软化器设计计算书
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软化器设计计算书
目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰........................................................•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (7)二、全自动软水器 (7)三、影响软水器交换容量的因素 (9)1. 流速(gpm/ft，m/h) (9)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (9)3. 树脂层的高度 (10)4. 进水含盐量 (11)5. 温度 (13)6. 再生剂质量(NaCl) (13)7. 再生液流量 (14)8. 再生液浓度 (15)9. 再生剂用量 (16)10. 树脂 (16)四、自动软水器设计 (16)1. 软水器设备应遵循的标准 (16)2. 全自动软水器主要参数计算 (17)1) 反洗流速的计算: (17)2) 系统压降计算 (17)3. 软水器设计计算步骤 (17)计算示例 (19)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
软化水设备常见参数计算及取值
软化水设备常见参数计算及取值软水设备再生完全至下一次失效的产水量，与树脂的工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软化器的工作状况有关。
周期制水量Q=VR×K÷YD（m3），VR为树脂体积，m3；K为交换系数，mmol/L，400-1000，顺流再生取400-750，进水硬度大时，取较小值；YD为交换器进水硬度，mmol/L。
再生周期再生周期=周期产水量÷额定出水量比如1T纯水设备，周期产水量=24T，工作8小时，额定出水量=8T，24/8=3，即3天再生一次，工作12小时，额定出水量=12T，24/12=2，即2天再生一次。
反洗时间一般取10-15分钟，进水浊度大时，反洗时间取大值。
当进水浊度大于5FTU时，在交换器前应加装过滤器。
吸盐+慢洗时间T=（40-50）×HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
盐箱补水时间顺流再生：T=0.45×VR÷补水速率，VR为树脂体积，m3；盐箱补水速率与进水压力有关，为保证盐箱内注水充足，建议实际补水时间大于计算值1-2分钟。
正洗时间T=12×HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
正洗水量一般为3-6倍树脂填装量，一般情况下，正洗时间取10-15min，应正洗至出水水质符合要求为准。
交换系数=E/（k×1000）E：树脂工作交换容量（mol/m3），与树脂质量有关，顺流再生为800-900；k：安全系数，常取1.2-2，与进水硬度有关，硬度越高，k值越大。
再生时间再生的整个周期需要2个小时左右，根据实际情况，再生时间尽量设定在不需用水的时间。
树脂再生耗盐量理论上说，树脂再生耗盐量跟进水硬度是没有关系的，只跟树脂的工作交换容量有关。
以001×7阳树脂为例，001×7阳树脂的工作交换容量一般为800mol/m3。
经过交换失效后，每立方树脂再生需要的盐量为：800×1.5×58.5/850=82.5公斤(1.5为比盐耗，，850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量)。
软化设备技术规格书
100m3/h全自动软化水技术规格书一、系统工作方式1、本系统由三套Ø1800钠离子交换器和一套再生清洗系统组成，钠离子交换器二用一备。
2、系统运行为时间控制。
3、系统产水方式为恒流量供水。
4、单套交换器交换器工作方式：反洗、进再生液、漂洗、正洗、运行五个步骤工作。
三、设备规范1、离子交换器无顶压逆流再生钠离子交换器(以下简称钠床)为焊接碳钢结构的圆柱型容器，顶部和底部为椭圆型封头。
钠床本体内部衬胶厚度为5mm，接管衬胶到法兰的密封面。
设备上布水装置为多孔板水帽式。
集水装置为多孔板排水帽式。
排水帽材料尼龙，缝隙0.2mm。
钠床的外部本体管路(一次阀门前)为衬胶管，衬胶厚度为3mm，底部出水管配有法兰仪表接口。
每台钠床配有2个标准的Ø500mm人孔。
人孔盖内表面和器壁内表面持平。
人孔配有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母和起吊杆等全套部件。
每台钠床配有两个窥视孔，分别用于观察正常运行时的树脂层和反洗时的树脂层最大膨胀层高度。
窥视镜12cm宽、35cm高，视镜材质是透明、耐腐蚀并有足够的强度以承受来自交换器内部的压力的有机玻璃。
窥视孔视井与筒体内表面和筒壁内表面持平。
每台钠床侧壁留有两个装卸树脂的法兰接口。
钠床配有进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗排水阀、正洗排水阀、再生液进口阀、再生液出口阀和排空气阀等。
钠离子技术参数2、盐过滤器盐过滤器是制备钠离子交换器再生用盐溶液的过滤设备，在盐过滤器上部设有布水器，下部设有多孔板水帽式集液装置，多孔板水帽式集液装置上铺石英砂滤层。
运行时，盐液由上部进入，由下部流出。
设备反洗时，清洗水由下部进入，由反洗排液口流出，从而完成对过滤器滤料的清洗。
盐过滤器为焊接碳钢结构的圆柱形容器，顶部和底部为椭圆型封头，设备按标准进行设计、制造和试验，所涉及的标准详见执行标准汇总表。
盐过滤器本体及接管内部衬橡胶。
盐过滤器装设顶部配水装置、底部集水装置及出水装置、和其附件。
软水器设计计算
反洗流量=罐体面积×单位面积反洗流量例如：现有一台离子交换器直径为1000mm（39.37英寸），确定其反洗流量。
