خانه / فروشگاه تاسیسات پیمان / تصفیه آب / سختی گیر و رسوب زدا

سختی گیر و رسوب زدا

سختی گیر تاسیسات پیمان

سختی آب چیست و چه مشکلاتی ایجاد میکند؟

سختی گیر راه حلی مناسب برای رفع سختی آب است. سختی آب یکی از عوامل اصلی در ایجاد رسوب بر روی جداره تجهیزات صنعتی و تاسیساتی است می باشد. تشکیل این نوع رسوبات باعث بروز مشکلات مختلفی در این سیستمها میشود. از جمله‌­ی این مشکلات میتوان به گرفتگی درون لوله های انتقال آب، خوردگی تجهیزات، کاهش امکان انتقال و تبادل حرارت در دیگهای بخار، منابع کوییل دار و مبدلهای حرارتی و … اشاره کرد.

مشاهده محصولات سختی گیر

این رسوبات ناشی از وجود نمکهایی در آب هستند که از ترکیب کاتیونهایی چون کلسیم و منیزیم و آنیونهایی چون بی کربنات، سولفات، نیترات و … تشکیل می‌شوند. ترکیبات مربوط به بی‌کربنات کلسیم و منیزیم را سختی موقت می‌نامند. و ترکیبات مربوط به سولفات، کلرور و نیترات کلسیم یا منیزیم را سختی‌دائم می‌نامند. مجموع سختی‌ دائم و سختی‌ موقت، سختی کل نام دارد. سختی گیر ها راه حل‌هایی برای این معضل ارائه می‌دهند.

سختی گیر چگونه مشکل سختی آب را برطرف میکند؟

برای حل مشکل رسوب گذاری آب باید عامل ایجاد آن یعنی سختی را کنترل کرد. برای این امر روشهای گوناگونی وجود دارد و از انواع سختی گیر های زیر میتوان استفاده نمود.

1- سختی گیر رزینی:

یکی از روشهای متداول استفاده از سختی گیرهای رزینی است. در این نوع سیستم آب تحت فشار از میان رزینهای کاتیونی عبور داده میشود. درواقع رزین با جذب کلسیم و منیزیم آب، عامل اصلی رسوب گذاری را از آب حذف میکند. ولی در عوض برای ایجاد تعادل یونی در آب به ازای هر یون دو ظرفیتی کلیسم و منیزیم، دو یون تک ظرفیتی سدیم را به آب پس میدهد. این عمل را تبادل یون و این نوع سختی گیر را سختی گیر تبادل یونی یا همان  exchange  ionمی نامند.

از مزایای استفاده از این روش میتوان حذف کامل عوامل سختی ساز آب و برگشت ناپذیر بودن سختی آب را نام برد(سیستمهای مغناطیسی این مزیت را ندارند). قابل احیا بودن رزین و استفاده مجدد از آن در دوره‌های طولانی از دیگر مزایای این روش است. نیاز به انجام عملیات احیا در زمان اشباع رزین و نیاز به وجود اوپراتور، از معایب این مدل‌ها است. هرچند در سالهای اخیر بدلیل ورود سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک این مشکل برطرف شده است.

سختی گیر رزینی

2- سختی گیر مغناطیسی و آلتراسونیک:

استفاده از رسوبزداهایی به شکل سختی گیر های مغناطیسی و الکترومغناطیسی و آلتراسونیک در سالهای اخیر بسیار رایج شده است. نحوه عملکرد سختی گیر مغناطیسی و الکترومغناطیسی به این شکل است که یونهای درون آب با عبور از یک میدان مغناطیسی قوی به حالت غیرفعال در می‌آید. و در درون آب معلق می‌شوند و دیگر رسوب نمی‌کنند. هر چند در این سیستم آب پس از مدت زمان طولانی و یا ایجاد شوک به شکل ضربه یا تغییر دما مجددا به حالت اول باز می‌گردد. لذا باید از این مدل سختی گیر در سیکل های گردشی و یا مسیرهایی که آب به طور کامل از سیستم خارج و مصرف میشود استفاده نمود. از مزایای این سیستم میتوان کوچک بودن و عدم نیاز به نگهداری و یا وجود شخصی به عنوان اپراتور را نام برد.

سختی گیر مغناطیسی

انواع مختلف سختی گیر با توجه به جنس بدنه

سختی گیر می‌تواند با توجه به ظرفیت و میزان فشار تعریف شده در پروژه مورد نظر از جنس فایبرگلاس (FRP) و یا فولاد گالوانیزه باشند که در هر دو حالت تحت فشار (به طور معمول بین 3 تا 7 بار) و به شکل یک استوانه عمودی ساخته می‌شوند.

سختی گیر فایبر گلاس

استفاده از فایبر گلاس در بدنه سختی گیر مزایای فراوانی دارد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. اما به صورت کلی فایبرگلاس نوعی ماده کامپوزیت است که از دو ماده فیبر یا الیاف تقویتی و رزین که این الیاف تقویتی را احاطه میکنند، تشکیل شده باشد.

FRP  یاFiber Reinforced Plastic  فیبرهای تقویت شده پلاستیکی (پلیمری) هستند که در صورت استفاده در بدنه سختی گیر مزایای فراوانی ایجاد میکند. از جمله مزایای بدنه فایبر گلاس می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • مقاومت در برابر خوردگی در مقابل مواد شمیایی اسیدی و بازی
  • عایق بودن
  • تنوع رنگ و ماندگاری بالا (به طور معمول سختی گیر ها با جنس بدنه FRP در دو رنگ سفید و آبی استفاده میشوند)
  • وزن کم
  • تحمل فشار بالا (فشار تست در سختی گیر های FRP معمولا 10 بار می‌باشد)
  • مقاومت کششی بالا
  • نفوذ ناپذیری مغناطیسی
  • امکان تقویت به صورت خارجی

به صورت کلی سختی گیر با جنس بدنه FRP  در ظرفیت‌های پایین کاربرد و محبوبیت بیشتری دارند.

 

سختی گیر فلزی

سختی گیر فلزی از جنس فولاد گالوانیزه شده و به صورت استوانه عمودی ساخته می‌شوند.

فولاد استفاده شده در سختی گیر فلزی گالوانیزه میتواند با توجه به کاربرد، ترکیبی از آلیاژهای مختلفی مانند کروم، وانادیوم، نیکل و… باشد. که به روش غوطه وری گرم در وان روی مذاب و در دمای 460 درجه سانتی گراد ایجاد می‌شود.

این نوع از فرآوری (گالوانیزاسیون)، فولاد را نسبت به زنگ زدگی به شدت مقاوم می‌کند و با توجه به آلیاژ فولادی استفاده شده، مقاومت کششی تا 4200 نیوتون بر متر مربع را ایجاد می‌کند. فشار تست نیز در سختی گیر های فلزی 20 بار ( در سختی گیرهای FRP 10 بار) می‌باشد.

سختی گیر فلزی گالوانیزه به طور معمول برای ظرفیت های بالاتر استفاده می‌شوند.

 

واحد گرین در سختی گیر های آب

واحد گرین grain  را معمولاً در کنار نام سختی گیرها مشاهده می‌کنیم اما گرین چه واحدی است و تاریخچه آن چیست؟

گرین یک واحد اندازه‌گیری است که در صنایع مختلف از آن استفاده می‌کنند. واحد گرین یک واحد اندازه گیری بسیار قدیمی است، که از عصر برنز قدمت دارد. همچنین در گذشته پایه قانونی سیستم های وزن سنتی در انگلیس بوده و بر اساس وزن یک دانه غلات ایده آل است. که میانگین وزن توده‌های دانه گندم و جو بخشی از تعاریف قانونی واحد این جرم بوده‌اند.

این واحد دقیقا معادل 64.79891 میلی گرم است، اما در سختی گیر آب از آن به عنوان ظرفیت سختی گیری استفاده می‌گردد به این صورت که در آمریکا و کانادا میزان سختی آب را با یکای گرین در گالن ((gpg بیان میکنند که هر (gpg)  معادل   ppmمی‌باشد.

پس یک سختی گیر با ظرفیت 60.000 گرین می تواند 60.000 گالن با سختی 1gpg  را رسوب زدایی و سختی گیری کرده و سپس وارد سیکل احیا گردد. که در واقع معادل 3.84 کیلوگرم از رسوبات و مواد سختی زا در آب است.

نحوه نگهداری از سختی گیر های رزینی

معمولا رزین کاتیونی به عنوان ماده مصرفی و البته قابل احیا سختی گیر رزینی، برای احیا در آب نمک گذاشته میشود و یا با عبور جریان آب نمک از آن احیا می‌گردد. در صورت استفاده صحیح از رزین کاتیونی، پس از گذشت 5 الی 10 سال نیاز به تعویض دارد.

اما مواردی هست که باعث کاهش طول عمر رزین کاتیونی در سختی گیر آب، کاهش راندمان رزین کاتیونی و یا پایین آمدن کیفیت آب خروجی از سختی گیر رزینی می‌گردد که باید به آن توجه کرد.

  • به فکر استرلیزه کردن رزین کاتیونی سختی گیر نباشید!

از آنجایی که رزین کاتیونی در یک محیط تاریک و مرطوب قرار دارد که در واقع محیطی مناسب برای رشد باکتری ها ( اکثرا باکتری های بدون ضرر) می‌باشد، بعضا مشاهده شده که جهت پاکسازی آن، رزین کاتیونی در آب 100 درجه سانتی گراد قرار داده میشود که این کار باعث بروز آسیب در رزین کاتیونی خواهد شد.

همینطور استفاده از مواد شیمیایی به منظور پاکسازی فیلتر رزین کاتیونی باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی ودر نتیجه ایجاد مواد سرطان زا و ورود آنها به آب خروجی سختی گیر می‌گردد.

پس توصیه می‌گردد به دنبال استرلیزه کردن و یا پاکسازی رزین کاتیونی نباشید.

  • عایق بندی در فصول سرد را فراموش نکنید.

از آنجایی که رزین‌ های کاتیونی در فصول سرد سال یخ می‌زنند و این یخ زدگی باعث ایجاد آسیب در سختی گیر می‌گردد، عایق بندی موضوع مهمی در افزایش طول عمر رزین کاتیونی و همچنین سختی گیر رزینی می‌باشد. چرا که با انبساط آب در اثر یخ زدگی به تانک و لوله ها آسیب می‌رسد و باعث ایجاد ترک در آنها خواهد گردید.

  • در صورت وجود گل و لای و یا ذرات معلق، از سیستم فیلتراسیون در مسیر جریان آب ورودی استفاده کنید.

با پاک سازی آب بسیار کدر و یا حاوی گل و لای، به وسیله فیلترهای شنی و یا فیلترهای کربنی و استفاده ازآنها در مسیر ورودی به سختی گیر رزینی، عمر رزین کاتیونی دستگاه سختی گیر را بالا ببرید.

  • از سنگ نمک با خلوص پایین استفاده نکنید.

این کار باعث کاهش کارایی رزین کاتیونی در سختی گیر رزینی می‌گردد. چرا که ظرفیت تبادل یونی آن را کاهش می‌دهد.

  • احیا رزین کاتیونی در بازه های کوتاه تر.

بازه‌های زمانی کوتاه‌تر برای احیا رزین کاتیونی در سختی گیر در نظر بگیرید چرا که باعث اشباع نشدن رزین کاتیونی از یون‌های سخت خواهد شد و کارایی خود را دیرتر از دست می‌دهد.

و در آخر اینکه برای افزایش طول عمر رزین باید از واکنش کلر با رزین کاتیونی جلوگیری کرد. به این منظور توصیه می‌شود از گرانول کربنی برای این کار استفاده شود.

جهت انتخاب سختی گیر و رسوب زدای مناسب میتوانید از خدمات مشاوره کارشناسان تاسیسات پیمان استفاده نمایید.

آب و تصفیه آب

  • معنای آلودگی آب

آلودگی آب به هرگونه ناخالصی موجود در آب گفته می شود که باعث شود آب برای مصرف مورد نظر، مناسب نباشد. این ناخالصی ممکن است شامل مواد معلق مانند شن و ماسه و یا مواد محلول یعنی یون ها باشد. همچنین تغییر در شرایط دما و ph و حالت آب نیز از دیگر حالات آلودگی آب می باشد.

