CN209493385U - 一种水软化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水软化设备，涉及水处理技术领域，为提供一种受水质影响较小，可准确控制软化剂加入量的水软化设备而设计。水软化设备包括：储水装置；加药装置，加药装置与储水装置连通；第一电导率仪，第一电导率仪用于测量进水管内的待处理水的第一电导率；第二电导率仪，第二电导率仪用于测量出水管内的软化水的第二电导率；控制装置，控制装置的输入端分别与第一电导率仪和第二电导率仪连接，控制装置的输出端与加药装置连接，控制装置用于计算第二电导率和第一电导率的电导率差值，并将电导率差值与预设范围对比，当电导率差值满足预设范围时，停止加药或者减慢加药速率。本实用新型水软化设备用于提高水软化效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水软化设备。
背景技术
在水处理工艺中，为了降低待处理水硬度(指水中Ca2+、Mg2+的含量)，有些工艺采用向待处理水中加入硫酸钠，硫酸钠与待处理水中的Ca2+反应生成微溶于水的硫酸钙，以降低待处理水的硬度。常用钙离子分析仪或硫酸根离子分析仪测量待处理水中相对应的钙离子浓度或硫酸根离子浓度，来控制硫酸钠的加入量。
采用钙离子分析仪控制硫酸钠的加入量时存在的缺点是：钙离子分析仪受水质的影响比较大，因为它的电极是离子选择性电极，尤其是处理浓盐水时，容易受到高硬度浓盐水pH值和其它离子的浓度的影响，其中pH值会严重影响测量电势，从而导致测量结果不准确，影响硫酸钠的加入量，最终影响浓盐水的软化效果；采用硫酸根离子分析仪控制硫酸钠的加入量时，需要先对加有硫酸钠的处理水取样，再利用硫酸根离子分析仪分析，根据分析结果再控制硫酸钠的加入量，其中，分析时间一般在15分钟至20分钟，从而造成不能在线实时控制硫酸钠的加入量，使用不方便，实用性较差，同时，硫酸根离子分析仪仅能针对软化剂为硫酸钠的处理水进行测量，其他软化剂不适用，所以，采用硫酸根离子分析仪控制软化剂加入量的适用范围较窄。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种水软化设备，主要目的是提供一种受水质影响较小，可准确控制软化剂加入量，提高水软化效果的水软化设备。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
一种水软化设备，包括：
储水装置，所述储水装置用于储蓄待处理水，所述储水装置连通有进水管和出水管；
加药装置，所述加药装置与所述储水装置连通，且用于向所述储水装置加入软化剂，以使所述待处理水形成软化水；
第一电导率仪，所述第一电导率仪用于测量所述进水管内的所述待处理水的第一电导率；
第二电导率仪，所述第二电导率仪用于测量所述出水管内的所述软化水的第二电导率；
控制装置，所述控制装置的输入端分别与所述第一电导率仪和所述第二电导率仪连接，所述控制装置的输出端与所述加药装置连接，所述控制装置用于计算所述第二电导率和所述第一电导率的电导率差值，并将所述电导率差值与预设范围对比，当所述电导率差值满足预设范围时，停止加药或者减慢加药速率。
本实用新型实施例提供的水软化设备，在储水装置的进水口处安装第一电导率仪，第一电导率仪用于测量待处理水在软化之前的第一电导率，储水装置的出水口处安装第二电导率仪，第二电导率仪用于测量待水处理加入软化剂后的第二电导率，控制装置根据第二电导率、第一电导率、以及第一导电率与第二导电率的差值与预设范围的对比，确定软化剂的加入量；这样在实现在线控制加药量的基础上，通过电导率差值法准确控制软化剂的加入量，提高水软化的稳定性，有效提高软化效果。
可选的，所述控制装置还用于根据预先存在的钙离子浓度与电导率差值的标线，并依据所述标线中所要达到的钙离子浓度确定所述预设范围。
可选的，从开始加入所述软化剂至所述差值为所述预设范围的下限值期间，所述控制装置控制所述软化剂的加入速率为第一速率，从所述差值大于所述预设范围的下限值至停止加入所述软化剂期间，所述控制装置控制所述软化剂的加入速率为第二速率，所述第一速率大于所述第二速率。
可选的，所述加药装置包括：软化剂储蓄罐和与所述软化剂储蓄罐的出口相连通的加药泵，所述加药泵与所述储水装置连通，所述控制装置的输出端与所述加药泵连接。
