سختی گیر

سختی گیر آب دستگاهی است که برای حذف سختی کل آب شامل کلسیم، منیزیم و برخی کاتیونهای فلزی موجود درون آب سخت استفاده میشود. سختی گیر رزینی آب با فراهم نمودن محیطی مساعد درون بدنه ای تحت فشار فلزی (گالوانیزه) یا فایبرگلاس (frp) زمینه تبادل یونی را فراهم می نماید.

با استفاده از این دستگاه آبی نرم در اختیار صنایع مختلف شامل صنایع غذایی، نساجی و رنگرزی، چرم سازی، شستشو، دستگاه‌های حرارتی و برودتی، ساخت بتن و… قرار داده میشود و به اصطلاح سختی آب گرفته میشود. آب نرم خروجی از دستگاه سختی گیر دارای مزایای بسیاری از جمله طولانی شده عمر لوله کشی ساختمان، کف کردن بیشتر تمیزکننده‌ها و صابون می‌باشد.

سختی گیر چیست؟

سختی گیر آب که واحدهای تبادل یونی نیز نامیده می شوند، دستگاه‌هایی هستند که کلسیم، منیزیم و سایر مواد معدنی را از آب مورد استفاده در چرخه صنعت (بطور کامل) و  آب آشامیدنی (به مقدار مشخص) حذف می کنند. دانه‌های رزین داخل دستگاه نرم کننده آب، کلسیم و منیزیم را به دام می اندازد و آنها را با سدیم یا پتاسیم مبادله می‌کنند.

آب سخت حاوی غلظت بالایی از مواد معدنی، یعنی کلسیم و منیزیم است. به دلیل ساختار شیمیایی، کلسیم و منیزیم به راحتی با سایر فلزات پیوند می خورند. با گذشت زمان، این پیوندها به چیزی تبدیل می‌شوند که واقعاً می‌توانید آن را ببینید، به عنوان مثال، بقایای آهک روی سر دوش!

در حقیقت، آبهایی که از زیر زمین خارج می‌شوند چون از درون ذخایر معدنی می‌گذرند، حاوی مقادیر زیادی رسوبات شامل کلسیم (آهک) و منیزیم خواهند بود. رسوبات آب سخت می‌تواند به بدنه پکیج‌ها، رادیاتورها و دیگها و منابع کویل دار و لوله‌های انتقال آب بچسبد و کارایی آنها را کاهش دهد و در نتیجه استفاده از آنها را گرانتر کند.

به بیان ساده، سختی گیر دستگاهی است که کلسیم، منیزیم و کاتیونهای فلزی درون آب را حذف می‌نماید و آب نرم را برای استفاده در اختیار خریدار دستگاه قرار میدهد.

سختی آب شامل یونهای کلسیم و منیزیم و منگنز و کروم و… میباشد که به آن سختی کل آب یا total hardness گفته میشود. سختی آب بصورت سختی موقت و سختی دایم در آب موجود هست که سختی موقت با حرارت دادن به آب از بین خواهد رفت. ولی برای از بین بردن سختی دایم نیاز به دستگاه سختی گیر خواهیم داشت.

هنگامی که از آب به عنوان “سخت” یاد میشود، بدان معنی است که حاوی مواد معدنی بیشتری (خصوصاً کلسیم و منیزیم) نسبت به آب معمولی است. هنگامی که کلسیم و منیزیم بیشتر حل می شوند، درجه سختی آب افزایش می یابد. منیزیم و کلسیم یونهای با بار مثبت هستند. به دلیل حضور آنها، دیگر یونهای دارای بار مثبت، سخت تر با آب حل می شوند (نسبت به آبی که فاقد کلسیم و منیزیم باشد) و این علت حل نشدن صابون در آب سخت را توجیه میکند.

روشهای تشخیص سختی آب عبارتند از:

• اصولی ترین روش، آزمایش آب مورد نظر می‌باشد.
• وجود لکه‌های سفید بروی شیشه‌ها و ظروف هنگام شست و شو در منازل مسکونی
• عدم کارکرد صحیح ماشینهای ظرفشویی یا دیش واشر
• رسوب شدید در تاسیسات مرکزی ساختمانها
• گرفتگی کویل منبع کویل دار

بر اساس میزان سختی کل، چند نوع آب خواهیم داشت که عبارتند از:

• سختی کل بین 0 تا 75 که آب سبک
• سختی کل بین 75 تا 150 آب نسبتا سبک
• سختی کل بین 150 تا 300 آب سخت
• سختی کل بالای 300 که آب خیلی سخت محسوب میشود.

سختی گیرهای آب مبدلهای یون خاص هستند که برای از بین بردن یونهایی طراحی شده اند که بار مثبت دارند. این سیستمها به طور عمده یونهای کلسیم (Ca2+) و منیزیم (Mg2 +) را از بین می برند. کلسیم و منیزیم اغلب به عنوان “مواد معدنی سختی” شناخته می شوند.

گاهی اوقات این سیستمها برای از بین بردن آهن استفاده می شوند. این دستگاه‌ها قادر به حذف حداکثر 5 میلی گرم در لیتر آهن محلول هستند. آنها می توانند به صورت اتوماتیک، نیمه اتوماتیک یا دستی کار کنند. آنها مواد معدنی سخت را در مخزن تهویه خود جمع میکند و هر از گاهی آنها را برای تخلیه دور میکند.

مبدلهای یون اغلب برای نرم شدن آب استفاده می شوند. هنگامی که مبدل یونی برای نرم شدن آب اعمال میشود، یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب را با یونهای دیگر، به عنوان مثال سدیم یا پتاسیم جایگزین میکند. یونهای مبدل به نمکهای سدیم و پتاسیم (NaCl و KCl) به مخزن مبدل یونی اضافه می شوند.