آلودگی آب با توجه به مورد مصرف آن مشخص می شود. بعنوان مثال آب با مواد محلول و tds مناسب برای آشامیدن ممکن است دارای سختی بالا باشد و برای مصارف صنعتی مانند دیگ بخار مناسب نباشد. در نتیجه این آب برای استفاده در دیگ بخار اصطلاحا آلوده است. جهت حذف یا کاهش آلودگی آب و رساندن آن به استاندارد مورد نیاز باید از روش تصفیه مناسب مانند سختی گیر رزینی بهره برد.

  • لزوم پرداختن به آب

استفاده از آب و تصفیه آن برای امور روزمره انسان، امری گریز ناپذیر است. علاوه بر انسان سایر موجودات زنده مانند گیاهان و جانوران نیز به آب سالم نیازمندند. تامین آب سالم برای صنعت کشاورزی و دامداری از اصول اولیه این صنایع می باشد. علاوه بر اینها استفاده از آب مناسب در سیستم های تاسیساتی و حرارتی و برودتی، تضمین کننده صحت کارکرد این دستگاه ها می باشد. بسیاری از صنایع مانند صنایع غذایی، لبنی، نفت، گاز، پتروشیمی، لباس و …  وابستگی کامل به آب دارند. هریک از صنایع نیازمند آب با کیفیت مشخصی است که توسط مراکز تحقیقاتی ارائه می شود. به همین دلیل در بیشتر صنایع استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی جز جدا ناپذیر سیستم تاسیسات می باشد.

استفاده از آب آلوده که مشکلات میکروبی داشته باشد و میکروارگانیزم های موجود در آن از حد استاندارد بالاتر باشد برای موجودات زنده اعم از انسان و حیوانات مضر است. این آب می تواند باعث بروز انواع بیماری ها گردد.

همچنین استفاده از آب با سختی بالا در صنایع، رسوب گذاری را افزایش داده و راندمان دستگاه ها و عمر مفید آنها را کاهش می دهد. در بسیاری از صنایع مخصوصا قبل از دستگاه های گرمایشی با استفاده از سختی گیر رزینی میتوان سختی آب را کاهش داد.

  • ناخالصی های آب

منابع آب موجود در کره زمین به دو دسته آب شور و آب شیرین تقسیم می شود که تنها 3 درصد از آب ها شیرین می باشد. آب شیرین در رودخانه ها، دریاچه ها و یا سفره های زیرزمینی ذخیره شده است. آب در یک سیکل از اقیانوس ها تبخیر شده و به صورت ابر در می آید. سپس بصورت بارش به سطح زمین بر میگردد. این آب تقریبا خالص می باشد اما به محض وارد شدن به رودخانه ها و یا عبور از لایه های خاک، آلودگی در آن بالا می رود. آب رودخانه ها یا همان آب جاری حاوی مواد معلق مانند شن و ماسه می باشد در حالیکه آب موجود در سفره های زیرزمینی مواد محلول بالایی دارد.

در ادامه به دسته بندی و انواع ناخالصی های آب اشاره می شود.

          مواد جامد معلق

مواد جامد معلق شامل گل و لای، شن و ماسه و سایر مواد ریز دانه می باشد، که در آب حل نمی شود و باعث ایجاد کدورت می گردد. وجود مواد معلق در آب، باعث ایجاد گرفتگی و تجمع در سیستم های تاسیساتی می شود.

          مواد جامد محلول

مواد جامد محلول در آب شامل مواد معدنی و مواد آلی است. حضور هر یک از این مواد در آب باعث بروز مشکلاتی می گردد.

مواد معدنی محلول در آب شامل طیف گسترده ای از یون ها مانند نیترات، نیتریت، کلسیم، منیزیم و فلزاتی همچون آهن و سرب و … می باشد.

مواد آلی محلول در آب ترکیباتی هستند که حاوی کربن باشند. این ترکیبات در اثر عبور آب از لایه های خاک و افزودن سموم کشاورزی و احتمال ترکیب آب با فاضلاب شهری و یا صنعتی، در آب ترکیب می شوند. حضور مواد آلی محلول در آب باعث ایجاد رنگ، بو و طعم نامطبوع می گردند.

          موجودات زنده مانند میکروارگانیزم ها و عوامل بیولوژیکی آب

وجود انواع باکتری ها، جلبک ها، ویروس ها، انگل ها و مواد درشت دانه بیولوژیکی از دیگر مشکلات آب است. هرچند تمامی میکروارگانیزم ها مضر نیستند، اما جداسازی آن ها از آب به دلیل عدم غربال، امری واجب می باشد. بسیاری از بیماری های همه گیر مانند اسهال، وبا، حصبه و عفونت انگلی از آب منتقل می شود.

سختی آب چیست؟

سختی آب یکی از فاکتورهای سنجش کیفیت آب می باشد که در کف کردن صابون، شفاف بودن لیوان های چیده شده در کابینت، در رسوب دیگ های بخار و سایر تجهیزات تاسیساتی تاثیر گذار است. آب سخت در صنعت باعث ایجاد رسوب، خوردگی و کاهش راندمان تجهیزات می شود.

حضور کاتیون های دو ظرفیتی در آب مانند کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، استرانسیوم و … باعث ایجاد سختی آب می شود. از آنجا که بین این کاتیون ها معمولا غلظت کلسیم و منیزیم نسبت به سایر دو ظرفیتی ها بیشتر است، عمدتا سختی را ناشی از کلسیم و منیزیم می دانند. ولی واقعیت این است که سایر دو ظرفیتی ها هم باعث ایجاد سختی در آب می شوند. در آب های زیرزمینی به دلیل عبور آب از لایه های خاک و انحلال نمک های موجود در خاک، عموما میزان سختی بالاتر از آب های سطحی است. وجود سختی در آب از دیدگاه بهداشتی عارضه ای ندارد. اما وجود سختی در آب مورد استفاده در صنعت جدا مساله ساز است. بطور کلی از نظر میزان سختی 4 دسته آب داریم:

  • Soft water یا آب نرم که سختی آن کمتر از 50 mg/l as caco3 است.
  • آب نسبتا سخت که سختی آن بین 50 تا 150 mg/l as caco3 می باشد.
  • آب سخت که سختی آن بین 150 تا 300 mg/l as caco3 است.
  • آب بسیار سخت که سختی یا TH آن بزرگتر از 300 ppm as caco3 است.

بطور کلی دو نوع سختی وجود دارد: سختی دائم و سختی موقت. که مجموع این دو سختی را سختی کل یا TOTAL HARDNESS می نامند. سختی موقت را می توان با حرارت دادن از آب حذف نمود در حالیکه برای حذف سختی دائم نیاز به دستگاه سختی گیر داریم.

سختی موقت

اگر کاتیون های ایجاد کننده سختی مانند کلسیم و منیزیم به همراه آنیون های کربنات یا بی کربنات باشند، به آن سختی موقت یا سختی کربناته گفته می شود. سختی کربناتی یا موقت، در اثر حرارت ناپایدار بوده و باعث رسوب کربنات کلسیم، CO2 و آب می شود. رسوب ایجاد شده در کتری به دلیل وجود همین سختی موقت می باشد.

این نوع سختی چون بسیار نامحلول تر از سختی دائم است، مشکلات بیشتری را در تاسیسات حرارتی ایجاد می کند. بعنوان مثال آب با سختی موقت در دیگ بخار ایجاد رسوب کرده و راندمان آن را کاهش می دهد. به همین دلیل همواره توصیه می شود از سختی گیر مناسب قبل از تجهیزات گران قیمت استفاده نمایید.

سختی دائم

اگر کاتیون های ایجاد کننده سختی مانند کلسیم و منیزیم با آنیون هایی مانند سولفات، سیلیکات، فسفات، کلراید، نیترات و یا هر آنیونی به غیر از کربنات و بی کربنات همراه شود، در آن صورت سختی دائم در آب وجود دارد. چنانچه این آب در تاسیسات صنعتی مورد استفاده قرار گیرد، رسوب ایجاد شده باعث ایجاد پدیده خوردگی حفره ای یا pitting می شود. این رسوب به دلیل بوجود آمدن پیل گالوانیکی باعث خوردگی فلز می گردد. باید توجه داشت که سختی دائم بدون گرم شدن آب هم باعث ایجاد رسوب می شود.

واحد سختی آب

همواره بین سختی و قلیائیت آب ارتباطی وجود دارد. با داشتن میزان سختی کل و قلیائیت، می توان مقدار سختی موقت و دائم و قلیائیت فلزات را تعیین نمود.

برای بیان میزان سختی آب، روش های مختلفی مانند روش آلمانی، انگلیسی، فرانسوی و امریکایی وجود دارد که در ایران معمولا از روش انگلیسی با واحد گرین grain استفاده می شود.

گرین واحد اندازه گیری بسیار قدیمی می باشد که قدمت آن به عصر برنز بر می گردد. گرین در واقع بر اساس وزن یک دانه غلات ایده آل تعریف شده و بر اساس میانگین وزن توده های دانه گندم و جو محاسبه شده است. واحد گرین برای سنجش جرم بکار می رود و اصالت آن به سیستم وزن سنتی انگلیس بر میگردد.

یک گرین دقیقا برابر 64.79891 میلی گرم است. دسته بندی سختی گیر ها هم بر اساس واحد گرین صورت می گیرد و معمولا در ظرفیت هایی بین 30000 گرین تا 1000000 گرین تولید می شوند.

مشکلات استفاده از آب با سختی بالا

آب با سختی بالا چه بصورت دائم و چه موقت، معضلات بسیاری را در زمینه مصارف روزمره و همینطور در صنعت ایجاد میکند.

مشکلات سختی آب در بخش صنعتی

  • دیگ های بخار و آبگرم:

آب با سختی بالا در درون دیگ های بخار و دیگ های آبگرم باعث ایجاد رسوب و گرفتگی می شود که از یکسو راندمان این دستگاه ها را به شدت پایین می آورد چرا که باعث عدم ارتباط موثر شعله با آب می شود. لذا مصرف انرژی را به شدت بالا می برد. از طرف دیگر در سختی دائم ایجاد خوردگی امری معمول است. لذا دیگ ها در نقاط آسیب پذیرترشان دچار پدیده خوردگی می شوند و نیاز به تعمیر و تعویض لوله های آتشخوار پیدا می کنند. که این امر هزینه های بسیار گزافی را به کارفرمایان تحمیل می کند.

  • برج خنک کننده یا کولینگ تاور و سیستم های تبخیری:

در سیستم های خنک کننده ای که بر اساس تبخیر آب عمل میکنند مانند برج خنک کننده، کولرهای آبی، زنت، ایرواشر و … بطور مداوم آب وارد سیستمی می شود که هوای گرم اطراف وارد آن شده و گرمای هوا با قطرات آب افشانه شده بر روی پکینگ ها باعث تبخیر قطرات آب می شوند. در این تبخیر بخشی از آب که از سیستم خارج می گردد انرژی گرمایی مورد نیاز تبخیر را از هوای گرم دریافت می کند. لذا هوا خنک شده و به مصرف محیط های داخلی بنا می رسد و یا در پاره ای از اوقات بخش آب تبخیر نشده نیز دمای خود را از دست داده و خنک می شود و آب خنک شده جهت خنک کردن سیستمی دیگر به بیرون پمپاژ می شود.

حال اگر در درون آب عوامل رسوب گذار وجود داشته باشند، تمامی این املاح بر روی پکینگ ها و یا آب باقیمانده در سیستم تجمع کرده و رسوب بسیار زیادی در کل سیستم ایجاد می کند. لذا در سیستم های تبخیری اگر آب با سختی بالا وارد شود بعد از مدتی رسوبات سفید رنگ تمام سیستم را گرفته و بطور کلی عملکرد دستگاه ها را مختل می کند. که طبیعتا هم رسوب گذاری و هم خوردگی در کل سیستم دیده می شود.

