软水和硬水范文第1篇

关键词：大规模给水系统 分级控制 优化调度 软硬件模式 基本原理 模块 实例

0　前言

随着工业自动化控制技术和现代科技的高速发展，通讯技术、电子技术和计算机技术的有机结合，出现了高性能的PLC系统和SCADA系统，使工业过程控制程序化、模块化、智能化、集成化、网络化，控制过程更加可视化和远程化。给水系统优化控制是工业过程自动化控制的一个部分，本文提出的大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件模式，构筑了给水系统优化控制基本框架。?

1　给水系统操作控制基本原理?

1.1　控制目标

给水系统操作控制目标可以是单一的，也可以是多个的，对于取水工程，一般是BOD、DO 指标上下限、水库的水位上下限等；对于整个给水系统，控制目标是满足服务供应及系统约束前提条件下，总费用最小；大规模给水系统操作控制是一个多目标复杂约束条件下的混合离散型动态规划问题。?

1.2　控制原理

控制机理：依据上一时段或本时段系统返回的值或对下一时段不确定因素的预测值，满足控制目标及约束条件下，生成相应的决策，对系统进行控制。在配水系统中不确定因素一般有：用户用水量、管道C值，阀门开度。

基本控制方式［1］：规则控制(Rules control)和反复控制(Repetitive control )。前一种控制方式决策形成是直接依据前一时段系统返回的量测值或信号进行控制，指令设计为"如果…那么"的形式，该种控制方式在水厂制水过程中被广泛采用，是经验控制模式的典型方式。反复控制机理见图1,U为控制函数，X为状态向量，T为控制周期，Z为系统外部干扰函数，在时间t0与tf之间，系统当前状态X(t0)及预测干扰值Z(t0，t0＋T)反馈到控制模型，产生U(t0，t0＋T)，对系统进行控制，每次以T为周期完成控制过程，当t＞tf时，在tf的基础上，又以T为周期完成循环控制，预测值Z在给水系统中为不确定因素。

图1　反复控制机理

完成规则控制的过程比完成反复控制的过程快得多。?

1.3　大规模给水系统的分解-协调[2]?

大规模复杂给水系统操作控制问题非常复杂，大量的控制变量应该在规定的时间段内得出，并完成控制；控制目标函数含有大量定速泵、变速泵及控制阀门组成的多目标离散型非线性控制问题，数学上很难解决，计算时间不能满足实时控制要求；分解-协调算法技术有利于求解大规模给水系统的操作控制问题，因此大规模给水系统采用分解-协调技术完成。?大规模复杂给水系统控制问题可在时间轴和空间上进行分解，以满足在线实时控制的要求，时间轴上分解要满足水库动态的要求，空间上分解可减少问题决策变量的维数，由于子问题之间存在相互关联，子问题之间用协调变量进行协调，这样一来，通过分解-协调方法可减少大规模复杂给水系统控制问题的复杂性。给水系统分解-协调控制(含两子系统)见图 2。当子系统1和子系统2之间存在利益冲突时，由协调者(上一级)进行协调。

图2　含两子系统的分解-协调操作控制示意

2　大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件模块?

2.1　大规模给水系统分级控制和优化调度硬件模块

大规模给水系统分级控制与优化调度硬件模块分三层：远动系统、本地控制室和协调决策层[1]。远动系统：在现场通过传感设备采集数据，发送，经交际单元传入计算机，或计算机经交际单元将信息发送传输至电动设备进行动作的过程；本地控制室的计算机间的信息是通过局域网来传输，对于大规模给水系统，协调决策层与本地控制室之间的信息传递是通过广域网完成，见图3。

图3　大规模给水系统分级控制和优化调度硬件结构数据的传输方式有三种：电话线(或ISTN或PSTN)、无线电波及电缆。用电话线传输数据很昂贵，如采用电话线传输数据，常将基地数据储存在本地，将它打包，在电话费较便宜时，传入中心计算机；配水系统中测点的信息常采用无线电波的形式发送，其安装和传输费用较低；电缆常用于近距离数据传输，其数据传输的安全性较高。

RTU(Remote Terminal Unit)和PLC单元里含有许多智能控制器，装备有信号处理器和计算机内存，能收集和存储信息，通过运行自身程序模块可执行由决策层送来的命令，它们也备有大量I/O端口(I/O卡)，可进行A/D和D/A转换，数字信号和模拟信号可脉冲输入和步进电动输出等功能，具有现场仪器的数字信号和模拟信号输入输出界面。

SCADA系统和PLC与RTU的交际方式有两种：点对点，一点对多点；PLC与RTU彼此间可进行串并联连接，常用端口为：RS232，RS422，RS449。?