مزایای سختی گیر آب

نرم کردن آب یك روش است برای از بین بردن یونهایی كه باعث سخت شدن آب می شوند و در بیشتر موارد حذف یونهای كلسیم و منیزیم را انجام می دهد. همچنین ممکن است یونهای آهن در حین نرم شدن از بین بروند. بهترین راه برای نرم کردن آب استفاده از سختی گیر آب و اتصال مستقیم آن به منبع آب است.

نرم شدن آب یک فرایند مهم است، زیرا در این فرآیند سختی آب در مصارف خانگی و سایر کاربردها کاهش می یابد. هنگامی که آب سخت است، می تواند لوله‌ها را مسدود کند و صابون در آن سخت تر حل میشود. حذف سختی آب می تواند از این اثرات منفی جلوگیری کند. در عین حال آب سخت باعث خطر بیشتر ایجاد رسوبات آهک در سیستمهای آب خانگی میشود.

به دلیل ساخت رسوب آهک، لوله‌ها مسدود شده و راندمان دیگهای بخار و مخازن کاهش می یابد. این باعث میشود هزینه گرمایش آب خانگی حدود پانزده تا بیست درصد افزایش یابد. تأثیر منفی دیگر رسوب آهک این است که اثرات مخربی بر ماشین آلات خانگی مانند ماشین لباسشویی دارد.

نرم شدن آب به معنی افزایش طول عمر دستگاه‌های خانگی مانند ماشین لباسشویی و طول عمر لوله‌ها است. همچنین به پیشرفت کار و ماندگاری بیشتر سیستمهای گرمایش خورشیدی، واحدهای تهویه مطبوع و بسیاری دیگر از برنامه‌های کاربردی مبتنی بر آب، کمک میکند.

یک سختیگیر آب، با توجه به عواملی مانند انتخاب مناسب نوع و ظرفیت دستگاه، نحوه نگهداری از دستگاه و…، می تواند سالها عمر نماید و نیاز مشتری را با دقت بالا برطرف کند.

هنگامی که آب به اندازه کافی نرم نمیشود، ابتدا باید مشکلات مربوط به نمکی که استفاده میشود یا نقص مکانیکی اجزای آن را در نظر گرفت. هنگامی که این عناصر دلیل عدم رضایت آب نباشد، ممکن است زمان آن باشد که رزین یا حتی شاید کل سیستم جایگزین شود. از طریق تجربه می دانیم که بیشتر رزین‌های تبادل یونی حدود 5 تا 10 سال طول عمر دارند.

محاسبه ظرفیت سختی گیر

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر به سه پارامتر سختی کل آب (Total Hardness) و دبی آب مصرفی و مدت زمان تایم کاری دستگاه نیاز داریم که بدین ترتیب خواهیم داشت:

• A: تایم کاری
• B: سختی کل آب
• C: دبی آب مصرفی
• ظرفیت دستگاه = (ABC)/17/1)/1000).

با جایگذاری اعداد در فرمول بالا ظرفیت دستگاه که پاسخگوی نیاز این پارامترها میباشد، بدست می آید. با استفاده از جدولهای مربوط به مدلهای فایبرگلاس و فلزی مقدار رزین و نوع دستگاه مشخص میشود.

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر از فرمول زیر استفاده میشود:

این مطلب هم از دست ندهید : محاسبه رزین سختی گیر

سختی گیر فایبرگلاس

سختی گیر فایبرگلاس دستگاهی است که جنس بدنه آن از الیاف فایبرگلاس تنیده شده روی پلی اتیلن تشکیل میشود. یعنی از پلی اتیلن مقاوم سازی شده با الیاف فایبرگلاس (FRP) ساخته شده باشد. فشار تست سختی گیر FRP معادل 14 بار می‌باشد و فشار کاری حداکثر 6 بار می‌باشد. رنگ بدنه مدلهای فایبرگلاس اصولا سفید و یا آبی می‌باشد.

سختی گیر فلزی

سختی گیر فلزی گالوانیزه یا استیل به دستگاهی گفته میشود که جنس بدنه آن استوانه عمودی فلزی (گالوانیزه یا استیل) می‌باشد. فشار تست مدل فلزی تا 20 بار نیز می‌باشد ولی فشار کاری تمامی انواع مختلف سختیگرها بین 4 تا 7 بار می‌باشد. بمنظور تولید بدنه دستگاه نیاز به امکانات خاصی نیست لیکن وجود عدسی زن محدب فلزی در کارخانه تولیدی ضروری می‌باشد.

کارایی مدل فلزی نسبت به مدل فایبرگلاس در ظرفیتهای بالا بسیار بیشتر است لیکن در سایزهای کوچک دستگاه فایبرگلاس قطعا پاسخگویی شما در تبدیل آب سخت به نرم خواهد بود.

همچنین بر اساس تکنولوژی بکار رفته در این سختی گیرهای آب میتوان آنها را به چند مدل تقسیم بندی کرد که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی که در بازار امروزی بسیار متداول است، کاربردهای فراوانی دارد که به منظور گرفتن سختی آب مورد استفاده قرار می گیرد. به طور مثال برای مصارف آشامیدنی، دیگهای آبگرم، برج خنک کن و… ساخت این نوع دستگاه با مخازن فلزی و فایبرگلاس امکان پذیر می‌باشد.