  • لوله کشی:

در سیستم های انتقال آب و پمپاژ، آب با سختی بالا به تدریج رسوبات بسیار سختی ایجاد می کند. این رسوبات به مرور زمان انباشته شده تا حدی که قطر داخلی لوله ها چندین سایز کوچک می شود. طبیعتا این امر باعث مسدودی لوله ها و یا افت فشار شدید می گردد. این موضوع بالطبع به سیستم پمپاژ نیز فشار وارد می کند. رسوبات ایجاد شده در سیستم پایپینگ هم هزینه های عملیاتی را افزایش داده و هم هزینه های تعمیر و نگهداری را در پی دارد.

معضل آب سخت در صنعت

سختی آب در لوله

مشکلات سختی آب در بخش خانگی

  • رسوب در کتری ها:

در منازل مسکونی که آب سختی قابل توجهی دارد، بطور قطع با نگاه انداختن به داخل کتری می توان رسوبات سفید رنگ گچ مانندی را مشاهده نمود. این امر باعث خوردگی و سوراخ شدن کتری شده و همچنین مصرف انرژی بیشتر برای به جوش آوردن آب می شود.

  • افزایش استفاده از مواد شوینده و مشکلات پوست و مو:

صابون در مجاورت آب سخت کف نمی کند. این امر باعث می شود مصرف آب و مواد شوینده بالا رفته و در عین حال مواد شوینده به جای مانده در لابلای موها باعث بروز مشکلات پوست و مو میشود.

  • معضلات سختی آب در منزل

    آسیب به ماشین ظرفشویی و ظروف:

سختی آب باعث ایجاد رسوب در ماشین ظرفشویی و قطعات داخلی آن شده و همچنین دلیل وجود لکه های سفید رنگ روی ظروف نیز می باشد.

با استفاده از سختی گیر در ورودی منازل می توان طول عمر وسایلی مانند ماشین ظرفشویی را افزایش داد.

  • رسوب بر روی شیرآلات سرویس های بهداشتی:

آب سخت به مرور زمان باعث ایجاد رسوب بر روی تمامی شیرآلات ساختمان می شود.

رسوبات ناشی از سختی سفید رنگ بوده و علاوه بر ظاهر نامناسبی که ایجاد می کند، ممکن است باعث آسیب به شیرآلات نیز گردد.

  • رسوب روی سنگ ساختمان:

 شستشو نمای ساختمان با آب سخت باعث ایجاد رسوب روی سنگ نما می شود. استفاده از آب با سختی پایین می تواند مشکلات اینچنینی را از بین ببرد.

به نظر می رسد استفاده از سختی گیر مناسب و حذف سختی از آب هم برای موضوع سلامتی و هم برای حفاظت از سیستم های صنعتی مرتبط با آب امری اجتناب ناپذیر است. در بخش صنعت همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری، تخریب و تعویض تجهیزات هزینه های بسیار هنگفتی برای کارفرما در پی دارد. برای مثال تعویض لوله هایی که در درون مصالح و زیر زمین یا درون دیوارها کار شده، در زمانی که رسوب آنها را مسدود کرده، امری بسیار پر هزینه و دردسر ساز است که میشد و میشود با کمی توجه و به کار گیری ادوات کنترل سختی از این امور جلوگیری نمود.

سنجش سختی آب

برای سنجش سختی کل از روش تیتراسیون EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) استفاده می شود

نمک EDTA می تواند با یون های کلسیم و منیزیم موجود در محیط وارد واکنش شود و تشکیل کمپلکس پایدار کلسیم یا منیزیم دهد.  از آنجا که این کمپلکس ها بی رنگ هستند برای تشخیص نقطه پایان آزمایش از معرف رنگی E.B.T استفاده می شود. این معرف آبی رنگ است ولی در محیط قلیایی و با حضور کلسیم و منیزیم قرمز می شود. پس در ابتدا ماده EBT در آب ریخته می شود. اگر آب فاقد کلسیم و منیزیم باشد، آب به رنگ آبی یعنی رنگ EBT در می آید که نشان دهنده عدم وجود سختی در آب است.

در صورتیکه کلسیم و منیزیم درون آب باشد (وجود سختی و نیاز به سختی گیر)، ترکیب کلسیم و منیزیم با EBT به رنگ قرمز در می آید. در اینصورت مشخص می شود که آب دارای سختی می باشد. حال اگر به این نمونه، نمک EDTA اضافه شود، از آنجا که کمپلکس کلسیم و EDTA پایدارتر از کمپلکس EBT و کلسیم و منیزیم است، این دو یون از کمپلکس EBT آزاد شده و به سمت EDTA می روند. لذا EBT مجددا آبی می شود. پس اگر آب در حضور EBT قرمز شد، با تیتر کردن EDTA و اندازه گیری مقدار آن تا لحظه آبی شدن مایع، می توان به میزان سختی دست یافت.

کیت های سنجش سختی موجود در بازار دقیقا از همین روش استفاده می کنند.

    نحوه استفاده از کیت سختی سنج

یکی از معمولترین روش های اندازه گیری سختی آب، استفاده از کیت سختی می باشد که راهبری بسیار ساده ای دارد. لطفا توجه فرمایید جهت انتخاب سختی گیر آب مناسب، باید بصورت دقیق سختی آب مشخص باشد و استفاده از این کیت در صورتیکه آنالیز آب در دسترس نباشد، پیشنهاد می شود.

معمولا کیت سختی سنجی شامل ظرف نمونه گیری، محلول EDTA و محلول EBT می باشد. برای انجام آزمایش سختی باید ابتدا ظرف آزمایش را با آب مورد آزمایش شستشو داد و تا خط نشانه (معمولا 10 میلی لیتر) پر نمود. سپس دو قطره از محلول شماره یک یا همان EBT به آب اضافه می شود. در صورتیکه رنگ آب، آبی شود، دارای سختی نیست. اما چنانچه رنگ آب قرمز شود، آب سختی دارد.

سپس باید از محلول شماره دو یا همان EDTA بصورت قطره قطره به آب اضافه نمود. بعد از افزودن هر قطره باید ظرف را تکان دهید تا قطره کاملا در آب حل شود. تا جایی که رنگ آب از قرمز به آبی در بیاید باید از این محلول اضافه نمود. سپس تعداد قطرات اضافه شده در عدد 17.1 ضرب می شود و عدد به دست آمده میزان سختی آب را نشان می دهد. میزان سختی به دست آمده بر حسب میلی گرم در لیتر یا PPM (کربنات کلسیم) می باشد.

استاندارد آب مورد استفاده در صنایع و فرایندهای مختلف

در هر صنعتی و برای هر مورد استفاده ای، آب با خصوصیات خاصی مورد نیاز است. بنا به همین موضوع می توان آب مورد نیاز صنایع را در 4 گروه دسته بندی نمود که در ادامه به توضیح هر یک می پردازیم. توجه فرمایید در برخی از فرایند ها و صنایع باید حتما از دستگاه سختی گیر آب استفاده نمود تا میزان سختی را بتوان کنترل کرد.

1- گروه اول – گروه بسیار حساس

گروه بسیار حساس شامل فرایندها و صنایعی هستند که حساسیت خیلی زیادی به آب مصرفی دارند. آب مورد استفاده در این صنایع باید بصورت پیشرفته تصفیه شده و در اغلب موارد نیاز است تا از چند روش تصفیه اعم از سختی گیر آب و گاها دستگاه تصفیه آب صنعتی ، برای رساندن آب به کیفیت مورد نظر استفاده نمود.

از جمله فرایندهایی که نیاز به آب با خلوص بالا دارند می توان موارد زیر را نام برد:

  • آب بویلرهای پرفشار
  • آب شستشوی کمپرسور در نیروگاه
  • آب خنک کننده چرخشی بسته
  • آب مصرفی در صنعت داروسازی
  • آب مورد استفاده در تولید قطعات حساس الکترونیکی
  • آب مصرفی جهت شستشوی دمین در صنایع فولاد و آهن
  • آب مصرفی در فرایند رنگرزی چرم سازی
  • آب مورد استفاده در صنایع شیمیایی پلاستیک و لاستیک

در جدول زیر محدوده مطلوب شاخص های آب برای استفاده در گروه بسیار حساس نشان داده شده است. البته این اعداد بطور کلی بوده و ممکن است بطور دقیق منطبق بر نیاز آب فرایند مشخص نباشد.

تمامی اعداد و جداول از نشریه 462 معاونت برنامه ریزی استخراج شده است.

شاخصمحدوده مطلوب (میلی گرم بر لیتر)
آهن0-0.05
منگنز0-0.01
pH7-9
COD0-5
سختی0-1
قلیاییت0-50
سولفات0-20
سیلیکا0-5
مواد معلق0-1
TDS0-50
کلراید0-20

2- گروه دوم – گروه حساس

گروه دوم شامل فرایندهایی در صنعت می باشد که آب مورد استفاده آنها دارای حساسیت بالایی هستند ولی نسبت به گروه اول این حساسیت ها کمتر است. به عبارتی تمامی اجزای فرایند دارای این حساسیت نیستند. آب این صنایع و فرایندها نیز باید با روش های پیشرفته مانند سختی گیر آب ، تصفیه شود. از جمله فرایندهای این گروه می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • آب بویلر با فشار متوسط
  • آب خنک کننده گردشی بسته
  • آب نرم برای شستشو در صنایع فولاد
  • آب مصرفی در صنایع کاغذ و مقوا برای تهیه کاغذ مرغوب، کرافت سفید شده و خمیر شیمیایی سفید شده
  • آب مصرفی در نساجی بای فرایندهای آهار زنی، فرایندهای سفید کردن، رنگرزی، شستشو و ساخت خمیر ریون
  • آب مصرفی در صنایع شیمیایی برای تهیه قلیایی ها و ترکیبات کلردار و مواد آلی، صابون، دترجنت و رنگ
  • آب مصرفی در صنایع غذایی از جمله کارخانجات شکر

جدول زیر محدوده مطلوب شاخص های آب صنعتی گروه دوم –گروه حساس را نشان می دهد.

شاخصمحدوده مطلوب (میلی گرم بر لیتر)
آهن0-0.1
منگنز0-0.05
pH6-10
COD0-10
سختی0-100
قلیاییت0-75
سولفات0-100
سیلیکا0-10
مواد معلق0-5
TDS0-100
کلراید0-100

این جدول هم بطور کلی میانگینی از نیازهای فرایندهای ذکر شده را نشان می دهد و ممکن است بطور دقیق منطبق بر نیاز آنها نباشد. بعنوان مثال میزان TDS برای بویلرها باید کمتر از 10 PPM باشد ولی برای صنایع کاغذ میتواند تا 200 PPM نیز باشد.

3- گروه سوم – گروه نسبتا حساس

آب مورد استفاده در گروه سوم، تقریبا حساسیتی معادل آب آشامیدنی دارد. برای رسیدن به کیفیت مطلوب آب این فرایندها باید توسط روش های معمول تصفیه شود. از جمله فرایندهای این گروه می توان موارد زیر را نام برد:

  • آب بویلرهای کم فشار
  • آب های خنک کننده چرخشی باز
  • آب مصرفی در تصفیه هوا
  • آب مصرفی نورد گرم، نورد سرد، حرارت زدا، تمیز کننده گاز وپرداخت در صنایع فولاد
  • آب فرایند در صنایع شیمیایی برای تهیه مواد شیمیایی غیرآلی و کود
  • آب مصرفی در صنایع کاغذ و مقوا برای کرافت سفید نشده و خمیر شیمیایی سفید نشده و خمیر چوب
  • آب فرایندهای عمومی در صنایع غذایی، تهیه غذاهای کنسرو شده، شیرینی پزی و نانوایی و صنایع لبنی و یخ
  • آب فرایندهای دباغی و فرایندهای پرداخت عمومی دباغی
  • آب مصارف بهداشتی
شاخصمحدوده مطلوب (میلی گرم بر لیتر)
آهن0-0.3
منگنز0-0.3
pH5-10
COD0-20
سختی0-250
قلیاییت0-150
سولفات0-250
سیلیکا0-20
مواد معلق0-10
TDS0-500
کلراید0-200

اعداد جدول فوق بطور تقریبی محدوده مطلوب برای آب مصرفی فرایندهای ذکر شده می باشد. البته بعنوان مثال میزان TDS آب بویلرهای کم فشار باید در حدود 20 PPM باشد در حالیکه برای برخی مصارف تا حدود 500 مشکلی ندارد.