可选的，所述水软化设备还包括：过滤单元，所述过滤单元与所述储水装置的出水管连通，所述过滤装置用于过滤所述软化水中形成的沉淀物。
进一步的，所述水软化设备还包括：纳滤膜过滤器，所述纳滤膜过滤器具有纳滤浓水出口和纳滤产水出口，所述纳滤膜过滤器的进水口与所述过滤单元的出水口连通，所述纳滤浓水出口与所述储水装置的所述进水管连通。
进一步的，所述水软化设备还包括：阻垢剂储蓄箱，所述阻垢剂储蓄箱与所述纳滤膜过滤器和所述过滤单元连通的管路连通。
可选的，所述水软化设备还包括：搅拌器，所述搅拌器设置在所述储水装置内。
可选的，所述加药装置与所述储水装置连通的管路上安装有用于控制所述软化剂加入速率的电控阀，所述电控阀与所述控制装置的输出端连接。
可选的，所述储水装置包括结晶器。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种水软化设备的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种水软化设备的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种水软化设备的电路原理框图；
图4为本实用新型实施例提供的一种水软化方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例水软化设备进行详细描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实用新型实施例提供了一种水软化设备，参照图1和图3，包括：储水装置1、第一电导率仪2、第二电导率仪3、加药装置4和控制装置7，储水装置1连通有进水管和出水管，第一电导率仪2用于测量进水管内的待处理水的第一电导率，第二电导率仪3用于测量出水管内的软化水的第二电导率，加药装置4与储水装置1连通，且用于向储水装置加入软化剂，以使所述待处理水形成软化水，控制装置7的输入端分别与第一电导率仪2和第二电导率仪3连接，控制装置7的输出端与加药装置4连接，控制装置7用于计算第二电导率和第一电导率的电导率差值，并将所述电导率差值与预设范围对比，当所述电导率差值满足预设范围时，控制加药装置4停止或以较慢速率向所述储水装置1加入所述软化剂。
由于加药装置4与控制装置7的输出端连接，这样就能够实现软化剂的智能控制，且第一电导率仪2安装在储水装置1的进水口处，第二电导率仪3安装在储水装置1的出水口处，实现了软化剂加入的在线控制。
水软化设备中的控制装置7可根据第一电导率仪2所测量的第一电导率和第二电导率仪3所测量的第二电导率计算得到电导率差值，再控制软化剂的加入，采用电导率差值法可保障测量数据的准确性，保障软化剂加入的准确，保障软化后水中的钙离子浓度在所需的范围之内，进而保障处理水的软化效果。
参照图4，采用本实用新型实施例提供的水软化设备的水软化方法，具体水软化方法包括下述步骤：
S1：测量待处理水的第一电导率。
采用第一电导率仪2测量第一电导率σ1时，可以将第一电导率仪2安装在储水装置1的进水管上，也可以安装在储水装置1的进水口处，通过测量第一电导率σ1，能够得到该待处理水中电荷流动难易程度；另外，也可以采用电阻率仪测量处理水的第一电阻率ρ1，再根据公式得到第一电导率σ1；但是，电阻率仪容易受水质的影响，所以本实用新型实施例优选采用电导率仪。
S2：向所述待处理水中连续加入软化剂，以形成软化水，实时测量所述软化水的第二电导率，并实时计算所述第二电导率和所述第一电导率的电导率差值，当所述电导率差值满足预设范围时，停止加药或者减慢加药速率。
需要说明的是：采用该水软化设备进行水软化可以通过软化剂法软化，也可以是离子交换法软化，所以，软化剂可以是离子交换树脂，也可以是硫酸钠，也可以是碳酸钠。
加入软化剂后，采用第二电导率仪3实时测量第二电导率σ2时，可以将第二电导率仪3安装在储水装置1的出水管上，也可以安装在储水装置1的出水口处，通过测量第二电导率，能够得到该处理水加入软化剂后电荷流动难易程度；另外，也可以采用电阻率仪测量处理水的第二电阻率ρ2，再根据公式得到第二电导率σ2。
计算Δσ＝σ2-σ1，Δσ为第二电导率σ2和第一电导率σ1的电导率差值，再将Δσ与预设范围比较，当所述电导率差值满足预设范围时，停止加药或者减慢加药速率。