سختی گیر رزینی یا رسوب گیر با کمک رزین تبادل یونی با حذف سختی کل آب (TH: Total Hardness) آبی نرم و بدون رسوب تولید میکند. اساساً، ظرفیت این دستگاهها آب با میزان ظرفیت تبادل مورد نیاز طراحی و تولید میگردد. ظرفیت رزین تبادل یونی تابعی از حجم آبی است که از آن عبور میکند. دیگر پارامترهای مهم در این زمینه سختی آب ورودی و تنظیم دوره استفاده از آب نمک احیاء می‌باشد.

نحوه ی عملکرد این مدل به صورتی است که با جایگزینی یونهای منفی و مثبت که در آب سخت و رزین موجود می‌باشد سبب میشود سختی آب گرفته شود. در این روش چون یونهای منفی و مثبت در رزین عوض میشود. بعد از این کار سیستم از سیکل خارج میشود. با محلول آب و نمک موجود بک واش میشود تا رزین دوباره احیا شود.

این مدل از دستگاه‌ها در دو نوع تک مخزنه یا دوبلکس موجود می‌باشد. در جاهایی که زمان برای بک واش موجود نباشد از دوبلکس استفاده میشود که باعث میشود سختی گیر رزینی هیچگاه از مدار خارج نشود.

• سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک: به دستگاهی که بعد از نرم نمودن آب سخت قابلیت تنظیم برنامه احیای رزین (با توجه به میزان سختی آب و مقدار مصرف) با استفاده از شیرهای تمام اتوماتیک بدون نیاز به اپراتور را داشته باشد سختی گیر اتوماتیک گفته میشود. قیمت این شیرها همواره 75 درصد از قیمت شیرهای سلو ولو همان سایز بیشتر است.

نمونه‌های تایوانی آن دارای مقبولیت عمومی بین مهندسین می‌باشد. می توان گفت که شیر تمام اتوماتیک جریانی نسبت به شیرهای اتوماتیک زمان دار از نظر میزان شستشو و هدر رفت آب، راندمان و صرفه اقتصادی بیشتری دارند.

• سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک: دستگاهی که روی آن شیر نیمه اتوماتیک یا سولو ولو بسته شده باشد و قابلیت برنامه ریزی برای ارسال دستور مکش و کارکرد را نداشته باشد سختی گیر نیمه اتوماتیک گفته میشود. در این دستگاه یک فرد بصورت مستمر باید در فواصل زمانی معینی نسبت به تغییر حالت شیر و انجام عملیات بکواش اقدام نماید.

سختی گیر آب آشامیدنی

سختی گیر آب آشامیدنی به آن دسته از دستگاه‌هایی گفته میشود که جهت تصفیه آب مصرفی که تواما شامل آب آشامیدنی مصرفی و آب مورد نیاز تاسیسات است، به کار میرود. هنگامی که از آب به عنوان ” آب سخت ” یاد میشود، این بدان معنی است که حاوی مواد معدنی بیشتری نسبت به آب معمولی به ویژه مواد معدنی کلسیم و منیزیم میباشد.

هنگامی که کلسیم و منیزیم بیشتر حل می شوند، درجه سختی آب افزایش می یابد. از لحاظ پزشکی آب سخت برای پوست انسان خصوصا برای پوستهای خشک مضر میباشد. به همین دلیل برای پوستهای خشک پزشکان آب نرم را توصیه می کنند.

آب نرم دارای تمام املاح معدنی طبیعی مورد نیاز انسان میباشد. البته آبی که کلیه املاح آن حذف شده باشد برای سلامتی مضر است زیرا وجود مقداری کلسیم و منیزیم برای سلامت انسان مخصوصا کودکان در حال رشد مفید میباشد. مقدار سدیم موجود در آب نباید بیشتر از 300 میلی گرم در هر لیتر آب باشد. برآوردها می گویند فرد حدود دو تا سه قاشق غذاخوری نمک در روز، از منابع مختلف مصرف میکند. با فرض دریافت روزانه پنج گرم سدیم از طریق غذا و مصرف سه چهارم آب، سهم سدیم در آب حاصل از فرآیند سختی گیری آب خانگی، در مقایسه با میزان دریافت روزانه بسیار غنی از سدیم، اصلا مقدار قابل توجهی نیست.

جذب سدیم از طریق آب نرم  به سختی آب بستگی دارد. به طور متوسط، کمتر از 3٪ جذب سدیم ناشی از نوشیدن آب نرم است در مناطقی که سختی آب بسیار زیادی دارند، به دلیل داشتن ماده سدیم زیاد پس از انجام مراحل نرم شدن، نباید از آب نرم شده برای تهیه شیر کودک استفاده شود.

یکی از روشهای کاهش املاح محلول آب، استفاده از روش تعویض یون می‌باشد. که روش بسیار کارآمدی برای حذف پاره ای از املاح موجود در آب است. در این روش از رزین‌های تعویض یونی، یا همان سختی گیر رزینی، استفاده میشود.

سختی گیر موتورخانه

سختی گیر موتورخانه در موتورخانه‌های خانگی یا صنعتی کاربردهای فراوانی دارد که اغلب کارفرمایان برای گرفتن سختی آب از آن استفاده می کنند.

تجهیزاتی که در موتورخانه‌ها استفاده میشود شامل: دیگ (اعم از دیگ بخار یا دیگ آبگرم)، مبدل حرارتی (صفحه ای  shell&tube)، منبع آبگرم (کویل دار و دوجداره)، لوله مصرفی برای هدایت آب و… می باشند. تمامی این تجهیزات به صورت مستقیم با آب در تماس می باشند. حال اگر آب مورد استفاده ما دارای یونهای کلسیم و منیزیم باشد سبب ایجاد رسوب در تمامی تجهیزات موتورخانه ای میشود که مشکلات عدیده ای را به وجود می آورد.