4- گروه چهارم – گروه با کمترین حساسیت

آب مورد استفاده در این گروه و صنایع، کمترین حساسیت را نسبت به سایر گروه ها دارد. به دلیل حساسیت کم این فرایندها به آب، در اغلب موارد از آب بدون تصفیه استفاده می شود. از جمله این موارد می توان فرایندهای زیر را نام برد:

  • آب های خنک کننده یکبار مصرف و چرخشی باز
  • آب شستشوی سطوح
  • آب مصرفی در صنایع شیمیایی برای تهیه چسب
  • آب فرایند در پتروشیمی
  • آب فرایند در کارخانجات سیمان
  • آب مصرفی جهت انتقال مواد
  • آب مورد استفاده آبیاری
  • آب مصرفی آتش نشانی
شاخصمحدوده مطلوب (میلی گرم بر لیتر)
آهن0-1
منگنز0-1
pH5-10
COD0-75
سختی0-500
قلیاییت0-500
سولفات0-500
سیلیکا0-50
مواد معلق0-100
TDS0-1000
کلراید0-500

اعداد مشخص شده برای محدوده مطلوب در واقع حد بالای اعداد مجاز بوده و ممکن است بطور دقیق پاسخگوی فرایند خاص نباشد. گاها در مواردی کیفیت آب مصرفی ممکن است در میزان مصرف آب تاثیرگذار باشد. مثلا در سامانه های آب خنک کننده چرخشی، هر چه کیفیت آب ورودی بهتر باشد، از دفعات بیشتری می توان از آن در چرخه خنک کننده استفاده نمود. به همین دلیل این فرایند را می توان در گروه 3 نیز دسته بندی نمود.

کاربردهای سختی گیر

آب مورد نیاز در صنعت و مصارف شهری همواره باید دارای استانداردی مشخص باشد که در بالا به آنها اشاره شد. در ادامه بخشی از کاربردهای سختی گیر ذکر می شود:

  • سختی گیر آب فرایند

آب در صنعت در موارد مختلفی استفاده می شود مثلا در بحث فرایند، میزان قابل توجهی آب به استفاده در فرایند تولید مواد اختصاص دارد. در اکثر اوقات توصیه می شود از آب با سختی پایین جهت طول عمر دستگاه ها و کیفیت محصول تولیدی، استفاده گردد. آبنبات سازی از جمله فرایندهایی است که نیاز به آب با سختی پایین و خلوص بالا دارد. لذا در بیشتر کارخانجات صنایع غذایی استفاده از سختی گیر رواج دارد.

  • سختی گیر تاسیسات

 از مواردی که آب با سختی پایین در آن کاربرد زیادی دارد، بخش تاسیسات آبرسانی، حرارتی و برودتی می باشد. وجود تجهیزات متنوع در بخش تاسیسات که با آب سروکار دارند، باعث می شود که توجه به استفاده از آب باکیفیت در این بخش بسیار با اهمیت باشد. همچنین نگهداری از سیستم ها و تجهیزات تاسیساتی به دلیل افزایش قیمت لوازم تاسیساتی بسیار حائز اهمیت بوده و بالطبع آن نیاز به استفاده از دستگاه سختی گیر و آب نرم احساس می شود.

  • سختی گیر دیگ بخار و آبگرم

استفاده از آب سختی گیری شده در دیگ های بخار، آب داغ و آب گرم از مواردیست که همواره توجه طراحان را به خود جلب نموده است. ایجاد رسوب به دلیل سختی آب در دیگ ها منجر به کاهش راندمان، ایجاد خوردگی و آسیب به تجهیزات می شود.

  • سختی گیر برج خنک کن و سختی گیر کولر آبی

در بخش تاسیسات تجهیزاتی وجود دارد که بر اساس تبخیر آب در اثر گرما، ایجاد برودت می کنند. از جمله این سیستمها می توان برج های خنک کننده آبی، کولرهای آبی، ایرواشر، زنت و … را نام برد. در واقع در این سیستم ها آب بصورت قطرات بر روی پوشال یا پکینگ های مخصوص پاشیده شده و هوای گرم به آب برخورد میکند. بر اثر گرمای هوا قطرات آب گرم شده و بخار می شود. در نتیجه هوا و آب باقی مانده درون سیستم دمای خود را از دست داده و خنک می گردد. حال اگر آب استفاده شده در این دستگاه ها دارای رسوب باشد در مدت کوتاهی، رسوب تشکیل شده و به جا مانده در سیستم بر روی هم انباشته شده و لایه ضخیمی از رسوبات را تشکیل می دهد. این رسوبات راندمان دستگاه ها را به شدت کاهش می دهد. همچنین در صورت عدم پاکسازی به موقع باعث ایجاد خوردگی و آسیب به سیستم می شود. لذا نیاز به استفاده از سختی گیر و آب نرم بعنوان آب میکاپ در این سیستم ها به شدت احساس می گردد.

  • سختی گیر موتورخانه

وجود سختی در زمان ایجاد گرمایش در آب بیشتر خود را نشان میدهد. لذا در آب گرم مصرفی رسوب بیشتر پدید می آید. این امر باعث ایجاد رسوب در کوئل های گرمایشی منابع کوئل دار می شود. برای طول عمر دستگاه ها و جلوگیری از ایجاد رسوب، می توان از سختی گیر برای تعدیل سختی تا رنج مناسب استفاده نمود.

همچنین استفاده از سختی گیر باعث عدم ایجاد رسوب در شیرآلات، لوله و اتصالات، پمپ های انتقال آب و … می شود.

  • سختی گیر آب خانگی

استفاده از آب سخت در مصارف روزمره و خانگی هم ایجاد مشکلاتی می کند. از جمله این مشکلات میتوان به ایجاد رسوب در کتری، عدم کف نمودن مناسب صابون، رسوب بر روی شیر و کاشی سرویس بهداشتی و … اشاره نمود.

  • سختی گیر استخر و آبنما

ایجاد رسوب های دردسر ساز در سیستم های تاسیساتی، تصفیه آب و مبدل حرارتی استخر و جکوزی و همینطور آب ورودی به دیگ بخار سونای بخار از مواردیست که لزوم استفاده از سختی گیر احساس می شود. همچنین استفاده از آب سخت در آبنما، استخر و جکوزی باعث ایجاد رسوبات سفید رنگ روی سرامیک ها و سنگ های موجود در این سیستم ها می شود که از لحاظ دیداری حس خوبی را منتقل نمیکند.

  • سختی گیر مه پاش

امروزه استفاده از سیستم مه پاش در بسیاری از اماکن عمومی و خصوصی رواج پیدا کرده است. البته همانطور که مستحضر هستید در سیستم مه پاش از نازل های ریزی استفاده می شود که در صورتیکه آب سخت وارد این نازل ها گردد، ایجاد گرفتگی و رسوب می کند. لذا با استفاده از سختی گیر آب می توان عملکرد این سیستم ها را بهبود بخشید.

  • سختی گیر کافی شاپ و رستوران

دغدغه بسیاری از کافی شاپ ها و رستوران ها تهیه مواد اولیه با کیفیت بوده و همچینین نگهداری از دستگاه هایی مانند اسپرسو ساز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از آب سختی گیری شده می تواند تا حد قابل توجهی کیفیت مواد خوراکی را افزایش دهد و از ایجاد رسوب در دستگاه های گران قیمت جلوگیری نماید.

از دیگر مصارف سختی گیر می توان موارد زیر را نام برد:

  • سختی گیر برای شستشوی نمای ساختمان

  • سختی گیر لباسشویی و ظرفشویی صنعتی

  • سختی گیر دیگ بخار خشکشویی

  • سختی گیر چاپ خانه و محلول آب و الکل

  • سختی گیر بویلر آب گرم

  • سختی گیر صنایع غذایی

انواع سختی گیر آب

با توجه به مشکلات استفاده از آب سخت که ذکر شد، امروزه استفاده از انواع سختی گیر بسیار رواج پیدا کرده است. سختی گیرها بر اساس تکنولوژی استفاده شده به چند مدل مختلف تقسیم می شوند که در مورد هر یک توضیح مختصری خواهیم داد.

سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی با استفاده از تبادل یونی کار کاهش سختی آب را انجام می دهد. اساس کار این سیستم تبادل یون بوده و آب با عبور از لابلای رزین کاتیونی، یون کلسیم و منیزیم (عوامل سختی) را از دست داده و به جای آن یون سدیم دریافت می کند. بعد از مدت زمان مشخصی با توجه به دبی آب و میزان سختی آن، رزین اشباع شده و باید توسط آب نمک احیا گردد.

 به سختی گیر رزینی، سختی گیر تبادل یونی هم گفته می شود. از سختی گیر رزینی در ورودی منازل جهت کاهش سختی آب، دیگ های آبگرم، برج خنک کن و … استفاده می شود.

از لحاظ جنس بدنه، سختی گیر رزینی با دو مدل تانک فلزی و فایبرگلاس ساخته و عرضه می شود. البته در سالیان اخیر به دلیل مشکلاتی که تانک های فلزی در طولانی مدت دارند (مانند زنگ زدگی)، استفاده از تانک های فایبرگلاس بسیار متداول تر شده است. همچنین با تانک های فایبرگلاس میتوان از شیر نیمه اتوماتیک یا شیر تمام اتوماتیک استفاده نمود.

مزایای استفاده از سختی گیر رزینی

  • حذف عوامل سختی از آب و برگشت ناپذیر بودن سختی
  • قابل احیا بودن رزین و استفاده مجدد از آن
  • در صورت استفاده از شیر اتوماتیک، این سیستم بدون نیاز به حضور اپراتور کار می نماید.

سختی گیر رزینی

سختی گیر مغناطیسی

سختی گیر مغناطیسی یکی از راهکارهای جلوگیری از رسوب آب در سیستم های تاسیساتی است. در سختی گیر مغناطیسی، یون های موجود در آب با عبور از یک میدان مغناطیسی، غیرفعال شده و خاصیت رسوب گذاری را از دست می دهند. با استفاده از سختی گیر مغناطیسی، میزان سختی آب کم نمیشود، بلکه فقط تمایل یون ها به رسوب گذاری کمتر می شود، لذا این روش بصورت قطعی نبوده و معمولا برای سیستم هایی که آب بطور کامل از آنها خارج می شود و مصرف میگردد، بکار می رود. همچنین در سیستم های گردشی که آب بطور متناوب از سختی گیر مغناطیسی عبور میکند، نیز می توان از این نوع سختی گیر استفاده نمود.

از آنجاییکه سختی گیر مغناطیسی، سختی را حذف نمیکند، لذا در صورتیکه شوک دمایی به آب وارد شود، خاصیت رسوبگذاری آن مجدد فعال شده و سیستم دچار مشکل می شود.

مزایای استفاده از سختی گیر مغناطیسی

  • کوچک بودن سختی گیرهای مغناطیسی از مهمترین مزایای آن می باشد.
  • نصب و راهبری آسان
  • عدم نیاز به نگهداری و اپراتوری
  • جلوگیری از تشکیل رسوب در لوله ها و افزایش راندمان و طول عمر سیستم های تاسیساتی

معایب استفاده از سختی گیر مغناطیسی

  • در صورتیکه آب دارای ناخالصی شیمیایی بالایی باشد، سختی گیر مغناطیسی کارآیی خود را از دست می دهد.
  • سختی گیر مغناطیسی برای آب با سختی بالا، بازدهی مناسبی ندارد.
  • از لحاظ قیمت تمام شده، سختی گیر مغناطیسی برای سیستم های بزرگ مانند استخر عمومی و کارخانجات اصلا مقرون به صرفه نیست.