2.2　大规模给水系统分级控制和优化调度软件模块

给水系统计算机控制和优化调度软件模块有：规划和资源管理软件包(如GIS系统)，通讯和远动系统软件包(如SCADA软件)、决策支持系统软件包。

规划和资源管理软件主要用于供水系统规划设计和管网维护部门，GIS系统是该类软件的典型代表，它记录了供水系统中所有的供水设施信息，用图形数据和属性数据存储，为决策支持系统提供供水系统静态基础资料。

通信和远动系统软件用于采集供水系统中实时数据，并将来自主站的命令传输至各站点，实现自动化控制，SCADA系统是该类软件的典型代表。

软水和硬水范文第2篇

关键词：软化水设备；树脂罐；控制器；盐罐；总产水量

中图分类号：TK227.8 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0036－02

1 软化水介绍

软化水设备可广泛应用于蒸汽锅炉、热水锅炉、交换器、蒸发冷凝器、空调、直燃机等系统的补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写字楼、公寓、家居等生活用水的处理及食品、饮料、酿酒、洗衣、印染、化工、医药等行业的软化水处理。厦门烟草工业有限责任公司的软化水设备生产的软化水主要是用在锅炉、冷却塔和车间一些设备的补水。软水处理系统使用了现代化的微处理机设计技术，用来收集并整理水流动的数据，统计水软化器的用水量，控制器不断比较水处理系统的设定容量与实际用量，并显示所得到的信息。当达到用户选择的容量时，操纵水控制阀定时器开始一次再生过程。每个树脂罐的产水量为25 t/h，共有4个树脂罐，每两个树脂罐为一组，每组用一个控制器来进行工艺控制。

树脂罐中的树脂采用的是001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂作交换剂。通过离子交换原理，当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时，水中的钙、镁离子便与树脂吸附的钠离子发生置换，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的、符合生产工艺的软化水（硬度≤0.03 mol/L）。

2 软化水设备软水硬度超标的原因分析

2.1 由原水的问题导致的软水硬度超标的原因分析

（1）原水中的水质硬度太高，导致经过树脂罐后软水的硬度≥0.03 mol/L。

解决办法：暂停使用该水质进水，采用其他水源或提高树脂的性能。

（2）原水中含有铁离子时，很容易使树脂罐中的树脂发生氧化降解（中毒），在降解过程中有两种可能：①链断裂；②交换基团被破坏。这样就导致树脂的性能下降乃至失效，最后导致软水的硬度超标。

解决办法：常见的钠型树脂中毒后，可以用10%的盐酸去再生树脂，即先用动态法进行酸再生处理，最后再用其盐酸溶液浸泡树脂5～8 h，经清洗后，以10%的食盐水按再生的要求去再生树脂，然后清洗至氯根合格。

（3）原水通过树脂层的流速太快，导致经过树脂罐后软水的硬度超标。

解决办法：如果交换流速在一定范围内选择时，对树脂工作交换容量并没有显著影响，如果流速继续提高，就会导致树脂工作交换容量降低。一般认为交换流速超过一定范围后，每增加10 m/h流速，树脂工作交换容量约降低10%。因此我们可以通过调整原水通过树脂层的流速，来使软水的硬度达标。

2.2 由树脂罐中的树脂问题导致的软水硬度超标的原因分析

（1）树脂罐中树脂的量较少，导致出水的水质硬度超标。

解决办法：树脂层的高度，很大程度决定于交换过程中的水质，即出水质量的好与坏。我们通过装填合适的树脂层高度，提高树脂罐中树脂的性能，从而使水质硬度达标。

（2）树脂的质量较差，导致出水的水质硬度超标。

解决办法：通过选购较好的树脂，目前生产的质量较好的树脂多为球型的，可以通过一铁盘倾斜一定角度，撒上一些树脂看树脂是否正常滚动。树脂的颜色有白色、乳白色、淡黄色、金黄色、棕黄色、棕褐色等，是透明或不透明物质，并具有一定的耐磨性能。

（3）树脂在树脂罐中分布不均匀，导致出水水质硬度超标。

解决办法：在对树脂进行装填时，在树脂罐中装入足够的水（大约为树脂罐高度的1/3），以避免树脂的损害。使用水泵引导树脂进入树脂罐中或直接将树脂倒入树脂罐中。在树脂输送过程中，需要加入适量的水来流化树脂。往树脂罐中注入水，随时观测水流以保证适量的水被注入树脂罐。并均匀填装树脂。

2.3 由于盐罐的问题导致的软水硬度超标的原因分析

（1）再生剂种类选择不合适，导致软水硬度超标。

解决办法：再生剂种类的不同，对树脂再生程度影响很大。还直接影响着再生过程的繁简、运输方式和再生系统的布置等。厦门烟草工业有限责任公司选择的再生剂是通过考虑经济性和实用性使用工业盐来进行再生的。

