Tóm tắt kiến thức về thiết bị xử lý nước đã được làm mềm
2021-03-09
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường thấy rằng thành trong của ấm đun nước sau một thời gian dài sẽ bị đóng cặn. Nguyên nhân là gì? Nước nguyên bản mà chúng ta sử dụng chứa nhiều muối vô cơ, chẳng hạn như muối canxi, muối magiê, v.v. Những muối này không thể nhìn thấy bằng mắt thường trong nước ở nhiệt độ phòng. Ngay khi nước được đun nóng và sôi, rất nhiều muối canxi và magiê sẽ kết tủa dưới dạng cacbonat, từ đó hình thành lớp cặn bám chặt vào thành ấm.
Chúng ta thường sử dụng chỉ số "độ cứng" để biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê trong nước. Độ cứng 1 độ tương đương với 10 mg canxi oxit trong mỗi lít nước. Nước có độ cứng dưới 8 độ được gọi là nước mềm, còn nước có độ cứng trên 17 độ được gọi là nước cứng, trong khi nước có độ cứng trung bình nằm trong khoảng từ 8 đến 17 độ được gọi là nước cứng vừa. Mưa, tuyết, nước sông, nước suối và nước hồ là nước mềm; nước suối, nước giếng sâu và nước biển là nước cứng.
Sự khác biệt giữa nước đã được làm mềm và các loại nước khác
Nước thô là nước chưa qua xử lý. Nói chung, nước trước khi vào quy trình xử lý nước cũng được gọi là nước thô của quá trình xử lý nước. Ví dụ, nước được đưa đến bể làm trong từ nguồn nước được gọi là nước thô.
Nước đã được làm mềm là nước có độ cứng (chủ yếu đề cập đến các ion canxi và magiê trong nước) được loại bỏ hoặc giảm xuống ở một mức độ nhất định. Trong quá trình làm mềm, độ cứng của nước giảm đi, nhưng tổng hàm lượng muối không thay đổi.
Nước đã khử muối là nước mà các chất muối (chủ yếu là các chất điện ly mạnh hòa tan trong nước) đã được loại bỏ hoặc giảm đến một mức độ nhất định. Độ dẫn điện thường nằm trong khoảng 1,0-10,0 μS/cm, điện trở suất (ở 25℃) là (0,1-1,0) × 10⁶ Ω·cm, và hàm lượng muối từ 1-5 mg/L.
Nước tinh khiết đề cập đến các chất điện ly mạnh và yếu (như SiO2, CO2, v.v.) có trong nước, những chất này có thể được loại bỏ hoặc giảm xuống ở một mức độ nhất định. Độ dẫn điện thường nằm trong khoảng 1,0-0,1 μS/cm, và điện trở suất (1,0-10,0) × 10⁶ Ω·cm. Hàm lượng muối nhỏ hơn 1 mg/L.
Nước siêu tinh khiết là nước mà hầu như đã loại bỏ hoàn toàn các chất dẫn điện; đồng thời, các khí không phân ly, chất keo và các chất hữu cơ (bao gồm cả vi khuẩn) cũng được loại bỏ đến mức rất thấp. Độ dẫn điện thường nằm trong khoảng 0,1-0,055 μS/cm, điện trở suất (ở 25℃) > 10 × 10⁶ Ω·cm, và hàm lượng muối nhỏ hơn 0,1 mg/l. Nước tinh khiết lý tưởng (về mặt lý thuyết) có độ dẫn điện là 0,05 μS/cm và điện trở suất là 18,3 × 10⁶ Ω·cm ở 25℃.
Xử lý nước đã được làm mềm là gì?
Nhựa cation axit mạnh được sử dụng để thay thế các ion canxi và magiê trong nước thô, sau đó nước nồi hơi được lọc ra bởi thiết bị làm mềm nước chính là nước đã được làm mềm với độ cứng rất thấp.
