Hệ thống làm mềm nước thương mại — trao đổi ion cho nước cứng

Hệ làm mềm nước thương mại là một vỏ chịu áp chứa nhựa trao đổi cation axit mạnh ở dạng natri. Nước cứng chảy từ trên xuống qua lớp nhựa; các ion canxi và magie bám vào nhựa, đồng thời một lượng tương đương ion natri được giải phóng vào nước. Quá trình này chỉ loại bỏ độ cứng — không loại bỏ hạt rắn, vi khuẩn hay nitrat và không làm giảm TDS. Độ cứng tại đầu ra duy trì dưới khoảng 1 ppm tính theo CaCO₃ cho đến khi nhựa gần cạn kiệt.

Một hệ thống hoàn chỉnh không chỉ là một bồn. Hệ thống gồm một hoặc hai vỏ chịu áp bằng FRP hoặc thép không gỉ, bồn muối có lưới đỡ muối, van điều khiển tự động định lượng theo thể tích nước đã xử lý, ống trung tâm và bộ phân phối, cùng các điểm lấy mẫu để kiểm tra độ cứng. Thiết bị hai bồn luân phiên: một bồn cấp nước đã làm mềm trong khi bồn kia tái sinh. Quá trình tái sinh hút nước muối từ bồn muối qua lớp nhựa, rửa trôi canxi và magie tích tụ ra đường xả, sau đó súc rửa lớp nhựa bằng nước sạch.

Quá trình làm mềm không tiêu hao nhựa trong phản ứng trao đổi. Canxi và magie được giữ trên nhựa cho đến khi tái sinh, lúc đó nước muối cô đặc đảo ngược quá trình trao đổi: natri đẩy các ion độ cứng ra, và chúng thoát theo nước muối đã qua sử dụng. Sau đó bồn được súc rửa và đưa trở lại vận hành. Chu trình lặp lại trong suốt tuổi thọ của nhựa, vì vậy muối — chứ không phải nhựa — là chi phí vận hành thường xuyên.

Hệ làm mềm một bồn là cấu hình đơn giản nhất và chi phí thấp nhất. Chúng phù hợp với hệ thống có thể dừng 60–90 phút cho một lần tái sinh, hoặc có bồn chứa nước đã xử lý đủ lớn để bù khoảng thời gian này. Hệ hai bồn luân phiên duy trì dòng nước đã làm mềm trong khi một bồn tái sinh và là lựa chọn thường dùng cho khách sạn, xưởng giặt, nước cấp lò hơi và mọi quy trình không chấp nhận độ cứng tăng vọt.

Hệ nhiều bồn song song chia lưu lượng đỉnh cho hai hoặc nhiều bồn. Chúng được dùng khi nhu cầu vượt quá bồn đơn lớn nhất khả dụng hoặc khi cần dự phòng. Van điều khiển là khác biệt thực tế giữa các cấu hình: van luân phiên định lượng có chi phí cao hơn nhưng định lượng muối theo lượng nước đã xử lý, trong khi van theo thời gian đơn giản có chi phí thấp hơn và phù hợp với tải ổn định.

Cặn bám là lý do chính để làm mềm trước thẩm thấu ngược. Canxi cacbonat và muối magie kết tủa trên màng khi tỷ lệ thu hồi tăng; loại bỏ các ion độ cứng ở thượng nguồn cho phép tỷ lệ thu hồi cao hơn và khoảng cách giữa các lần vệ sinh dài hơn. Thường chỉ định làm mềm khi độ cứng vượt khoảng 120 ppm tính theo CaCO₃, khi yêu cầu tỷ lệ thu hồi trên 65%, hoặc khi hàm lượng sulfat và silica cao. Đánh đổi là natri: làm mềm làm tăng hàm lượng natri trong nước cấp nhưng không giảm TDS, vì vậy RO vẫn đảm nhận việc khử muối.

Trong các tòa nhà, độ cứng thể hiện thành cặn trên vòi sen, ấm đun nước, bàn ủi hơi và bình nước nóng, và thành váng xà phòng trên gạch ốp và vải lanh. Xưởng giặt dùng nhiều chất tẩy hơn và thấy vải xám, cứng. Nước cấp lò hơi cần độ cứng gần bằng không vì cặn trên bề mặt truyền nhiệt làm giảm hiệu suất và có thể làm quá nhiệt ống; nước bổ sung đã làm mềm kết hợp xả đáy có kiểm soát là giải pháp tiêu chuẩn. Với khách sạn, mục tiêu thường là nước mềm tại các điểm cấp cho khách, độ cứng gần bằng không cho nước giặt và nước bổ sung lò hơi, cùng cảnh báo độ cứng tại đầu ra của hệ làm mềm.

Kiểm tra độ cứng tại đầu ra hằng tuần bằng bộ kit chuẩn độ hoặc quang kế, và ghi lại lượng muối đã thêm cùng tần suất tái sinh. Giữ bồn muối đầy ít nhất một nửa bằng muối sạch. Hiện tượng cầu muối — lớp vỏ cứng có khoảng rỗng bên dưới — trông như đầy nhưng tạo ra nước muối yếu và nước cứng. Vệ sinh bồn muối mỗi năm một lần, kiểm tra bộ phun và đường ống nước muối xem có tắc không, và xác nhận van điều khiển được đặt theo thể tích nhựa thực tế và độ cứng nước cấp.

Nhựa thường dùng được 5–10 năm. Clo và các chất oxy hóa khác làm thoái hóa nhựa, sắt, mangan, chất hữu cơ và màng sinh học làm bẩn nhựa, và quá nhiệt lặp lại gây hư hỏng. Thay nhựa khi dung lượng vẫn thấp hơn đáng kể so với giá trị tính toán sau khi đã kiểm tra thiết lập tái sinh. Nơi nước máy có clo, bộ lọc sơ bộ than hoạt tính trước hệ làm mềm loại bỏ clo và kéo dài tuổi thọ nhựa.