（2）盐罐的材质问题，导致的软化水硬度超标。

解决办法：之前厦门烟草工业有限责任公司使用的是铁盐罐，长时间使用铁盐罐，当树脂罐进行再生时，铁离子会进入树脂罐，对树脂造成一定的破坏。现在厦门烟草工业有限责任公司使用的是钢化玻璃，已经克服了弊端。

（3）盐罐中再生液的浓度不够，导致软化水硬度超标。

解决办法：厦门烟草工业有限责任公司有出现过盐罐中盐已基本用完没有及时地去补充工业盐的情况，这样就会使树脂再生情况不理想，从而导致软化水硬度超标。目前我公司通过在盐罐的外壁划出最低盐位和最高盐位，也就是当盐位达到最低位置时，就必须加盐以保证盐罐中盐的浓度，并且加盐量不超过最高盐位。

（4）盐罐中吸盐管及浮球阀失灵，导致软化水硬度超标。

解决办法：厦门烟草工业有限责任公司出现过盐罐中由于泥渣和其他杂质对吸盐口的堵塞，导致盐罐一直补水并且满出，盐罐中的工业盐浓度下降，当进行下一次的再生时，树脂的再生效果不理想，并且导致软化水硬度超标。我们通过每次加完盐以后对盐罐的表面进行清洗和定期对吸盐口与浮球阀进行清洗来解决问题。

2.4 由电磁阀的问题导致的软化水硬度超标的原因分析

电磁阀在反洗、正洗、再生工位时开启，导致软化水硬度超标。

解决办法：电磁阀是开启和关闭软化水出水的通道，当进行反洗、正洗、再生工位时，电磁阀应关闭，否则置换后的废水进入软水箱会导致水质硬度超标。我们可以通过树脂罐处于反洗、正洗、再生工位时观察电磁阀是否处于关闭状态来判断。

2.5 由备用电池的问题导致的软化水硬度超标的原因分析

备用电池未接好或续航时间较短，导致软化水硬度超标。

解决办法：备用电池主要是在系统停电时用于保存控制器上设定的一些参数，厦门烟草工业有限责任公司的备用电池的续航时间是3 h，当长时间断电就会导致控制器上设定的一些数据丢失，如产水总量，控制器主要就是统计产生的软化水的总量，当达到一定量以后就启动程序进行树脂罐再生，当断电以后产水量重新统计，这样就会使控制器推迟进行再生，从而有可能导致软化水硬度超标。因此我们对树脂罐的备用电池进行了小小的改造，延长断电时电池的供电时间。

2.6 由软水箱的问题导致的软化水硬度超标的原因分析

解决办法：采用混泥土制作的软水箱未处理好，钙、镁离子释放出来导致水箱水不合格。厦门烟草工业有限责任公司目前软水箱采用的是不锈钢材质，也可以采用玻璃钢等其他材质。

2.7 由技术参数设置的问题导致的软化水硬度超标的原因分析

（1）正洗、反洗、吸盐工序时间设定不合理，导致的软化水硬度超标。

解决办法：当树脂再生后进行清洗，如果清洗时间偏短，可能会使未清洗干净的水带入到软水箱导致水质硬度超标。如果吸盐时间偏短，树脂再生不充分，可能导致树脂罐提前失效，也会使软水箱水质硬度超标。我们必须对树脂罐进行不断调试，以试验出最佳的工序时间。

（2）总产水量参数设定不合理，导致的软化水硬度超标。

解决办法：树脂罐是通过涡轮流量计来统计产水量的，当产水量达到系统设定值时，系统就自动进行再生，因此当再生周期设定过小时，会浪费再生液，当再生周期设定过大时，就会使树脂本该再生时未能及时再生，致使超标水注入软水箱。因此我们必须对树脂罐进行不断的调试，可通过化学试剂铬黑T来进行分析化验，从而设定最佳的总产水量参数。

图2 备用电池示意图 图3 计时转盘

3 结束语

企业的高速发展，往往需要强有力的能源和原材料的支撑，我们通过以上对软化水设备原因的分析及改进，能提高软化水设备产水水质的稳定性，从而不断为企业设备设施输送稳定的软化水水质，保证企业顺利生产并稳步向前发展。

参考文献：

［1］陆建生.钠离子交换树脂铁污染的预防及处理［J］.黑龙江科技信息，2007（03）.

［2］李群，沈锡永.钠离子交换器使用问题解决［J］.品牌与标准化，2009（10）.

［3］蔡玉珍.局部钠离子交换法在我厂的应用［J］.大众用电，1987（01）.

［4］张驰.提高钠离子交换器工作交换容量浅析［J］.工业安全与环保，2006（12）.