سختی گیر مغناطیسی

سختی‌گیر الكترونيکی

سختی گیر الکترونیکی در واقع با اعمال امواج الکترونیکی متغیر به آب، از رسوب گذاری آن جلوگیری می کند. امواج الکترونیکی توسط دستگاه تولید شده و بوسیله آنتن هایی که دور لوله آب پیچیده شده است، به آن منتقل می گردند. میدان الکتریکی ایجاد شده، یون های موجود در آب را به شکل بلورهای ریز و معلق در می آورد. با تجمیع این ذرات، در واقع عوامل رسوبگذار بصورت رسوب معلق در آمده و خاصیت چسبندگی خود را از دست می دهند. بنابراین دیگر بر روی جداره لوله ها و تجهیزات، رسوبی تشکیل نمیشود. همچنین با رسوب کردن این یونها، آب خاصیت انحلال پذیری بالاتری پیدا کرده و توانایی حل نمودن رسوبات قبلی را پیدا می نماید. رسوباتی که از قبل بر جداره لوله ها و تجهیزات تشکیل شده است در آب حل شده و آنها نیز تبدیل به رسوب معلق می گردند.

مزایای استفاده از سختی گیر الکترونیکی

  • اثرگذاری و بازدهی بالا
  • جلوگیری از تشکیل رسوب و خوردگی تجهیزات
  • نصب آسان

سختی گیر الکترونیکی

انواع سختی گیر رزینی از لحاظ جنس بدنه

سختی گیر رزینی یا تبادل یونی را می توان با دو مدل بدنه مختلف ساخت و استفاده نمود.

سختی گیر فلزی // سختی گیر فایبرگلاس

سختی گیر فایبرگلاس

جنس بدنه این سختی گیر، frp یا فایبرگلاس بوده و معمولا از تانک های وارداتی برای این منظور استفاده می شود. تکنولوژی ساخت این تانک ها بسیار جدیدتر از سختی گیر فلزی بوده و در طی چند سال اخیر جایگاه ویژه ای در صنعت تصفیه آب پیدا کرده است. تانک frp در واقع از جنس پلی اتیلن می باشد که توسط الیاف فایبرگلاس مقاوم شده است. الیاف فایبرگلاس به دور تانک پلی اتیلن تنیده می شود. مخزن فایبرگلاس با فشارهای تست مختلف از 8 بار تا 14 بار ساخته می شود. البته فشار کارکرد بهینه سختی گیرها حدود 2 تا 6 بار می باشد.

مزایای سختی گیر فایبرگلاس و تانک frp

  • عدم زنگ زدگی و مشکلات مربوط به آن. مانند وارد شدن زنگ آب در آب مصرفی
  • سبک تر بودن نسبت به تانک فلزی و قابلیت حمل و نقل آسان
  • قیمت مناسب نسبت به تانک فلزی مخصوصا در سایزهای کوچک
  • عایق بودن و مقاومت بالاتر در برابر خوردگی
  • از لحاظ مغناطیسی، تانک frp نفوذ ناپذیر می باشد.
  • قابلیت نصب و راه اندازی با شیر دستی یا شیر اتومات

یکی از نقایص سیستم های frp ضعف در برابر وکیوم شدن می باشد. زمان هایی که سیستم پمپاژ بعد از تانک frp قرار گرفته، ممکن است گاهی شرایطی ایجاد شود که بر اثر مکش نوعی خلا در لوله کشی قبل از پمپ ایجاد شود. این خلا باعث جمع شدگی تانک و تخریب آن می شود. لذا به این دلیل و هر عامل دیگری که سبب ایجاد خلا در سیستم گردد، باید از وکیوم برکر یا خلا شکن در فاصله بین پمپ و تانک frp استفاده نمود تا هنگام ایجاد خلا، هوا را از بیرون به داخل سیستم هدایت کند و از جمع شدگی تانک جلوگیری نماید.

تانک های FRP در ابعاد و مدل های مختلف ساخته می شود. برای مثال بصورت ته بسته یا ته باز ساخته می شوند که میتوان شیرهای مخصوص چند راهه را بصورت نصب از بالا (TOP) یا نصب از کنار (SIDE) استفاده نمود.

سختی گیر فلزی

سختی گیر فلزی یکی از اولین مدلهای سختی گیر رزینی بوده و با استفاده از ریختن رزین داخل تانک فلزی ساخته می شود. استفاده از تانک های فلزی به دلیل سنگینی و امکان زنگ زدگی تا حد زیادی جای خود را به تانک های frp داده ولی همچنان در شرایط خاصی استفاده از سختی گیر فلزی ارجحیت دارد. بعنوان مثال در سایزهای بزرگ بعضا قیمت سختی گیر فلزی ارزانتر از سختی گیر frp می باشد. همچنین در صورت نیاز به نصب سختی گیر در خط لوله با فشار بالا مانند سیستم های نفت و گاز، از سختی گیر فلزی استفاده می شود چون شیر های این سختی گیر که سولوولو نامیده می شوند تحمل فشار بالاتری نسبت به شیرهای پلاستیکی (مناسب برای frp)  دارند.

مقایسه سختی گیر فلزی و سختی گیر فایبرگلاس

سختی گیر فلزی بر اساس درخواست کارفرما تولید می شود اما سختی گیر frp دارای تانک فایبرگلاس آماده است. این موضوع از این منظر اهمیت دارد که در صورتیکه نیاز باشد می توان از ورق با ضخامت بیشتر برای ساخت سختی گیر فلزی استفاده نمود و یا ابعاد آن را بر اساس نیاز طرح، طراحی نمود.

یکی از معضلات سختی گیر فلزی، وزن بالای آن و حمل و نقل سخت می باشد. علاوه بر این در سختی گیر فلزی نمیتوان از شیر اتوماتیک استفاده نمود و لذا جهت احیای رزین و شستشو، حضور اپراتور لازم می باشد.

بطور کلی مهمترین مزیت سختی گیر فلزی تحمل فشار بالاتر نسبت به سختی گیر frp است.

در ساخت سختی گیر فلزی غالبا از ورق سیاه با ضخامت های مختلف استفاده می شود که پس از ساخت آن برای اندود کردن به جهت جلوگیری از زنگ زدگی از رنگ اپوکسی مخصوص در داخل تانک استفاده می شود. از دیگر موارد استفاده از سختی گیر های فلزی، سختی گیرهای با ظرفیت بسیار بالا و قطرهای زیاد است که در این صورت از شیرهای مخصوص اتوماتیک با کنترل های پنوماتیک میتوان استفاده نمود که غالبا در سیستم های نفت و گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد. این شیرها علی رغم شیرهای سولوولو مجهز به ونتوری نیستند، لذا در آنها باید از یک قطعه جداگانه ونتوری برای ایجاد خلا و سیستم مکش نمک استفاده نمود.

انواع سختی گیر رزینی از لحاظ نحوه کارکرد

سختی گیرها را از لحاظ نحوه کارکرد به دو دسته نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک تقسیم می کنند. هریک از این مدل ها کاربردهای مختلفی دارد، لکن اخیرا تمایل به استفاده از شیرهای اتوماتیک بیشتر شده است. با استفاده از شیر اتوماتیک دیگر نیازی به حضور اپراتور جهت انجام عملیات بکواش واحیا نیست و تمام مراحل بطور اتومات انجام می شود. لکن در سختی گیرهای دستی یا نیمه اتومات حضور اپراتور الزامی می باشد. در ادامه به تفصیل هریک از سختی گیرها و نحوه کارکرد آنها شرح داده شده است.

سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک

سختی گیر فلزی با شیر سولوولو و سختی گیر فایبرگلاس با شیر دستی را سختی گیر نیمه اتوماتیک می نامیم. مهمترین خصوصیت این نوع سختی گیر نیازمند بودن به حضور اپراتور برای انجام عملیات احیای رزین می باشد. در واقع اپراتور باید بصورت روزانه و یا دوره ای آب ورودی و خروجی سختی گیر را بوسیله کیت های سختی سنجی، کنترل نماید و در صورت مشاهده وجود سختی هرچند کم در قسمت خروجی، عملیات احیای سیستم را انجام دهد. در این میان اپراتور با چرخاندن شیر دستی و یا سولوولو به حالت های مختلف عملیات احیای رزین را که شامل مراحل مختلفی می باشد، انجام می دهد. دلیل آنکه به این روش نیمه اتوماتیک میگوییم این است که عملیات مکش نمک بصورت خودکار و بوسیله قطعه ای به نام ونتوری انجام می شود، لکن تغییر وضعیت های شیر در زمان مناسب باید توسط اپراتور انجام شود. در ادامه به شرح کامل موضوع احیا خواهیم پرداخت.

شیر سولوولو سختی گیر

سولو ولو که شیر کله گاوی نیز نامیده میشود برای نصب روی سختی گیر فلزی طراحی و ساخته می شود. شیر سولو ولو از سایز ¾ اینچ تا 4 اینچ ساخته می شود که بر اساس دبی آب و ظرفیت سختی گیر باید از سایز مناسب استفاده نمود.

شیر سولو ولو دارای سه حالت می باشد که بطور مجزا به توضیح هر یک می پردازیم:

  • حالت اول، بکواش یا شستشو می باشد. زمانیکه رزین بعد از کارکرد مشخصی تمام یون های سدیم درون خود را به آب داد و یون های کلسیم و منیزیم را از آب گرفت، اصطلاحا اشباع شده و نیاز به عملیات احیا پیدا می کند. اولین مرحله از این عملیات احیا بکواش می باشد. با چرخاندن اهرم شیر و قرار دادن آن در حالت اول، بکواش شروع شده و جریان آب برعکس می شود. در این حالت آب از قسمت پایین مخزن به بالا هدایت می شود تا رزین ها از هم جدا شوند. این بدان منظور است که عملیات نمک شور که در مرحله بعدی قرار دارد، بتواند به تمام سطح رزین دسترسی پیدا کند.
  • حالت دوم: مکش آب نمک می باشد که در این مرحله محلول آب نمک از منبع مربوطه مکش شده و به تانک سختی گیر وارد می شود. عملیات مکش بوسیله انژکتور یا ونتوری انجام می شود. با ورود نمک به سختی گیر، یون های کلسیم و منیزیم رزین با یون سدیم نمک تعویض شده و رزین احیا می شود. در صورتیکه عملیات احیا در زمان مناسب و بطور صحیح صورت گیرد، رزین برای چندین سال قابل استفاده است.
  • حالت سوم: در این حالت سختی گیر به حالت سرویس بر می گردد و مجدد فرایند تصفیه و تبادل یونی صورت می گیرد. در سرویس آب وارد سختی گیر شده و پس از عبور از لابلای رزین، از قسمت پایین یا لوله مرکزی به قسمت مصرف انتقال می یابد. این آب سختی خود را از دست داده و اصطلاحا به آن آب نرم گفته می شود.

مشکلات احتمالی سولو ولو شامل موارد زیر است:

  • کاهش دبی آب
  • عدم مکش صحیح آب نمک
  • عملیات سختی گیری درست انجام نمی شود.

مشکلات ذکر شده معمولا به دلیل عدم ساخت صحیح شیر و یا خوردگی ایجاد شده در واشرهای آن رخ می دهد. لذا شیر سولو ولو باید در بازه های زمانی مشخصی مورد بازدید قرار گیرد و از صحت کارکرد آن اطمینان حاصل نمود.

سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک

اصولا بدنه های فایبرگلاس یا FRP را با شیر تمام اتوماتیک ست می کنند و بدنه های فلزی را با شیر نیمه اتوماتیک. ولیکن اخیرا به دلیل تقاضای کارفرمایان شیر اتوماتیک بر روی بدنه فلزی نیز نصب می شود. هرچند این شرکت به لحاظ اصولی این کار را صحیح نمی داند.

بطور کلی به سختی گیری تمام اتوماتیک گفته می شود که اولا سختی گیر رزینی باشد، ثانیا از شیر تمام اتوماتیک در آن استفاده شده باشد. در واقع شیر اتوماتیک برای راهبری آسان سیستم سختی گیر ساخته شده است.

کارکرد شیرهای اتوماتیک از دو جنبه حائز اهمیت می باشد: یکی تشخیص زمان نیاز به انجام عملیات احیا و دیگری انجام احیا بدون نیاز به حضور اپراتور. از منظر اول این شیرها به دو دسته تقسیم می شوند:

شیر زمانی سختی گیر

در این مدل شیرها که با سایز بندی ¾، 1 و 2 اینچ موجود می باشند، می توان شیر و عملیات احیا را برای یک زمان مشخص مثلا هر 3 روز یکبار و راس ساعت مشخصی مانند 12 نیمه شب، برنامه ریزی کرد. بنابراین نیازی به اپراتور برای کنترل سختی آب خروجی تا رسیدن به نقطه اشباع رزین نمی باشد. اما در زمان نصب، تنظیم و راه اندازی اولیه، باید تایم دقیق عملیات احیا در شیر تنظیم گردد. اینکار مستلزم این است که کارفرما دقیقا بداند حجم مصرفی آب روزانه در آن مجموعه چقدر است تا با محاسبه به زمان دقیق اشباع شدن رزین دست یابد. مهمترین مزیت شیر زمانی، امکان موکول کردن زمان احیا به تایم هایی که کمترین استفاده از آب وجود دارد، می باشد.

نصب، تنظیم و راه اندازی شیر اتوماتیک زمانی حتما باید توسط نیروی متخصص انجام شود.

شیر جریانی سختی گیر (حجمی)

شیر جریانی نیز در سایز بندی ¾، 1 و 2 اینچ موجود می باشد. در این مدل شیر، عملکرد سیستم برای شروع عملیات احیا به حجم آب عبوری از سختی گیر وابسته است. یعنی در شیر تنظیم می شود برای مثال اگر 20 متر مکعب آب از شیر عبور کرد، کارکرد شیر متوقف شده و بطور اتومات به مراحل احیا می رود. سنجش حجم آب عبوری توسط یک کنتور دیجیتال که بر روی خروجی سختی گیر قرار گرفته، انجام می شود.

از مزایای مهم این شیرها این است که بسیاری از کارفرمایان حجم ثابت مصرف روزانه خود را ندارند و یا در بیشتر اوقات این حجم در روزهای مختلف ثابت نیست، لذا می توان از فرمول طراحی سختی گیر به میزان حجم آب عبوری بین دو عمل احیا دست یافت و سپس شیر را برای آن حجم مشخص تنظیم نمود.

از ایرادات شیر جریانی می توان قطع شدن ناگهانی آب در زمان شروع عملیات احیا تا پایان آن را نام برد که البته با ایجاد تمهیداتی همچون وجود مخزن ذخیره بعد از سختی گیر و یا ایجاد بای پس اتوماتیک برای شیر، این معضل قابل حل است.

مراحل احیا:

بخش دوم کارکرد شیرهای اتوماتیک چه در حالت زمانی و چه در حالت جریانی، انجام 4 مرحله احیای رزین با آب نمک می باشد. این مراحل به ترتیب زیر می باشند:

  • عملیات بکواش
  • عملیات مکش آب نمک و نمک شور نمودن رزین
  • پر کردن مجدد منبع نمک
  • آبکشی رزین

تمام 4 مرحله فوق و بخش اول تشخیص زمان عملیات احیا از دسته کارهایی است که شیرهای اتوماتیک انجام می دهند. همانطور که مشخص است انجام عملیات تصفیه و احیا به هیچ وجه نیاز به اپراتور مقیم نداشته و فقط برای پر کردن منبع نمک از نمک مورد نیاز و سرکشی گاه به گاه، حضور اپراتور الزامی است.

تاسیسات پیمان برای شیرهای اتوماتیک و نیمه اتوماتیک خود که بر روی تانک های FRP نصب می شوند، عمدتا از شیرهای برند رانکسین  RUNXIN استفاده می کند.

انواع سختی گیر رزینی از لحاظ تعداد ستون

یکی از فاکتورهای طراحی سختی گیر میزان دبی عبوری از آن می باشد. هرچقدر دبی بالاتر باشد، ظرفیت سختی گیر نیز افزایش می یابد ولی به دلایل مختلفی پیش می آید که به جای استفاده از یک ستون سختی گیر با ظرفیت بالا، از دو یا چند سختی گیر بطور موازی بهره گرفته شود. مثلا به جای سختی گیر 900.000 گرین می توان از دو عدد سختی گیر 450.000 گرین یا سه عدد سختی گیر 300.000 گرین بصورت موازی استفاده نمود. استفاده از تعداد بالای سختی گیر مزایا و معایبی دارد. از معایب آن بالا رفتن هزینه های خرید می باشد. از مزایای آن می توان عدم قطعی آب در صورت خرابی یکی از ستون ها را نام برد. از دیگر مزایای آن می توان ایجاد اختلاف زمانی برای انجام عملیات احیا را نام برد تا هیچ وقت سیستم متوقف نشود. در ادامه به دو حالت کلی که عمدتا مورد استفاده قرار می گیرد اشاره می کنیم. بطور کلی سختی گیرها را به دو شکل ساده و دوبلکس تقسیم می کنند.

سختی گیر ساده

سختی گیر ساده متشکل از یک شیر، تانک و متعلقات مربوط به آن می شود. عموما این مدل سختی گیر به دلیل قیمت مناسبتر نسبت به دوبلکس، مورد پسند کارفرمایان می باشد. اشکال آن تنها این است که در زمان احیا و در طول مدت آن، آب ورودی به فاضلاب هدایت شده و آب تولیدی سختی گیر قطع است. یکی از راه حل های این موضوع در نظر گرفتن بای پس برای سیستم می باشد. در سختی گیرهای نیمه اتوماتیک اپراتور می تواند در هنگام انجام عملیات احیا، شیر بای پس را باز کرده تا مصرف کننده ها بی آب نمانند و عملیات احیا نیز بصورت کامل انجام گیرد. در سختی گیرهای تمام اتوماتیک نیز از همین بای پس استفاده می شود با این فرق که در قسمت بای پس شیر برقی تعبیه می گردد و شیر تمام اتوماتیک به محض قرار گرفتن در حالت احیا، سیگنالی برای شیر برقی میفرستد تا شیر برقی بصورت باز در بیاید و آب مصرفی از طریق بای پس به مصرف کننده ها هدایت شود.

یکی دیگر از روش های حل این مساله در شیرهای اتوماتیک زمانی این است که زمان انجام عملیات احیا برای ساعت های کم مصرف مانند 2 تا 4 بامداد تنظیم گردد. از دیگر روش های رفع عیب قطعی آب، تعبیه مخزن ذخیره آب مصرفی ساختمان می باشد. اگر سختی گیر قبل از مخزن ذخیره نصب گردد، در صورت قطعی آب به دلیل انجام عملیات احیا مصرف کننده ها می توانند از آب ذخیره شده که قبلا در منبع پر گردیده استفاده نمایند تا عملیات احیا بطور کامل به پایان رسد.

سختی گیر دوبلکس

بسیاری از طراحان و کارفرمایان تمایل دارند که از سختی گیرهای دوبلکس برای سیستم های تصفیه آب استفاده نمایند. سختی گیر دوبلکس شامل دو ستون کاملا مجزا با تمامی متعلقات می باشد که بصورت موازی لوله کشی و نصب شده باشند. این دو ستون هر یک سختی گیر ساده ایست که اصولا ظرفیتی یکسان دارند. در اغلب موارد منبع نمک برای دو ستون مشترک است. برای مثال وقتی می گوییم سختی گیر دوبلکس 200.000 گرین به این معنی است که دو عدد سختی گیر ساده 200.000 گرین داریم که ظرفیتی معادل سختی گیر ساده 400.000 گرین دارند.

از معایب سختی گیر دوبلکس می توان به قیمت بالای آن اشاره نمود. اما استفاده از سختی گیرهای دوبلکس مزایایی دارد که اغلب طراحان توصیه می کنند از این سختی گیرها استفاده شود. از جمله مزایای سختی گیر دوبلکس می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • عدم قطعی آب در هنگام احیا
  • دبی بالاتر سختی گیر
  • ظرفیت بالاتر سختی گیر
  • عدم توقف سیستم در صورت خرابی یکی از سختی گیرها

نحوه لوله کشی سختی گیر دوبلکس باید طوری باشد که هر دو ستون بصورت موازی و کاملا یکسان لوله کشی شوند تا سیال بصورت برابر از هر دو عبور کند و تمام ظرفیت هر دو ستون مورد بهره برداری قرار گیرد.

نحوه کارکرد سختی گیر رزینی

  • عملیات سرویس و سختی گیری

مبنای کار سختی گیر رزینی بر اساس تبادل یون می باشد به این معنا که آب از بالا بر روی دانه های رزین بطور متوازن ریخته می شود و بر اثر فشار آب و وجود جریان، از لابلای رزین ها عبور می کند. بر اثر تماس مولکول های آب و یون های موجود در آن با رزین کاتیونی، عمل تبادل یون صورت می گیرد. به این شکل که هر واحد رزین دو یون سدیم تک ظرفیتی را به آب می دهد و در عوض برای حفظ تعادل خود، یک یون کلسیم یا منیزیوم دو ظرفیتی را دریافت می کند.

2RNa+ + Ca++ → R2Ca + 2Na+1

در نهایت آب پس از عبور از بین ذرات رزین در پایین ترین محل ستون سختی گیر از بین نازل های نگهدارنده رزین عبور کرده و به مصرف مورد نظر می رسد. این مرحله که عملیات سختی گیری آب در آن انجام می شود را مرحله سرویس می نامیم.

نحوه کار رزین

  • عملیات احیا سختی گیر

بعد از مدت زمان مشخصی با توجه به دبی عبوری و میزان سختی آب ورودی، رزین تمامی سدیم درون خود را به آب داده و کلسیم و منیزیم آب را جذب می کند، در این حالت رزین اصطلاحا اشباع می گردد و نیاز به احیا پیدا می کند. برای احیای رزین باید آنرا با محلول آب نمک شستشو داد تا سدیم موجود در نمک مجدد با کلسیم و منیزیم تبادل شود و ظرفیت رزین به حالت اولیه برگردد. در واقع عکس عمل سختی گیری آب بر روی رزین انجام می شود ولی این امر زمانی رخ می دهد که غلظت نمک موجود در آب به حدی بالا باشد تا رزین تمایل پیدا کند کلسیم را از دست بدهد و در عوض سدیم آب را جذب کند.

عملیات احیا خود شامل 3 بخش است:

     1- بکواش

اولین مرحله در سیستم احیا عملیات بکواش یا شستشوی معکوس رزین می باشد. در مرحله سرویس ذرات رزین به دلیل فشار آب و انجام عملیات تبادل یون، در یکدیگر فشرده شده و تجمع پیدا می کنند. در مرحله بکواش با برعکس نمودن جریان آب، فاصله ذرات رزین از یکدیگر زیاد شده و سطح تماس آنها افزایش می یابد. در شستشوی معکوس، آب از پایین وارد محفظه گشته و از لابلای رزین ها بالا آمده و از بالا به سمت فاضلاب هدایت می شود. انجام عملیات بکواش به منظور بالا بردن راندمان احیا ضروری است. مدت زمان لازم برای عملیات بکواش بسته به فشار آب، سایز تانک، میزان رزین و … متغیر می باشد.

     2- نمک شور

قسمت اصلی عملیات احیا، سیستم نمک شور می باشد. آب نمک غلیظ از بالا بر روی رزین ها ریخته می شود و با عبور آرام از لابلای رزین ها، به پایین می آید و از قسمت نازل پایینی به فاضلاب هدایت می شود. در این مرحله آب نمک با غلظت بالا، یون های سدیم خود را به رزین داده و کلسیم و منیزیم دو ظرفیتی را از رزین می گیرد. این بار هم عمل تبادل یون ولی به شکل عکس اتفاق می افتد. مدت زمان لازم و میزان نمک مورد نیاز برای احیا با توجه به فشار آب ورودی، حجم رزین، سایز تانک و …. تعیین می شود.

یکی از نکات مهمی که در انجام عملیات نمک شور باید دانست نحوه عملکرد شیرهای چند راهه برای این کار می باشد. در اکثر اوقات شیرهای چند راهه سختی گیر چه بصورت اتوماتیک و چه دستی (پلاستیکی یا سولو والو) با مکانیزمی که درون خود دارند، محلول آب نمک را از داخل مخزن پلی اتیلن آب و نمک مکش نموده و همراه با آب عبوری از سختی گیر به میان رزین ها هدایت می کنند.

مکانیزم بکار رفته برای مکش آب نمک استفاده از ونتوری می باشد. ونتوری قطعه ای مخروطی شکل است که با بکارگیری از آن و ایجاد خلا، آب نمک از منبع مربوطه مکش شده و به سیستم وارد می شود.