از جمله این مشکلات می توان به رسوب گذاری املاح موجود در آب در داخل هر کدام از این تجهیزات می‌باشد.  این مشکل سبب پایین آمدن راندمان حرارتی، افزایش سوخت مصرفی، گرفتگی لوله‌های و تیوبهای داخل مبدل حرارتی و کویلهای منبع کویل دار و غیره میشود. برای جلوگیری از تمامی این مشکلات می توان از سختی گیر رزینی موتورخانه استفاده کرد.

سختی گیر دوبلکس

سختی گیر دوبلکس به دستگاهی اطلاق میگردد که عموما از دو مخزن (اکثرا مشابه و هم اندازه) تشکیل یافته است. عملکرد آن به طور کلی مشابه سختی گیر رزینی معمولی می‌باشد. با این تفاوت که در مدل دوبلکس سیستم لوله کشی و بکواش کمی متفاوت است. در ادامه به طور مفصل در مورد این مدل و نحوه عملکرد آن بحث خواهد شد.

ظرفیت مدل دوبلکس بر اساس سطوح مختلف سختی آب ورودی تعیین میگردد. برای طراحی سختی گیر دوبلکس معیار مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود، میزان جریان مداوم مورد نیاز است. این مسئله به اندازه لوله کشی و شیر اتوماتیک قابل استفاده و بعضاً اندازه ستون رزین تأثیر می گذارد. زیرا آب برای رسیدن به سختی مورد نظر کامل باید حداقل تماس با رزین داشته باشد.

با گذشت زمان کوتاه می توان جریانهای اوج بالاتر را تحمل کرد. اما بعضی اوقات این مسئله منجر به پایین آمدن سطح سختی در سرویس میشود و می تواند افت فشار را در سختی گیر افزایش دهد. در سرعت جریان طراحی می توانید افت فشار بین 4/3 الی1 بار انتظار داشته باشید. حداقل فشار مورد نیاز برای کارکرد صحیح سیستم دوبلکس 2 بار و حداکثر 8 بار است.

کاربرد سختی گیر دوبلکس

سختی گیرهای دوبلکس در مکانهایی کاربرد دارند که سیستم باید بصورت مداوم و پیوسته کار کند و آفلاین شدن دستگاه مضرات و مشکلاتی را برای تاسیسات در پی خواهد داشت.

در طرف دیگر سیستمهایی قرار می گیرند که طی طراحی انجام شده از دیتای ورودی کارفرما، ظرفیتی بالا تر از 2000 کیلو گرین یا 2 میلیون گرین مورد نیاز باشد. همانطور که در بالا گفته شد حداکثر ظرفیت سختیگیر که عملکردی بهینه با راندمان بالا داشته باشد 2000 کیلو گرین می‌باشد. حال اگر سیستمی ظرفیت بالاتر از 2000 کیلو گرین (برای مثال 3500000 گرین) نیاز داشته باشد چاره کار استفاده از نوع دوبلکس است.

به عبارتی با موازی نمودن دو مخزن می توان ظرفیت دوبل آن را تولید نمود و از آن بهره جست. در سیستمهای پیوسته، یکی از مخزنها به عنوان مخزن رزرو شناخته میشود. به این مخزن رزرو، مخزن استندبای هم گفته میشود. هنگامی که رزین یکی از مخزنها به مرحله اشباع رسید، مخزن استندبای وارد مدار شده و عملیات نرم سازی آب را ادامه می دهد و در این مدت مخزن اولیه تحت بکواش قرار می گیرد.

لوله کشی سختی گیرهای دوبلکس

همانطور که گفته شد سیستم لوله کشی به دلیل پارالل نمودن دو مخز با هم متفاوت است. در اینجا سعی میشود لوله کشی و المانهای مورد نیاز مدل دوبلکس شرح داده شود.

سختیگیرهای دوبلکس تمامی المانهای عمومی را شامل میشوند:

• مخزن اصلی
• شیر کنترلی
• نازلها
• بستر سیلیسی
• رزین
• درب منهول
• تانک نمک و…

سایر تجهیزات لازم به شرح زیر می‌باشد:

1. شیر نمونه گیری به منظور سنجش مشخصات شیمیایی
2. کنتور در مسیر آب سختیگیری شده جهت ارسال اطلاعات به تابلو برق
3. مانومتر جهت مانیتورینگ فشار داخل مخزن
4. شیر درین یا شیر تخلیه
5. صافی
6. ونت هوا
7. ورودی
8. خروجی

اساس کار سختی‌گیرهای دوبلکس

سختی گیر دوبلکس شبیه به واحدهای سیمپلکس عمل می کنند. به جز اینکه آنها از دو ستون رزین تشکیل شده اند که یکی در سرویس است و دیگری در حالت آماده به کار است. جریان آب مورد نیاز به سرویس اندازه گیری میشود و هنگامی که ستون اول اشباع میشود، شیر کنترل به طور خودکار جریان سرویس را به ستون دوم سوئیچ میکند و سپس ستون اول را احیا میکند. سپس در حالت آماده به کار قرار می گیرد تا زمانی که دوباره برای سرویس لازم باشد. به این ترتیب یک سیستم دوبلکس قادر به تأمین مداوم 24 ساعته آب نرم شده است.

سختی گیر دوبلکس برای مکانهایی که دارای تغییرات زیادی در میزان تقاضای آب هستند و برای کاربردهایی که یک آب شیرین مداوم و از آب نرم ضروری است، ایده آل هستند.

سختی گیرهای دوبلکس به طور معمول از لحاظ کیفیت اندازه گیری می شوند به طوری که هر مخزن یک بار در روز احیا میشود. اما ممکن است تا زمانی که زمان کافی برای اشباع شدن نمک در آب وجود داشته باشد (حداقل مدت زمان 4 ساعت). سیستمهای اجرای پارالل همچنین در مقیاسهای بزرگتری موجود است که در آن هر دو مخزن می توانند آنلاین شوند.