设：单位面积反洗流量为 5 gpm/ft2反洗流量=/4×（39.37/12）2×5=42.24gpm （1英尺=12英寸）（2）再生剂耗量确定：为了确保出水水质，美国通常低压蒸气锅炉选用240gClNa/L再生树脂或查阅树脂公司提供的资料根据出水要求及进水水质来确定再生盐耗。
（3）再生剂浓度全自动软水器的进盐是通过射流器将盐箱中的饱和溶液吸入软水器，盐液的浓度是由注入射流器的水流量及被吸入的饱和盐液量的比例来决定，在设计射流器时已通过计算使得在一定期的工作压力（20-60psi）下，其注入软水器的盐液浓度在8%-12%之间。
（4）再生液流速全自动软水器的再生液流速是通过选择合适的射流器来加以控制。
例如：上例中的软水器放入了660L（23.3 ft3）阳离子交换树脂，根据标准，设：单位树脂的再生液流量为0.5 gpm/ft3交换器再生液流量=23.3×0.5=11.6gpm （1ft3=28.3L）（5）再生液耗量全自动软水器的再生剂量是通过控制盐补水量来达到控制再生剂量。
例如：上例中通过查阅树脂资料及进、出水质确定：再生盐耗为每升树脂使用160克盐，再生总盐耗量=单位树脂再生盐耗×树脂量=160×660=105600g=105.6kg，根据饱和盐液浓度为26%左右，由溶液浓度计算公式得到：溶液浓度（%）=溶质/（溶质+溶剂）×100%，溶剂=溶质×[100%-溶液浓度（%）]/溶液浓度（%），盐箱补水量=[100.5×（100-26）]/26=298.8kg=298.8L=78.8加仑。
另：英制简易算法：设：饱和盐液每一加仑水溶解1.35kg盐。
20TH软化水方案
20m3/h 软化水设计方案编制日期：4 月目录一、总则 (2)二、技术规定 (2)三、项目概述 (3)四、工艺流程及阐明 (4)五、钠离子交换器技术阐明 (4)六、设备技术规范 (5)七、设备电器操作 (6)八、软水器设备具体供货清单及报价 (6)九、设计联系与技术 (6)十、设备的检查与验收 (8)十一、性能验收 (9)十二、包装、运输和储存 (10)十三、售后服务 (12)一、总则本设计方案合用于 20m3/h 软化水系统设计，采用了软化器的解决工艺。
本技术方案中提出了该系统工艺、设备的功效设计、构造、性能、安装和实验等方面的技术规定及供货范畴。
1、本技术规范书提出的技术规定，在引述有关原则和规范条文的基础上，对有关的技术细节进行了对应的描述。
2、如果买方有除技术合同以外的特殊规定应以书面形式提出并作具体阐明，附于本技术规范书后，我方予以满足。
二、技术规定1、设备普通技术规定1.1、范畴本节叙述了 20m3/h 全自动软化水设备的普通技术规定和原则。
本规定的目的在于规范软水设备在各方面达成所规定的功效。
我方提供全部材料、设备及附件的原则或达成技术规定的资料，并将此作为整个工作的一部分。
1.2规范的原则除了技术阐明中给定的技术规定外，我方恪守本技术规定中对应章节陈说的具体使用原则。
若不同章节间对应的技术规定存在矛盾，可遵照下列次序：（1）各工艺系统中陈说的技术规定及原则。
（2）普通技术规定中陈说的技术规定及原则。
当设计或材料、设备选用上受法定条例、法规或其它的国内有关法律影响时，所供应的材料和设备也与这些有关条例相符。
1.3提交技术资料按照技术规定提交设备的安装、基础、运行，润滑操作及维修等有关技术资料或手册。
1.4设计使用期限设计的材料和设备都有长的使用期以及合用于每天持续 24 小时的运转，且只须进行最少时的维修。
常规的维修和修理不规定高技术人员来服务。
除去易耗件（如密封垫料等）在正常状况下更换外，但凡受磨耗的任一部件，从开始使用到需予以更换或修理期限间内持续正常运转的使用寿命在正常的范畴内。
软化水处理设计计算书
换算成32%HCl体积 ：
=0.973/1.159=0.84 m3
故选择 =1.0 m3酸计量箱一台
换算成3%HCl再生剂体积 ：
=311.41×10-3/0.03×1.013=10.247 m3
再生剂稀释水量： =10.247-0.84=9.4 m3
小反洗流速： =10 m/h
小反洗时间： =15 min
小反洗耗水量： =3.14×10×0.25=7.85 m3
放水时间： =5 min
进酸流速： =5 m/h
进酸时间： =60×10.247/（3.14×5）
=39.2 min
置换流速： =5 m/h
置换耗水量： =0.5×2.0×3.14=3.14 m3
置换时间： =60×3.14/（3.14×5）=12 min
进水碱度与硬度的比例：Ao/Ho=2.94/3.62=0.81
由于Ao/Ho>0.5，CQ<3mmol/L
故选用氢-钠并联离子交换系统
3
系统设计产水量
设计供水量： =100m3/h
系统自用水率： =10%
系统设计产水量： =
=（1+10%）100
=110m3/h
4
水量分配比例
通过氢离子交换器的水量 ：
NO3-= 0.06 mmol/L
总阳离子CR=4.46 mmol/L总阴离子CA= 4.46 mmol/L
总碱度Ao：2.94 mmol/L
非碳酸盐硬度Hy：0.68 mmol/L
总硬度Ho：3.62 mmol/L
2
系统选择
进水强酸阴离子含量：
CQ=Cl-+NO3-+1/2SO42-=0.54+0.06+0.92=1.52 mmol/L
=0.973/1.159=0.84 m3
故选择 =1.0 m3酸计量箱一台
换算成3%HCl再生剂体积 ：
=311.41×10-3/0.03×1.013=10.247 m3
再生剂稀释水量： =10.247-0.84=9.4 m3
小反洗流速： =10 m/h
小反洗时间： =15 min
小反洗耗水量： =3.14×10×0.25=7.85 m3
放水时间： =5 min
进酸流速： =5 m/h
进酸时间： =60×10.247/（3.14×5）
=39.2 min
置换流速： =5 m/h
