سختی گیر – قیمت و محاسبه ظرفیت سختی گیر

سختی گیر (water softner) دستگاهی است که برای حذف TH آب در صنایع مختلف نظیر صنایع غذایی ، نساجی و رنگرزی ، چرم سازی ، شستشو ، دستگاه های حرارتی و برودتی ، ساخت بتن و …. بکار میرود. سختی گیر یا رسوب گیر با کمک رزین تبادل یونی با حذف سختی کل آب (TH: Total Hardness) آبی نرم و بدون رسوب تولید میکند.
اجزای تشکیل دهنده سختی گیر:

  1. مخزن اصلی سختی گیر که از جنس فلزی و فایبرگلاس ساخته میشود و دارای دریچه های بازدید جهت پر و خالی کردن سیلیس و رزین میباشد. داخل مخزن های سختگیر در قسمت بالایی و پایینی از داخل دارای نازل برای پاشش آب بر روی رزین میباشد.
  2. شیر سختی گیر که از سه نوع شیر سولو ولو سختی گیر ، شیر پلی اتیلن دستی و شیر پلی اتیلن اتوماتیک برای تنظیم حالت های کاری دستگاه سختی گیر مورد استفاده قرار میگیرد.
  3. مخزن نمک دستگاه سختیگیر از جنس پلی اتیلن میباشد و برای احیای سختی گیر مورد استفاده قرار میگیرد .
  4. رزین تبادل یونی که اصلی ترین جزء دستگاه سختی گیر میباشد و کار جدا کردن یونها از آب توسط رزین صورت میگیرد رزین ها به چند دسته تقسیم بندی میگردند که بعدا مفصل به شرح آنها خواهیم پرداخت

انواع سختی گیر

سختی گیر رزینی

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

نحوه ی عملکرد این نوع  سختی گیر به صورتی است که با جایگزینی یون های منفی و مثبت که در آب سخت و رزین موجود می باشد سبب می شود سختی آب گرفته شود در این روش چون یون های منفی و مثبت در رزین عوض می شود پس بعد از این کار سختی گیر از سیکل خارج می شود و با محلول آب و نمک موجود بک واش می شود تا رزین دوباره احیا شود .

این نوع سختی گیرها در دو نوع تک مخزنه یا دوبلکس موجود می باشد که در جاهایی که زمان برای بک واش موجود نباشد از دوبلکس استفاده می شود که باعث می شود سختی گیر هیچگاه از مدار خارج نشود.

دانلود مشخصات فنی و ظرفیت سختی گیر رزینی pdf

سختی گیر مغناطیسی

این نوع سختی گیر کریستال های کلسیم کلسیم را خنثی می کند . با ایجاد میدان مغناطیسی باعث می شود یک جریان القایی ایجاد شده و بر یون های کلسیم و کلسیم کربنات اثر می کند و کریستال های کلسیم را به کریستال های کلسیت آرگونیت تغییر می دهد .

اصولا سختی گیر مغناطیسی سختی آب را حذف نمی کند بلکه باعث می شود تمایل یون ها به رسوب گذاری کمتر شود پس در صنایعی که نیازمند به حذف سختی آب هستیم از این نوع سختی گیر استفاده نمی کنند.

فواید استفاده از این نوع سختی گیر :

  • از رسوب در لوله ها جلوگیری به عمل می آورد
  • افزایش انتقال حرارت در مبدل ها
  • دفع رسوبات که از قبل در جداره ها وجود دارند
  • کاهش خوردگی در تجهیزات و افزایش عمر تجهیزات

سختی گیر الكترونيکی

امواج الكترونيكي که به طورت مداوم تغییر پیدا می کند توسط دستگاه PAC توليد واز طريق آنتن هايي كه بدور لوله آب پيچانده مي شود به آب سخت داخل لوله انتقال داده مي شود .تحت تاثير اين ميدان نمكهاي محلول كه به صورت يون در آب هستند به شكل بلورهاي ريز و معلق در مي آيند.تجمع اين ذرات هسته تشكيل دهنده بلور خنثي كربنات كلسيم به شكل رسوب معلق درآب را تشكيل مي دهند كه فاقد خاصيت چسبندگي مي باشد .لذا ديگر روي جدار داخلي لوله و تجهيزات رسوب تشكيل نمي شود ونيز به دليل بالا رفتن حلاليت آب رسوب هاي قبلي نيز درآب حل وتبديل به بلورهاي معلق در آب مي شود.