دانلود مشخصات فنی و ابعاد سختی گیر رزینی

نحوه عملکرد سختی گیر آب

دستگاهی که ما به سختی گیر آب می شناسیم از دو مخزن تشکیل شده است که به سیستم لوله کشی موتورخانه، تاسیسات و یا منزل شما متصل هستند. بسته به ظرفیت دستگاه و مورد استفاده، معمولاً آن را تا حد امکان به محل انشعاب ورودی آب نصب می کنند. دستگاه‌هایی که برای منازل مسکونی و مصارف آشامیدنی استفاده می شوند از آنجایی که ابعاد کوچکی دارند، در داخل کابینت یا زیر سینک ظرفشویی نیز قابل نصب هستند.

صرف نظر از اندازه و ظرفیت، این سیستم به این واقعیت متکی است که یونهای فلزی آب سخت حامل (منیزیم، کلسیم و غیره) همگی بار مثبت دارند. از آنجا که آب در سطح مولکولی سخت است، تنها روش برای حذف سختی، جایگزینی یونهای فلزی با یونهایی است که بار یونی مثبت دارند اما باعث ایجاد مواد معدنی نمی شوند.

مخزن سختی گیر دقیقاً محلی است که این تعویض در طی فرایندی که به آن مبادله یونی گفته میشود صورت می گیرد. ماده ای که این فرآیند را انجام می دهد، رزین تبادل یونی نامیده میشود.

طرز کار سیستم رزینی جایگزینی یونهای کلسیم و منیزیم آب سخت با سدیم موجود در رزین میباشد. پس از مدت زمان طراحی شده برای عملیات سختی گیری، رزین از یونهای منفی کلسیم و منیزیم اشباع خواهد شد و نیاز به احیای رزین خواهیم داشت که به این عمل بک واش (back wash) گفته میشود.

در عمل بکواش جریان آب ورودی قطع شده و سختی گیر از مدار خارج میگردد. در ادامه بوسیله سنگ نمک احیا میشود و یونهای سدیم نمک جایگذین یونهای منفی جذب شده از آب میگردد و رزین دوباره آماده برای کار میشود.

با توجه به تعریف طراح، این عملیات بصورت متناوب و با دقت باید انجام بگیرد تا هم از ته نشینی مواد معدنی جلوگیری شود و هم رزین همیشه کارایی لازم را حفظ کند. عموما عملیات احیای رزین 2 ساعت زمان نیاز دارد که در پایان تایم کاری هر روز انجام میپذیرد. درصورتی که امکان قطع آب نباشد باید از دو مخزن رزین استفاده کنیم که به اصطلاح سختی گیر دوبلکس (duplex) نامگذاری میشود و در زمان احیای یک سیستم آب از سیستم بعدی عبور خواهد کرد.

رزین حاوی یونهای سدیم زیادی است که آماده انجام تبادل با یونهای  عامل سختی آب هستند. از آنجا که آب دارای غلظت بالایی از یونهای منیزیم و کلسیم (آب سخت) در تماس با رزین است، یونهای آب سخت به رزین متصل می شوند و با یونهای سدیم جایگزین می شوند. اکنون آنچه که باقی مانده است آبی ست با مشخصات آب نرم.

در حالی که در این آب سختی زدایی شده مقداری سدیم باقی مانده است، اما غلظت آن به حدی اندک است که می توان از آن صرف نظر نمود. موثر بودن فرآیند سختی گیری با رزین در حذف سختی آب اثبات شده است، اما محدودیتهایی نیز وجود دارد. دیر یا زود، تمام یونهای سدیم که رزین روی آن قرار دارد تخلیه میشود و روند تبادل یونی متوقف میشود. اکنون این روند معکوس شده است.

آب نمک که غلظت نمک بیشتری نسبت به آب نمک معمولی دارد، به مخزن اصلی نرم کننده هدایت میشود و برای شستشوی کامل یونهای فلزی ناخواسته که سپس تخلیه می شوند، استفاده میشود. سپس رزین‌ها تجدید می شوند و می توانند یک بار دیگر جادوی خود را برای حذف سختی آب بکار برند.

این فرایند به عنوان بکواش یا باز سازی شناخته میشود. طبیعتا زمانی برای انجام این پروسه مورد نیاز است. بنابراین معمولاً سختی گیر آب برای آغاز روند احیا معمولا در شب تنظیم میشود. این پروسه همانطور که قبلا هم گفته شد هم میتواند بصورت دستی انجام گیرد هم با استفاده از شیرهای تمام اتوماتیک، بدون دخالت انسان انجام پذیرد.

قیمت سختی گیر

قیمت سختی گیر یکی از اصلی ترین دغدغه‌های خریداران این سیستم می‌باشد. امروزه با توجه به تعدد تولید کنندگان، عرضه کنندگان و واسطه‌ها در زمینه خرید و فروش تجهیزات صنعتی تصفیه آب و فاضلاب خریداران با چالش قیمت مواجه هستند. تا جایی که در برخی اجناس با ظرفیت مشابه رنج قیمتی بسیار متفاوتی را شاهد هستیم که حقیقتا سبب گمراهی خریدار خواهد شد.

عوامل موثر در قیمت سختی گیر آب عبارتند از:

• ظرفیت
• جنس بدنه
• ضخامت بدنه
• نوع نازل
• نوع شیر کنترلی
• مقدار و جنس رزین
• تجهیزات جانبی دستگاه همچون تانک نمک، گیج و…

براساس لیست بالا در تعیین قیمت سختی گیر عوامل زیادی دخیل هستند. اما به طور کلی مهم ترین این موارد، یکی رزین و دیگری شیر کنترلی می‌باشد.

