董麗華，宋廣波

（平陰縣自來水公司，山東 濟(jì)南 250400）

平陰縣城區(qū)飲用水水源地位于縣城西部的平陰鎮(zhèn)凌莊村和前寨村，共4眼井，每眼井每小時(shí)上水量為200t/h，深度達(dá)400m左右。設(shè)計(jì)供水能力為20000m3/d。水源水通過一條DN500球墨鑄鐵管輸送至黃河水廠，在此經(jīng)過處理后加壓送至縣城供水管網(wǎng)到用戶。水源地周邊裸露灰?guī)r為奧陶紀(jì)底層，大部分為奧陶紀(jì)下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r，地表溶溝、溶槽、節(jié)理裂隙及層間裂隙發(fā)育，局部為奧陶紀(jì)中統(tǒng)灰色致密塊狀石灰?guī)r。

經(jīng)對水源水進(jìn)行檢測，水的總硬度超標(biāo)，總硬度為540mg/L（根據(jù)GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，自來水總硬度應(yīng)控制在450mg/L以下）。水質(zhì)硬度過大，飲用后對人體健康有一定影響。

隨著縣城經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平有了很大提高，對飲用水水質(zhì)要求也不斷提高。為此，平陰縣自來水公司應(yīng)用鈉離子交換法軟化自來水實(shí)施供水生產(chǎn)水質(zhì)處理工藝改造，以適應(yīng)城市發(fā)展并滿足居民生活質(zhì)量不斷提高的需要，保障全縣人民的身體健康。

1 鈉離子交換法工藝簡介

鈉離子交換法的工作原理是當(dāng)含有硬度離子的原水通過交換器樹脂層時(shí)，水中的鈣離子Ca2+、鎂離子Mg2+與樹脂內(nèi)的鈉離子Na+發(fā)生置換，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進(jìn)入水中，從而產(chǎn)出去除了硬度離子的軟化水。隨著交換過程的不斷進(jìn)行，樹脂中Na+全部被置換達(dá)到飽和后就失去了交換功能，此時(shí)使用NaCl溶液對樹脂進(jìn)行再生，將樹脂吸附的Ca2+、Mg2+置換下來，樹脂重新吸附了鈉離子，恢復(fù)了軟化交換能力。

2 鈉離子交換法的應(yīng)用

2.1 工程概述

平陰縣自來水公司結(jié)合平陰縣城水資源現(xiàn)狀，采用軟化器進(jìn)行離子交換產(chǎn)出軟化水，再混和水源水的方法來降低自來水的總硬度。

該項(xiàng)目設(shè)在水源地與黃河水廠中間的DN500輸水管道旁，在輸水主管道上間隔15m開2個(gè)DN200的三通口，一個(gè)作為全自動軟化器進(jìn)水管，一個(gè)作為出水管。通過進(jìn)水管將其中的部分原水經(jīng)增壓泵組加壓后經(jīng)旋流除沙器進(jìn)入樹脂罐中進(jìn)行軟化，處理后的硬度為小于5mg/L，然后將處理后的軟化水重新進(jìn)入DN500的主管道中與原水進(jìn)行充分混合。通過實(shí)時(shí)檢測水的硬度來控制軟化水出水量使混合水的總硬度達(dá)到450mg/L以下。同時(shí)，在DN500主管道軟化器進(jìn)、出水管之間分別加閘閥、止回閥各1個(gè)，以防止軟化水倒流，造成資源浪費(fèi)。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

該公司采用200m3/h全自動軟化器，共2套美國富萊流量型控制器，每套控制2個(gè)罐，共4個(gè)罐，其中每罐運(yùn)行出力50m3/h。該系統(tǒng)采用單流量計(jì)先后再生控制系統(tǒng)。兩罐同時(shí)供水工作，當(dāng)流量計(jì)回零時(shí)，主罐開始再生。一旦主罐返回工作運(yùn)行狀態(tài)，副罐開始再生?？筛鶕?jù)原水的硬度和用水水質(zhì)及水量，運(yùn)行時(shí)并聯(lián)使用，分別再生，錯(cuò)時(shí)運(yùn)行，處理后可達(dá)5mg/L以下，兩組通過開關(guān)閥全自動運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)設(shè)備反洗—吸鹽—正洗—運(yùn)行等過程的切換。

1）增壓泵組。為了保證全自動軟化水設(shè)備的“反洗—吸鹽—正洗—運(yùn)行”正常進(jìn)行，需要對原有自來水的壓力進(jìn)行增壓，使設(shè)備的運(yùn)行壓力保持在0.2～0.4MPa范圍內(nèi)。

2）旋流除沙器。利用旋轉(zhuǎn)離心力原理，使原水中沙粒從水中分離出來，以保護(hù)交換樹脂，增加其軟化出水能力，減少運(yùn)行費(fèi)用。

3）美國富萊流量型控制器。采用美國富萊生產(chǎn)的全自動多路控制閥，來完成樹脂的自動再生，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

鈉離子交換器出水管上的傳感流量計(jì)隨機(jī)收集輸出水量信息并及時(shí)輸入電腦，經(jīng)儲存、運(yùn)算后，發(fā)出指令給多路通伺服閥或電磁閥進(jìn)行相應(yīng)的操作。同時(shí)，又把相關(guān)信息同步反饋回微電腦。

