软水站设计计算实例
序号
项目
设计计算数据、公式
备注
1
进水水质条件
阳离子阴离子
Na++K+= 0.84 mmol/L HCO3-= 2.94 mmol/L
1/2Ca2+= 2.39 mmol/L 1/2SO42-=0.92 mmol/L
1/2Mg2+= 1.23mmol/L Cl-= 0.54 mmol/L
=900mmol/L
再生剂耗量（HCl）：55 g/mol
树脂层高度 ：选用2.0 m
运行周期 ：
=2.0×900/（20×4.46）=20.2 h
交换器总面积 ：
=57.7/20=2.9 m2
交换器直径 ：
=4 /3.14=3.7
=1.9 m
选用直径 =2.0 m逆流再生氢离子交换器两台，一用一备
小反洗耗水量： =3.14×10×0.25=7.85 m3
放水时间： =5 min
进酸流速： =5 m/h
进酸时间： =60×10.247/（3.14×5）
=39.2 min
置换流速： =5 m/h
置换耗水量： =0.5×2.0×3.14=3.14 m3
置换时间： =60×3.14/（3.14×5）=12 min
小正洗流速： =15 m/h
小正洗时间： =10 min
小正洗水耗： =3.14×15×0.17=8 m3
正洗流速： =15 m/h
正洗水单耗： =3 m3/m3（R）
正洗水耗量： =3×3.14×2.0=18.84 m3
正洗时间： =60×18.84/（3.14×15）=25 min
再生一次总耗水量：
NO3-= 0.06 mmol/L
总阳离子CR=4.46 mmol/L总阴离子CA= 4.46 mmol/L
总碱度Ao：2.94 mmol/L
非碳酸盐硬度Hy：0.68 mmol/L
总硬度Ho：3.62 mmol/L
2
系统选择
进水强酸阴离子含量：
CQ=Cl-+NO3-+1/2SO42-=0.54+0.06+0.92=1.52 mmol/L
100%食盐溶液密度1.33 g/cm3
25%食盐溶液密度1.189 g/cm3
5%食盐溶液密度1.034g/cm3
取置换水量为树脂体积的0.5倍
9
除二氧化碳器选择
选择定型产品直径为1.5 m的除二氧化碳器一台
10
中间水箱容积
中间水箱的容积为贮存20~30 min系统的出水量
=100×30/60=50 m3
正洗流速： =15 m/h
正洗水耗量： =5×3.14×2.0=31.4 m3
正洗时间： =60×31.4/（3.14×15）=40 min
再生一次总耗水量：
=2.62+6.77+3.14+7.85+31.4=52m3
再生一次总耗时：
=5+5+31.34+12+10+40=103.3 min=1.752h
001×7强酸阳离子树脂工作交换容量 取900 mol/m3（R），树脂层高选2.0 m
运行流速： =20~30 m/h，取20 m/h
—阳树脂湿视密度取0.8 t/m3
8
钠离子交换器再生数据
每台交换器每周期吸收硬度总量l/周期
取再生用盐酸量：90 g/mol
每台交换器再生一次用盐量（100%） ：
=90×4707/1000=423.63 kg
浓度为25%食盐溶液用量 ：
=423.63/25%=1695 kg
换算成25%浓度食盐溶液的体积 ：
= /（1.189×1000）=1695/1189=1.43 m3
浓度为5%食盐溶液用量 ：
=423.63/5%=8473 kg
工作周期： =2.0×900/（20×3.62）=24.86 h
钠交换器总面积： =52.3/20=2.62 m2
交换器台数：选择2台，其中1台运行，1台备用
选2.0 m直径的无顶压法逆流再生交换器，实际面积
=3.14 m2
实际流速： =52.3/3.14=16.7 m/h
每台交换器湿树脂重量 ：
=3.14×2.0×0.8=5 t
换算成5%浓度食盐溶液的体积 ：
= /（1.034×1000）8473/1034=8.2 m3
稀释水量： =8.2-1.43=6.77 m3
反洗流速： =10 m/h
反洗时间： =5 min
反洗耗水量： =3.14×10×5/60=2.62 m3
放水时间： =5 min
进盐液流速： =5 m/h
进盐液时间： =60×8.2/（3.14×5）
换算成32%HCl体积 ：
=0.973/1.159=0.84 m3
故选择 =1.0 m3酸计量箱一台
换算成3%HCl再生剂体积 ：
=311.41×10-3/0.03×1.013=10.247 m3
再生剂稀释水量： =10.247-0.84=9.4 m3
小反洗流速： =10 m/h
小反洗时间： =15 min
进水碱度与硬度的比例：Ao/Ho=2.94/3.62=0.81
由于Ao/Ho>0.5，CQ<3mmol/L
故选用氢-钠并联离子交换系统
3
系统设计产水量
设计供水量： =100m3/h
系统自用水率： =10%
系统设计产水量： =
=（1+10%）100
=110m3/h
4
水量分配比例
通过氢离子交换器的水量 ：
=9.4+7.85+3.14+8+18.84=47.23m3
再生一次总耗时：
=5+15+39.2+12+10+24=105.2 min=1.75 h
1.159—32%HCl密度
1.013—3%HCl密度
置换水量为树脂体积的0.5倍
7
钠离子交换器选择
=900 mol/m3（R）
树脂层高： =2.0 m
=31.34 min
置换流速： =5 m/h
置换耗水量： =0.5×2.0×3.14=3.14 m3
置换时间： =60×3.14/（3.14×5）=12 min
小正洗流速： =15 m/h
小正洗时间： =10 min
小正洗耗水量： =3.14×15×10/60=7.85 m3
正洗水单耗： =5 m3/m3（R）
实际运行流速 ：
=57.7/3.14=18.4 m/h
实际运行周期 ：
=2.0×900/（18.4×4.46）=22 h
每台交换器装填湿强酸氢离子交换树脂的重量 ：
=3.14×2.0×0.8=5 t
001×7强酸阳离子树脂工作交换容量 取900
运行流速： =20~30 m/h，取20m/h
=1/4 ×3.14
=3.14 m2
—阳树脂湿视密度取0.8 t/m3
6
氢离子交换器再生数据
氢离子交换器每周期吸收阳离子总量 ：
=57.7×22×4.46=5662 mol/周
再生剂耗量（HCl） ：55 g/mol
再生一次用100%HCl量 ：
=55×5662/1000=311.41 kg
换算成32%HCl量 ：
=311.41/0.32=973kg=0.973 t
=（Ao-Ac） /（Ao+1/2SO42-+Cl-+NO3-）
=（2.94-0.6）110/（2.94+0.92+0.54+0.06）
=57.7m3/h
通过钠离子交换器的水量 ：
=110-57.7=52.3m3/h
Ac—氢-钠出水混合后水中的残余碱度，取0.6 mmol/L
5
氢离子交换器选择
强酸阳离子树脂工作交换容量 ：