置换耗水量： =0.5×2.0×3.14=3.14 m3
置换时间： =60×3.14/（3.14×5）=12 min
进水碱度与硬度的比例：Ao/Ho=2.94/3.62=0.81
由于Ao/Ho>0.5，CQ<3mmol/L
故选用氢-钠并联离子交换系统
3
系统设计产水量
设计供水量： =100m3/h
系统自用水率： =10%
系统设计产水量： =
=（1+10%）100
=110m3/h
4
水量分配比例
通过氢离子交换器的水量 ：
NO3-= 0.06 mmol/L
总阳离子CR=4.46 mmol/L总阴离子CA= 4.46 mmol/L
总碱度Ao：2.94 mmol/L
非碳酸盐硬度Hy：0.68 mmol/L
总硬度Ho：3.62 mmol/L
2
系统选择
进水强酸阴离子含量：
CQ=Cl-+NO3-+1/2SO42-=0.54+0.06+0.92=1.52 mmol/L
软化水设备设计计算步骤
软化水设备设计计算步骤
软化水设备设计计算步骤
软化水设备设计计算步骤
第一步收集原始参数
水源资料：江河水、湖泊水、海水、城市自来水、地下水。
水质资料：钙、镁、铁、钾、钠、碳酸根、重碳酸根、氯、氯气、氧、悬浮物、有机物等。
软水用途：锅炉、反渗透、工业用水、生活用水。
出水水质：出水硬度要求。
出水水量：每小时最大产水量、一天总出水量、一天连续运行时间。
工作环境：进水温度、进水压力、后置设备、场地面积。
第二步确定系统方案
启动再生的方式：时间型、流量型。
时间型：适用于产水量较小(一般2t/h以下)、且一天运行时间不小于12小时。
流量型：适用于各种不同的运行工况，且比时间型省盐、省水。
选用流量型其软化水设备交换能力应至少满足六小时的出水要求。
确定再生盐耗及树脂装载量
根据原水水质及出水要求查树脂资料来确定再生盐耗。
根据再生盐耗来确定树脂交换能力。
确定交换罐数量、运行方式(单罐运行、一用一备或多用一备、双罐或多罐同时运行先后再生)、运行流速。
第三步交换器计算
确定交换器直径、确定交换器高度、确定反洗流量孔板、确定射流器、确定盐箱注水量、确定盐箱注水孔板、确定再生个阶段时间。
技术资料由莱特莱德上海软化水设备公司提供。
全自动软化水设备计算
全自动软化水设备计算
一、电离计算
软水设备主要通过电离去除水中的离子，所以要进行软水设备的计算，必须先进行电离计算，首先根据用水量和盐度，确定每立方米水的电离量，由于软水设备的工艺要求，一般水的电离量不能超过200mg/L，因此可以
得到最小电离量，其计算公式为：
最小电离量（mg/L）= （用水量（m3/h）*盐度）/ （2*0.2）
其中0.2为最大电离量，用水量m3/h表示每小时可用水量，盐度表
示水中离子含量。
二、Elimination Factor计算
污水去除因子（Elimination Factor，EF）是指污水处理过程中发生
的盐析出反应，用它可以直接表示污水处理效果的好坏，EF这个参数可
以计算出污水处理具体需要的装置的大小。
EF 的公式如下：
EF=1-（最大电离量-最小电离量）/最大电离量
其中，最大电离量为200mg/L，最小电离量为用水量和盐度所计算出
的数值。
三、技术参数计算
根据计算得出的EF值可以计算出软水设备的技术参数，包括软水设
备的最小电流密度、最大氯化物活性剂量、最小活性剂注入量、最小碱液量、最小注水量等，这些技术参数对软水设备的性能有重要影响，因此必
须精确计算。
具体计算公式为：
最小电流密度（A/m2）=（2*EF*最小电离量）/（最小时间间隔）。
软化计算
软化器再生计算 盐饱和度% 23 滤罐直径（MM） 1800 填料高度（M） 1.5 树脂交换容量g-eq/m3 900 再生剂耗量g/g-eq 100 NaCL用量（Kg） 343 饱和盐用水量（Kg） 1491 熔盐箱容积L 1834 软化流量计算 滤器截面积(M2) 2.5434 运行流速（M/h) 19 运行流量（立方/小时） 48.3246 反洗流速（M/h) 15 反洗流量（立方/小时） 38.151
软化器再生时间计算 实际操作再生液浓度% 实际操作再生液浓度时密度（t/m3) 再生流速（m/h） 进再生液时间（MIN） 再生进水流量（立方/小时） 进盐水流量（立方/小时） 进再生液流量（立方/小时）
软化器再生时间计算 实际操作再生液浓度% 实际操作再生液浓度时密度（t/m3) 再生流速（m/h） 进再生液时间（MIN） 再生进水流量（立方/小时） 进盐水流量（立方/小时） 进再生液流量（立方/小时）
22 1 5 7 0.552913 12.16409 1
软化器再生时间计算 实际操作再生液浓度% 实际操作再生液浓度时密度（t/m3) 再生流速（m/h） 进再生液时间（MIN） 再生进水流量（立方/小时） 进盐水流量（立方/小时） 进再生液流量（立方/小时）
软化器再生时间计算 实际操作再生液浓度% 实际操作再生液浓度时密度（t/m3) 再生流速（m/h） 进再生液时间（MIN） 再生进水流量（立方/小时） 进盐水流量（立方/小时） 进再生液流量（立方/小时）
22 1 5 7 0.552913 12.16409 1
软化水系统设计方案
软化水系统设计方案一、设计基础1、设计依据及原则1、《水处理设备技术条件》JB/T2532-19992、《给排水标准规范实施手册》GBJ109-873、《全自动钠离子交换器技术条件》GB18300-20014、《工业锅炉水质》标准GB1576-20015、《橡胶衬里设备设计技术规定》CD130A15-856、《钢制压力容器》标准GB150-982、工程概况1、进水硬度：2、进水浊度：3、出水硬度：4、处理水量：5、工作压力：6、工作温度：7、控制方式：二、技术参数1、设备型号：2、罐体尺寸：3、树脂装填量：4、处理水量：5、周期制水量：6、再生浓度：8、储盐池储盐量：9、储盐池尺寸：10、运行流速：11、运行方式：12、再生方式：13、再生耗盐量：14、系统用电总负荷：〈1.0KW三、产品功能及特点隔膜阀采用耐腐蚀材料构成，性能可靠。
