与树脂内的钠离子发生置换，树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。随着交换过程的不断进行，树脂中Na+全部
被置出来后就失去了交换功能，此时必须使用Nacl溶液对树脂进行再生，将树脂吸附的Ca2+、Mg2+置换下来，树脂重新吸附了钠离子，恢复了软化交换能力。

大型电厂除盐水设备制取工艺

1、采用离子交换方式，其流程如下：

原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精密过滤器→阳树脂过滤床→阴树脂过滤床→阴阳树脂混床→微孔过滤器→用水点。

2、采用反渗透+混床方式，其流程如下：

自来水管网→原水泵→絮凝加药→机械滤器→活性碳滤器→阻垢加药→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→中间水箱→混床泵→混床装置→精密滤器→除盐水箱。

3、采用EDI方式，其流程如下：

原水→原水加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→软水器→精密过滤器→一级反渗透机→中间水箱→中间水泵→EDI系统→微孔过滤器→用水点。

制取工艺比较

目前制备成套锅炉补给除盐水站设备超纯水的工艺基本上是以上三种，其余的工艺流程大都是在以上三种基本工艺流程的基础上进行不同组合搭配衍生而来。现将他们的优缺点分别列于下面：

第一种采用离子交换树脂其优点在于初投资少，占用的地方少，但缺点就是需要经常进行离子再生，耗费大量酸碱，而且对环境有一定的破坏性。

第二种采用反渗透+混床，这是目前制取超纯水较经济工艺，需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水，对环境有一定的破坏性。其优点在于初投资相对比较划算。这也是很多热电公司可以接受的工艺。

第三种采用反渗透作预处理再配上电去离子(EDI)装置，这是目前制取超纯水经济，环保的超纯水制备工艺，不需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水，对环境没什么破坏性。其缺点在于初投资相对以上两种方式过于昂贵。