Nguyên lý hoạt động
Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp: Các ion canxi và magiê trong nước được thay thế bằng ion natri nhờ một loại nhựa trao đổi cation đặc hiệu. Do muối natri có độ hòa tan cao, hiện tượng đóng cặn đã được ngăn ngừa khi nhiệt độ tăng lên.
Đặc điểm và hiệu quả: hiệu quả ổn định và chính xác, công nghệ đã trưởng thành. Độ cứng có thể được giảm xuống đến 0.
Phạm vi sử dụng: thực phẩm, lương thực, hóa chất, dược phẩm và các lĩnh vực khác, điều hòa không khí, nước tuần hoàn công nghiệp cùng các ứng dụng khác. Đây là phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Phương pháp điện từ
Phương pháp: Các đặc tính ion được thay đổi bằng cách thêm một trường điện hoặc từ trường nhất định vào nước, từ đó làm thay đổi tốc độ lắng đọng và các đặc tính vật lý của canxi cacbonat (magie cacbonat) để ngăn ngừa sự hình thành cặn cứng.
Các đặc điểm: đầu tư nhỏ vào thiết bị, lắp đặt thuận tiện và chi phí vận hành thấp. Hiệu quả chưa đủ ổn định, không có tiêu chuẩn đo lường thống nhất, và do chức năng chính chỉ tác động đến các đặc tính vật lý của cáu cặn trong một phạm vi nhất định, nên thời gian sử dụng và khoảng cách nước được xử lý có những hạn chế nhất định.
Phạm vi ứng dụng: sản phẩm chủ yếu được sử dụng để xử lý nước làm mát tuần hoàn trong các hệ thống thương mại (như điều hòa trung tâm), và không thể áp dụng cho xử lý nước bổ sung cho sản xuất công nghiệp và nồi hơi.
Tách bằng màng
Phương pháp: NF và RO có thể chặn các ion canxi và magiê trong nước, do đó về cơ bản làm giảm độ cứng của nước.
Độ cứng chỉ có thể được giảm xuống trong một phạm vi nhất định.
Hiệu ứng đặc trưng: hiệu ứng rõ rệt và ổn định, nước sau xử lý được sử dụng rộng rãi. Áp suất đầu vào nước yêu cầu cao, đồng thời chi phí đầu tư thiết bị và vận hành cũng cao.
Phạm vi ứng dụng: thường ít được sử dụng cho các phương pháp làm mềm đặc biệt.
Phương pháp vôi
Phương pháp: vôi được thêm vào nước.
Hiệu ứng đặc trưng: chỉ độ cứng mới có thể được giảm xuống trong một phạm vi nhất định.
Phạm vi ứng dụng: nước cứng và có lưu lượng lớn.
Phương pháp liều lượng
Phương pháp: thêm chất ức chế đóng cặn đặc biệt vào nước có thể thay đổi đặc tính kết hợp của ion canxi, magiê và ion cacbonat, nhờ đó cặn không thể kết tủa và lắng đọng.
Hiệu ứng đặc trưng: đầu tư ít hơn trong một lần và khả năng thích nghi rộng. Khi lượng nước mềm, chi phí vận hành sẽ giảm bớt.
Phạm vi ứng dụng: do có thêm các chất hóa học, việc sử dụng nước bị hạn chế đáng kể, không thể áp dụng cho uống, chế biến thực phẩm, sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác. Nó cũng hiếm khi được sử dụng trong các lĩnh vực dân sự.
Dòng chảy làm việc và yêu cầu làm việc của thiết bị làm mềm nước
1) Quy trình hoạt động của thiết bị làm mềm nước
Năm quá trình này đang hoạt động (đôi khi được gọi là sản xuất nước, tương tự ở phần dưới), rửa ngược, hấp thụ muối (tái sinh), xả chậm (thay thế) và xả nhanh. Tất cả các quá trình của các thiết bị làm mềm nước khác nhau đều rất giống nhau, nhưng có thể có thêm một số quá trình bổ sung do các quy trình thực tế khác nhau hoặc nhu cầu kiểm soát. Bất kỳ thiết bị làm mềm nước nào dựa trên trao đổi ion natri đều được phát triển trên cơ sở năm quá trình này (trong đó, thiết bị làm mềm tự động sẽ bổ sung thêm quá trình bơm lại dung dịch muối).