产水单元配有流量计，能够设定单元的最大产水累计量，并有显示仪表，可以随时观察瞬时流量以及当前的累计产水量。
系统采用PLC作为总控制部分，协调控制三个单元的动作，实时监控各个单元的动作。
系统可以根据现场情况，调整、优化再生的各部分的时间。
系统适用于现场无人值守的要求。
每个单元的产水量达到设定累计量后，系统自动启动再生指令。
系统对各个液位实时监测，能够针对各种状态自动采取相应的措施，如果系统自动采取的措施不能解决出现问题时，电控柜上有明显的故障指示来提示工作人员处理。
当问题解决后，报警立即自动取消，并正常工作。
该系统可以完全、彻底的实现手动/自动的切换，当自动控制系统出现任何意外情况下，只要有供电的情况下，都完全可以实现全部的手动操作。
四、系统方案说明软化系统说明当软化器运行时，原水自上而下通过树脂层，水中的钙、镁硬度不断被离子交换树脂吸附而除去，从而使硬水得到软化。
当出水达到一定量时，离子交换树脂会被钙、镁离子饱和而失效，失去软化的能力，须退出运行进行再生。
并由系统控制进行再生。
自动软水器的树脂量计算
自动软水器的树脂量计算
自动软水器中装有软化剂树脂，这种人造的离子交换树脂上有软性矿物质钠，可以与溶解在水中的钙、镁等硬性矿物质发生离子交换反应，而钠不会以水垢的形式堆积在物体表面上，所以对与它接触的物体危害很小。
树脂是一种多孔的、不可溶性交换材料。
在现代的自动软水器中装有千百万颗微细的塑料球（珠），所有小球都含有许多吸收正离子的负电荷交换位置。
当树脂处在新生状态时，这些电荷交换位置被带正电荷的钠离子占据。
自动软水器中树脂软化产水量及其再生周期的计算：
Q=Eg×V/H-Hc(m3)
Q-----周期产水量。
m3
V-----交换剂的体积。
m3
H-----原水硬度mmol/L
Hc-----软水残留硬度mmol/L
Eg-----交换剂的工作交换容量，mol/m3，
自动软水器中树脂优先结合带较强电荷的阳离子，钙和镁离子的电荷比钠离强，当含有钙、镁离子的水经过树脂贮槽时，钙、镁离子与树脂小珠接触，从交换位置上取代钠离子。
经过离子交换后，钙、镁离子就被吸附在软水器内的树脂上，流出的水就变软了。
最后，所有树脂都吸附满钙、镁离子后，就不能再进行工作了，而需要再生处理。
20TH软化水方案
20m3/h软化水设计方案编制日期：2019年4月目录一、总则 (2)二、技术要求 (2)三、项目概述 (3)四、工艺流程及说明 (4)五、钠离子交换器技术说明 (4)六、设备技术规范 (5)七、设备电器操作 (6)八、软水器设备详细供货清单及报价 (6)九、设计联络与技术 (6)十、设备的检验与验收 (8)十一、性能验收 (9)十二、包装、运输和储存 (10)十三、售后服务 (12)一、总则本设计方案适用于20m3/h软化水系统设计，采用了软化器的处理工艺。
本技术方案中提出了该系统工艺、设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求及供货范围。
1、本技术规范书提出的技术要求，在引述有关标准和规范条文的基础上，对有关的技术细节进行了相应的描述。
2、如果买方有除技术协议以外的特殊要求应以书面形式提出并作详细说明，附于本技术规范书后，我方给予满足。
二、技术要求1、设备一般技术要求1.1、范围本节叙述了 20m3/h全自动软化水设备的一般技术要求和标准。
本规定的目的在于规范软水设备在各方面达到所要求的功能。
我方提供所有材料、设备及附件的标准或达到技术要求的资料，并将此作为整个工作的一部分。
1.2规范的标准除了技术说明中给定的技术规定外，我方遵守本技术规定中相应章节陈述的具体使用标准。
若不同章节间相应的技术要求存在矛盾，可遵循以下次序：（1）各工艺系统中陈述的技术要求及标准。
（2）一般技术要求中陈述的技术要求及标准。
当设计或材料、设备选用上受法定条例、法规或其他的国内有关法律影响时，所供应的材料和设备也与这些相关条例相符。
1.3提交技术资料按照技术规定提交设备的安装、基础、运行，润滑操作及维修等有关技术资料或手册。
1.4设计使用期限设计的材料和设备均有长的使用期以及适用于每天连续二十四小时的运转，且只须进行最少时的维修。
常规的维修和修理不要求高技术人员来服务。
除去易耗件（如密封垫料等）在正常情况下更换外，凡是受磨耗的任一部件，从开始使用到需予以更换或修理期限间内连续正常运转的使用寿命在正常的范围内。
软化器设计计算书修订稿
软化器设计计算书公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]目录一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位和个人)的处理。
2.离子交换树脂内部结构离子交换树脂的内部结构可以分为三个部分：1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等；2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]；3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。
离子交换树脂的内部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。
顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆h）3.钠离子交换软化原理及特性:钠离子交换软化处理的原理是：原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成份Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换从而吸附水中的Ca2+、Mg2+使水得到软化。
全自动软化水计算书
37
盐箱注水孔板流量
B.L.F.C .