برای مثال در بازار امروز قیمت هر لیتر از رزین کاتیونی با برند چینی حدود 23 الی 25 هزار تومان می‌باشد. در صورتی که یک لیتر رزین استاندارد برند پرولایت 32 هزار تومان می‌باشد. فرض کنید در یک دستگاه  500 هزار گرین که حداقل 475 لیتر رزین نیاز دارد، تفاوت قیمتی چهار میلیون و دویست هزار تومانی در نوع برند رزین خواهد داشت.

پس هنگامی که از شرکتهای مختلف استعلام قیمت میگیرید به این نکته توجه داشته باشید که نباید صرفا به قیمت پایین فروشنده بسنده کنید. زیرا هنگامی که در سختیگیر رزین چینی و گرید پایین استفاده میشود، شاید در روزهای اول هیچ تفاوت و مشکلی مشاهده نکنید. اما با گذر زمان و اشباع شدن رزین‌ها خواهید دید که رزین دیگر احیا نمیشود و شما مجبورید مجددا نسبت به شارژ آن اقدام نمایید.

• سختی گیر 30 کیلو گرین پایین ترین ظرفیت ممکن برای ساخت این محصول می‌باشد. این ظرفیت برای مصارفی که دبی آب پایینی دارند و همچنین میزان سختی کل آب مصرفی آنها پایین می‌باشد مورد استفاده قرار می گیرد. قیمت آن از 7 میلیون تومان آغاز شده و در صورت نصب شیر اتوماتیک برند اروپایی و رزین اصل تا 188.000.000 ریال قیمت گذاری میگردد.
• ظرفیت 120 کیلوگرین یکی از پرمصرفترین ظرفیتهای این دستگاه است که برای مصارف صنعتی سبک مورد استفاده قرار می گیرد. این سختی گیر دارای 100 لیتر رزین می‌باشد و با لوله کشی و شیرآلات ¾ اینچ تولید میگردد. قیمت این ظرفیت 16 میلیون تومان آغاز و در ایده آل ترین حالت با 30 میلیون تومان با شیر اتوماتیک 5 حالته و رزین انگلیسی قابل تولید است.
• سختی گیر 300 هزار گرین یک سختی گیر با ابعاد تقریبی قطر 60 سانتی متر و ارتفاع 180 سانتی متر می‌باشد با 275 لیتر رزین می‌باشد. مقدار آبدهی ماکزیمم این ظرفیت 10 متر مکعب در ساعت می‌باشد. قیمت این مدل از 328.000.000 ریال آغاز و تا 565.000.000 ریال قابل تولید می‌باشد.
• سختی گیر 325 کیلوگرینی در موتورخانه صنعتی کاربرد دارد. این مدل برای گرفتن سختی آب و نرم کردن آب دارای کلسیم و منیزیم  برای جلوگیری از رسوب گذاری و کاهش بازده تجهیزات موتورخانه مورد استفاده قرار می گیرد. برای نرم کردن آب و از بین بردن سختی آن از رزین استفاده می کنند. رزین‌های مختلفی در بازار وجود دارد که بیشتر از رزین پرولایت انگلستان در آن استفاده میشود.

ابعاد و مشخصات فنی دستگاه 325 کیلوگرینی:

•  قطر← cm  61
•  ارتفاع ← cm 192
• حجم رزین ← lit 275
• حجم تانک ← lit  200
• سایز لوله کشی ← in 2.

برای دستگاه سختی گیر 325 کیلوگرینی میشود از سه نوع شیر استفاده می کنند: شیر اتوماتیک، شیر نیمه اتوماتیک و شیر دستی. که با توجه به درخواست کارفرما یکی از سه نوع ولو بالا بر روی آن نصب میشود. استقاده از شیر اتوماتیک در آن نیز باعث راحتی در بکواش میشود.

• سختی گیر یک میلیون گرین دستگاهی با ظرفیت بالا می‌باشد که برای دبی‌ها و سختیهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. سایز شیر آلات و لوله کشی‌ها 2 و ½ می‌باشد دارای 925 لیتر رزین می‌باشد. حداقل قیمت این مدل 150 میلیون تومان بوده و در صورت استفاده از رزین مرغوب و شیر اتوماتیک تا 268 میلیون تومان قیمت گذاری میگردد.

اجزای تشکیل دهنده سختی گیر آب

اجزای تشکیل دهنده سختی گیر آب را به شرح زیر میتوان نام برد.

• مخزن اصلی که از جنس فلزی و فایبرگلاس ساخته میشود. این مخزن دارای دریچه‌های بازدید جهت پر و خالی کردن سیلیس و رزین میباشد. داخل مخزنهای در قسمت بالایی و پایینی از داخل دارای نازل برای پاشش آب بر روی رزین میباشد.

• شیر که از سه نوع شیر سولو ولو، شیر پلی اتیلن دستی و شیر پلی اتیلن اتوماتیک برای تنظیم حالتهای کاری دستگاه مورد استفاده قرار میگیرد.
• مخزن نمک از جنس پلی اتیلن میباشد و برای احیای دستگاه سختی گیر مورد استفاده قرار میگیرد.
• رزین تبادل یونی که اصلی ترین جزء سیستم میباشد و کار جدا کردن یونها از آب توسط رزین صورت میگیرد. رزین‌ها به چند دسته تقسیم بندی میگردند که بعدا مفصل به شرح آنها خواهیم پرداخت.
• نازلهای پخش کننده و جمع کننده آب.

