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摘 要：为解决降低钠离子交换器运行成本这个问题，本文对钠离子交换器原水水质硬度进行了分析，并从钠离子交换器再生完全至下一次失效的产水量、树脂再生耗盐量，及全自动控制程序设置几方面阐述如何降低钠离子交换器树脂再生耗盐量的解决办法，以供生产实际应用。
关键词：树脂再生耗盐量;原水;软水;水质指标
中图分类号：TU991.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0201-01
概 述
我公司402#、409#全自动钠离子交换器运行初期，钠离子交换器原水为本公司生产的深井水，水质硬度大，耗盐量比较大。经过钠离子交换器运行工作原理分析，如果原水选用硬度低的地表水，可减少盐耗，降低运行成本。
1 钠离子交换器工作原理及我公司生产现状
（1）软化：水的硬度主要是由（Ca）、镁（Mg）离子构成的。当含有硬度离子的原水通过全自动钠离子交换器内树脂层时，水中的Ca2+、Mg2+离子被树脂交换吸附，同时等物质量释放出钠离子。从全自动钠离子交换器内处理的水就是降低了硬度的软化水。
钠离子交换器通过732#阳离子交换树脂使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水的硬度降低，硬度必须降至≤0.03mmol/L。以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：
2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+
2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
原水通过钠离子交换器内树脂层后，原水中的Ca2+、Mg2+被树脂吸附。
（2）再生：当树脂吸收一定量的钙、镁离子之后，就进行再生。再生过程就是盐水将树脂上的Ca2+、Mg2+再置换出来，随再生废液排出罐外，树脂就又恢复了原来的交换性能。
再生过程的反应如下：
R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2
R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2
（3）我公司生产现状：402#水处理间有4台全自动钠离子交换器，409#水处理间有2台全自动钠离子交换器。这6台设备承担着402、409五台锅炉正常运行所需要的软水（即锅炉给水）。
2 分析计算及改进建议
2.1 钠离子交换器再生周期产水量
钠离子交换器再生完全至下一次失效的产水量，与钠离子交换器732#阳离子交换树脂的工作交换容量、填充量、原水的硬度及钠离子交换器的工作状况有关。
（1）732#阳离子交换树脂的工作交换容量一般0.9mol/L。
（2）计算钠离子交换器树脂填充量
402#409#钠离子交换器直径D=1.2m，树脂层高H=1.8m，圆周率π=3.14。
L=πD2H/4=3.14×1.22×1.8÷4=2.03m3=2030L
树脂工作交换容量=0.9mol/L。
（3）原水全硬度（mg/LCaCO3）=150mg/LCaCO3。
2.2 原水水质硬度不同，钠离子交换器再生周期产水量是不同的
（1）钠离子交换器原水采用深井水，生产厂家设置理论周期产水量为200m3。
周期产水量（m3）=有效树脂填充量（L）×树脂工作交换容量（mol/L）÷全硬度（mg/LCaCO3）×50。
（2）计算原水（千山水厂水）理论周期产水量（m3）
根据周期产水量与原水硬度成反比。
改进后理论周期产水量（m3）=深井水周期产水量×深井水全硬度（mg/LCaCO3）÷千山水厂水全硬度（mg/LCaCO3）=200×150÷95=315m3。
2.3 重新设置钠离子交换器全自动程序，根据计算理论产水量调整周期产水量数据
钠离子交换器全自动面板型号为3200NXT。
2.4 树脂再生耗盐量
以001×7，732#阳离子交换树脂为例，001×7，732#阳离子交换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=82.5kg（1.5為比盐耗，，850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量先计算处理1t软水需要的盐量）。
处理1t水的合理耗盐量是这样计算的：原水硬度（mmol/L）×比盐耗（1.5）×58.5/850。
1t软水需要的盐量=原水硬度（mmol/L）×比盐耗（1.5）×58.5/850。
处理原水的合理耗盐量与原水硬度成正比。原水硬度越大，处理合格软水的耗盐量越大。
3 实施及效果
水质监测结果千山水厂的自来水全硬度为95（mg/LCaCO3），硬度比深井自来水小多了，钠离子交换器原水由深井水自来水改为地表自来水水（千山水厂供水），根据以上理论计算钠离子交换器一个周期产软水量为315m3。
（1）调整程序里周期产水量为315m3，产水量还剩30t（已经产水285m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.022mmol/L。
（2）重新调整程序里周期产水量为305m3，产水量还剩20t（已经产水295m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.025mmol/L。
（3）再次调整程序里周期产水量为300m3，产水量还剩5t（已经产水295m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.025mmol/L，产水300m3的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.028mmol/L≤0.03mmol/L。水质硬度是达标的。
结合理论计算，多次调试试验，最后确定钠离子交换器一个周期产软水量为300m3合理。
改进后的再生耗盐量=原水为深井水的树脂再生耗盐量×千山水厂水全硬度（mg/LCaCO3）÷深井水全硬度（mg/LCaCO3）=以前的再生耗盐量×95÷150=以前的再生耗盐量×63%。
这样大大降低了耗盐量，耗盐量仅为以前耗盐量的63%。降低运行成本37%。
4 结束语
分析钠离子交换器工作原理，找出影响其周期产水量耗盐的影响因素，通过改用硬度小的原水，来提高再生周期产水量，从而降低总耗盐量。耗盐量仅为以前耗盐量的63%。降低运行成本37%。
该项目获得公司精益改善项目奖。
参考文献
[1]《中华人民共和国国家标准工业锅炉水质标准》（GBl576-2017）.
