单级钠离子交换系统：当原水硬度<8mmol/L时采用 双级钠离子交换系统：当生水硬度>8mmol/L时采用
第三节 离子交换除碱
一、氢—钠离子交换原理及系统
如果我们将离子交换剂用酸（H2SO4）溶液去还原，则变成氢离子交换剂（HR），原水流经氢离子交换剂后，水同样可以得到软化，其化学反应方程式如下 CaR2+ H2SO4=== 2HR+ CaSO4 MgR2+ H2SO4===2HR + MgSO4 对碳酸盐硬度
Ca(HCO3)2+2HR===CaR2+2H2O+2CO2↑ Mg(HCO3)2+2HR===MgR2+2H2O+2CO2↑ 对非碳酸盐硬度
CaSO4+2HR===CaR2+H2SO4 MgCl2+2HR===MgR2+2HCl Ca Cl2+2HR===CaR2+2HCl Mg SO4+2HR===MgR2+ H2SO4 由以上化学反应方程式可见；
1）水中的暂时硬度转变成水和二氧化碳，在消除硬度的同时降低了水的碱度和盐分，其除盐、除碱的量与原水中的暂时硬度的量相等。 2）在消除永久硬度的同时生成了等量的酸。 由于出水呈酸性和用酸作为再生剂，因此氢离子交换剂及其管道要有防腐措施，且处理后的水不能直接送入锅炉，所以它不能单独使用，通常必须与钠离子交换联合使用，称为氢-钠离子交换，使氢离子交换后产生的游离酸与经钠离子交换生成的碱相互中和，达到除碱的目的，即
H2SO4+2NaHCO3===Na2SO4+2H2O+2CO2↑ HCl+NaHCO3===NaCl+H2O+CO2↑
这样既消除了酸性，降低了碱度，又消除了硬度，并使水中的含盐量有所降低。失效的氢离子交换剂还原时，用浓度分数2%的硫酸或不超过5%的盐酸。
并联系统如下图所示。原水按比例一部分经过钠离子交换器，其余的经过氢离子交换器，
两部分软化水汇集后，经除二氧化碳器除去生成的二氧化碳，软水存入水箱由水泵送走。
并联H-Na离子交换系统
1--H离子交换器 2—Na离子交换器 3—CO2除气器；4—水箱 当H>A时：aNa??HFT?AC
HT?HFT当H=A时：aNa?2?[Cl?]?[SO4]?AC ?T2?H?[Cl?]?[SO4]2?[Cl?]?[SO4]?AC ??2?A?[Cl]?[SO4]当H
串联H-Na离子交换系统 1—H离子交换器 2—CO2除气器 3—水箱 4—泵 5—Na离子交换器
氢-钠串联离子交换软化脱碱系统中，一定要先除去CO2后，再经钠离子交换器，防止CO2形成碳酸后再流经钠离子交换器使出水又重新出现碱度。同样，为保证出水不呈酸性，
应使出水具有一定的残余碱度。
对氢离子交换器常以不足量酸的方法进行还原，不足量酸法可以节省用还原酸和防止处酸性水。不足量酸还原法只适用于磺化煤交换剂和弱酸性阳离子交换树脂。 综合式系统
串联系统与并联系统的比较：
串联系统投资高，但可靠性好。并联系统需要严格控制水量比例。 二、氨—钠离子交换原理及系统
铵-钠离子交换与氢-钠离子交换工作原理相同，只是用氯化铵为还原液，使之成为铵离子交换剂NH4R，即
CaR2+2NH4Cl===2NH4R+CaCl2
MgR2+2NH4Cl===2NH4R+MgCl2
铵离子交换剂使水中暂时硬度软化
Ca(HCO3)2+2NH4R===CaR2+2NH4HCO3 Mg(HCO3)2+2NH4R===MgR2+2NH4HCO3
重碳酸铵（NH4HCO3）在锅内受热以后可以分解
NH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑ 水中永久硬度软化
CaSO4+2NH4R===CaR2+(NH4)2SO4 CaCl2+2NH4R===CaR2+2NH4Cl
MgSO4+2NH4R===MgR2+(NH4)2SO4 MgCl2+2NH4R===MgR2+2NH4Cl
硫酸铵及氯化铵在锅内受热分解而形成酸：
(NH4)2SO4=2NH3↑+H2SO4 NH4Cl=NH3↑+HCl
铵离子交换一般与钠离子交换并联使用，使铵盐受热分解所生成的酸与钠离子交换后的NaHCO3加热分解所生成的碱中和，既去除了酸，又降低了锅水的碱度。
铵-钠离子交换与氢-钠离子交换在原理及产生的效果方面都相同，不同的是：①铵离子交换的除碱除盐效果，必须在软水受热后才呈现。②铵离子交换要受热后才呈现酸性，同时不用酸还原，不需防酸措施。③铵离子交换处理的水受热后产生氨等气体，会对设备及附件产生腐蚀。
氨-钠系统也有并联和混合式两种，一般不用串联。使用于原水碱度较高的地区。
三、部分钠离子交换、部分氢离子交换原理及系统
第四节 浮床及流动床离子交换
一、浮床离子交换工作原理
浮床在供热锅炉房中很少应用。
二、流动床离子交换的原理及特点
流动床是完全连续的工作系统，能满足连续供水的需要。主要由交换塔和再生清洗塔组成。如图所示。