［5］周必云.钠离子交换器盐耗升高原因浅析［J］.科学信息，2008（20）.

［6］张华.离子交换水处理系统的优化和改进［C］.2010年全国能源环保生产技术会议文集，2010.

Discussion on how to Improve the Stability of Product Water Quality for Softened Water Equipment

Chen Zhefeng

Abstract: This paper focuses on a number of improvements to enhance the stability of the quality of water softening equipment by proposing solutions to problems that may arise, so as to achieve the purpose of the upgrade package of softened water equipment the quality of water stability.

软水和硬水范文第3篇

关键词：离心试验 硬壳层厚度 路基变形

随着国家经济的发展，基础建设越来越显得重要，尤以公路建设为主，日益适应了人民的需求。由于建设高等级公路需要占用大量土地，在贵州山区等软土发育较为明显的地方，我们面临着诸如软土含水量高、压缩性大、承载力低等问题，因此如何解决好以上特点，并且修建高质量的公路具有重大的意义。山区高速公路软土路基的变形特性研究，显得尤为重要，也日益受到工程设计和施工单位的关注。本文依托工程通过硬壳软土路基室内离心试验，研究了不同的硬壳层厚度对于软土路基变形影响。

1 硬壳层

在软土地基上部，因为外界环境的影响，上部软土水体蒸发，使得土体硬度变大，形成一层硬度大的土层，其密实度大，压缩性高，抗剪切能力强。能承担一定的外部荷载，称之为硬壳层。

2 模型制作及运行

我们采用水泥砂浆模拟基岩性状；按照工程实际情况进行模型的填筑，采用最大干密度2.09g/cm3以及最佳含水率9.0%作为填土参数，然后通过压实度和填筑的高度来控制分层压实的质量。制模时，为了防止模型周边的边界效应，我们在模型周边涂上黄油。我们在模型的横断面上绘制网格线，并在模型箱外的玻璃上嵌入大头针来两侧点的变形值。这样可以方便、直观地观测到软土路基在离心试验后的变形。

3 室内离心试验

根据n2t=T，其中t为模型在试验中运行的时间，T为实际自然作用时间，以n=60为参数离心机运行120分钟可以模拟软土路基在实际自然环境下时间T为T=（60×60×120）/（356×24×60）=0.85（年），大约为10个月，也就是离心试验模拟了路基在10个月内的变形情况。

本论文依托贵州遵毕高速公路软土路堤原型做研究，以保证问题具有一定的代表性，考虑到边界效应的影响，模型的比例尺不宜取得太大；为了方便小尺寸构件的模拟，模型的比例尺同时不宜取得太小。鉴于以上两点原因，本次模型试验的模型的比例尺取1：60。

3.1 3cm硬壳软土地基路基 （模型一）

此模型试验中需要的参数分别为： 试验模型重心坐标x=25.50cm，y=14.45cm；根据模型箱的尺寸，确定相应试验条件下的模型率、离心加速度。

经过试验可以发现：

①在模型一中，硬壳层及硬壳层下4cm处最大的水平变形发生在距离路基中心350mm处，也就是路基坡脚处，此处水平变形最大，在外界荷载作用下容易引起剪切变形。

②模型一中硬壳层以及硬壳层下软土的最大竖直变形在路面的垂直下方，因为随着路基填筑荷载的增加，填筑引起的应力在此集中所以产生的竖向变形较大。通过试验，模型一中距离中心430mm处硬壳层及硬壳层下4cm处垂直变形变为负数，说明此处以发生剪切变形，将出现隆起情况。在坡脚处最大水平变形达到5.5mm，路基顶面最大竖向变形达到12mm。

总结模型一的变形特性，可以看出此硬壳软土路基的水平变形主要集中在路基坡脚处以及边坡处；沉降变形主要集中在路面的垂直下方。

3.2 5cm硬壳软土地基路基（模型二）

为了得到不同厚度硬壳层对路基变形的影响结果，我们在将模型二的硬壳层厚度由3cm调为了5cm，其他保持不变。本次模型试验的模型的比例尺不变，试验模型重心坐标x=25.85cm，y=14.20cm。

经过试验可以发现：

①模型二中硬壳层以及硬壳层下4cm处的软土的水平变形主要发生在距离路基中心350mm处。

②模型二硬壳层以及硬壳层下软土的沉降变形最大处主要位于路面的垂直下方。

4 试验结论

通过模型一二变形的不同，可以看出不同的硬壳层厚度有不同的变形特性。其中模型监测点的水平位置均是相对于路面中心线。

①水平变形

1）变形的位置相同。模型路基顶面最大水平变形都集中在路基路肩处；模型的硬壳层和软土层的最大水平位移均发生在路基坡脚处以及路基边坡处附近。

2）变形值不同。模型一的水平变形较模型的大，并且最大水平变形比模型二相同位置的变形大了约一倍；在距离路基中心370mm的坡脚处，模型一路基水平变形值为5.5mm，模型二为3mm。