Rửa ngược: sau một thời gian vận hành, thiết bị sẽ chặn giữ nhiều chất bẩn do nước thô mang đến ở phần trên của hạt nhựa. Sau khi loại bỏ các chất ô nhiễm này, hạt trao đổi ion sẽ được phơi bày hoàn toàn, đảm bảo hiệu quả tái sinh. Quá trình rửa ngược là quá trình nước được rửa từ đáy hạt nhựa và chảy ra ở phía trên, nhờ đó các chất bẩn bị chặn giữ từ phía trên có thể được rửa trôi. Quá trình này thường kéo dài khoảng 5-15 phút. Hấp thụ muối (tái sinh): là quá trình bơm dung dịch muối vào thân bể chứa hạt nhựa. Với thiết bị truyền thống, người ta sử dụng bơm muối để bơm dung dịch nước muối vào. Còn với thiết bị tự động hoàn toàn, người ta dùng vòi phun đặc biệt tích hợp sẵn để hút dung dịch nước muối (miễn là có áp suất nhất định cho đầu vào nước). Trong thực tế, hiệu quả tái sinh khi dung dịch muối chảy qua hạt nhựa với tốc độ chậm hơn sẽ tốt hơn so với việc chỉ ngâm hạt nhựa trong nước muối. Do đó, thiết bị làm mềm nước được tái sinh bằng phương pháp cho dung dịch muối chảy qua hạt nhựa với tốc độ chậm. Quá trình này thường kéo dài khoảng 30 phút, thời gian thực tế phụ thuộc vào lượng muối được sử dụng. Rửa chậm (thay thế): sau khi dung dịch muối đã chảy qua hạt nhựa, quá trình rửa sạch toàn bộ lượng muối còn lại trong hạt nhựa với cùng lưu lượng nhưng với tốc độ chậm hơn được gọi là rửa chậm. Do trong quá trình rửa, vẫn còn nhiều ion canxi và magie trên các nhóm chức năng được trao đổi bằng ion natri, theo kinh nghiệm thực tế, quá trình này chính là giai đoạn tái sinh chủ yếu; vì vậy, nhiều người gọi quá trình này là quá trình thay thế. Thời gian của quá trình này thường tương đương với thời gian hấp thụ muối, tức khoảng 30 phút. Rửa nhanh: nhằm rửa sạch triệt để lượng muối còn lại, hạt nhựa sẽ được rửa bằng nước thô với lưu lượng gần bằng lưu lượng hoạt động thực tế. Dòng nước xả cuối cùng của quá trình này phải là nước mềm đạt tiêu chuẩn. Nhìn chung, quá trình rửa nhanh kéo dài từ 5 đến 15 phút.
2) Các chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu vận hành của thiết bị làm mềm nước:
Áp suất nước đầu vào: 0,18-0,6 MPa
Nhiệt độ làm việc: 1-55 ℃ Độ cứng nước nguồn: < 8mmol/l
Chế độ hoạt động: độ cứng của đầu ra nước tự động / thủ công: < 0,03 mmol/l
Chất tái sinh: Chế độ tái sinh NaCl: dòng chảy xuôi / dòng ngược
Chất trao đổi: 001 * Nhựa trao đổi ion axit mạnh 7
Chế độ điều khiển: thời gian / lưu lượng nguồn điện hoạt động: 220v/50hz
Chức năng của xử lý trao đổi nước mềm
1. Việc sử dụng thiết bị làm mềm nước giúp tiết kiệm rất nhiều nhiên liệu lãng phí.
Khi nồi hơi bị đóng cặn, nồi hơi có áp suất làm việc 1,4 MPa sẽ tạo ra lớp cặn dày 1 mm và tiêu tốn thêm 8% nhiên liệu.