gpm
DLFC×0.227/Fe
Rv×Spr/1000 Sd/1.35 Sw/15
38
盐箱注水时间
39
实际盐箱注水量
40 实际再生一次盐耗量
41
饱和盐液量
42
再生液体积流量
43
再生液总流量
44
射流器选择
45 实际再生液体积流量
46
实际再生液流速
47
吸盐流量
Rt
min
Q/Sv
n或n+1 Q/n
√(F/n/3.14)×2000
3.14×(Dt/2)2
Qe×St×Hi Ce/Rc
Rmin/Fe×1000
15
数值
附注或控制要求
290 1.1 25 11.6
3 4 96.666667 2219 1250 1.2 8 3093.3333 2812 2293 2000 15
153
0.25 10.84
15 0.35 2.78
5.7
当饱和盐液浓度为26.3%时,一加仑水溶解1.35kg盐 1gallon=3.785L
盐箱注水时间一般设定在 10-20 分钟;查资料确认 注水实际流量
1gallon=3.785L;饱和盐液比重为1.2 以树脂公司要求的参数为准(PUROLITE C-100)
全自动固定床顺流再生钠离子交换器计算示例
序号
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
名称 原始参数 产水量
原水总硬度 软化水硬度 原水钾钠含量
工作温度 进水压力 要求连续供水时间 交换器计算 离子交换树脂 单位树脂再生耗盐量 树脂工作交换容量 运行流速 所需交换面积 交换器同时工作台数 交换器选用台数 单台交换器流量 单台交换器直径 选用交换器直径 实际交换器截面积 单罐连续运行时间 要求的单罐交换容量 最少树脂装载量 核算树脂层高度 选用交换器高度 反洗流速
20200210树脂软化系统计算书
32.度
0.85
0.85
kg/L
4
树脂采购总重量
19.62
28.02
Ton
5
树脂工作交换容量
0.80
0.80
mol/L
6
树脂的交换总量
2512.00
2512.00
mol
7
可交换的水量
793.26
2232.89
m³
8
单台设备处理量
48.57
80.00
m³/h
9
单台设备工作时间
16.33
27.91
h
10
每天再生次数
1.47
0.86
次/天
再生盐耗计算
1
氯化钠分子量
58.5
58.5
g/mol
2
工业盐纯度
85%
85%
3
再生比耗
2.00
2.00
1.5-2
交换容量*氯化钠分
4
再生一次的盐耗
345.77
345.77
kg/d
子量*再生比耗/食盐
纯度
5
每天再生所需盐耗
3556.80
2973.18
钠离子型软化系统计算
原水水质条件
序号
名称
A项目
B项目
单位
备注
1
设计处理量
340
800
m³/h
2 原水中Ca2+
3
60.00 1.5
20.00 0.5
mg/L mmol/L
4 原水中Mg2+
5
40.00 1.7
15.00 0.6
mg/L mmol/L
6
软化塔计算
貳.樹脂塔規格計算
說明:請於藍底部份鍵入數據,黃底部分會自動算出 陽塔技術參數 設計採水量 槽體直徑 樹脂量 樹脂膨脹率 自由空間 反洗流速 注藥入水流速 注藥量 注藥濃度 押出水量 沖洗水量 5 0.5 200 2 80 15 5 200 20 2 6 M3 M L % %BV M/hr M/hr g/L % %BV %BV 槽體面積 樹脂高度 樹脂塔高度 反洗流量 注藥入水流量 注藥流量 總注藥量 藥劑溶液總量 注藥時間 押出時間 沖洗時間 0.196 1.02 1.83 2.9 0.98 46.75 40.00 148 3 24 14
壹.軟水設計技術參數
順 反洗流速 注藥流速 藥劑量 藥劑濃度 沖洗水量 自由空間 樹脂膨脹率 1200Na 7 % % 其他:1.散水器流量<700L/pc. 2.再生劑量約:100~200g/L 較佳 3.散水器配置以等邊三角形及正方形為佳,避免用同心圓方式配置. 4.逆向再生藥劑注入方式應以定量泵注入,避免用吸入器. S-100 S-80 10 10 % % 向 再 生 14~18 5 200 8~10 6 80~100 M/hr M/hr g/L % BV %BV 逆 反洗流速 注藥流速 藥劑量 藥劑濃度 沖洗水量 自由空間 向 再 生 14~18 5 90 8~10 5 80~100 M/hr M/hr g/L % % %BV
3
M2 M M M3/hr M /hr LPM 水
2.2
M3
软水器设计计算
反洗流量=罐体面积×单位面积反洗流量例如：现有一台离子交换器直径为1000mm（39.37英寸），确定其反洗流量。
设：单位面积反洗流量为 5 gpm/ft2反洗流量=/4×（39.37/12）2×5=42.24gpm （1英尺=12英寸）（2）再生剂耗量确定：为了确保出水水质，美国通常低压蒸气锅炉选用240gClNa/L再生树脂或查阅树脂公司提供的资料根据出水要求及进水水质来确定再生盐耗。
（3）再生剂浓度全自动软水器的进盐是通过射流器将盐箱中的饱和溶液吸入软水器，盐液的浓度是由注入射流器的水流量及被吸入的饱和盐液量的比例来决定，在设计射流器时已通过计算使得在一定期的工作压力（20-60psi）下，其注入软水器的盐液浓度在8%-12%之间。
（4）再生液流速全自动软水器的再生液流速是通过选择合适的射流器来加以控制。
例如：上例中的软水器放入了660L（23.3 ft3）阳离子交换树脂，根据标准，设：单位树脂的再生液流量为0.5 gpm/ft3交换器再生液流量=23.3×0.5=11.6gpm （1ft3=28.3L）（5）再生液耗量全自动软水器的再生剂量是通过控制盐补水量来达到控制再生剂量。
