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. این دستگاه با فراهم نمودن محیطی مساعد از بستر رزین درون بدنه ای تحت فشار زمینه تبادل یونی و نرم کردن آب 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 افزایش عمر لوله کشی ساختمان، کف کردن بیشتر تمیزکننده‌ها و صابون می‌باشد.

سختی گیر چیست؟

سختی گیر آب که واحد تبادل یونی نیز نامیده می شود، دستگاهی است 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 کند. دانه‌های رزین داخل دستگاه، یونهای کلسیم و منیزیم را طی یک فرآیند تبادل یونی دریافت و آنها را با سدیم یا پتاسیم مبادله می‌کنند.

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.

سختی آب شامل یونهای کلسیم و منیزیم و منگنز و کروم و… میباشد که به آن سختی کل 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.

آب سخت آبی است که مواد معدنی بیشتری (خصوصاً کلسیم و منیزیم) نسبت به آب معمولی دارد. منیزیم و کلسیم یونهای با بار مثبت هستند و به دلیل حضور آنها، دیگر یونهای دارای بار مثبت، سخت تر با آب حل می شوند و این علت حل نشدن صابون در آب سخت را توجیه میکند.

روشهای تشخیص سختی آب عبارتند از:

• آزمایش آب
• وجود لکه‌های سفید بروی شیشه‌ها و ظروف
• عدم کارکرد صحیح ماشین ظرفشویی
• رسوب شدید در تاسیسات مرکزی ساختمانها

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

• آب سبک با سختی کل زیر 75ppm
• آب نسبتا سبک با سختی کل بین 75 تا 150ppm
• آب سخت با سختی کل 150 تا 300ppm
• در صورت بالاتر از 300 بودن شاخص مزبور آب را آب خیلی سخت می نامند.

گاهی اوقات این سیستمها برای از بین بردن آهن استفاده می شوند؛ این دستگاه‌ها قادر به حذف حداکثر 5 میلیگرم در لیتر آهن محلول هستند. آنها می توانند به صورت اتوماتیک، نیمه اتوماتیک یا دستی کار کنند. آنها مواد معدنی سخت را در مخزن خود جمع نموده و با عملیات بکواش به درون فاضلاب تخلیه می کنند.

همزمان با عبور آب سخت از درون رزینهای تبادل یونی، یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب با یونهای دیگر، به عنوان مثال سدیم یا پتاسیم جایگزین میشود.

مزایای سختی گیر آب

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 ایجاد رسوبات آهک در سیستمهای آب خانگی و صدمه زدن به سیستمهای گران قیمت صنعتی میشود.

به دلیل ساخت رسوب آهک، لوله‌ها مسدود شده و راندمان دیگهای بخار و مخازن کاهش می یابد. این باعث میشود هزینه گرمایش آب حدود 15 تا 20% افزایش یابد. تأثیر منفی دیگر رسوبات آهک این است که اثرات مخربی بر ماشین آلات آشپزخانه و لاندری مانند ماشین لباسشویی و ظرفشویی دارد.

نرم شدن آب به معنی افزایش طول عمر دستگاه‌ها و لوله‌هاست. همچنین به ماندگاری بیشتر سیستمهای گرمایش خورشیدی، واحدهای تهویه مطبوع و بسیاری دیگر از تجهیزات کاربردی وابسته به 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 بعد از عبور از سختی گیر به اندازه کافی نرم نمیشود، ابتدا باید مشکلات مربوط به نمک را برطرف نمود و اگر مشکل برطرف نشد 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.

مهمترین مزیتهای سختی گیر رزینی ناب زیست عبارتند از:

• دارای نازل های مقاوم با متریال PVC و PP
• در مدل فلزی بدنه مخزن با سه لایه زنگ اپوکسی ضد زنگ پوشانده شده است و در مدل فایبرگلاس مخزن اصلی دارای گارانتی 50 ساله است.
• مدل فلزی تحمل فشار کاری تا 10 بار و فایبرگلاس تا 6 بار را داراست.
• دارای بالاترین کیفیت و استاندارد هنگام ساخت و نصب میباشد.
• در سختی گیر فلزی انجام جوشها با استفاده از استاندارد AWS انجام میشود.
• استفاده از رزین پرولایت انگلستان
• استفاده از شیر کنترلی رانکسین و کانچر بعنوان برترین برندهای موجود در جهان

جدول زیر میزان کاهش راندمان انتقال حرارت لوله ها و مبدلهای حرارتی با افزایش میزان آهک را گزارش میکند.