سختی گیر آب یک دستگاه استوانه تحت فشار عمودی است که با از بین بردن مواد معدنی سخت درون آب زمینه تولید آب نرم را فراهم می نماید. جنس بدنه این دستگاه در ادامه توضیح داده خواهد شد که می تواند FRP یعنی فایبرگلاس تحت فشار و یا گالوانیزه یعنی فلزی تحت فشار باشد.

نازل سختی گیر

رزین‌ها در داخل مخزن دستگاه بروی یک صفحه سینی مانند قرار می گیرند که به صفحه آب پخش کن معروف است. بروی این صفحه تعدادی نازل نصب میگردد که با عنوان نازل سختی گیر شناخته میشود. معادل فارسی آن را می توان آب پخش کن عنوان کرد.

این نازلها وظیفه جمع آوری و زهکشی آب موجود در مخزن را پس از عملیات نرم کردن آب بر عهده دارند. از طرفی در زمان بکواش سیستم این نازلها وظیفه پخش و تزریق آب به داخل مخزن را انجام می دهند.

نازلها عموما از جنس پلاستیکی و برنجی تولید و استفاده میگردد. آنها دارای ابعاد مختلفی هستند که بسته به ظرفیت و نوع مصرف متفاوت می باشند. در برخی کاربریهای ویژه و حساس از نازل استنلس استیل نیز استفاده میگردد. وجود نازل در این سیستم ضروری بوده و سیستم بدون آن بدرستی کار نخواهد کرد. زیرا در صورت نبود نازل، فرار رزین اتفاق خواهد افتاد.

نازلها انواع مختلفی داشته که پرکاربرد ترین آنها عبارت است از:

• نازل مدل P
• نازل C1
• نازل PKO
• نازل DDR
• نازل M

نازلهای تصفیه آب با دو جنس مواد پلیمری و برنجی دارای کاربردهای زیر می باشند:

1. نازل فیلتر شنی
2. نازل فیلتر کربنی
3. نازل سختی گیر
4. نازل فیلترهای میکس بد

شیر سختی گیر

شیرها یکی از مهمترین قسمتهای دستگاه سختی گیر آب می‌باشد. وظیفه شیر قطع و وصل کردن آب و همچنین بکواش میباشد. این شیرها به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

• شیر سولو ولو یا دستی
• شیر نیمه اتوماتیک
• شیر تمام اتوماتیک.

شیر سولو ولو: نحوه عملکرد شیر سولو ولو بدین گونه می‌باشد که شیر را در حالت عملیاتی قرار می دهیم تا آب وارد دستگاه شود. توسط رزین‌های موجود در داخل مخزن سختی آب گرفته شده و آب نرم شده از دستگاه خارج میشود.

حال در صورت اشباع شدن رزین شیر را در حالت بکواش قرار داده تا با ایجاد مکش آب نمک آن را وارد سختی گیر کند و با نفوذ در داخل رزین کلسیم و منیزیم موجود در رزین را دفع کند و رزین دوباره احیا شود. بعد از اتمام مراحل بکواش شیر در حالت عملیاتی قرار می گیرد و عملیات سختی زدایی انجام میشود.

شیر تمام اتوماتیک: در شیرهای تمام اتوماتیک بر خلاف شیر سولو ولو عملیات بکواش و Run به صورت خودکار و با توجه به تنظیمات زمانی که انجام دادیم عملیات بکواش انجام میشود. معتبرترین برندی که هم اکنون در اکثر کشورهای اروپایی از آن استفاده میشود Runxin می‌باشد.

مزیت شیر تمام اتوماتیک نسبت به شیر دستی عبارتند از:

• در صورت استفاده از شیر تمام اتوماتیک نیاز به اوپراتور نیست.
• انجام دقیق و به موقع بکواش.
• راحتی در انجام عملیات سختی زدایی.

ساخت سختی گیر رزینی

همانطور که بالاتر گفته شد برای کاهش و از بین بردن سختی آب یکی از روشهای کارآمد استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی می‌باشد. گروه صنعتی ناب زیست دارای کارخانه ای مجهز به برای ساخت و طراحی سیستمهای تصفیه آب و فاضلاب با توجه به استاندارد ASME میباشد. دستگاه‌های سختی گیر نیز در حجمهای متنوع براساس نیاز کاربران توسط این شرکت طراحی و ساخته میشود.

برای ساخت این دستگاه‌ها پس از مشخص شدن قطر عدسی‌ها، آنها را به شکل گرد برش میدهند. سپس با استفاده از تجهیزات قوس زن اقدام به فورچ عدسی میشود. در مرحله بعد پس از اینکه قوس مناسب در عدسی‌ها ایجاد شد لبه زنی انجام میگردد. در این مرحله ساخت عدسیهای سختی گیر انجام شده است.

در مرحله ی بعدی اقدام به ساخت فلنچ برای عدسی پایین میشود. سپس جوشکاری از داخل و خارج فلنج شارژ رزین و بوشن تخلیه آب انجام میشود. حال نوبت به به برش صفحه نازل میرسد و پس از آن سوراخهای 2/1 اینچ بر حسب نیاز ایجاد میگردد. با توجه به استاندارد بابت هر متر مربع از سطح صفحه نازل به تعداد 80 عدد بوشن جهت اتصال نازل ایجاد میشود.

پس از اینکه صفحه نازل سختی گیر ساخته شد برش بدنه طبق دور عدسی انجام میگردد. رول کردن بدنه مرحله ی بعدی کار است. پس از خال جوش زدن بدنه و برش جای فلنج تخلیه و بوشن پرکن محصول مونتاژ میگردد. پس از مونتاژ عملیات جوشکاری انجام میشود.