در صورتیکه از شیرهای سولو والو یا شیرهای پلاستیکی مربوط به سختی گیر استفاده نشود، باید پمپی برای مکش آب نمک در نظر گرفته شود.

     3- آبکشی

پس از انجام دو مرحله قبل، میزان قابل توجهی از نمک بصورت حل نشده لابلای رزین ها باقی می ماند که در صورت استفاده مستقیم از آب بعد از عمل نمک شور ، ممکن است وارد سیستم مصرف شود و معضلات عدیده ای را برای تجهیزات مورد استفاده ایجاد نماید. لذا چند دقیقه ای آب بدون نمک را از بالا وارد ستون سختی گیر کرده و آب با حل کردن نمک های باقیمانده در خود به فاضلاب هدایت می شود. پس از این مرحله سختی گیر آماده‌ی استفاده مجدد می شود. مرحله آبکشی رزین هم مانند دو مرحله قبلی مهم بوده و باید با دقت و بطور کامل صورت گیرد.

اجزای تشکیل دهنده سختی گیر رزینی

قطعات سختی گیر رزینی

  • مخزن اصلی سختی گیر

هر سختی گیر شامل یک ستون استوانه‌ای شکل عموما با قطر کم و ارتفاع زیاد است. چرا که هرچه طول مسیر آب از لحظه ورود به سختی گیر تا لحظه خروج بیشتر باشد، عمل تبادل یونی بهتر صورت می گیرد. پس در سختی گیر از ستون های باریک استفاده می شود. امروزه بیشتر از ستون هایی با جنس فایبرگلاس تقویت شده استفاده می شود ولیکن در گذشته از ستون‌های فلزی از جنس کربن استیل با رنگ اپوکسی بهره گرفته می‌شد. ستون های فلزی بنا به سفارش در ابعاد مختلف قابل ساخت می باشد و از لحاظ فشار کار نیز بازه‌ی بالاتری را تحمل می کند. در مقابل ستون های فایبرگلاس یا frp در ابعاد ساخته شده مشخص و معلومی بوده و فشار کارکرد پایینتری نیز دارند. از مزایای ستون های فایبرگلاس میتوان به وزن کمتر و عدم پوسیدگی آنها اشاره نمود. ستون های فایبرگلاس یا فلزی اصولا بصورت استوانه ای و با قطر مابین20 تا 150 سانتی متر و در ارتفاع 100 تا 200 سانتی متر ارائه می شوند.

  • لوله کشی و نازل ها

لوله کشی در تانک های فلزی بصورتی است که آب از طریق لوله ورودی از بالا وارد شده و بوسیله نازل های ورودی بر روی رزین پخش می گردد. بعد از گذر از لابلای رزین و انجام عملیات سختی گیری، آب در پایین تانک بوسیله نازل های جمع کننده به داخل لوله خروجی هدایت می شود. نازل ها بر روی صفحه سینی مانندی قرار دارند که به آنها آب پخش کن نیز گفته می شود. نازل هایی که در پایین تانک فلزی قرار دارند وظیفه جمع آوری آب سختی گیری شده را بر عهده دارند و در زمان بکواش آب از طریق این نازل ها به لابلای رزین ها فرستاده می شود.

در تانک frp با دریچه از پایین نیز همین روش لوله کشی وجود دارد. اما در تانک هایی با قطر و ارتفاع کم که عمدتا سختی گیر هایی از 30000 گرین الی 300000 گرین را شامل می گردد، لوله از بالا وارد شده و از درون تانک تا کف ستون ادامه پیدا می کند.

نازل های سختی گیر از جنس پلاستیک با شیارهای بسیار نازک بوده تا بتواند ضمن هدایت آب به درون یا بیرون سختی گیر از فرار رزین به خارج از ستون سختی گیر جلوگیری نماید. علاوه بر نازل پلاستیکی در مواردی برای سختی گیر فلزی از نازل های برنجی یا استنلس استیل نیز استفاده می شود.

در صورت شکستگی در نازل های ورودی یا خروجی، رزین در زمان استفاده و یا بکواش از طریق نقطه آسیب دیده به بیرون از سختی گیر هدایت می شود که اصطلاحا به آن فرار رزین گفته می شود.

نازل هایی که در تانک frp بکار برده می شود تماما پلاستیکی بوده و در مدل های مختلف ارائه می شود.

نازل سختی گیر

لوله ها در تانک های frp از جنس پلاستیک بوده و در سختی گیرهای فلزی عمدتا از لوله های گالوانیزه استفاده می شود.

در تانک های frp سایز بالا که لوله کشی از پایین ستون می باشد، قطعه ای بکار می رود که به آن ساید کانکتور گفته می شود. این قطعه قابلیت ورود لوله ورودی و خروجی را دارد و می توان شیر چند راهه را بر روی آن سوار نمود. به این ترتیب شیر به جای آنکه در بالای تانک و بصورت top قرار گیرد، در کنار سختی گیر و بصورت side قرار می گیرد.

سایز لوله، اتصالات و نازل ها ارتباط مستقیم با ظرفیت و آبدهی سختی گیر دارد. به شکلی که هر چه ظرفیت بالاتر رود از لوله ها و شیرآلاتی با سایز بالاتر استفاده می شود.

  • شیر چند راهه

شیرهای چند راهه سختی گیر یکی از اجزای مهم سختی گیر می باشد. در سختی گیر با بدنه frp شیرهای چند راهه به دو شکل دستی و تمام اتوماتیک می باشد. در سختی گیر فلزی از شیر چند راهه دستی سولو والو استفاده می شود. وظیفه شیر چند راهه هدایت آب به مسیرهای مختلف و تغییر این مسیرها در صورت لزوم برای انجام امور سرویس، بکواش، نمک شور و آبکشی می باشد. غالبا شیرهای چند راهه سختی گیر شامل ورودی و خروجی هایی از جمله موارد زیر می باشد:

  • ورودی آب: از این طریق آب خام سختی گیری نشده وارد شیر می شود.
  • خروجی آب: آب سختی گیری شده و نرم، از این طریق به خط مصرف انتقال می یابد.
  • مسیر آب نمک: از این طریق آب نمک جهت شستشوی رزین و احیای آن استفاده می شود و همین طور برای پر کن مجدد منبع نمک از آن استفاده می گردد.
  • فاضلاب: آب دارای ناخالصی بعد از انجام عملیات مختلف مانند بکواش، نمک شور و آبکشی باید به فاضلاب هدایت شود.

شیرهای چند راهه در بالاتر بطور کامل شرح داده شده است و در صورت نیاز به انتخاب شیر مناسب می توانید با کارشناسان تاسیسات پیمان تماس حاصل فرمایید.

  • رزین

اصلی ترین کار یک سختی گیر را رزین انجام می دهد یعنی این رزین است که عمل تبادل یونی را با آب به انجام می رساند. در واقع تمامی اجزای دیگر سختی گیر برای پیشبرد عملیات رزین می باشد.

رزین در مدل های مختلفی وجود دارد از جمله: رزین کاتیونی، رزین آنیونی و رزین میکسبد. رزین آنیونی برای جذب آنیون های موجود در آب مانند اسید سولفوریک، کلریدریک و نیتریک بکار می رود. در حالیکه رزین کاتیونی برای جذب و حذف کاتیون هایی مانند کلسیم و منیزیم (عوامل سختی در آب) مناسب می باشد. رزین میکسبد در واقع به عنوان رزینی که شامل رزین های مبادله کننده آنیونی و کاتیونی قوی است، تعریف می شود. از رزین میکسبد به منظور تولید آب فوق العاده خالص، دیونیزه کردن آب، شفاف کردن آب میعان شده(جهت آب ورودی به بویلر) و … استفاده می شود.

رزین مورد استفاده در سختی گیر از نوع کاتیونی بوده و ظرفیت یک سختی گیر با میزان و قدرت رزین آن تعیین می گردد، برای مثال یک کیسه 25 لیتری رزین کاتیونی پرولایت c100 معادل 30.000 گرین ظرفیت دارد.

اصول کار رزین کاتیونی در سختی گیر به این صورت می باشد که یون سدیم با یک بار مثبت را با یون کلسیم و منیزیم موجود در آب تبادل می کند. بعد از مدت زمانی یون سدیم رزین تمام شده و اصطلاحا اشباع می شود. در این مرحله نیاز به احیای رزین داریم که با شستشو با آب نمک صورت می گیرد. یون های سدیم موجود در نمک مجدد با کلسیم و منیزیم چسبیده به رزین تعویض شده و رزین احیا می شود. در هنگام پر کردن منبع از رزین باید حدود 30 درصد حجمتانک خالی بماند تا بکواش به خوبی انجام شود.

رزین کاتیونی مورد استفاده در سختی گیر باید از نوع مرغوب انتخاب شود تا راندمان بالایی داشته باشد. یکی از برندهای مطرح رزین، برند پرولایت می باشد. رزین کاتیونی پرولایت در دو نوع C100 و C100E تولید می شود که در ادامه به شرح هر یک می پردازیم:

رزین کاتیونی پرولایت C100

رزین کاتیونی پرولایت C100 دانه هایی کروی هستند که ظاهری شفاف دارند. این دانه ها معمولا ابعادی معادل 300 تا 1200 میکرون دارند. از مزایای رزین کاتیونی پرولایت C100 میتوان به راندمان بالا در عملیات سختی گیری آب اشاره نمود. همچنین رزین پرولایت C100 دارای پایداری فیزیکی و شیمیایی خوب میباشد. تمامی محصولات پرولایت دارای استانداردهای جهانی مانند WQA هستند. رزین پرولایت در صورت احیای صحیح طول عمر بالایی دارد.

کارایی رزین پرولایت C100 که با سختی آب خروجی از سختی گیر سنجیده می شود به عوامل زیر وابسته است:

  • سختی کل و میزان سدیم آب ورودی
  • نرخ جریان آب ورودی به سختی گیر
  • غلظت آب نمک احیا کننده رزین و مقدار آن

رزین C100 پرولایت

رزین کاتیونی پرولایت C100E

رزین C100E پرولایت دارای گرید خوراکی (FOOD GRADE) بوده و این مهمترین تفاوت آن با رزین C100 می باشد. از این رزین می توان برای هم در مصارف صنعتی استفاده نمود و هم جهت سختی گیری آب آشامیدنی و صنایع غذایی. ظرفیت تبادل یونی رزین C100E حدود 0.1 eq/l از رزین c100 پرولایت کمتر می باشد. از لحاظ قیمت هم، قیمت رزین C100E مقداری کمتر از قیمت رزین C100 است.

مکانیزم کارکرد رزین C100E کاملا مشابه رزین C100  بوده و یون کلسیم و منیزیم آب سخت را با یون سدیم جایگزین می کند. مراحل احیای رزین C100E هم مانند C100 بوده و باید با آب نمک شستشو داده شود.

از رزین C100E در موارد زیر استفاده می شود:

  • سختی گیری آب آشامیدنی
  • سختی گیری آب مورد استفاده در صنایع غذایی و نوشیدنی
  • سختی گیری آب فرایند و صنعتی

رزین C100E پرولایت دارای راندمان بالا در حذف سختی آب بوده و پایداری شیمیایی و فیزیکی خوبی دارد. این رزین دارای استانداردهای جهانی مانند WQA بوده و مورد تایید انجمن کیفیت آب می باشد.

قابلیت احیای بالا و موثر، یکنواختی و یک دستی در دانه های رزین هم از سایر مزایای این رزین است.

کارایی رزین کاتیونی پرولایت C100E بستگی به عوامل زیر دارد:

  • احیای صحیح رزین و میزان و غلظت آب نمک مورد استفاده
  • سختی و میزان سدیم موجود در آب ورودی به سختی گیر
  • دبی آب ورودی به سختی گیر

رزین C100E پرولایت

  • منبع نمک

همانطور که پیش تر ذکر شد عمل سختی گیری در واقع نوعی فرایند شیمیایی است که در آن رزین، یون سدیم تک ظرفیتی را به آب داده و در ازای آن یون دو ظرفیتی کلسیم و منیزیم را جذب می نماید. این عملیات برای رزین یک فرایند رفت و برگشتی و دو سویه است. به این معنا که رزین تمایل دارد در مجاورت حجم بالایی از کلسیم و منیزیم درون آب، آنها را جذب کرده و یون سدیم درونی خود را به آب پس بدهد. همینطور اگر در آب غلظت یون سدیم بالاتر از کلسیم باشد، رزین رفتاری عکس نشان داده و یون های کلسیم و منیزیم درونی خود را به آب می دهد و سدیم موجود در آن را جذب می کند.