محاسبه ظرفیت سختی گیر

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر به سه پارامتر سختی کل آب بر حسب تعداد ذرات در میلیون (PPM)، دبی آب مصرفی بر حسب گالن بر دقیقه (GPM) و ترجیح خریدار جهت زمان بکواش بر حسب ساعت (بین 6 تا 24 ساعت) نیاز خواهیم داشت. دقت کنید شاید بتوانید با کم کردن فاصله بین بکواش ظرفیت سختی دستگاه را کاهش دهید لیکن هر چقدر میزان بکواش و فاصله بین دو احیاء کمتر شود عمر رزین ها کمتر میشود.

C(grain) = Q(m3/hr)*t(hr)*TH(mg/lit)*15.432

• C = ظرفیت سختی گیر بر حسب گرین در روز
• Q = دبی آب بر حسب مترمکعب در ساعت
• T = زمان بین دو احیای متوالی بر حسب ساعت
• TH = سختی کل بر حسب CaCo3
• 15.43 = عدد ثابت

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.

یکی از عوامل مهم در طراحی سختی گیر رزینی، میزان رزین مورد نیاز میباشد. عملا قسمت مهمی از بازده این دستگاه، به رزین موجود در سیستم تصفیه آب بستگی خواهد داشت که بارزترین مشخصه آن مقدار و جنس رزین می باشد. عوامل تعیین کننده مقدار رزین مورد نیاز به شرح زیر است:

• دبی جریان (سرعت عبور جریان آب از دستگاه)
• سختی آب منطقه
• میزان آب برداشتی در هر سیکل سختیگیری
• تایم بکواش

برای محاسبه میزان رزین مورد نیاز بر اساس دبی جریان دو حالت کلی مورد بررسی قرار می گیرند.

• زمان تماس مورد نیاز بین رزین و آب
• سطح مقطع رزین

آیین نامه پیشنهاد می کند برای ایجاد تماس لازم بین رزین و آب، به ازای هر 30 لیتر رزین، دبی 19 لیتر در دقیقه برای جریان های عادی و 28 لیتر در دقیقه برای حداکثر میزان خروجی در طراحی سختیگیر مد نظر طراح قرار گیرد.

در استفاده از مقادیر آیین نامه باید به دو نکته توجه نمود:

1. اول اینکه در مصارف و صنایع حساس که باید سختی به طور کامل حذف شده و هیچ گونه ناخالصی وارد سیستم نگردد. دبی سیستم نباید از 11 لیتر دردقیقه به ازای هر 30 لیتر رزین بیشتر در نظر گرفته شود.
2. دوم اینکه طبق پیشنهاد آیین نامه جهت جلوگیری از هرگونه نشت سختی و عبور ناخالصی، جریان آب حداکثر به 30 لیتر در دقیقه به ازای هر 0.1 متر مربع سطح مقطع رزین محدود گردد.

علاوه بر موارد فوق، غلظت نمک مورد استفاده در احیا رزین ها در میزان رزین مورد استفاده تاثیر دارد.

طبق استانداردهای بین المللی مورد استفاده در طراحی دستگاه رسوبگیر آب، متوسط مقدار نمک مورد استفاده برای در دستگاه هایی با مشبندی استاندارد، 100گرم الی 250 گرم نمک به ازای هر لیتر رزین سختی گیر می باشد.

کیسه های رزین از هر مدل که باشد 25 لیتری خواهد بود. لذا شما بهنگام محاسبه ظرفیت دستگاه احتمالا در بسیار از ظرفیت ها به مشکل بر بخورید. فرض مثال چنانچه شما قصد تولید سختی گیر 75 کیلوگرینی را دارید می بایست 60 لیتر رزین درون مخزن بریزید. با توجه به اینکه کیسه ها 25 لیتری می باشند قطعا مجبور می شوید 75 لیتر رزین خریداری نمائید ولی دقت کنید بهیچ عنوان تمامی رزین ها را درون دستگاه نریزید.

سختی گیر فایبرگلاس

به دستگاه تصفیه آب رزینی که جنس بدنه آن مخزن frp باشد سختی گیر فایبرگلاس گفته میشود. فشار تست سختی گیر FRP معادل 10 بار و فشار کاری آنها حداکثر 6 بار می‌باشد. رنگ بدنه آن اصولا سفید و یا آبی بوده و مزایایی همچون سرعت بالای تولید و عدم خوردگی را یدک میکشد. شیر مورد استفاده روی سختی گیرهای فایبرگلاس تمام اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک خواهد بود و مخازن آن وزن بسیار کمی نسبت به نمونه فلزی دارند.