پلیسه‌های جوش سختی گیرهای رزینی به وسیله دستگاه سند بلاست مطابق با استاندارد سنگ زنی میشود. در نهایت با سه لایه رنگ ضد زنگ و اپوکسی با گرید آشامیدنی به ضخامت 180میکرون در سه مرحله پوشش نهایی انجام میشود.

مرحله بعدی ساخت سختی گیر فلزی انجام لوله کشی‌ها دستگاه است. استفاده از شیر سلو ولو ارزانترین و در دسترس ترین نوع آن محسوب میگردد. این روش به صورت نیمه اتوماتیک می‌باشد. همچنین برای سهولت در کاربری می توان از شیرهای تمام اتوماتیک برای سختی گیر آب نیز بهره گرفت.

تعمیر و نگهداری سختی گیر رزینی

مخلوط آب چاه با آب ورودی به کارخانه جهت تهیه آب نمک کار اشتباهی است که بعضا در موتورخانه‌ها مشاهده میشود. اگر برای تولید آب نمک احیاء رزین از آبی استفاده گردد که نا خالص باشد، ناخالصی به رزین افزوده شده و احیاء مناسب صورت نمی گیرد و عمر مفید رزین که از ۵ سال بیشتر است کم میشود.

توصیه میشود برای نخستین بار احیاء از آب مقطر مصرف گردد. برای دفعات بعدی از آب سبک شده به وسیله خود سیستم سختی گیر که در ظروف نگهداری برای احیاء رزین ذخیره نموده اید استفاده کنید. این کار سبب پیشگیری از احیاء نامناسب رزین به دلیل داشتن املاح در خود میگردد و عمر مفید رزین را بالا می برد.

چگونگی حذف سختی آب با استفاده از filtersorb sp3

اساس جداسازی در این نوع فیلترها براساس تبدیل کاتالیزوری یونهای کلسیم و منیزیم به میکرو بلورهای غیر محلول است. این میکروبلورها مواد معدنی ضروری را برای آب فراهم می کنند و آن را به سالمترین آب در دسترس تبدیل می کنند. filtersorb sp3 مانند سختی گیرهای معمولی هیچ سدیمی را به آب اضافه نمیکنند. در واقع این نوع فیلترها نتیجه کار تحقیقاتی گسترده ای هستند که در بازار جهانی به طور گسترده ای در حال فراگیر شدن هستند.

انگیزه اصلی برای تولید این محصول یافتن یک جایگزین واقعی برای نرم کننده‌های معمولی مبتنی بر سدیم، رزین‌های تبادل یونی یا سایر مواد شیمیایی است. افزایش مقدار سدیم موجود در آب یا کاهش مقدار PH (اسیدی شدن آب) مستقیما بر مشکلات مربوط به حوزه سلامتی، آسیبهای محیط زیستی تاثیر می گذارد.

محدودیتهای اخیر در مورد بسیاری از سختیگیرها در نهایت منجر به یک راه حل مناسب و مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست گردیده و نسل جدید نرم کننده‌های آب یعنی filtersorb sp3 تولید و به بازار عرضه گردید. عدد 3 در نامگذاری این نوع فیلترها برای نشان دادن تغییر بی نظیر سختی آب Ca(HCO3)2 به سه مولفه است:

1. CaCO3 (میکروبلور)
2. CO2 (کلوئیدی)
3. H2O (خالص).

روند تغییر سختی آب: تبدیل مداوم سختی آب باعث رشد فوری بلور به تعادل شیمیایی یک طرفه میشود. Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O =

محاسبه سختی آب

استفاده نکردن از دستگاه سختی گیر می تواند موجب ایجاد رسوب در داخل لوله‌های مبدل حرارتی، منبع کویل دار و… شده که سبب کاهش راندمان انتقال حرارت میشود. برای درک بهتر موضوع بهتر است به جدول تهیه شده توسط گروه مهندسی ناب زیست توجه فرمایید.

تاثیرات رسوب بر انتقال حرارت

برای بدست آوردن سختی آب می توانیم به روشهای مختلف بدست بیاوریم:

1. استفاده از کیت سختی سنج
2. مورد آزمایش قرار دادن آب ورودی به دستگاه

در اینجا می خواهیم به طرز استفاده از کیت سختی سنج اشاره کنیم که چگونه سختی آب را مشخص میکند.

نحوه استفاده از کیت سختی سنج

• مرحله اول: کیت سختی سنج دارای محلولهای D,C,B می‌باشد و دارای یک ظرف جهت انجام آزمایش می‌باشد.
• مرحله دوم: مقدار آب تا خط نشانه ظرف میریزیم تا سطح آب در آن خط قرار بگیرد.
• مرحله سوم: چهار قطره از محلول B را داخل ظرف ریخته تا آب تغییر رنگ بدهد.
• مرحله چهارم: در صورت تغییر رنگ آب به آبی به این معنی می‌باشد که آب دارای سختی نمی‌باشد و در صورت تغییر رنگ به قرمز آب دارای سختی می‌باشد. حال برای اینکه مقدار سختی را پیدا کنیم باید به شکل زیر عمل کنیم.
• مرحله پنجم: با استفاده از قطره چکان مقداری از محلول C را برداشته و در داخل آبی که به رنگ قرمز در آمده می ریزیم به اندازه ای که رنگ آب از قرمز به آبی تغییر کند.
• مرحله ششم: تعداد قطره‌های ریخته شده را می شماریم و تعداد را در 17.1 ضرب می کنیم تا مقدار سختی آب بر حسب PPM بدست بیاید.
• مرحله هفتم: در صورتی که سختی آب از 17.1 کمتر باشد از محلول D استفاده می کنیم.

سایر مطالب گروه صنعتی ناب زیست: