本發(fā)明涉及水質軟化技術領域，特別是涉及一種水質軟化裝置及水質軟化方法。

背景技術：

天然水中含有各種鹽類，這些鹽類溶解為陽離子和陰離子，主要有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和HC0^3-、SO₄^2-、Cl^-等。含有這些鹽類的水，在加熱蒸發(fā)濃縮的過程中(如鍋爐用水)，水中的Ca²⁺、Mg²⁺等離子不斷地與水中某些陰離子結合成難溶物質而析出，并生成水垢(俗稱水銹)，附在鍋爐的受熱面上。由于水垢的導熱性能很差，從而阻礙了熱交換，大大降低了鍋爐的熱效率，既浪費燃料又易燒壞部件，并危及安全，造成不良后果。為了消除或減少這些危害，就要把水中能形成水垢的硬度成分，如鈣、鎂離子，還有其他高價金屬離子如鐵、鋁、錳等，予以去除。因此，就需要進行水的軟化處理。

目前水質軟化主要的方法包括：

1)離子交換法：采用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。主要優(yōu)點是：效果穩(wěn)定準確，工藝成熟，可以將水的硬度降至0。但該方法在運行過程中，經常需要對離子交換樹脂進行反洗和再生，以恢復樹脂的吸附能力，因此需要用大量的鹽和軟化水，反洗水中由于含有高濃度的鹽，無法利用而隨意排放，會造成很大的二次浪費，也會帶來水體污染的問題。

2)膜分離法：常用于水處理的膜分離技術有:微濾(MF)、納濾(NF)、超濾(UF)、電滲析(ED)和反滲透(RO)。這種方法的特點是，效果明顯而穩(wěn)定，處理后的水適用范圍廣；但是對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。

3)藥劑軟化法：水的藥劑軟化法是根據容度積原理，根據需要向水中投加適當藥劑，使之與鈣、鎂離子反應生成CaCO₃和Mg(OH)₂不溶性沉淀物。藥劑軟化法包括石灰純堿軟化法、石灰軟化法、苛性鈉軟化法等，其中用石灰軟化最為常用。該技術成熟，來源廣泛，而且價格低廉，適用于原水非碳酸鹽硬度較低、碳酸鹽硬度較高的情況。但是這種方法也有很多缺點，由于所用劑量很高，不可避免會產生大量的淤泥，而且還需要大面積的廠房來準備和儲存這些原料，若原料吸收了空氣中的CO₂，致使硬度去除率不穩(wěn)定。

4)電磁法：采用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性，以阻止硬水垢的形成。其特點是：設備投資小，安裝方便，運行費用低；但是效果不夠穩(wěn)定性，沒有統(tǒng)一的衡量標準，而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能，所以處理后水的使用時間、距離都有一定局限。

5)加藥法：向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。這種方法的特點是：一次性投入較少，適應性廣；但水量較大時運行成本偏高，由于加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制。

總體來看，現有各種軟化處理方法各有特點，軟化處理受多種因素影響，常規(guī)藥劑軟化法預處理簡單，但出水水質不好，運行管理繁瑣，產生大量的廢棄物，處理性差，且對環(huán)境造成很大的污染。離子交換軟化法對預處理要求嚴格，費用也較高。而與石灰軟化相比，膜軟化工藝的建造費和運行費比較高。因此創(chuàng)設一種投資低、運行成本低、操作簡單，無次生污染的新的水質軟化裝置及水質軟化方法，在水質軟化處理領域顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的水質軟化裝置，使其運行成本低，且可實現水質硬度可調節(jié)控制，從而克服現有的水質軟化裝置的不足。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種水質軟化裝置，包括軟化水箱、水泵和脫氣機，所述軟化水箱為全封閉水箱，所述水泵和脫氣機設置在與所述軟化水箱內腔連通的循環(huán)管道上。

作為本發(fā)明的一種改進，還包括用于實時監(jiān)測待軟化硬水中水質硬度的在線監(jiān)測儀，所述在線監(jiān)測儀采用溶解氧監(jiān)測儀或鈣硬度儀，其設置于所述軟化水箱側壁上或所述循環(huán)管道上。