例如：上例中通过查阅树脂资料及进、出水质确定：再生盐耗为每升树脂使用160克盐，再生总盐耗量=单位树脂再生盐耗×树脂量=160×660=105600g=105.6kg，根据饱和盐液浓度为26%左右，由溶液浓度计算公式得到：溶液浓度（%）=溶质/（溶质+溶剂）×100%，溶剂=溶质×[100%-溶液浓度（%）]/溶液浓度（%），盐箱补水量=[100.5×（100-26）]/26=298.8kg=298.8L=78.8加仑。
另：英制简易算法：设：饱和盐液每一加仑水溶解1.35kg盐。
软化水设计方案
命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中。
8m3/h软化水系统设计方案xxx有限公司2011年7月3日你今天的日积月累，终会变成别人的望尘莫及。
目录1.0 说明2.0 技术要求3.0 工艺方案的选择及说明4.0 系统设计的技术要求5.0 主要设备规范6.0 供货范围及要求7.0 设备组成及报价1.0 说明1.1 本文件是用于软化水系统设备的技术文件。
它提出了该系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，同时提出了软化水系统生产设备各方面的具体设计和要求。
1.2 本技术文件按业主设计技术要求，引用了有关标准和规范的条文，同时我方提供的产品符合本技术文件和有关工业标准的优质产品。
2.0 技术要求2.1 规定与标准2.1.1 进口设备及材料应符合美国机械工程师协会（ASME）和美国材料试验学会（ASTM）的工业法规中涉及的标准或相关标准；2.1.2 国产设备的制造工艺和材料应符合国家《GB150-89钢制压力容器》、JB2932-87《水处理设备制造技术条件》以及GBJ109-87《工业用软化除盐规范》的要求；2.1.3 设备的制造工艺与材料的使用还应不低于以下标准：1）GB9019-88 《压力容器安全技术监察规程》2）JB/T4735-1997 《钢制焊接常压容器》3）ZBJ98003-87 《水处理设备油漆、包装技术条件》2.2 设计基础资料2.2.1 系统进水基本水质特性1）设计水源：地表水、地下水2）设计水温： 5～25 C3）系统进水水质：2.2.2 产水水质和水量要求：2.2.2.1 软化水系统1）产水水质：出水硬度 0.03mg-N/L2）产水水量： 8m3/h×1套3）供水压力： 0.3～0.4MPa2.2.2.2 对软水系统装置的要求：1）运行状况：全自动运行2）自动方式：流量控制式2.2.2.3对工艺配置的要求：1）自动双滤料过滤器2）自动除铁除锰过滤器3）自动活性碳过滤器3）全自动软化水系统（美国进口阿图祖全自动控制器）4）全自动混床3.0 工艺方案的选择及说明3.1 系统工艺选择根据原水水质及生产用水要求，对原水进行处理的主要任务：过滤系统去除水中的悬浮物和胶状物，除铁装置去除水中的铁离子，软化系统是去除水中的钙、镁离子，以分别达到相应的用水要求。
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目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰........................................................•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (7)二、全自动软水器 (7)三、影响软水器交换容量的因素 (9)1. 流速(gpm/ft，m/h) (9)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (9)3. 树脂层的高度 (10)4. 进水含盐量 (11)5. 温度 (13)6. 再生剂质量(NaCl) (13)7. 再生液流量 (14)8. 再生液浓度 (15)9. 再生剂用量 (16)10. 树脂 (16)四、自动软水器设计 (16)1. 软水器设备应遵循的标准 (16)2. 全自动软水器主要参数计算 (17)1) 反洗流速的计算: (17)2) 系统压降计算 (17)3. 软水器设计计算步骤 (17)计算示例 (19)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位和个人)的处理。
2.离子交换树脂内部结构离子交换树脂的内部结构可以分为三个部分：1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等；2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]；3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。
离子交换树脂的内部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。
顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）3.钠离子交换软化原理及特性:钠离子交换软化处理的原理是：原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成份Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换从而吸附水中的Ca2+、Mg2+使水得到软化。