2. Thiết bị làm mềm nước để cải thiện hiệu suất nhiệt và giảm sản lượng
Khi bề mặt bay hơi của nồi hơi bị đóng cặn, nhiệt từ phía lửa không thể truyền nhanh chóng sang phía nước cấp, điều này sẽ làm giảm công suất của nồi hơi. Nếu cặn trong nồi hơi do xử lý nước không đúng cách, khả năng bay hơi của nồi hơi sẽ giảm đi một phần ba, và hệ thống vận hành tự động không thể khởi động được do lượng khí cung cấp không đủ.
3. sử dụng thiết bị làm mềm nước để giảm bảo trì nồi hơi
Sau khi nồi hơi hoặc ống bị đóng cặn, rất khó để loại bỏ chúng, đặc biệt là các hiện tượng rò rỉ, nứt, gãy, biến dạng, ăn mòn và các bệnh khác của nồi hơi do lớp cáu cặn gây ra. Điều này không chỉ làm hỏng nồi hơi mà còn tiêu tốn nhiều nhân lực, vật lực và năng lượng để bảo trì, không những rút ngắn thời gian vận hành mà còn tăng chi phí bảo dưỡng.
4. ứng dụng thiết bị làm mềm nước để giảm các nguy cơ mất an toàn
Các vụ tai nạn nồi hơi do cáu cặn gây ra chiếm hơn 20% tổng số các vụ tai nạn nồi hơi, điều này không chỉ gây thiệt hại về thiết bị mà còn đe dọa đến an toàn cá nhân. Chi phí cho cơ sở hạ tầng và vận hành xử lý nước chiếm một phần tư tổng chi phí tiết kiệm được.
Thiết bị xử lý nước đã được làm mềm
Thiết bị làm mềm nước, như tên gọi, có tác dụng giảm độ cứng của nước, chủ yếu loại bỏ các ion canxi và magiê trong nước; nói chung, đây là một thiết bị dùng để giảm độ cứng của nước. Thiết bị này chủ yếu đóng vai trò loại bỏ các ion canxi và magiê trong nước, cải thiện chất lượng nước, diệt khuẩn và diệt tảo, đồng thời ngăn ngừa cặn và đóng cáu. Trong quá trình làm mềm nước, tổng hàm lượng muối của thiết bị làm mềm nước không thể giảm được. Thiết bị này đã được sử dụng rộng rãi trong hệ thống nồi hơi nước nóng, hệ thống trao đổi nhiệt, hệ thống làm mát công nghiệp, hệ thống điều hòa trung tâm và các hệ thống thiết bị cấp nước khác.
Nguyên lý hoạt động
Do độ cứng của nước chủ yếu được hình thành và thể hiện bởi canxi và magiê, nên thường sử dụng nhựa trao đổi cation (thiết bị làm mềm nước) để thay thế các ion Ca²⁺, Mg²⁺ (thành phần chính gây ra hiện tượng đóng cặn) trong nước. Khi nồng độ Ca²⁺, Mg²⁺ tăng lên, hiệu quả loại bỏ Ca²⁺, Mg²⁺ của nhựa sẽ giảm dần.
Khi nhựa hấp thụ một lượng nhất định các ion canxi và magiê, cần tiến hành tái sinh. Quá trình tái sinh là rửa lớp nhựa bằng nước muối trong bể chứa muối, từ đó thay thế các ion gây cứng trên nhựa. Với dung dịch thải được xả ra từ bể, nhựa sẽ khôi phục lại chức năng trao đổi làm mềm nước.
Bởi vì độ cứng của nước chủ yếu được tạo thành từ canxi và magiê, và nguyên lý làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion natri chủ yếu dựa trên việc cho nước thô đi qua nhựa trao đổi cation natri, từ đó trao đổi các thành phần gây cứng nước là Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước với Na⁺ có trong nhựa, đồng thời hấp thụ Ca²⁺, Mg²⁺ trong nước để làm mềm nước.
Quy trình làm việc
Năm quá trình này đang hoạt động (đôi khi được gọi là sản xuất nước, tương tự ở phần dưới), rửa ngược, hấp thụ muối (tái sinh), xả chậm (thay thế) và xả nhanh. Tất cả các quá trình của các thiết bị làm mềm nước khác nhau đều rất giống nhau, nhưng có thể có thêm một số quá trình bổ sung do các quy trình thực tế khác nhau hoặc nhu cầu kiểm soát. Bất kỳ thiết bị làm mềm nước nào dựa trên trao đổi ion natri đều được phát triển trên cơ sở năm quá trình này (trong đó, thiết bị làm mềm tự động sẽ bổ sung thêm quá trình bơm lại dung dịch muối).
Rửa ngược: sau một thời gian vận hành, thiết bị sẽ chặn giữ nhiều chất bẩn do nước thô mang đến ở phần trên của hạt nhựa. Sau khi loại bỏ các chất ô nhiễm này, hạt nhựa trao đổi ion có thể được phơi bày hoàn toàn, và hiệu quả tái sinh sẽ được đảm bảo. Quá trình rửa ngược là quá trình nước được rửa từ đáy hạt nhựa và chảy ra ở phía trên, nhờ đó các chất bẩn bị chặn giữ từ phía trên có thể được rửa trôi. Quá trình này thường kéo dài khoảng 5-15 phút.
Hấp thụ muối (tái sinh): quá trình bơm nước muối vào thân bình chứa nhựa. Thiết bị truyền thống sử dụng bơm muối để bơm nước muối vào. Thiết bị tự động hoàn toàn sử dụng vòi phun đặc biệt tích hợp sẵn để hút nước muối (miễn là có áp suất nhất định cho đầu vào nước). Trong thực tế vận hành, hiệu quả tái sinh khi nước muối chảy qua nhựa với tốc độ chậm hơn sẽ tốt hơn so với việc ngâm nhựa chỉ với nước muối thông thường. Do đó, thiết bị làm mềm nước được tái sinh bằng phương pháp cho nước muối chảy chậm qua nhựa. Quá trình này thường kéo dài khoảng 30 phút, và thời gian thực tế phụ thuộc vào lượng muối được sử dụng.
Rửa chậm (thay thế): sau khi dung dịch muối chảy qua hạt nhựa, quá trình rửa sạch toàn bộ lượng muối trong hạt nhựa một cách từ từ với cùng lưu lượng được gọi là rửa chậm. Do trong quá trình rửa, vẫn còn nhiều ion canxi và magiê trên các nhóm chức năng được trao đổi bằng các ion natri, theo kinh nghiệm thực tế, quá trình này chính là quá trình tái sinh chủ yếu; vì vậy, nhiều người gọi quá trình này là quá trình thay thế. Quá trình này thường kéo dài tương đương với thời gian hấp thụ muối, tức khoảng 30 phút.
Rửa tráng nhanh: để rửa sạch hoàn toàn lượng muối còn lại, nhựa trao đổi ion cần được rửa bằng nước thô với lưu lượng gần bằng lưu lượng làm việc thực tế. Nước thải cuối cùng của quá trình này phải là nước mềm đạt tiêu chuẩn. Nhìn chung, quá trình rửa tráng nhanh kéo dài từ 5 đến 15 phút.
Ứng dụng
Ứng dụng khác nhau lựa chọn các thiết bị xử lý nước mềm khác nhau.
1. Phạm vi ứng dụng của thiết bị nước đã được làm mềm:
① Làm nóng
② Bổ sung nước làm mát
③ Nước xử lý
④ Nồi hơi hơi nước
⑤ Luyện gang và thép
⑥ Dược phẩm hóa học
2. Thời gian tiêu thụ nước của hệ thống theo yêu cầu của ngành công nghiệp
Thời gian tiêu thụ nước của hệ thống bao gồm: mức tiêu thụ nước mỗi giờ, giá trị trung bình và giá trị đỉnh. Có thể lựa chọn thiết bị phù hợp dựa trên thời gian cung cấp nước. Nếu không cần cung cấp nước liên tục, có thể chọn thiết bị một van và một bể; nếu cần cung cấp nước liên tục, nên chọn thiết bị xử lý nước mềm kiểu điều khiển tập trung hai tầng hoặc thiết bị xử lý nước mềm kiểu điều khiển kép hai tầng.