تمامی مخازن مورد استفاده جهت ساخت سختی گیرهای فایبرگلاس وارداتی از کشور چین یا تایوان می باشد و علیرغم تلاشهایی که برای ساخت این سختی گیرها در ایران شده است هنوز نتیجه مطلوبی حاصل نشده است.

سختی گیر فلزی

به دستگاه سختی گیری که جنس بدنه اصلی آن گالوانیزه یا استیل باشد و شیر آن کله گاوی یا سولو ولو باشد سختی گیر فلزی گفته می شود. فشار تست سختی گیرهای فلزی 14 بار و فشار کاری آنها بین 4 تا 7 بار می‌باشد. بمنظور تولید بدنه دستگاه نیاز به امکانات خاصی نیست لیکن وجود عدسی زن محدب فلزی در کارخانه سازنده ضروری می‌باشد.

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

سختی گیر رزینی

بدلیل استفاده از رزین تبادل یونی درون این دستگاه‌ها به آنها سختی گیر رزینی گفته می شود و برای نرم کردن آب مورد استفاده در مصارف آشامیدنی، دیگهای آبگرم، برج خنک کن و… کاربرد دارد.

اساساً، ظرفیت این دستگاهها با میزان ظرفیت تبادل یونی مورد نیاز طراحی و تولید میگردد و 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.

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

به سختی گیر گفته میشود که جهت تصفیه آب مصرفی که همزمان شامل آب آشامیدنی مصرفی و آب مورد نیاز تاسیسات است، به کار میرود. آب نرم شده توسط دستگاه سختی گیر آشامیدنی دارای تمامی 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 میلیگرم 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. لذا استفاده از سختی گیر صنعتی با رزین C100 برای نرم کردن آب برای مصارف آشامیدنی کاری اشتباه و باعث ضرر به بدن انسان ها مخصوصا کودکان می شود. در این موارد باید از رزین فود گرید با عنوان تجاری C100E استفاده نمود.

سختی گیر موتورخانه

در موتورخانه‌های خانگی یا صنعتی برای گرفتن سختی آب از سختی گیر موتورخانه استفاده می شود که در این حالت نیاز است سختی کل به صفر برسد. رزین مورد استفاده در این حالت می توان علاوه بر کاتیونی از مدل انیونی نیز استفاده شود تا سایر املاح مضر برای تجهیزات و شیرآلات نیز به حداقل برسد.

تجهیزاتی که در موتورخانه‌ها استفاده میشود شامل دیگ، مبدلهای حرارتی، منبع کویل دار و دوجداره، لوله های مصرفی برای هدایت آب و… 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 و پایین آمدن راندمان حرارتی، افزایش سوخت مصرفی، گرفتگی لوله‌های و تیوبهای داخل مبدل حرارتی و کویلهای منبع کویل دار و… اشاره کرد. برای جلوگیری از تمامی این مشکلات می توان از سختی گیر رزینی موتورخانه استفاده کرد.

سختی گیر دوبلکس

به دستگاهی اطلاق میگردد که عموما از دو مخزن (اکثرا مشابه و هم اندازه) تشکیل یافته و عملیات نرم کردن آب بصورت مداوم توسط یکی از آنها انجام می شود. عملکرد هر یک از آنها به طور کلی مشابه سختی گیر رزینی معمولی می‌باشد با این تفاوت که در مدل دوبلکس سیستم لوله کشی و بکواش کمی متفاوت است.

ظرفیت سختی گیر دوبلکس بر اساس سطوح مختلف سختی آب ورودی تعیین میگردد. برای طراحی سختی گیر دوبلکس علاوه بر پارامترهای سختی کل، مدت زمان بین دو احیاء و میزان دبی آب؛ معیار مهم دیگری که باید در نظر گرفته شود، میزان جریان آب مداوم مورد نیاز است. این مسئله تاثیر مستقیمی بر اندازه لوله کشی، سایز شیر اتوماتیک و بعضاً اندازه هر ستون سختی گیر دارد. زیرا آب برای رسیدن به سختی حداقل باید بصورت مداوم رزین تماس داشته باشد.