    اشباع رزین

در ابتدای روند سختی گیری، رزین کاتیونی دارای حجم زیادی از سدیم می باشد لذا آبی که حاوی سختی (یون های کلسیم و منیزیم) است از لابلای رزین ها عبور داده می شود و رزین به تدریج سختی آب (کلسیم و منیزیم) را جذب کرده و سدیم به آب می دهد، این عمل تا آنجایی ادامه پیدا می کند که تمام سدیم درونی رزین منتقل شده و دیگر رزین از این نظر کارایی خود را از دست بدهد. در این حالت اصطلاحا رزین به حالت اشباع رسیده است.

    احیا رزین

حال زمان آن است که رزین را احیا کنیم و آماده سرویس مجدد نماییم. برای این منظور حجم مشخصی از سدیم با غلظت بالا لازم است تا در یک مدت زمان کوتاه و معلوم عمل تبادل یون بصورت معکوس در آید. در عمل برای این کار از محلول آب نمک غلیظ استفاده می کنیم. نمک طعام که شاید معروفترین نمک موجود در جهان باشد و فرمول آن NaCl است، مورد استفاده قرار می گیرد. به این صورت که در مخزنی با ابعاد مشخص، میزان معلومی نمک ریخته می شود و در آب حل می گردد، سپس آن را از بالا درون مخزن سختی گیر می ریزیم تا ضمن عبور از لابلای رزین ها سدیم خود را به رزین داده و کلسیم و منیزیم رزین را جذب کند. این محلول بعد از انجام این فرایند به فاضلاب هدایت می شود. در این حالت عمل احیا انجام شده است و رزین احیا شده و آماده بهره برداری مجدد است.

    تانک نمک

اینکه چه میزان نمک و چه مقدار آب و با چه مکانیزمی و در چه مدت زمانی باید از سختی گیر عبور کند تا عمل احیا بطور کامل انجام شود بستگی به نوع رزین کاتیونی و حجم آن دارد. لذا برای هر سختی گیری با ظرفیت مشخص منبعی به نام منبع نمک تعبیه می گردد که حجمی متناسب با مقدار رزین و ظرفیت سختی گیر دارد. عموما توصیه می شود به ازای هر لیتر رزین 170 تا 200 گرم نمک در هر بار احیا مورد استفاده قرار گیرد. مدت زمان عبور آب نمک از لابلای رزین ها نیز اهمیت دارد، در واقع رزین باید فرصت آنرا داشته باشد تا عمل تبادل یون معکوس را انجام دهد.

جنس منابع نمک معمولا از پلی اتیلن می باشد. می توان در هر بار احیا میزان توصیه شده نمک را بصورت نمک پودر در آب منبع نمک حل نمود تا برای عملیات احیا از آن استفاده کرد. اما برای راحتی کار توصیه می شود از سنگ نمک درون منبع استفاده نمود تا برای چندین بار احیا، نمک وجود داشته باشد و نیاز به سر زدن هر باره اپراتور وجود نداشته باشد. این امر مخصوصا در زمانی توصیه می شود که از سختی گیرهای تمام اتوماتیک استفاده می شود که برای انجام عملیات احیا نیاز به اپراتور ندارد. در زمانیکه از شیرهای اتوماتیک استفاده می کنیم باید توجه داشته باشیم که اگر میزان نمک لازم درون منبع در لحظه شروع احیا فراهم نباشد، مکانیزم عملیات احیا بوسیله شیر و فشار آب موجود انجام می شود اما به دلیل عدم وجود غلظت مناسب نمک و یون سدیم، تبادل یونی معکوس صورت نمیگیرد و رزین احیا نمی شود. این امر یکی از معضلات شایع در سختی گیرهای اتوماتیک می باشد. بنابراین اپراتور سیستم تاسیسات همواره باید به پر بودن منبع نمک از سنگ نمک اطمینان داشته باشد.

    نکات طراحی

باید حواسمان باشد در مواردی پیش می آید که ظرفیت سختی گیر را طوری در نظر می گیریم که سیستم نیازمند انجام عملیات احیا در بازه های کوتاه مانند 12 تا 24 ساعت می شود. در ابتدا توصیه می شود ظرفیت سختی گیر را کمی بالاتر در نظر بگیریم که این مدت زمان تا حد امکان بیشتر شود ولیکن اگر چاره ای نبود و از فواصل کم برای انجام عملیات احیا بهره می بریم باید به این نکته توجه داشته باشیم که آب موجود درون تانک نمک زمان کافی برای حل کردن سنگ نمک درون خود را داشته باشد. چرا که همانطور توضیح داده شد اگر غلظت مناسب نمک درون آب وجود نداشته باشد عمل احیا بطور کامل و صحیح انجام نمی شود و سختی گیر به ظرفیت واقعی خود در زمان بهره برداری نمی رسد. لذا توصیه می شود اولا در هنگام طراحی، زمان موجود بین دو احیا (سرویس) را طولانی تر در نظر گرفت و ثانیا از حل شدن حجم مناسبی از نمک درون آب برای انجام عملیات احیای بعدی اطمینان حاصل نمایید.

  • وکیوم برکر

بطور کلی سختی گیرها باید در بازه مناسبی از فشار آب، طراحی و بهره برداری شوند. مثلا یک سختی گیر برای کارکرد مناسب باید ورودی آب با حداقل فشار 2.5 تا 3 بار داشته باشد تا در آن هم عملیات سرویس و هم عملیات احیا به خوبی صورت بگیرد. در عین حال برای حداکثر فشار نیز بازه هایی در نظر گرفته شده است تا از آسیب دیدن بدنه سختی گیر و شیر چند راهه جلوگیری شود. این بازه ها بصورت خاص در مخازن فایبرگلاس FRP دارای اهمیت بیشتری است. چرا که فشار بیش از اندازه می تواند تانک FRP و همینطور شیر اتوماتیک را دچار مشکل کرده و باعث ترکیدگی شود.

البته در تانک های FRP بصورت خاص معضل دیگری نیز وجود دارد که آن را بایستی با استفاده از طراحی مناسب در لوله کشی و استفاده از قطعه ای به نام وکیوم برکر مرتفع نمود. این معضل چیزی نیست جز خلا. در زمانی که به هر دلیلی از جمله وجود پمپ بعد از سختی گیر FRP ، نوعی مکش درون مخزن ایجاد شود که باعث کاهش شدید و ناگهانی فشار درون مخزن حتی تا حد خلا شود، معضل تانک های FRP نمایان می شود. تانک های FRP ضعف شدیدی در برابر خلا درونی دارند، طوری که به سمت داخل جمع شده و این امر باعث شکستگی و تخریب مخزن می شود. در این مواقع معضل را می توان با بکارگیری قطعه ای به نام خلا شکن یا وکیوم برکر رفع کرد.

    نصب وکیوم برکر

وکیوم برکر قطعه ایست که بر روی خط لوله کشی بین مخزن و پمپ بعد از آن یا هر وسیله دیگری که مکش ایجاد کند، گذاشته می شود تا در صورت ایجاد خلا بتواند هوا را از بیرون به سرعت وارد نماید تا توازن فشار بوسیله فشار اتمسفر ایجاد شود. در این حالت اصطلاحا خلا شکسته می شود و تانک آسیب نمی بیند. لذا برای نصب سختی گیرهایی با بدنه FRP اکیدا توصیه می شود از خلاشکن استفاده نمایید.

وکیوم برکر قطعه ایست که در صورت وجود آب درون سیستم و وجود فشار درون لوله ها اجازه خروج آب از سیستم را نمی دهد ولی به محض آنکه مکشی درون لوله کشی ایجاد شود، بوسیله دریچه ای که با فنر مسدود شده هوای بیرون را به درون سیستم هدایت می کند.

  • لوازم جانبی مانند ساید کانکتور، شیر بای پس و …

برای نصب سختی گیرها قطعات جانبی دیگری هم وجود دارد که در مواردی به منظور تسهیل کار مورد استفاده قرار می گیرد.

    ساید کانکتور

ساید کانکتور قطعه ایست که شیر چند راهه اتوماتیک و دستی پلاستیکی مانند شیرهای RUNXIN  بر روی آن سوار می شود تا بتوان شیرها را بصورت ساید وصل نمود.

شیرهای چند راهه عموما به دو صورت بر روی سختی گیرها نصب می شود : TOP  یا SIDE.

زمانی شیر چند راهه بصورت TOP (از بالا) بر روی تانک سختی گیر نصب می شود که تانک سختی گیر ته بسته باشد. در این حالت آب ورودی از بالا و بوسیله شیر بر روی رزین ها پاشیده می شود و آب پس از عبور از لابلای رزین ها و رسیدن به ته مخزن وارد لوله ای می شود که این لوله از مرکز تانک FRP تا بالا کشیده شده است و در انتها به نقطه دیگری از شیر وصل شده لذا آب تصفیه شده از آن لوله بالا آمده و در درون شیر به نقطه خروجی وصل می شود. در این حالت شیر بصورت TOP نصب شده است.

اما در سختی گیرهایی که ظرفیت آنها بالاست اصولا از تانک های ته باز استفاده می شود و شیر بصورت ساید و در کنار مخزن FRP نصب می گردد. ساید کانکتور یک ورود و خروج دارد که ورود آن به بالای مخزن وصل می شود و خروج آن به پایین مخزن. گاهی اوقات پیش می آید که برخی شیرهای چند راهه رانکسین را بر روی بدنه های فلزی نصب می کنند در آن صورت هم می شود از ساید کانکتور برای این منظور استفاده نمود.

    شیر بای پس

شیر بای پس، قطعه ایست که بر روی شیرهای پلاستیکی رانکسین تمام اتوماتیک نصب می شود. این قطعه وظیفه مخلوط کردن آب قبل از سختی گیر و بعد از سختی گیر را بر عهده دارد تا بتوان بوسیله شیر تنظیم سختی خروجی از سختی گیر را از حد 0 که اصولا یک سختی گیر در حالت عادی باید از خود عبور دهد را به اعدادی بالاتر رساند و در یک نقطه مورد نظر ست نمود.

آب سختی گیری شده به مصارف مختلفی می رسد مثلا آب مورد نیاز موتور خانه ها و سیستم های تاسیساتی مانند دیگ های بخار و آبگرم، چیلرها، برج های خنک کننده، فن کوئل ها و انواع هواسازها. همینطور ممکن است برای آب مصرفی داخل ساختمان استفاده شود که به منظور شرب، شستشو، تهیه غذا و دیگر موارد باشد. همچنین از این آب می توان برای سیستم های استخر و جکوزی و سونا استفاده نمود.

 هر یک از موارد فوق نیاز به میزان مشخصی از سختی دارد مثلا برای سیستم تاسیساتی از سختی 0 استفاده می شود. برای سیستم های مورد استفاده انسانی اعداد مختلفی مطرح است از جمله 70 تا 100 PPM . حال با ایجاد سیستمی بصورت میکس، می توان آب قبل از سختی گیری و آب بعد از سختی گیری که سختی آن صفر است را مخلوط نمود تا به سختی دلخواه مصرف مورد نظر رسید.

شیر بای پس قطعه ایست که برای شیرهای اتومات سختی گیر رانکسین به این منظور استفاده شده است و لوله کشی را ساده تر می نماید. در مواردی دیگر می توان در صورت لزوم این سیستم را با استفاده از لوله کشی و شیر آلات ایجاد نمود.

نمایش 1–20 از 54 نتیجه

فیلتر محصولات
مرتب سازی بر اساس
بر اساس برند
بر اساس قیمت
حداکثر ظرفیت (گرین)
فیلتر محصولات
مرتب سازی بر اساس
بر اساس برند
بر اساس قیمت