3. Độ cứng của nguồn nước
Thời gian sản xuất nước của cùng một loại máy làm mềm nước có chất lượng nước cứng phải được giảm tương đối, đồng thời sản lượng nước thấp hơn, dẫn đến việc thiết bị làm mềm nước phải tái sinh thường xuyên hơn, từ đó làm giảm tuổi thọ của hạt nhựa. Trong trường hợp này, nên chọn các máy làm mềm nước lớn hơn để tăng thể tích hạt nhựa.
Lựa chọn thiết bị làm mềm nước
① Bộ điều khiển: được chia thành điều khiển tự động và điều khiển bằng tay. Thương hiệu lựa chọn có thể là hàng nhập khẩu hoặc hàng trong nước.
② Bể nhựa: vật liệu bể của thiết bị làm mềm được chia thành thép thủy tinh, thép carbon và thép không gỉ.
③ Chế độ điều khiển thiết bị: Một là chế độ nước chuẩn bị đạt đến giá trị cài đặt và tự động giảm, gọi là chế độ dòng chảy; chế độ này phù hợp với tất cả các thiết bị xử lý nước đã được làm mềm trong hệ thống cấp nước. Hai là phương pháp đo tái sinh theo thời gian, gọi là chế độ thời gian; thích hợp cho hệ thống cấp nước có lưu lượng nước ổn định, chu kỳ tái sinh giảm ngắn nhất là 24 giờ.
④ Kết hợp thiết bị:
Giường đơn điều khiển đơn: ngừng cấp nước trong 2 giờ khi giảm áp hoặc tiếp tục cấp nước thô (bypass nước cứng).
Giường đôi điều khiển đơn: cấp nước luân phiên, một dùng và một dự phòng.
Giường đôi điều khiển kép: cấp nước luân phiên, một dùng và một dự phòng.
Giường đôi điều khiển kép: cấp nước cùng lúc và tái sinh luân phiên.
Điều khiển nhiều giường: sử dụng hơn ba bể nhựa làm mềm nước chạy song song, phù hợp với hệ thống cấp nước quy mô lớn.
Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong việc làm mềm nước cấp cho nồi hơi hơi nước, nồi hơi nước nóng, thiết bị trao đổi nhiệt, bình ngưng bay hơi, điều hòa không khí, động cơ đốt trực tiếp và các hệ thống khác. Nó cũng có thể được dùng để xử lý nước sinh hoạt tại các khách sạn, nhà hàng, tòa nhà văn phòng, chung cư, gia đình và các nguồn nước sinh hoạt khác, cũng như xử lý nước đã được làm mềm trong các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, sản xuất rượu vang, giặt là, in ấn và nhuộm, hóa chất, dược phẩm và các ngành công nghiệp khác.
Chỉ số kỹ thuật
1. Áp suất đầu vào nước: 0,2-0,5 MPa
2. Độ cứng nước thô: < 12 mmol/L (khi độ cứng của nước thô vượt quá 8 mmol/L, cần thực hiện thiết kế đặc biệt phù hợp với chất lượng nước tại các khu vực khác nhau)
3. Độ cứng nước: < 0,03 mmol/l (đạt yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước cho nồi hơi áp suất thấp GB1576-2001);
4. Hàm lượng muối trong nước thô nhỏ hơn 1500mg/l, độ đục nhỏ hơn 5, ion sắt < 0,3mg/l
5. nguồn điện: ~220v, 50Hz
6. tiêu thụ muối ít hơn 100g/g tương đương (liên quan đến độ cứng của nước thô);
7. Tiêu thụ nước < 2%; tiêu thụ điện < 50W, làm mềm hoàn toàn tự động