3）变形值分析。模型一硬壳层厚度为3cm，模型二硬壳层厚度为5cm。具体见表1。

②竖向变形

通过分析试验后竖向变形数据，我们可以得到模型一与模型二有着不同的竖向变形特性。主要有以下几方面：

1）变形位置相同。模型一与模型二的路基顶面没发生较大的不均匀沉降；模型的硬壳层和软土层的最大竖向变形主要发生在路基顶面的垂直下方。

2）变形值不同。模型二路基顶面平均竖向变形小于模型一的竖向变形，大约为模型一路基顶面平均竖向变形的75%；。

3）变形值分析。模型一硬壳层厚度为3cm，模型二硬壳层厚度为5cm，具体见表2。

通过研究模型一与模型二的水平、竖向变形特性，可以看出硬壳层的厚度对于竖向变形和水平变形都会造成影响，其厚度越大，抑制变形的能力会越强。由于硬壳层具有扩散应力及应力封闭的特性，使得在有硬壳层的情况下，地基具有良好的承载能力，而且硬壳层厚度越大，性能越优秀，抗变形能力越强。可见硬壳层对于软土变形具有一定的影响，应该加以重视。

参考文献：

[1]周沁.路堤荷载下考虑侧向变形的地基沉降分析[J].甘肃科技，2006（07）.

[2]方磊，朱中卫.软土路基侧向变形影响因素研究[J].公路交通科技，2005（11）.

软水和硬水范文第4篇

广播发射机循环冷却水硬度的自动监控

中短波发射机所使用的大功率电子管等器件在进行功率放大的过程中由于能量转换其本身也会产生较大的热量，因此在工作过程中我们必须对此类器件进行冷却处理。目前常用的功率放大器件的冷却方式主要有风冷和水冷两种形式。

所谓风冷就是用单一的高压低速吹风机向易产生热量的功率器件输送冷风，从而达到降低器件工作环境温度的目的。然而由于风冷交换的热量相对有限，很难调节大功率器件产生的大量热量。针对产生较大热量的器件，我们就必须使用水冷方式了。水冷是利用水遇热汽化蒸发并带走热量的物理特性对大功率器件进行散热的冷却方法。

目前使用的中短波发射机几乎都有着一套相对完善的水循环冷却系统，在发射机工作过程中，大功率发射器件产生的高热量使循环冷却水长期处于高温加热状态，造成水中PH值升高和杂质过度饱和，随着PH值的升高，冷却水能溶解矿物质成分的能力大幅降低，进而使以碳酸钙为主的矿物质成分沉淀出来形成水垢。严重时不仅会损坏发射设备甚至会造成停播事故。因此若想保证水循环冷却系统连续、稳定地运行并能达到预期的冷却效果，就必须对冷却水进行软化处理。

有效降低水循环冷却过程中产生水垢的方法主要有两种：一是用蒸馏水代替天然水作为发射机水循环系统的冷却水；二是在水冷系统工作过程中对循环冷却水进行除杂软化。用杂质较少的蒸馏水代替天然水的目的是通过提高冷却水纯净度的方法来减少水垢的形成，但是蒸馏水进入发射机的冷却系统后就会被系统原件污染和电解。例如在铜管水路系统中，氧气和二氧化碳进入循环水中后将增强铜的溶解，它所附生的沉淀物质，如氧化铜，会附着在电子管的热阳极结构上，其结果将最终形成水垢。为了抵制沉淀氧化物的形成，可以定期更换蒸馏水。然而水冷系统每次换水都会带入附加的杂质，从而增加水垢的形成。因此对现有系统中的循环水进行软化是个更加有效的做法。

下面我们简单介绍一下硬水与软水的概念，硬水是指没有经过处理的含有大量钙、镁等矿物杂质的水。水质的硬度一般用以下这些指数来显示：矿物质含量为多少“毫克/升水”或多少“谷/加仑”，1谷/加仑=17.1毫克/升水。软水是指将水中的硬度，主要指水中钙、镁离子，去除或降低到一定程序的水。水在软化过程中，仅硬度降低，总含量保持不变。冷却系统使用软水将减少或避免水垢的生成，同时避免由于产生水垢而造成的能源浪费、用水器材效率降低等问题。表一中给出了软、硬水的硬度范围。

将硬水中的硬度离子去除或降低到一定程度使其转化为软水的过程称为水的软化。水的软化处理方法有多种，这里对几种常用的处理方法进行简单介绍。

化学软化法：利用某些化学药品可以与水中的钙、镁等矿物离子形成不溶的沉淀物的特性，我们可以将硬水中的钙、镁离子析出，从而得到理想软水。

磁性软化法：其原理是让水通过一个特殊的磁场，从而改变钙、镁离子的结构，形成惰性的晶体结构，使其不再结垢。

交换软化法：交换软化装置采用离子交换原理。在这个过程中，水会流经一个树脂层，一般是由磺化的聚苯乙烯颗粒组成。这些颗粒中蘸满了钠离子。离子交换过程发生在硬水流经树脂层的同时：硬水中的矿物离子（钙、镁等）附着在树脂层上，同时交换出树脂层上的钠离子。

交换软化法具有以下突出优点：不用电源，杜绝了电气系统故障、停电故障；连续软化，在一定流量、压力下，系统可连续进行水软化工作；逆流再生，采用逆流工艺可对树脂软化功能实现再生，真正实现了环保低能耗；维护方便，结构简单，故障率极低。

正因为交换软化的上述特点，发射机冷却水循环系统多采用交换软化法对冷却水进行除杂软化。如图一所示，发射机冷却水的软化是通过在循环水路中增加离子交换器来实现的。

离子交换器由树脂罐和水力控制阀两部分组成，如图二，它不需用电，只靠循环水的压力即可自动运行。目前常用的离子交换剂是离子交换树脂，它上面有许多孔隙。离子交换树脂由两部分组成，一部分是不能移动的高分子基团，它们构成了树脂的骨架；另一部分是可移动的离子（如Na+离子），它们构成了树脂的活性基团，可移动离子能够在骨架中自由进出。冷却水在一定的压力、流量下，通过控制阀进入装有离子交换树脂的树脂罐，树脂中所含的Na+与水中的阳离子（Ca2+，Mg2等）进行交换，使离子交换器出水中的Ca2+，Mg2+离子含量达到既定的要求，从而实现对冷却水的软化。

循环冷却水硬度监控系统简介

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离子交换功能，冷却水的结垢几率也将大大增加。此时必须使用NaCl溶液对树脂罐进行反洗，使溶液中的Na+将树脂吸附的Ca2+、Mg2+置换下来并随废液排出罐外，树脂重新吸附钠离子后就恢复了软化交换能力，该过程称作离子交换剂的再生。为了确保发射机水循环冷却系统中的冷却水的纯度，我们必须及时对离子交换剂进行再生处理。由于Na+为一价阳离子，Ca2+、Mg2+为二价阳离子，离子交换法实际上是用两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来实现对冷却水的软化的。也就是说在离子交换过程中，水中的离子总含量将不断上升，其结果必然导致冷却水电导率的升高，因此离子交换剂是否需要再生可以通过冷却水的电导率来判断。

电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。在液体中常以电阻的倒数——电导率来衡量其导电能力的大小。水的电导率简称水导，是衡量水质的一个很重要的指标。它能反映出水中存在的电解质的程度。

在发射机实际工作过程中，操作人员很难及时掌握循环冷却系统中的水导数据。由于原有的水循环冷却系统中只配备了一组离子交换器，即使操作人员通过发射机自带的仪表观察出水导值异常，在对离子交换树脂进行再生处理的过程中水循环冷却系统将暂时丧失离子交换软化功能。离子交换功能的长时间丧失将使冷却水的硬度急剧上升，严重时甚至会造成停机事故。针对实际工作中的这一问题，我们研发了循环冷却水硬度自动监控系统。

如图三，循环冷却水硬度自动监控系统由水导传感器、单片机、主备离子交换器和用户端程序等四部分构成。为了实现对离子交换树脂进行再生时水循环冷却系统仍然可以进行离子交换，我们并联安装了两套离子交换器（如图一）。同时为了及时、准确的掌握循环冷凝水的电导率，我们在发射机水箱内安装了一只工业级水导传感器，其主要工作原理是应用惠斯通电桥测量电阻的原理来测量冷却水的电导率的。

惠斯通电桥（也称单臂电桥）电路如图四所示，四个电阻R1、R2、Rb、RX组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”，在对角AD之间接入电源，而在另一对角BC之间接入检流计，构成所谓“桥路”。所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC而言。它的作用就是把“桥”的两端点联系起来，从而将这两点的电位直接进行比较。B、C两点的电位相等时称作电桥平衡，反之称作电桥不平衡。检流计是为了检查电桥是否平衡而设的，平衡时检流计无电流通过。

这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。因此（4）式称为电桥平衡条件。如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的，即可利用（4）式求出另一个电阻的阻值。这就是水导传感器的主要工作原理。

水导传感器将冷却水中的水导采样信号传递给单片机，单片机将该采样信号与用户设定的安全水导值进行分析比较。如图五所示，当采样值高于安全水导值时，单片机通过控制系统中的两个交换器进水控制阀来实现对两个离子交换器的切换，实现了在更换丧失离子交换功能的树脂罐的同时有另一只离子交换器可以对循环水进行正常的软化工作，从而实现了对循环冷却水进行真正意义上的不间断软化。

单片机与客户端计算机之间进行着双向的数据传输，用户可根据实际情况在客户端程序中设置安全水导值，客户端程序将该值传递给单片机作为判断实际水导值是否在安全范围内的依据；当采样水导值超出安全水导值时，单片机在操作控制阀进行离子交换器切换的同时将按传输协议传递报警信号给客户端计算机，客户端程序通过显示屏、音箱等外部设备向用户报警，提示用户对离子交换器进行再生操作。

系统引入再生工艺的可行性

交换剂再生的第一步是先用水自下而上的对交换树脂进行反洗。反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触。二是使树脂表面积累的悬浮物及破碎树脂随反洗水排出，从而使交换器的水流阻力不会越来越大；第二步是将再生用盐液在一定浓度、流量下，流经失效的树脂层，使盐水中的Na+离子替换出附着于树脂的Ca2+、Mg2+离子，从而恢复交换树脂原有的交换能力；第三步是以正常流速正向清洗离子交换器，以清除树脂层中残留的再生废液。系统通过上述三步实现了对离子交换树脂的再生。

根据离子交换剂再生的原理，在条件允许的情况下，完全可以将离子交换剂再生的工艺流程融入到本系统中。如图六所示，交换剂再生部分主要由多路控制阀、树脂罐、盐箱组成。多路控制阀是指在同一阀体中设计有多个通路的阀门。本系统中，单片机可根据预先设定的程序向多路控制阀发出具体指令，多路控制阀自动完成相应阀门的开关，从而实现对离子交换剂的反洗、再生、正洗等工艺过程。

软水和硬水范文第5篇

[关键词]含硫带色污水 药剂优化 硬度测定 工艺改造

中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0304-01

新疆油田公司重油开发公司克浅十稠油污水处理站2008年开工建设，2009年7月投产试运，其含油污水处理设计规模为15000m/d，水质软化能力为12000m/d。由于克浅井区地层水水质成分较为复杂，污水处理未达到软化器进口指标，无法回用锅炉，没有达到预期的经济技术指标和环保的要求。通过分析影响因素，针对问题进行优化公关，最终水质达标、回用锅炉。

1.影响克浅十污水处理站经济运行的因素

1.1 运行初期水质达不到软化器进口水质指标

由于污水中的干扰成分多、药剂匹配性差、污泥在沉降池中不能有效的沉降等原因，造成再生水含油、悬浮物指标达不到软化器进口水质要求；来水中硫化物和铁含量不稳定，也导致处理后水中的硫化物和总铁不能稳定达标，不仅对后续离子交换树脂造成污染，也增加了设备的腐蚀和结垢。，再生水不能回用注汽锅炉。

1.2 低硬度不能准确测定，软化水水质难以保证

由于克浅十稠油污水处理站水样氧化后颜色随时间延长逐渐从淡黄色变为茶色，致使络合滴定终点变色不明显，导致硬度检测不准确。在现场检测较高硬度时，其滴定终点前后颜色由酒红色变为茶色，滴定终点易观察；在进行硬度微量滴定时，随着硬度的降低，滴定终点越来越不明显，当硬度小于1mg/l，颜色难以分辨，硬度测定误差较大，不能满足软水硬度测定要求。

1.3 软化工艺存在缺陷

由于清水软化使用的盐水浓度一般为9～11%，密度为1.06～1.08 g/cm，而污水软化使用的盐水浓度一般为18～20%，密度为1.14～1.15 g/cm，由于其密度与树脂1.26 g/cm更为接近，在软化器再生进盐时浓盐水将树脂携带至布盐器造成堵塞，导致无法正常进盐；再生置换过程中，二级软化罐中的树脂被盐水携带至一级软化罐，在一级软化罐反洗时树脂岁反洗排污损失，造成二级软化罐树脂减少甚至全部漏完；再生水中的微量含油、悬浮颗粒被树脂粘附、吸附，不断累积在一级软化罐上形成一层油泥。上述问题共同作用，导致软化器再生有效率低于60%，运行初期3个月损失树脂15吨。

2.技术对策

2.1 优选水处理药剂体系

2.1.1 曝气氧化法

需在调储罐内加装曝气装置，通过前期氧化，去除硫化物、总铁效果显著，消除了干扰离子对监测项目的准确度的影响。由于克浅十净化水最终目的是回用锅炉，因此，使用曝气装置将增加净化水中的含氧量，为保证锅炉回用水，还需增设脱氧塔，增加一道工序的同时不能保证经济回用。