進一步改進，所述軟化水箱采用做防滲處理的混凝土水池、玻璃鋼水箱、碳鋼防腐水箱、不銹鋼水箱或PE水箱。

進一步改進，所述水泵采用離心泵、柱塞泵或自吸泵，所述脫氣機采用真空脫氣機或膜脫氣設備。

進一步改進，還包括在線過濾器，所述在線過濾器設置于所述脫氣機出水端的循環(huán)管道上。

進一步改進，所述在線過濾器采用保安過濾器、絮凝多介質過濾器或盤式過濾器。

進一步改進，還包括用于為所述軟化水箱補給待軟化硬水的硬水給水系統(tǒng)，所述硬水給水系統(tǒng)為浮球閥自動補給水系統(tǒng)或液位型自動補給水系統(tǒng)。

本發(fā)明還要解決的技術問題是提供一種操作方便、節(jié)能環(huán)保的水質軟化方法，使其運行成本低，且可實現水質硬度可調節(jié)控制，從而克服現有的水質軟化方法的不足。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種水質軟化方法，所述方法為：在封閉的循環(huán)管道內，脫出處于循環(huán)狀態(tài)的待軟化硬水中的CO₂和O₂氣體，使所述待軟化硬水中產生碳酸鈣、碳酸鎂沉淀物，排出所述沉淀物，降低所述待軟化硬水中鈣鎂離子濃度值，實現水質軟化。

進一步改進，所述封閉的循環(huán)管道上設有用于使待軟化硬水在所述循環(huán)管道內實現循環(huán)的水泵、用于脫出待軟化硬水中CO₂和O₂氣體的脫氣機和用于過濾所述沉淀物的過濾器。

進一步改進，所述封閉的循環(huán)管道上還設有用于實時監(jiān)測所述待軟化硬水中水質硬度的在線監(jiān)測儀。

采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明利用在封閉的循環(huán)管道中脫出待軟化硬水中的CO₂和O₂氣體，使該待軟化硬水形成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀物，通過脫水機或過濾器將該沉淀物過濾排出后，該待軟化硬水中的鈣鎂離子濃度降低，使水質得到軟化。

本發(fā)明為純物理水質軟化方法，無藥劑污泥等次生污染，僅需消耗少量電能帶動水泵和脫氣機工作，即可完成水質軟化工作，綠色環(huán)保，無需再生。同時軟化水的硬度可根據用水需求自動設定。

本發(fā)明通過設置在線監(jiān)測儀實時監(jiān)測，可根據不同用水性質，提供相應硬度的軟化水，可實現水質硬度的可調節(jié)控制，軟化過程簡單，且運行成本低。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1是本發(fā)明水質軟化裝置的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖1所示，本發(fā)明水質軟化裝置包括軟化水箱1、水泵3和脫氣機4，該軟化水箱1為全封閉水箱，該水泵3和脫氣機4設置在與該軟化水箱1內腔連通的循環(huán)管道上。

本實施例中軟化水箱1采用做防滲處理的混凝土水池、玻璃鋼水箱、碳鋼防腐水箱或不銹鋼水箱、PE水箱等，用于存儲待軟化硬水和軟化后的軟化水。

該水泵3采用離心泵、柱塞泵或自吸泵等現有泵體，用于將軟化水箱1中待軟化硬水泵入脫氣機4中，并使通過脫氣機4后的液體重新進入軟化水箱1中，再次進入循環(huán)軟化過程。

該脫氣機4采用真空脫氣機或膜脫氣設備，用于脫出待軟化硬水中的CO₂和O₂，以使該待軟化硬水中產生碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀物，該沉淀物可通過該脫氣機4底部排出，則使該待軟化硬水中的鈣鎂離子濃度降低，水質得到軟化。

為了進一步提高水質軟化效率，該水質軟化裝置還包括在線過濾器5，該在線過濾器5設置于脫氣機4出水端的循環(huán)管道上，用于進一步濾除該待軟化硬水中產生的碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀物。該在線過濾器5可采用保安過濾器、絮凝多介質過濾器或盤式過濾器等現有的過濾裝置。