如以Raa代表钠型树脂，其交换、再生过程如下：2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+ R2Ca+2NaCl =2RNa+CaCl2除去水中的硬度，碱度不变，TDS变化不大，氯根有所增加4.水质分析测试内容主要包括: PH，TDS，总硬度和铁含量及类型•PH值(Potential of Hydrogen)PH是氢离子浓度的负对数，表示溶液是酸性还是碱性。
PH以0到14的尺标度量，以7.0为中点或中和点。
PH值尺标0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14酸性中性碱性观察上面坐标，我们可得出结论:6.0比中性仅“酸性略强”，但考虑到的酸性是PH7.0的1000倍;反之，PH10.0的碱性是PH7.0的1000倍。
•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS)溶解于水中的所有矿物质总体称作总溶解固体(TDS)。
TDS可通过加各种阳离子或各种阴离子求得(阳离子和阴离子配对数)。
例如:钙=21GPG(359.1mg/l) 氯=16GPG(237.6mg/l)镁=9GPG(153.9mg/l) 硫酸根=4GPG(68.4mg/l)钠=13GPG(222.3mg/l) 碳酸根=23GPG(393.3mg/l)总阳离子=43GPG(735.3mg/l) 总阴离子=43GPG(735.3mg/l)总溶解固体(TDS)=43GPG(735.3mg/l)注意：TDS，总阳离子数和总阴离子数必须相等。
溶解固体总量的90%以上是以下六种矿物质：阳离子：Ca2+，Mg2+，Na+阴离子：Cl-，SO42-，CO3-注：Ca2+和Mg2+是两种硬性矿物质的主要离子。
GPG---格令/ 加仑•铁含量(IRON)铁约占地壳的5%，也是最常见的水问题之一。
当铁暴露于空气、氯气中或受热时，从相对无害的二价状态转变到令人讨厌的三价状态：FeO+2H2CO3→Fe(HCO3)2+H2O4Fe(HCO3)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3+8CO2当铁与某些嗜铁细菌一起存在时，问题变得更为严重，细菌消耗铁以维持生命，最终死亡，留下淤渣可堵塞水管和阀门。
三种主要嗜铁细菌：Gallionella (盖氏铁柄杆菌属)Crenothrix (铁细菌属)Leptothrix (汗毛菌属)锰是一种稀有的金属，它的化学、物理性能均与铁非常相似。
锰通过与铁类似的反应进入水中，并以类似的方式被氧化：MnO + 2H2CO3→Mn(HCO3)2+ H2OMn2++O2 + 2H2O →2MnO2+ 4H+二氧化锰(MnO2)在低达0.05 PPM(0.05mg/L)的水平上就会引起黑色污污。
情况既然如此，可以想象2PPM(2mg/L)的浓度将会怎样。
•硬度值(HARDNESS)1) 水在大气中凝聚，溶解空气中的二氧化碳，形成弱酸H 2O+CO2→H2CO32)该酸随雨落地，流过土壤到达岩床，溶解石灰、中和，同时变硬H 2CO3+CaCO3→Ca(HCO3)2H2+MgCO3→Mg(HCO3)23) 钙，镁形成硬性水垢CaCl2氯化钙MgCl2氯化镁CaSO4硫酸钙MgSO4硫酸镁4) 硬性物质引起的问题是多重的，最常见的是硬垢，反应水“硬化”现象的方程式如下：Ca(HCO3)23+H22•碱度水的碱度是指水中能够接受[H+]离子与强酸进行中和反应的物质含量。
碱度是表示水中CO32-，HCO3-，OH-及其它一些弱酸盐类的总和。
在水中碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在：HCO3-+OH-=CO32-+H2O因此，水中的碱度以五种形式存在:1)HCO3-2)CO32-3)OH-4)HCO3-+CO32-5)CO32-+OH-碱度对锅炉运行影响碱度对锅炉的腐蚀，主要是苛性脆化腐蚀，是由水中NaOH造成。
苛性脆化腐蚀会使金属晶粒间发生裂纹。
其后果轻者使锅炉不能使用，重者发生锅炉爆炸，造成严重后果。
NaHCO3→ NaOH + CO2Na2CO3+ H2O → 2NaOH + CO2•克分子(mol)定义：一定重量的物质，在数值上等于他的分子量，单位用克表示.这个量就称为一个克分子。
如水的分子量为18，而18克水就是1克分子水。
１克分子的水含有的分子数为：6.02X1023国际上规定：物质体系所包含的结构粒子(如原子、分子、离子、电子、光子等)数目与12克碳(C12)中的原子数目相等，则这体系的量为摩尔，符号mol。
定义：当量表示元素相互化合时它们之间的重量关系。
各种元素相互化合时，其重量比等于他们的当量比。
元素的当量＝原子量/化合价化合物的当量＝化合物的分子量/正(或负)价总数如: 钙的当量=原子量/化合价=40.078/2=20.039•克当量定义：一定量的物质在数值上等于它的当量，单位以克表示，这个量就称为该物质的1 个克当量。
如：钙的当量为20.039，而20.039克的钙就等于1克当量•硬度单位1升水中含有的钙、镁离子的总毫克分子数(mmol/L)。
1升水中含有的钙、镁离子的总毫克当量数(meq/L)。
1升水中含有的1/2钙、1/2镁离子的总毫克分子数。
即：以氢离子为基本单位的物质的量浓度(氢摩尔浓度)(在数值上½钙、½镁离子的总毫克分子数等于钙、镁离子的总毫克当量数)摩尔质量来表示的1升水中含有钙、镁离子的摩尔总数。
表示以CaCO3方法为ppm(以CaCO3计)如: CaCO3的分子量为100其可接受或提供1mol[H+]的摩尔质量为50。