در سرعت جریان طراحی می توانید افت فشار بین 3/4 الی 1 بار انتظار داشته باشید. حداقل فشار مورد نیاز برای کارکرد صحیح سیستم دوبلکس 2 بار و حداکثر 8 بار است.

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 اطلاعات ارائه شده توسط کارفرما، ظرفیتی بالا تر از 2000 کیلو گرین یا 2 میلیون گرین مورد نیاز باشد. با توجه به انکه حداکثر ظرفیت  سختی گیر که عملکردی بهینه با راندمان بالا داشته باشد 2000 کیلو گرین می‌باشد لذا برای ساخت دستگاهی با ظرفیت بیشتر از آن (برای مثال 3500000 گرین) چاره کار استفاده از سختی گیر 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 سختی گیر اولیه تحت بکواش قرار می گیرد.

تجهیزات و لوازم مورد نیاز برای ساخت سختی گیر دوبلکس عبارتند از:

• مخزن اصلی
• شیر کنترلی
• نازلها
• بستر سیلیسی
• رزین
• درب منهول
• تانک نمک و…
• شیر نمونه گیری به منظور سنجش مشخصات شیمیایی
• کنتور در مسیر آب سختیگیری شده جهت ارسال اطلاعات به تابلو برق
• مانومتر جهت مانیتورینگ فشار داخل مخزن
• شیر درین یا شیر تخلیه
• صافی
• ونت هوا
• ورودی
• خروجی

اساس کار 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.

نحوه عملکرد سختی گیر آب

دستگاهی که ما به سختی گیر آب می شناسیم از یک مخزن شامل رزین تبادل یونی کاتیونی و یک مخزن آب نمک 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 آب سخت 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 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 جایگزین 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 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 نوبت انجام عملیات احیاء است.

آب نمک با غلظت سدیم را در سطح رزین در بالاترین حد قرار می دهدو به اصطلاح 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 لذا معمولاً سختی گیر آب برای آغاز روند احیاء معمولا در شب تنظیم میشود. این پروسه هم میتواند بصورت دستی انجام گیرد و هم با استفاده از شیرهای تمام اتوماتیک، بدون دخالت انسان انجام پذیرد.

قیمت سختی گیر

عوامل موثر در قیمت سختی گیر آب عبارتند از:

• ظرفیت که رابطه مستقیم با قیمت سختی گیر دارد و ظرفیت بیشتر، قیمت را بالاتر خواهد بود
• جنس بدنه: بالاترین قیمت مربوط به سختی گیر استیل، سپش فایبرگلاس و در نهایت گالوانیزه است.
• ضخامت بدنه که خود پارامتری وابسته به فشار کاری دستگاه بوده و هر چقدر فشار بالاتر رود ضخامت بدنه بالاتر و نهایتا قیمت سختی گیر بالاتر می رود.
• نوع نازل: بالاترین مربوط به نازلهای برنجی و کمترین مربوط به مدل پلاستیکی است.
• نوع شیر کنترلی: اتوماتیک بودن شیر کنترل جریان چیزی در حدودا 10 درصد قیمت سختی گیر را افزایش می دهد
• مقدار و جنس رزین: استفاده از رزین پرولایت انلستان قیمت سختی گیر را بالاتر می برد و هر مقدار حجم بیشتری رزین استفاده شود مشخصا قیمت دستگاه بیشتر خواهد شد.
• تجهیزات جانبی دستگاه همچون ظرفیت تانک نمک، گیج و نیز تاثیراتی هر چند جزءی بر قیمت دستگاه رسوبگیر دارند.

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.

شاید در روزهای اول خرید هیچ تفاوت و مشکلی بین یک سختی گیر ارزان قیمت و گران قیمت 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 نمائید.

• قیمت سختی گیر 30 کیلوگرین از 70.000.000 ریال آغاز شده و در صورت نصب شیر اتوماتیک برند اروپایی و رزین اصل تا 188.000.000 ریال قیمت گذاری میگردد.
• قیمت سختی گیر 120.000 گرین از 16.000.000 تومان آغاز و تا 30.000.000 میلیون تومان با شیر اتوماتیک 5 حالته و رزین انگلیسی قابل تولید است.
• قیمت سختی گیر 300 کیلوگرین از 328.000.000 ریال آغاز و تا 565.000.000 ریال ادامه دارد.
• 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 150.000.000 تومان بوده و در صورت استفاده از رزین مرغوب و شیر اتوماتیک تا 260.000.000 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.

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.

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 رانکسین 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

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 بر اساس 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 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 1/2 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 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 س,لو 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.

نصب سختی گیر

پس از آماده نمودن تجهیزات لازم جهت نصب، دستگاه را بر اساس پلان استقرار بر روی فوندانسیون به دقت جاگذاری نمایید و شیر سرویس را در دسترس قرار دهید. در برخی پروژه ها باید پایه های مخزن را بر روی پلیت های تعبیه شده قرار دهید و با رول بولت فیکس نمایید. ارتفاع مناسب جهت نصب مخزن از کف موتورخانه بین 25 تا 40 سانتیمتر در نظر گرفته می شود. فاصله مخزن از سایر تجهیزات موتورخانه ای باید حداقل 80 سانتی متر و از قسمت پشت با دیوار 50 سانتی متر و از بغل با دیوار نیز 50 سانتی متر باشد.

بر اساس کاتالوگ سختی گیر، میزان معینی از رزین و سیلیس را درون مخزن بریزید و از سالم بودن رزین ها اطمینان حاصل نمایید. توسط آچار فرانسه و تخت پیچ های دریچه های بالا و پایین را باز کنید. صفحه نازل و نازلها را بررسی و چک نمایید که دچار انسداد و رسوب نباشند. دریچه پایین را باز کنید و دانه های سیلیس را بر روی صفحه نازل بریزید که برای مخزن اف ار پی باید با قیف ریخته شود و بعد از بالا رزین ها را بر روی بستر سیلیس بریزید.

بعد دریچه ها را با پیچ و مهره بسته و محکم کنید. دستگاه را توسط شیر هواگیری، هواگیری نمایید. حال همه شیرها را ببندید و شیر هواگیری را باز کنید و شیر س,لولو را در حالت RUN قرار دهید. شیر ورودی را باز کنید و مخزن را خروجی را باز کنید و بدین ترتیب سختی گیر رزینی وارد مرحل بهره برداری و تصفیه می گردد. به فشار نسبی داخل مخزن توجه کامل داشته باشید که بین 1/7 تا 2/5 باشد.

راه اندازی سختی گیر

به منظور استفاده بهینه از سیستم نرم کننده آب باید به دقت دستگاه توسط یک نصاب حرفه ای نصب گردد که ما در این بخش مراحل راه اندازی و بهره برداری را به ترتیب بیان خواهیم نمود.

دستگاه باید نزدیک کفشور بر روی فوندانسیون و دور از تجهیزات گرمایشی و در مکانی سرپوشیده به دور از تابش مستقیم نور خورشید نصب گردد. دقت نمایید که دستگاه در اماکن دارای خواص اسیدی یا قلیایی نصب نگردد. دمای محیط محل خط تخلیه نباید کمتر از 5 و بیش از 50 درجه سانتیگراد باشد.

لوله ای که قرار است درون مخزن قرار گیرد را به نازل پایینی با چسب بچسبانید و لوله را درون مخزن قرار دهید و اضافه لوله را تا بالای دهانه گلویی برش دهید. روی دهانه فوقانی لوله را بپوشانید و رزین را درون مخزن نگهداری بریزید. نازل بالایی را درون شیر کنترلی پیچانده و سفت نمایید. دقت کنید که طول لوله داخل مخزن نباید بیش از 2 میلیمتر بلندتر باشد و بعد از برش سمباده زده شود تا به اورینگ شیر کنترلی آسیب وارد نشود.

به هنگام ریختن رزین مراقب ورود آشغال یا ذرات خارجی به درون مخزن باشید. حال بعد از اتصال شیر کنترلی نوبت اتصال کانکتور می باشد. واشر را درون کانکتور قرار دهید و به پورت ورودی شیر کنترلی متصل کنید و واشر خروجی کانکتور را به پورت خروجی متصل کنید. اتصال کانکتور در شیرهای جریانی مصداق داد و نه در شیرهای زمانی. نکته مهم در این قسمت این است که در کانکتور خروجی یک فلومتر تعبیه شده است.

گیج فشار را بر روی خط ورودی آب به درون مخزن نصب کنید و سپس شیرهای خطوط ورودی و خروجی آب، خط بای پس را بر روی سیستم لوله کشی نصب کنید و شیر نمونه برداری نیز در قسمت خروجی آب نصب شده است.