在一些实施方式中，若待处理水流动在储水装置1的进水口和出水口之间的情况下时，测量进水口的第一电导率，测量出水口的第二电导率，当第二电导率和第一电导率的差值小于等于预设范围的下限值时，开始向储水装置1内的待处理水中加入软化剂，当差值大于等于预设范围的上限值时，停止向所述储水装置1内的待处理水中加入所述软化剂或者减慢加入所述软化剂。因为待处理水为流动状态，当达到预设范围的上限值，说明软化剂的药量大了，停止加药，待一定时间之后，由于水不断的流动，待处理水中的软化剂量的浓度就会降低，就会达到预设范围的下限值，这时开始以第一速率向待处理水中加软化剂，直至预设范围的下限值，再停止加药或以第二速率向待处理水中加软化剂，如此重复，以保证流动的待处理水的软化效果。第一速率和第二速率是指待处理水流速不变的情况下，软化剂单位时间内流入待处理水中的量，本实用新型一个实施例中，第一速率大于第二速率。
在一些实施方式中，在待处理水封堵在进水口和出水口之间的情况下时，当所述电导率差值满足预设范围时，停止加药，进而保证电导率差值在预设范围之内。
示例的，为了降低处理水的硬度，向处理水中加入硫酸钠生成微溶硫酸钙来调节硬度。在起始加硫酸钠时，钙离子和硫酸根由于生成二水硫酸钙而沉淀，第二电导率会仅仅由于引入钠离子而有小幅增加，但随着硫酸钠加药量的增加，水中钙离子逐渐趋于平衡，钙离子脱除速率逐渐减小，第二电导率将会由于加入过量硫酸钠而显著增加。若硫酸钠的加入量较少，不能达到水软化效果，所以，精准的控制软化剂的加入量是保障水软化效果的前提，在具体实施时，第二电导率与第一电导率的电导率差值与钙离子浓度有很好的相关性，通关第二电导率与第一电导率的电导率差值控制软化剂的加入，最终精准控制软化剂的加入量，就可以很好的将钙离子浓度控制在所需的范围之内，且差值法可以将计算化难为易，化繁为简，变复杂计算为简单计算，主要是，差值法可避免在处理高硬度盐水时，免受pH值和其它离子的浓度的影响，在上述因素出现波动时，会通过差值法进行抵消，所以有效提高测量精度，精准控制软化剂的加入量。
相比现有的钙离子分析仪，具体采用钙离子分析仪软化处理水时，向处理水中加入软化剂，再采用钙离子分析仪测量水中的钙离子浓度，通过将钙离子浓度与预设值对比，直至钙离子浓度满足预设值，由于钙离子分析仪容易受到一些离子和pH值的影响，尤其是测量浓度较大的处理水时，会大大降低测量数据，进而诱导软化剂的加入量出现偏差，影响软化效果，且钙离子分析仪的价格较贵，通常一台为一万元左右，相比2000元左右的电导率仪，明显增加了成本，最主要的是，而采用电导率差值法就完全可以避免上述的现象，且可保障测量数据的准确性，保障软化剂加入量的准确，以保障处理水的软化效果。
在一些实施方式中，预设范围的下限值为1ms/cm～4ms/cm，优选的，选择2.5ms/cm～3.5ms/cm，将下限值设置在该范围内，可保障待软化水的钙离子已经生成沉淀，软化水的硬度值也出现了明显的下降。
在一些实施方式中，预设范围的上限值的取值范围为5ms/cm～10ms/cm，优选的，选择7.5ms/cm～10ms/cm。其中，预设范围的上限值为电导率差值发生显著增加的临界值，即处理水中的钙离子趋于平衡状态时的电导率差值。另外，具体实施时，预设范围的上限值和下限值可以根据实际情况选取，任何数值均在本专利的保护范围之内。
为了能够精准的控制软化剂的加入量，以使软化后的处理水中的钙离子满足软化要求，从开始加入软化剂至所述差值为所述预设范围的下限值期间，控制装置7控制软化剂的加入速率为第一速率，从差值大于预设范围的下限值至停止加入软化剂期间，控制装置7控制软化剂的加入速率为第二速率，第一速率大于第二速率。在一些实施例中，即从开始加入软化剂至所述差值为所述预设范围的下限值期间，加药速率逐渐增大，从差值大于预设范围的下限值至停止加入软化剂期间，加药速率逐渐减小。
控制装置7还用于根据预先存在的钙离子浓度与电导率差值的标线，并依据所述标线中所要达到的钙离子浓度确定所述预设范围。
下述通过两个实施例对两种含盐废水的软化的数据进行详细说明：
实施例1
一种含盐废水，其中，Na+、Ca2+、Cl-和SO4 2-浓度如下，Na+：51mmol/L，Ca2+：40mmol/L，Cl-：105mmol/L，SO4 2-：13mmol/L，第一电导率σ1为11.93ms/cm，具体数据如表一所示：