سختی آب چیست؟

به یونهای کلسیم و منیزیم و منگنز و کروم و … که تشکیل دهنده سختی آب میباشند 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 سختیگیر خواهیم داشت 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 گیر

طرز کار سختی گیر رزینی

اساس و طرز کار سختی گیر جایگزینی یون های کلسیم و منیزیم آب سخت با سدیم موجود در رزین میباشد، که پس از مدت زمان طراحی شده برای سختی گیر 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 و جریان اب ورودی قطع شده و دستگاه از مدار خارج میگردد و بوسیله سنگ نمک احیا میشود و یونهای سدیم نمک جایگذین یونهای منفی جذب شده از آب میگردد و رزین دوباره آماده برای سختیگیری 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 احیا رزین 2 ساعت زمان نیاز دارد که در پایان تایم کاری هر روز انجام میپذیرد و درصورتی که امکان قطع آب نباشد باید از دو مخزن رزین استفاده کنیم که به اصطلاح سختیگیر دوبلکس (duplex) نامگذاری میشود و در زمان احیای یک سیستم آب از سیستم بعدی عبور خواهد کرد.

محاسبه سختی آب

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

تاثیرات رسوب بر انتقال حرارت

ضخامت رسوب (mm) کاهش راندمان انتقال حرارت %
0.8 9
2 12
3 25
6 40
9.6 55
12.5 70

برای بدست آوردن سختی آب منطقه ای که می خواهیم در آن سختی گیر نصب کنیم می توانیم به روش های مختلف بدست بیاوریم:

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

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

مرحله اول :کیت سختی سنج دارای محلول های D,C,B  می باشد و دارای یک ظرف جهت انجام آزمایش می باشد.

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 می باشد که آب دارای سختی نمی باشد و در صورت تغییر رنگ به قرمز آب دارای سختی می باشد.

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 قطره های 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.

محاسبه ظرفیت سختی گیر

جهت 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 سختیگیر رزینی =((ABC)/17/1)/1000
با جایگذاری اعداد در فرمول بالا ظرفیت دستگاه سختی گیری که پاسخگوی نیاز این پارامترها میباشد، بدست میاد و با استفاده از جدول های مربوط به سختی گیر های فایبرگلاس و فلزی مقدار رزین و نوع دستگاه مشخص میشود.

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر از فرمول زیر استفاده میشود »

  • دبی آب مصرفی
  • سختی کل TH
  • زمان بین دو بکواش
محاسبه ظرفیت سختی گیر

انواع رزین سختی گیر 

بر اساس کاربرد سختی گیر از رزین های متفاوتی برای دستگاه سختیگیر میتوان استفاده نمود.
رزین ها توسط شرکت های مختلف تولید میگردند که شامل پرولایت انگستان ، بایر آلملن ، تک چینی و جاکوبی چین و … میگردد
براساس نوع تصفیه آب و مواد موجود در آب وروری از رزین کاتیونی و یا رزین آنیونی استفاده میشود
برای تصفیه آب و پایین آوردن سختی کل (حذف یونهای کلسیم و منیزیم) از رزین کاتیونی استفاده میسود و برای حذف نیترات ها و … از آب فاضلاب و یا آب آلوده از رزین آنیونی استفاده میکنیم که هر کدام طراحی جداگانه ای دارد.
رزین های تولیدی هر شرکتی دارای مشخصات و نام های مختلفی میباشند و این شرکت بنا به کیفیت بالای محصولات رزین پرولایت و در دسترس بودن آن مایل به استفاده از رزین پرولایت انگلیسی در محصولات خود میباشد.