خطوط ورودی و خروجی موازی با یکدیگر نصب شده اند. اگر ارتفاع خروجی سختی گیر بالاتر از شیر کنترلی باشد باید در قسمت مخزن آب و نمک که در زیر مخزن اصلی قرار دارد یک کنترل سطح نصب گردد تا به هنگام بکواش از ورود مجدد آب به درون مخزن ممانعت گردد.

در مرحله بعد باید قطعه کنترل دبی آب را به پورت خروجی تخلیه شیر کنترلی متصل نموده و قطعه متصل به شلنگ تخلیه را به شیر کانکتور متصل و سفت نمایید و بعد شیلنگ تخلیه را در نزدیک کفشور قرار دهید.

در ادامه نوبت به اتصال شیرکنترلی به مخزن آب و نمک می رسد. مهره کانکتور را تا انتهای تیوپ کشیده و بوشن را درون تیوپ بگذارید. قطعه قرمز رنگ کنترل فلو را درون پورت خط آب و نمک شیر کنترلی قرار دهید. مهره اتصال تیوپ را درون پورت آب و نمک جا داده و آن را پیچانده و سفت نمایید و سر دیگر تیوپ را درون مخزن محلول نمک قرار دهید. بعد از نصب اصولی و طی مراحل ذکر شده، دستگاه سختی گیر آماده سرویس می باشد.

نگهداری سختی گیر رزینی

• چنانچه آب ورودی به دستگاه دارای مقادیر بالای سختی و ذرات معلق باشد حتما قبل از ورود آب به دستگاه نرم کننده آب باید این ذرات معلق و جامد و فلزات سنگین اعم از منگنز و آهن را توسط فیلتر شنی تصفیه شود و بعد آب پیش تصفیه شده را به درون مخزن هدایت نمایید. چرا که ذرات معلق و فلزات سنگین عمر رزین ها را کاهش می دهد.

• آب نرم شده خروجی را توسط کیتهای سختی سنج آزمایش نمایید چنانچه شاهد مقادیر سختی بیش از حد مجاز بودید حتما نسبت به احیای رزین اقدام نمایید.
• سالی یکبار شیر چند راهه را گریس‌کاری نمایید.
• به هنگام احیای رزین توسط آب نمک فشار داخل سختیگیر را چک نمایید که بین 1.7 تا 2.5 بار باشد. در صورت کم بودن فشار کاری کمتر از این مقدار، محلول آب و نمک به درستی درون مخزن مکش نمی گردد و در صورت بالا بودن فشار، شیر چند راهه دچار آسیب می گردد. دقت کنید در فشار بالا بیش از 4 بار، قبل از شیر چند راهه از یک شیر فشار شکن استفاده نمایید.
• جهت احیای رزینها از نمک با خلوص بالا استفاده کنید تا عمر رزینها افزایش یابد.
• به هنگام باز و بسته کردن شیر چند راهه دقت کافی به خرج دهید و ناگهانی شیر چند راهه را رها نکنید چرا که موجب آسیب زدن به قطعات داخلی شیر می گردد.
• مراقب یخ زدگی رزین در فصول سرد باشید چرا که یخ زدگی رزین سبب افت کارایی آن در نرم سازی آب می گردد.
• دقت نمایید آب ورودی به مخزن در داخل آن در پایان سیکل احیا و نرم سازی باقی نماند.
• کیسه های رزین سختی گیر پس از باز شدن حتما در مجاورت آب قرار گیرند.
• میزان مکش نمک را قبل از نصب و به هنگام طراحی دستگاه تنظیم نمایید.

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 احیای مناسب صورت نمی گیرد و عمر مفید رزین که از 5 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.

اندازه گیری سختی آب

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. مراحل مختلف استفاده از کیت سختی سنج را در ادامه تشریح نموده ایم.

1. کیت سختی سنج دارای محلولهای D ,C ,B می‌باشد و دارای یک ظرف جهت انجام آزمایش می‌باشد.
2. مقدار آب تا خط نشانه ظرف میریزیم تا سطح آب در آن خط قرار بگیرد.
3. چهار قطره از محلول B را داخل ظرف ریخته تا آب تغییر رنگ بدهد.
4. در صورت تغییر رنگ آب به آبی به این معنی است 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.
5. 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.
6. 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.
7. در صورتی که سختی آب از 17.1 کمتر باشد از محلول D استفاده می کنیم.

محصولاتی که در انتها پیشنهاد می نمائیم حتما به مطالعه انها بپردازید:

• فیلتر کربنی