[2]许兴炜，著.工业锅炉水处理技术（第2版）.
收稿日期：2018-12-7
关键词：树脂再生耗盐量;原水;软水;水质指标
中图分类号：TU991.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0201-01
概 述
我公司402#、409#全自动钠离子交换器运行初期，钠离子交换器原水为本公司生产的深井水，水质硬度大，耗盐量比较大。经过钠离子交换器运行工作原理分析，如果原水选用硬度低的地表水，可减少盐耗，降低运行成本。
1 钠离子交换器工作原理及我公司生产现状
（1）软化：水的硬度主要是由（Ca）、镁（Mg）离子构成的。当含有硬度离子的原水通过全自动钠离子交换器内树脂层时，水中的Ca2+、Mg2+离子被树脂交换吸附，同时等物质量释放出钠离子。从全自动钠离子交换器内处理的水就是降低了硬度的软化水。
钠离子交换器通过732#阳离子交换树脂使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水的硬度降低，硬度必须降至≤0.03mmol/L。以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：
2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+
2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
原水通过钠离子交换器内树脂层后，原水中的Ca2+、Mg2+被树脂吸附。
（2）再生：当树脂吸收一定量的钙、镁离子之后，就进行再生。再生过程就是盐水将树脂上的Ca2+、Mg2+再置换出来，随再生废液排出罐外，树脂就又恢复了原来的交换性能。
再生过程的反应如下：
R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2
R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2
（3）我公司生产现状：402#水处理间有4台全自动钠离子交换器，409#水处理间有2台全自动钠离子交换器。这6台设备承担着402、409五台锅炉正常运行所需要的软水（即锅炉给水）。
2 分析计算及改进建议
2.1 钠离子交换器再生周期产水量
钠离子交换器再生完全至下一次失效的产水量，与钠离子交换器732#阳离子交换树脂的工作交换容量、填充量、原水的硬度及钠离子交换器的工作状况有关。
（1）732#阳离子交换树脂的工作交换容量一般0.9mol/L。
（2）计算钠离子交换器树脂填充量
402#409#钠离子交换器直径D=1.2m，树脂层高H=1.8m，圆周率π=3.14。
L=πD2H/4=3.14×1.22×1.8÷4=2.03m3=2030L
树脂工作交换容量=0.9mol/L。
（3）原水全硬度（mg/LCaCO3）=150mg/LCaCO3。
2.2 原水水质硬度不同，钠离子交换器再生周期产水量是不同的
（1）钠离子交换器原水采用深井水，生产厂家设置理论周期产水量为200m3。
周期产水量（m3）=有效树脂填充量（L）×树脂工作交换容量（mol/L）÷全硬度（mg/LCaCO3）×50。
（2）计算原水（千山水厂水）理论周期产水量（m3）
根据周期产水量与原水硬度成反比。
改进后理论周期产水量（m3）=深井水周期产水量×深井水全硬度（mg/LCaCO3）÷千山水厂水全硬度（mg/LCaCO3）=200×150÷95=315m3。
2.3 重新设置钠离子交换器全自动程序，根据计算理论产水量调整周期产水量数据
钠离子交换器全自动面板型号为3200NXT。
2.4 树脂再生耗盐量
以001×7，732#阳离子交换树脂为例，001×7，732#阳离子交换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=82.5kg（1.5為比盐耗，，850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量先计算处理1t软水需要的盐量）。
处理1t水的合理耗盐量是这样计算的：原水硬度（mmol/L）×比盐耗（1.5）×58.5/850。
1t软水需要的盐量=原水硬度（mmol/L）×比盐耗（1.5）×58.5/850。
处理原水的合理耗盐量与原水硬度成正比。原水硬度越大，处理合格软水的耗盐量越大。
3 实施及效果
水质监测结果千山水厂的自来水全硬度为95（mg/LCaCO3），硬度比深井自来水小多了，钠离子交换器原水由深井水自来水改为地表自来水水（千山水厂供水），根据以上理论计算钠离子交换器一个周期产软水量为315m3。
（1）调整程序里周期产水量为315m3，产水量还剩30t（已经产水285m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.022mmol/L。
（2）重新调整程序里周期产水量为305m3，产水量还剩20t（已经产水295m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.025mmol/L。
（3）再次调整程序里周期产水量为300m3，产水量还剩5t（已经产水295m3）的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.025mmol/L，产水300m3的时候，钠离子交换器出口软水硬度为0.028mmol/L≤0.03mmol/L。水质硬度是达标的。
结合理论计算，多次调试试验，最后确定钠离子交换器一个周期产软水量为300m3合理。
改进后的再生耗盐量=原水为深井水的树脂再生耗盐量×千山水厂水全硬度（mg/LCaCO3）÷深井水全硬度（mg/LCaCO3）=以前的再生耗盐量×95÷150=以前的再生耗盐量×63%。
这样大大降低了耗盐量，耗盐量仅为以前耗盐量的63%。降低运行成本37%。
4 结束语
分析钠离子交换器工作原理，找出影响其周期产水量耗盐的影响因素，通过改用硬度小的原水，来提高再生周期产水量，从而降低总耗盐量。耗盐量仅为以前耗盐量的63%。降低运行成本37%。
该项目获得公司精益改善项目奖。
参考文献
[1]《中华人民共和国国家标准工业锅炉水质标准》（GBl576-2017）.
[2]许兴炜，著.工业锅炉水处理技术（第2版）.
收稿日期：2018-12-7