表一
上述实施例1中，软化剂可以为硫酸钠，通过加入硫酸钠与含盐废水中的Ca2+反应，生成硫酸钙微溶物，以降低废水中的钙离子浓度。具体实施时，先测量含盐废水中的钙离子浓度，依据标线中所要达到的钙离子浓度确定预设范围，例如，如果要将该含盐废水的钙离子浓度经软化后，控制在18mmol/L和12mmol/L之间，则将电导率差控制在2.72ms/cm和7.74ms/cm之间。在具体控制软化剂加药量时，当电导率差小于等于2.72ms/cm时开始或以较快速度加药，当电导率差大于等于7.74ms/cm时则停止或以较慢速度加入软化剂。
实施例2
一种含盐废水，其中，Na+、Ca2+、Cl-和SO4 2-浓度如下，Na+：30mmol/L，Ca2+：75mmol/L，Cl-：120mmol/L，SO4 2-：15mmol/L，第一电导率σ1为15.36ms/cm，具体数据如表二所示：
表二
上述实施例2中，软化剂也可以为硫酸钠。具体实施时，同样先测量含盐废水中的钙离子浓度，依据标线中所要达到的钙离子浓度确定预设范围，示例的，如果要将该含盐废水的钙离子浓度经软化后，控制在21mmol/L和12mmol/L之间，则将电导率差控制在3.38ms/cm和9.98ms/cm之间。在具体控制软化剂加药量时，当电导率差小于等于3.38ms/cm时开始或以较快速度加药，当电导率差大于等于9.98ms/cm时则停止或以较慢速度加入软化剂。
参照图1，加药装置4包括：软化剂储蓄罐41和与软化剂储蓄罐41的出口相连通的加药泵42，加药泵42与储水装置1连通，控制装置7的输出端与加药泵41连接，具体实施时，通过控制装置7控制加药泵41以控制软化剂的加入，这样就可实现软化剂的自动加入。
当将软化剂加入待处理水中会，会在待处理水中形成沉淀，参照图2，水软化设备还包括：过滤单元5，且过滤单元5与储水装置1的出水管连通，用于对储水装置1排出的水中的沉淀物质进行过滤，以提高处理水的处理效果。
过滤所述软化水中的所述沉淀物后还可以进行纳滤分盐处理，参照图2，水软化设备还包括：纳滤膜过滤器6，纳滤膜过滤器6具有纳滤浓水出口和纳滤产水出口，纳滤膜过滤器6的进水口与过滤单元5的出水口连通，纳滤浓水出口与储水装置1的进水管连通。将经钠盐分盐处理后的纳滤浓水(即含有二价盐的水)返送至未加入软化剂的待处理水中，以将纳滤浓水返送进行再次软化处理，提高了整个待处理水的循环利用率。
为了提高钠盐处理效果，并保障纳滤膜过滤器6的使用寿命，参照图2，水软化设备还包括：阻垢剂储蓄箱8，阻垢剂储蓄箱8与纳滤膜过滤器6和过滤单元5连通的管路连通，阻垢剂储蓄箱8向过滤后的所述软化中加入阻垢剂，通过阻垢剂分散处理水中的难溶性无机盐，例如硫酸钙等盐，防止在硫酸钙等盐在浓缩达到过饱和时析出堵塞纳滤膜过滤器6的纳滤膜。
当软化剂加入储水装置1中的待处理水中后，为了提高软化速度，充分、快速的式软化剂与待处理水接触，水软化设备还包括：搅拌器，搅拌器设置在储水装置1内，且用于将软化剂快速混合在储水装置内的待处理水中。
加药装置4与储水装置1连通的管路上安装有用于控制软化剂加入速率的电控阀，电控阀与控制装置7连接。通过控制装置7控制电控阀的开度，以控制软化剂的流速。
储水装置1可以为结晶器。具体结晶器为蒸发结晶器还是冷却结晶器，需要根据待处理水的特性决定。
本实用新型实施例提供的水软化设备，采用了第一电导率和第二电导率仪，实际中，一台电导率仪的价格为2000元左右，且电导率仪的使用寿命在三年左右，而现有的钙离子分析仪的价格为1万元左右，且寿命在半年左右，硫酸根分析仪的价格为10万元左右，所以，采用电导率仪相比钙离子分析仪和硫酸根分析仪，在实现准确控制软化剂加入的基础上，还能够大大降低生产成本，实用性强。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种水软化设备，其特征在于，包括：
储水装置，所述储水装置用于储蓄待处理水，所述储水装置连通有进水管和出水管；
加药装置，所述加药装置与所述储水装置连通，且用于向所述储水装置加入软化剂，以使所述待处理水形成软化水；
第一电导率仪，所述第一电导率仪用于测量所述进水管内的所述待处理水的第一电导率；
第二电导率仪，所述第二电导率仪用于测量所述出水管内的所述软化水的第二电导率；