مشخصات فنی انواع سختی گیر

در تصاویر زیر می توانید مشخصات فنی انواع سختی گیر را مشاهده نمایید البته برای مشاهده ی تمامی ظرفیت ها فایل فشرده را از آخرین همین مطلب دانلود کنید با تشکر

سختی گیر رزینی 30 کیلو گرین
سختی گیر رزینی 60 کیلوگرین

مروری بر تاریخچه سختی گیر ها

سال 1900 میلادی  

در اوایل دهه 1900، سختی گیر ها  برای کسانی که آب اندکی برای مصرف داشتند اولویت بندی شد. دکتر رابرت گان، دکتر دکتر آلمانی، در تحقیقات خود اولین سیستم حذف سیستم مهار را طراحی کرد، و روسیه که کشوری در حال توسعه بود اولین سیستم نرم کننده زئولیت که نصب شده در یک نیروگاه برق بود طراحی کرد

سختی گیر های اولیه بسیار بزرگ بودند 30 تا 36 اینچ  که بعد به کار گیری بعد از ساعتها می توانستند آب نرم تحویل دهند. یکی ازاولین شرکت های تولید کنندگان سختی گیر Pfaudler Permutit که در نیویورک قرار داشت ،بود که در تکنولوژی نرم کردن آب سرمایه گذاری کرده بود.

سال 1980 میلادی

 تکنولوژی سختی گیر ها تا اوایل دهه 1980 تغییر زیادی نکرد . اما در دهه 1990 HARVEY BOWDEN متوجه شد برای نرم کردن آب می توان از روش های غیر الکتریکی نیز استفاده کرد و پایه kinetico water softner را پایه ریزی کرد  که در اواخر دهه 1990 کارخانه تولید این نوع سختی گیرها را که برپایه الکتریکی نبودند را احداث کرد.

سال 1995 میلادی

در سال 1995، بلور های  نمک برای سختی گیر های آب معرفی شد، که اجازه می داد سیستم های سختی گیر آب مدتی زمان طولانی بدون نیاز به احیا کار کنند.

در حال حاضر، تکنولوژی های  جدید اجازه می دهند تا مخازن و فن آوری های تسهیل کننده و تصفیه آب بسیار کوچکتر، کارآمدتر و مقرون به صرفه تر باشند.سختی گیرهای  آب ظرفیت بالاها تولید شد که می توانند آب بیشتری از قبل را تولید کنند و آب سالمتری را تولید کنند.

امروزه استفاده از سختی گیر ها که انواع مختلفی دارند از جمله : رزینی و مغناطیسی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند برای حذف یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب برای مصارف آشامیدنی و تاسیساتی به کار گرفته می شوند.

سختی گیر موتور خانه

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

تجهیزاتی که در موتورخانه ها استفاده می شود 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 که تمامی این تجهیزات به صورت مستقیم با آب در تماس می باشند حال اگر آب مورد استفاده ما دارای یون های کلسیم و منیزیم باشد سبب ایجاد رسوب در تمامی تجهیزات موتورخانه ای می شود 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 می باشد  که سبب پایین آمدن راندمان حرارتی – افزایش سوخت مصرفی – گرفتگی لوله های و تیوب های داخل مبدل حرارتی و کویل منبع کویل دار و غیره می شود .

برای جلوگیری از تمامی این مشکلات می توان از سختی گیر رزینی استفاده کرد تا سختی موجود در آب را گرفته که علاوه بر جلوگیری از ایجاد مشکلات ، از لحاظ مالی نیز با صرفه تر می باشد .

سختی گیر 325 کیلوگرینی

سختی گیر 325 کیلوگرینی در موتورخانه ی صنعتی کاربرد دارد که 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 که رزین های مختلفی در بازار وجود دارد که بیشتر از رزین پرولایت انگلستان در سختی گیر رزینی استفاده می شود.

ابعاد و مشخصات فنی سختی گیر 325 کیلوگرینی :   قطر ← cm  61

                                                             ارتفاع← cm 192

                                                            حجم رزین ← lit 275

                                                            حجم تانک ← lit  200

                                                           سایز لوله کشی ← in 2

برای سختی گیر رزینی 325 کیلوگرینی  می شود از سه نوع شیر استفاده می کنند :

1- شیر اتوماتیک   2 – شیر نیمه اتوماتیک   3 – شیر دستی

که با توجه به درخواست کارفرما یکی از سه نوع ولو بالا بر روی سختی گیر نصب می شود.

استقاده از شیر اتوماتیک در سختی گیر باعث راحتی در بکواش ، علی رغم داشتن قیمت بالاتر نسبت به سایر شیرها می شود.

سختی گیر