流动床的工艺流程分为软化、再生和清洗三部分，并配有再生液制备和注入设备及流量计等，组成完整的工艺系统。
流动床离子交换系统流程图
1—交换塔 2—再生清洗塔 3—树脂喷射器 4—再生液制备槽 5—原水流量计 6—清汽水流量计 7—再生液流量计 8—再生液泵 9—高位再生液箱 Y—再生液管 H—树脂回流管 SZ—树脂流动管 F—再生废液管 Sr—软化水 S—原水管
1、软化流程
软化流程是在交换塔内进行的。交换塔通常由三块塔板分隔成四个区间，每块塔板上设有浮球装置及若干过水单元。运行时，原水从交换塔底部送入沿交换塔均匀上升，穿过塔板上的过水单元，与从塔顶送入并通过浮球装置逐层下落的树脂进行逆流、悬浮状离子交换，原水被软化后经塔顶溢流槽排出；失效树脂最后落入塔底并被送至再生塔顶部。
塔板中央的浮球装置，运行时浮球被上升水流顶起，使树脂从上而下沿塔板逐级下落；停止运行时，浮球会下落，关闭锥孔，防止树脂漏落而乱层。每个过水单元有5～6个水孔，孔的上方装有盖板，防止运行和停运时树脂穿过水孔下落。 2、再生流程
失效树脂的再生是在再生清洗塔的上部进行的。交换塔底部的失效树脂借水力喷射器抽送至再生塔顶部，依次流经回流斗、贮存斗、再生段，与自下而上的再生液进行逆流再生，恢复交换能力。再生液由再生段底部送入，向上流动，与失效树脂交换后变成废液，从贮存斗上部的废液管排出，废液通过贮存斗时，还可充分利用其再生能力，从而降低了再生液的耗量。 3、清洗流程
清洗流程是在再生清洗塔的下段进行的。树脂在再生段再生后下落至清洗段，与自下而上的清洗水逆向接触，洗去再生产物和残留再生液，进入清洗段底部，被水压送至交换塔顶部。清洗水从清洗段进入后，分成两股水流，一股向上流动，清洗树脂，流入再生段后作为再生液的稀释液；另一股向下流动，输送清洗好的树脂。
以上各个过程是同时并连续进行的。原水、再生液及清洗水的流量利用转子流量计计量；树脂循环量靠位差及水力喷射器控制。
流动床离子交换装置的优点是敞开式不承受压力，可用塑料制作，设备简单，加工容易，
出水质量好，再生剂用量少，不需自控装置便可连续稳定地供水。缺点是对原水质量和流量变化的适应性差，树脂输送平衡不易掌握，运行调整麻烦。因此，一般作为中小型锅炉房的给水处理装置。
流动床离子交换的工艺流程：
1. 原水从交换塔底部送入沿交换塔均布上升，被软化后经塔顶溢流槽排出； 2. 树酯从塔顶送入，经过浮球装置下落，最后落入塔底，被送入再生塔顶部； 3. 树脂从上而下，经过再生塔上段的回流斗，贮存斗后进入再生段；
4. 再生液从上而下游再生段底部进入，与饱和树脂交换后变成废液，通过贮存斗上不的废液管排出；
5. 树脂通过再生段后，下落至清洗段，洗去再生物和残留再生液，进入清洗段的下面，被水压送至交换塔顶部；
6. 清洗水自下而上流动，流入再生段后充当再生液的稀释液；另一股向下流动，作为输送再生树脂的介质；
7. 喷射器输送的树脂过多时，树脂可从回流斗溢出，自行返回交换塔底部。
第五节 石灰—纯碱水处理
锅炉水处理以离子交换为主，但有部分锅炉采用石灰水来软化除碱的，是一种水的沉淀软化。常用石灰及石灰纯碱法水处理。
一、石灰及石灰—纯碱法软化原理 1．石灰软化处理
石灰软化处理时，现将生石灰（氧化钙）溶于水中，成为熟石灰（氢氧化钙），及石灰乳。在原水中加石灰乳。
从反应结果看，石灰处理后，水中的暂时硬度除去，永久硬度未变（镁盐永久硬度变成钙盐永久硬度），它起到了局部除碱除盐的作用，其除碱及除盐的量与暂时硬度的当量相等。 软化速度与沉淀物的结晶速度有关，水中的胶体物质，有阻碍结晶的作用，所以在软化的同时加入凝聚剂（硫酸亚铁），以除胶体物质。 2. 石灰—纯碱联合处理
加入纯碱的作用是去除永硬。
二、沉淀软化处理
脉冲式石灰软换系统（看图10-11），它一般用于中大容量的锅炉房且负荷比较稳定的供热锅炉房。 流程：
1. 将石灰乳经喷射器8引射入石灰乳箱9后直接加入中心管的下端； 2. 原水与凝聚剂分别进入虹吸式没冲器3；
3. 在中心管装置中与送入的石灰乳进行强烈的混合，形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀物絮状泥渣；借助脉冲器的工作，使原水呈周期性脉冲，形成粗大泥渣，有利于澄清和过滤； 4. 经软化，澄清后的水，上升至清水层；
5. 通过集水槽进入过滤池过滤，然后进入中间水池； 6. 用清水泵送至钠离子交换器进行第二级软化处理。
第六节 锅内加药和其他水处理
一、锅内加药水处理
工业锅炉的水处理方法常用的有两种。给水经预先处理后送入锅炉，称为锅外水处理；一些小容量的工业锅炉，水处理在汽锅内部进行，称为锅内水处理。
对于一些小容量的锅炉，对锅炉给水的水质标准要求较低，或者对于中、高压锅炉作锅炉