系統(tǒng)需要再生時(shí)，電腦控制電磁閥切斷出水管通路，預(yù)置程序的定時(shí)啟動，使反洗—吸鹽—正洗—運(yùn)行等工藝準(zhǔn)確無誤地操作。微電腦可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行優(yōu)化預(yù)置。

4）排水池及排水泵。排水池主要是收集軟化水設(shè)備在反洗過程中排除的廢水。排水泵的作用是將排水池中的水增壓，并排放至指定位置。

在水池中設(shè)置液位控制裝置，在高水位時(shí)開啟排水泵，向外排水，當(dāng)達(dá)到低水位時(shí)停止運(yùn)行，使水池中的水位保持在一定范圍內(nèi)。

3 運(yùn)行狀況及效果

本套200m3/h全自動軟化器水處理系統(tǒng)通過一段時(shí)間的運(yùn)行，該公司安排技術(shù)科、生產(chǎn)調(diào)度中心和水質(zhì)檢測中心3個(gè)科室抽專人聯(lián)合對設(shè)備運(yùn)行狀況、加鹽量、排水情況、水質(zhì)總硬度情況等進(jìn)行了全過程的跟蹤調(diào)查研究，初步取得了一定的科研數(shù)據(jù)。

3.1 運(yùn)行狀況

1）設(shè)備良好，運(yùn)行穩(wěn)定，無一事故發(fā)生。

2）加鹽量?？筛鶕?jù)水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行適度調(diào)整，最大程度上節(jié)約了成本。

3）排水情況分析?？筛鶕?jù)排水口的出水量來確定該罐正處在哪個(gè)工作程序中。當(dāng)設(shè)備進(jìn)入再生狀態(tài)時(shí)，排水量較大；進(jìn)入吸鹽狀態(tài)時(shí)，排水量變小（與反洗時(shí)排水量相差非常明顯）；進(jìn)入正洗狀態(tài)時(shí)，排水量又變大，與反洗狀態(tài)時(shí)差不多。

如何判斷反洗、正洗的狀態(tài)，可通過鹽箱內(nèi)的鹽水量來分析。鹽箱內(nèi)有鹽水時(shí)，即是反洗狀態(tài)；反之，鹽箱內(nèi)無鹽水時(shí)，則證明設(shè)備正處于正洗狀態(tài)。

還有另一種方法可判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，即通過“機(jī)頭”上的流量盤的指示來判斷。但是此方法較麻煩，需工人上至樹脂罐頂部打開“機(jī)頭”查看，一般不采用。

3.2 運(yùn)行效果

通過近段時(shí)間的運(yùn)行及測試結(jié)果來看，滿負(fù)荷運(yùn)行處理后的水質(zhì)硬度控制在280～320mg/L之間，均在國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求的水總硬度小于450mg/L范圍之內(nèi)。

燒開自來水進(jìn)行對照比較，比原來沒處理的原水明顯優(yōu)質(zhì)：肉眼可見物明顯減少，沒有沉淀物和懸浮物，口感也有很大好轉(zhuǎn)，沖茶水口感尤佳。

3.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1）根據(jù)實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，可通過調(diào)整美國富萊流量型控制器“流量”控制全部工作程序，可連續(xù)(或間斷)供軟化水，進(jìn)而將自來水的總硬度控制在一個(gè)合理的數(shù)值范圍內(nèi)。

流量控制器可設(shè)定最大制水量，以此自行設(shè)定再生程序。當(dāng)制水量達(dá)到限定額時(shí)，設(shè)備立即啟動再生裝置而轉(zhuǎn)入再生。流程的時(shí)間長短、流量（流速）大小，均有可調(diào)節(jié)性。

2）增壓泵壓力的設(shè)定可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需要來確定。在滿足出水要求的前提下，盡量降低增壓泵的運(yùn)行壓力，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。這些需要在實(shí)際的運(yùn)行過程中，根據(jù)運(yùn)行情況，不斷摸索，總結(jié)出最佳運(yùn)行狀態(tài)。

3）鹽箱加鹽量的大小以及軟化水摻和量的大小，可以在設(shè)備運(yùn)行的過程中，根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)的結(jié)果加以控制，不斷調(diào)節(jié)加鹽量和軟化水的摻和量，以達(dá)到節(jié)能減排，保護(hù)資源的目的，使整套設(shè)備能夠以最小的成本，達(dá)到最大的效果。

4 結(jié)語

該工藝在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，采用對部分水源水進(jìn)行軟化，然后再進(jìn)入輸水管網(wǎng)進(jìn)行充分混合的方法，降低了水的總硬度，有效減少了處理水量，大大節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，值得加以推廣。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，取得了較好的效果，用水安全和飲水質(zhì)量得到大大的提高。但是運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)還需要各地根據(jù)水源水的不同情況，不斷摸索和積累，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的，在保證居民生活、生產(chǎn)用水的同時(shí)，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展做出供水行業(yè)應(yīng)有的貢獻(xiàn)。