硬度为2[H+]mmol/L浓度，可表示为2×50=100ppm(以CaCO3计)例：水质分析结果为Ca2+=42.4mg/L，Mg2+=25.5mg/L用上面４种方试表示其硬度(1)42.4/40.07+25.5/24.3=1.058+1.049=2.107mmol/L(2)42.4/20.03+25.5/12.15=4.22meq/L(3)4.22mmol/L(½Ca2+ ½Mg2+)(4)4.22×50=211ppm(以CaCO3计)计）定义为一个1升水中含有的钙、镁离子总量等于17.1ppm(以CaCO3格令/加仑(gr/gallon)。
Cv 和 Kv是什么?•Cv 是温度为60华氏度时, 流体通过一阀门时压力损失1 psi状态下的流量(单位为gpm ). • Kv 是温度为20摄氏度时, 流体通过一阀门时压力损失 1 Bar状态下的流量(单位为m3/hr ).•以上系数所涵盖的系统不受气蚀的影响.•数据来源为: 在实验室状态下, 在不同的流量情况下进行多次实验获得,同时记录下不同流量下的压力损失.• Cv和Kv的相互转换: Cv = 1.16 Kv Kv = 0.853 Cv• 主要用作计算阀门在不同流量状态下的压力损失.DP = 2⎪⎭⎫ ⎝⎛Cv gpm (单位psi) DP =23m ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛Kv hr (单位为Bar) • Cv =DPgpmKv =DPhr m 3• 事例 1: 一阀门 Cv = 6.5 ,压力损失为1 psi 时的流量为 6.5 gpm. 当流量为25 gpm 时,压力损失为: DP = (25/6.5)² = 14.8 psi• 事例2: 两软水器在流量为15 gpm 时,将产生的压力损失为 3 psi. 计算流量为25 gpm 时的压差DP 为多少?• Syst. Cv = (gpm/√DP) = (15/√3) = (15/1.732) = 8.66 • At 25 gpm, DP = (gpm/Cv)2 = (25/8.66)2 = 8.3 psi工作能力的表达: 10 吨 软化器意思: 一软化器的产水量为10 m³/hr = 10 x (4.4) = 44 gpm线性流速的表达: 10 gpm/ft² (x) 2.33 = 23.3 m/h ,中国采用的线性流速为 20 到 30 m/h (4.3 to 8.6 gpm/ft²)体积流速的表达: 7.481 gpm/ft³ = 1 BV/min加盐量: 15 lbs/ft³ (x) 16 = 240 grams/liter of resin 树脂量: 1 ft³ (x) 28.3 = 28.3 liters of resin树脂的交换能力: 30 Kgr/ft³ (x) 2.29 = 68.7 grams CaCO3/liter of resin 总硬度: 171 ppm = 171 mg/l = 171 grams/m³ = 10 grains/gallon 在中国锅炉锅炉给水应用中,可以接受的硬度泄露: 0.03 Meq/l 或 0.03 Meq/l (x) 50 = 1.5 mg/l(以CaCO 3计)水压: 30 psig (x) 0.00689 = 0.207 Mega Pascals事例: TH = 100 mg/l, 去除的硬度容量 = 68.7 grams = 68700 mg软水量 = (68700 mg)/(100 mg/l) = 687 L 或 (68.7 g)/(100 g/ m³) = 0.687 m³•NaCl•日晒盐 48 - 50% void volume 69 lbs/cu.ft. •矿盐 41% void volume 76 lbs/cu.ft.•Rust Rem. Pellets 48 - 52% void volume 70 lbs/cu.ft. •NaCl 和 KCl 数据 (At 20ºC or 68ºF)•1 加仑水溶解盐量 : 3 lbs. of NaCl •I 加仑 NaCl 饱和溶液中 : 2.6 lbs. of NaCl •1 加仑水的溶解盐量 : 2.8 lbs. Of KCl•1加仑KCl饱和溶液中:2.5 lbs. of KCl成分含量， mg/L珠江长江黄河黑龙江闽江塔里木河松花江Ca2+18.0 28.9 39.1 11.6 2.6 107.6 12.0 Mg2+ 1.1 9.6 17.9 2.5 0.6 841.5 3.8 Na++K+16.1 8.6 46.3 6.7 6.7 10265.0 6.8 HCO3-128.9 162.0 54.9 20.2 117.2 64.4 SO42-34.8 13.4 82.6 6.0 4.9 6052.0 5.9 Cl-7.3 4.2 30.0 2.0 0.5 14368.0 1.0 含盐量110.2 193.6 377.9 83.7 35.5 31751.3 93.9某些淡水湖泊、水库水质组成成分含量， mg/L南湖（武汉）洪湖（湖北）立新城水库藏（长春）Ca2+18.9 22.4 20.5 Mg2+ 1.83 3.17 5.61 Na++K+17.9 11.4 3.17 HCO3-70.7 75.3 79.9 SO42-15.8 10.3 5 Cl-13.7 4.55 7.1 含盐量138.7 127.12 121.3某些地下水水质组成成分含量， mg/L石家庄井水哈尔滨井水天津井水湖南某井水Ca2+82.9 78.2 8.0 2.8Mg2+19.8 12.8 3.7 1.6 Na++K+16.2 23.5 317.0 5.3HCO3-219.6 317.2 464.0 9.8SO42-37.3 8.0 48.0 9.0二、全自动软水器全自动软水器就是将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动控制，并采用时间，流量或感应器等方式来启动再生。