2.1.2 强氧化剂脱色氧化法

通过实验发现，强氧化剂脱色效果明显， 再生水清澈透明，氧化变色极为缓慢。

2.1.3 水质稳定+除硫+脱色处理法

通过室内实验优选，现场试验验证，采用水质稳定+除硫+脱色处理技术处理后，再生水含油、悬浮物、硫化物等水质指标达到了软化器进口要求，虽然脱色效果虽没有强氧化剂的效果明显，但残余的色度对水质分析准确度的影响在误差范围之内。

2.1.4最终方案

药剂体系净化处理后污水的悬浮物、含油、含硫、含铁、硬度等指标均可满足锅炉回用要求。处理后污水的颜色基本不影响锅炉回用前的化验分析的准确性。由于氧化剂使用过程中对操作人员可能产生的安全健康风险大，同时对设备设施具有腐蚀性，不利于污水处理系统长期安全、稳定、经济运行。最终选用方法3水质稳定+除硫+脱色处理法。

2.2 硬度测定方法优选

2.2.1污水曝气后变色的原因分析

克浅十污水处理站自2009年7月建成投用以来，污水颜色从来水到过滤器出口均呈淡黄色，经过曝气后颜色逐渐变深。为确定水质分析方法需对污水曝气后变色的原因进行全面分析。

根据现有的分析手段，分别对曝气前后克浅十污水中的各项金属离子进行分析，判断引起克浅十污水曝气后颜色变深的原因是铁在采出液中是以二价形式存在的，二价铁与多酚类物质不易形成稳定的化合物，当曝气后二价铁氧化为三价铁，三价铁与多酚类物质可以形成较稳定的酚铁盐，导致水带色。

2.2.2对比试验

为了对比不同的EDTA滴定法和ICP法测定水中硬度的差别，我们做了以下实验：采用1mg/mL的钙标准储备液配制成钙含量为2mg/L、5mg/L、7mg/L、10mg/L、12mg/L、15mg/L、17mg/L、20mg/L的溶液，用油田上采用的EDTA滴定测钙、镁的方法和ICP方法分别测定钙的含量，折算成以CaCO3计的硬度值。采用氨-氯化铵、乙二胺四乙酸镁二钠盐缓冲溶液，铬黑T指示剂的方法与采用氨-氯化铵、乙二胺四乙酸镁二钠盐缓冲溶液，铬蓝K指示剂的方法检测精度较高，比较适合用作锅炉水现场硬度监测。考虑到以铬黑T作为指示剂终点变色敏锐，而铬蓝K指示剂的变色不易观察，推荐优先选用氨-氯化铵、乙二胺四乙酸镁二钠盐缓冲溶液，铬黑T指示剂的方法来检测锅炉水中的硬度。

2.3 软化工艺优化

2.3.1软化器工艺改进

为避免软化器再生进盐过程中浓盐水携带树脂进入布盐器，造成布盐器堵塞；再生置换时浓盐水将树脂携带至一级软化罐造成树脂漏失。在二级软化罐配水口加装了不锈钢筛管6根，筛管间隙为V形，采用鱼骨形均布安装，即最大限度降低了破损树脂卡在筛管缝隙之间，堵塞筛管的可能，又使得二级软化罐布水更为均匀，完全消除了树脂漏失，布盐器堵塞问题，软化器再生有效率提高至95%，软化器制水量较改造前提高了20%。

2.3.2软化器反洗参数优化

目前软化器使用的SST―60强酸性离子交换树脂为薄壳式交换树脂，具有粒径小、可吸附油污等特点，当污水中含有一定量的悬浮物和溶解油时，离子交换树脂可以起到过滤和吸附作用。合理控制反洗时间和压力，及时清除油污，是防止油污积累造成离子交换树脂失效的有效手段，我们进行了不同压力、时间的反洗实验。

运行三个月后开罐检查，未发现油泥在树脂上部积累，树脂没有变色、板结现象，也没有发现树脂漏失，说明反洗时间和压力是合理的。。

3.结论

3.1克浅十污水优选水质稳定+除硫+脱色处理技术，处理水质符合锅炉回用标准，再生水全面回用锅炉，实现了将污染源转变为能源的飞跃。

3.2采用氨-氯化铵、乙二胺四乙酸镁二钠盐缓冲溶液，铬黑T指示剂的方法检测锅炉水中的硬度，指示剂终点变色较敏锐，能够满足现场生产需要。

3.3 由于污水的软化工艺参数与清水不同，因此污水软化器需进行相应的工艺改进，不能照搬清水软化器的工艺结构。

3.4 针对污水中残留的微量原油和悬浮颗粒的特点，软化器再生反洗强度要适当提高，以免油泥污染树脂，造成软化器无法再生。

参考文献