本發(fā)明水質軟化裝置的工作原理為：利用脫氣機將待軟化硬水中的CO₂和O₂脫出，使待軟化硬水中加速發(fā)生如下化學反應：

Ca(HCO₃)₂＝CaCO₃↓+H₂O+CO_2↑,

Mg(HCO₃)₂＝MgCO₃↓+H₂O+CO_2↑,

生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀物，該沉淀物經脫氣機和過濾器過濾排出，則待軟化硬水中的硬度成分鈣鎂離子濃度降低，達到水質軟化的目的，并通過循環(huán)管道的循環(huán)軟化過程，最終形成符合要求的軟化水質。

為了實現軟化過程的可調節(jié)，本發(fā)明水質軟化裝置還包括在線監(jiān)測儀2，該在線監(jiān)測儀2設置于軟化水箱1的側壁上或水泵3與軟化水箱1出水口之間的循環(huán)管道上，用于實時監(jiān)測待軟化硬水中的水質硬度。

本實施例中在線監(jiān)測儀2采用溶解氧監(jiān)測儀或鈣硬度儀。該溶解氧監(jiān)測儀可根據監(jiān)測到的溶解氧濃度間接檢測出水中二氧化碳的濃度，再根據二氧化碳的濃度計算出水中鈣鎂離子的含量；該鈣硬度儀可實時得到待軟化硬水中的水硬度值。則本發(fā)明水質軟化裝置可根據需求軟化水的軟化指標結合在線監(jiān)測儀的監(jiān)測結果，來控制水質軟化程序的啟停，最終得到達標的軟化水質。

本發(fā)明水質軟化裝置還包括用于為軟化水箱1補給硬水的硬水給水系統(tǒng)6，該硬水給水系統(tǒng)6可以為浮球閥自動補給水系統(tǒng)或液位型自動補給水系統(tǒng)。在該硬水給水系統(tǒng)6檢測到軟化水箱1中的水位下降到下限液位時，該硬水給水系統(tǒng)6會自動向軟化水箱1中補水到液位上限。

本發(fā)明水質軟化裝置的水質軟化步驟如下：

1、將待軟化硬水注入封閉的軟化水箱1中。

2、當軟化水箱1中注滿待軟化硬水后，啟動水泵3、脫氣機4和過濾器5。

3、該水泵3將待軟化硬水泵入脫氣機4中，脫氣機4脫出其中的CO₂和O₂，使待軟化硬水形成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀物，該沉淀物經脫氣機4和過濾器5過濾，過濾液重新進入軟化水箱1中，依次循環(huán)過濾，該待軟化硬水中的鈣鎂離子濃度逐漸降低，使水質得到軟化。

4、由在線監(jiān)測儀2實時監(jiān)測該軟化水箱1中的水質，當水中的二氧化碳濃度為0或鈣硬度值為0時，該待軟化硬水中所有鈣鎂離子均被排出，水的硬度為0，此時可關閉水泵3、脫氣機4和過濾器5，則此時軟化水箱1中的水即為全軟化水。

當然，可根據軟水需求的硬度不同，在該在線監(jiān)測儀2監(jiān)測的水中溶解氧濃度DO或鈣硬度值達到設定指標時，水泵3、脫氣機4和過濾器5均停止工作。

5、當軟化水箱1中的軟水使用到達下限液位時，硬水給水系統(tǒng)6向軟化水箱1中補水到液位上限，此時，在線檢測儀2檢測到指標超過設定指標，啟動水泵3、脫氣機4和過濾器5，開始軟化工作。如此往復循環(huán)，即可實現水質軟化。

本發(fā)明還可根據實際中自動化控制的需求，在上述水質軟化裝置的基礎上相應配置各電子控制元件，實現該軟化裝置的自動運行，提高水質軟化的效率。

本發(fā)明水質軟化方法為純物理水質軟化方法，無藥劑污泥等次生污染，僅需消耗少量電能帶動水泵和脫氣機工作，即可完成水質軟化工作，綠色環(huán)保，無需再生，軟化過程簡單。且本發(fā)明水質軟化裝置運行期間無消耗材料，運行成本低。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內。