控制装置，所述控制装置的输入端分别与所述第一电导率仪和所述第二电导率仪连接，所述控制装置的输出端与所述加药装置连接，所述控制装置用于计算所述第二电导率和所述第一电导率的电导率差值，并将所述电导率差值与预设范围对比，当所述电导率差值满足预设范围时，停止加药或者减慢加药速率。
2.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述控制装置还用于根据预先存在的钙离子浓度与电导率差值的标线，并依据所述标线中所要达到的钙离子浓度确定所述预设范围。
3.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，从开始加入所述软化剂至所述电导率差值为所述预设范围的下限值期间，所述控制装置控制所述软化剂的加入速率为第一速率，从所述电导率差值大于所述预设范围的下限值至停止加入所述软化剂期间，所述控制装置控制所述软化剂的加入速率为第二速率，所述第一速率大于所述第二速率。
4.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述加药装置包括：软化剂储蓄罐和与所述软化剂储蓄罐的出口相连通的加药泵，所述加药泵与所述储水装置连通，所述控制装置的输出端与所述加药泵连接。
5.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述水软化设备还包括：过滤单元，所述过滤单元与所述储水装置的出水管连通，所述过滤装置用于过滤所述软化水中形成的沉淀物。
6.根据权利要求5所述的水软化设备，其特征在于，所述水软化设备还包括：纳滤膜过滤器，所述纳滤膜过滤器具有纳滤浓水出口和纳滤产水出口，所述纳滤膜过滤器的进水口与所述过滤单元的出水口连通，所述纳滤浓水出口与所述储水装置的所述进水管连通。
7.根据权利要求6所述的水软化设备，其特征在于，所述水软化设备还包括：阻垢剂储蓄箱，所述阻垢剂储蓄箱与所述纳滤膜过滤器和所述过滤单元连通的管路连通。
8.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述水软化设备还包括：搅拌器，所述搅拌器设置在所述储水装置内。
9.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述加药装置与所述储水装置连通的管路上安装有用于控制所述软化剂加入速率的电控阀，所述电控阀与所述控制装置的输出端连接。
10.根据权利要求1所述的水软化设备，其特征在于，所述储水装置包括结晶器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201822131038.9U CN209493385U (zh) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | 一种水软化设备 |
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|---|---|---|---|
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| CN209493385U true CN209493385U (zh) | 2019-10-15 |
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ID=68153414
Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209493385U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023010804A1 (zh) * | 2021-08-03 | 2023-02-09 | 佛山市云米电器科技有限公司 | 一种水样特性的检测方法及装置 |
-
2018
- 2018-12-18 CN CN201822131038.9U patent/CN209493385U/zh active Active
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