سختی گیر منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. شکل زیر لوله کشی سختی گیر شامل مسیر ورودی، مسیر خروجی، مسیر آب نمک، مسیر تخلیه شستشو و مسیر احیا و بک واش می باشد. دسترسی به درون سختی گیر رزینی توسط دو دریچه، یکی در بالای سختی گیر و دیگری در پایین سختی گیر امکان پذیر می باشد.
در کنار سختی گیر یک منبع نمک برای احیای سختی گیر قرار دارد که این منبع توسط لوله مسیر آب نمک به منبع اصلی سختی گیر متصل می باشد. یک گیج در قسمت فوقانی منبع اصلی سختی گیر قرار دارد که وظیفه آن نمایش فشار آب درون سختی گیر و به تبع آن محاسبه افت فشار در سختی گیر می باشد. شیر اصلی سختی گیر ، شیر سلونویید ولو نام دارد که بزرگ ترین شیر سختی گیر بوده و وظیفه آن تغییر مسیر آب در لوله های سختی گیر به منظورهای مختلف است.
علاوه بر شیر سلونویید ولو، چندین شیر کوچک در جای جای سختی گیر وجود دارد. این شیرها عبارت اند از: شیر هواگیری که در قسمت فوقانی سختی گیر قرار دارد. شیر ورودی که بر لوله مسیر ورودی سختی گیر سوار شده است. شیر خروجی که روی لوله مسیر خروجی سختی گیر قرار دارد. شیر نمونه برداری که قبل از شیر خروجی روی لوله مسیر خروجی سختی گیر قرار دارد.
از دیگر شیرهای سختی گیر، می توان به شیر خط نمک در مسیر آب نمک، شیر تخلیه در مسیر بک واش و شیر تخلیه شستشو در مسیر تخلیه شستشو اشاره کرد.
مناسب ترین روش حذف سختی آب برای آب های که TDS آن ها پایین تر از ۷۰۰ ppm باشد، استفاده از سختی گیر رزینی می‌باشد. سختی گیر های این شرکت در دو نوع سختی گیر فلزی و سختی گیر کامپوزیتی عرضه می گردد. مقدار سختی آب، علاوه بر اینکه در آب‌های صنعتی خیلی حائز اهمیت است، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد.
سختی گیر چیست؟
واژه آب سخت و سختی آب زمانی به کار برده می شود که در آب یون های کلسیم و منیزیم وجود داشته باشد. البته عوامل دیگری نیز به همراه کلسیم و منیزیم در آب وجود دارند اما به علت غلظت پایین آنها می توان از آنها صرف نظر کرد. با این حال در منابع مختلف علمی سختی آب را مستقیما، با وجود یون های کلسیم منیزیم مرتبط می دانند.
سختی آب که حاصل وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب است به دو نوع زیر تقسیم بندی می شود:
• سختی موقت یا سختی کربنات : این نوع از سختی آب را می توان با حرارت دادن از بین برد، نمونه بارز این سختی وجود لایه های سفید و گچی در ظروفی مانند سماورها و کتری ها می باشد.
• سختی دائم یا غیر کربنات : این حالت از سختی را نمی توان از طریق حرارت دادن از بین برد.
انواع سختی آب
سختی آب را به دو قسمت دائم و موقت تقسیم نمودند که در آن سختی موقت را می توان با جوشاندن آب حذف نمود و سختی دائم فقط با مصرف مواد شیمیایی ممکن است کم و یا حذف گردد امروزه سختی را به دو قسمت کربناتی و غیر کربناتی تقسیم نموده است. سختی کربناتی از کربنات ها و بیکربنات های کلسیم و منیزیم و سختی غیر کربناتی شامل سولفات و کلرور این دو فلز است.
از بین املاح مولد سختی کلرور های کلسیم و منیزیم خاصیت خورندگی شدیدی دارند و سولفات های کلسیم و منیزیم باعث تشکیل رسوبهای سختی در جدار تاسیسات مولد نیرو می گردد اما کربناتها و بی کربناتهای سدیم و پتاسیم نه خورنده اند و نه ایجاد رسوب می‌کنند ولی ممکن است در اثر بعضی عوامل CO2 خود را که خاصیت اسیدی دارد از دست بدهد. در این حال CO2در مجاورت آب با تشکیل اسید کربنیک جدار دیگه ها و لوله ها را تحت تاثیر قرار خواهد داد.
پاره ای املاح مانند کلرور سدیم های اگر بیش از ۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر در آب موجود باشند طعم خواص و نامطبوعی به آب می دهد و اگر مقدار آن از ۳۰۰۰ میلی گرم در لیتر تجاوز کنند آب شور شده و غیر قابل شرب است و یا سولفات سدیم که باعث بروز ناراحتی های معدی می شود و یا در دیگهای بخار ایجاد کف می نمایند به طور کلی مجموع املاح محلول آب برای آشامیدن نباید از ۵۰۰ میلی گرم در لیتر تجاوز نمایند
منظور از سبک کردن آبها تبدیل نمودن املاحی است که ایجاد سختی نموده‌اند به طوری که بتوان آنها را با صاف کردن یا ته نشینی نمودن از آب جدا نمود اساس سبک کردن بر چهار اصل زیر استوار است:
• محاسبه مقدار مورد نیاز از مواد شیمیایی با در دست داشتن آنالیز کامل آب
• امکان اختلاط سریع آب و مواد شیمیایی و انجام فولیکولاسیون در اثر به هم زدن.
• محاسبه زمان لازم برای ته نشین شدن رسوبات حاصل از عمل.
• جدا کردن آب صاف شده آماده نمودن برای عملیات بعدی.
مهمترین روش های سختی گیری از آب
- جدا کردن املاح کلسیم و منیزیم با استفاده از مواد شیمیایی
- تبدیل املاح کلسیم و منیزیم به املاح سدیم
- سبک کردن آب با درهم کردن دو روش فوق ذکر
- روش های مغناطیسی تصفیه آب
انواع سختی گیر
تا کنون روش های گوناگونی برای حذف سختی از آب ارائه شده که می توان به روشهایی مانند اسمز معکوس ، تبادل یونی ، سختی زدایی مغناطیسی ، روش های حرارتی و… اشاره کرد.
سختی گیری آب توسط روش ها و دستگاه های مختلفی انجام می شود که هریک دارای مکانیزم و اجزای تشکیل دهنده خاص خود هستند. انواع مختلف سختی گیر به شرح زیر می باشد:
- سختی گیر رزینی
- فیلتر کربن
- اسمز معکوس
- سختی گیر مغناطیسی
- سختی گیر الکترونیکی
مزیت های روش تبادل یونی نسبت به سایر روش های سختی گیری
- هزینه سرمایه گذاری و راهبری کم
- تاسیسات ساده و بهره برداری آسان
- کارکرد به صورت اتوماتیک و دستی
- قابلیت راه اندازی در اندازه بزرگ و کوچک
سختی گیر FRP
ساز و کار سختی گیر FRPهمانند سختی گیر رزینی می باشد. فقط به جای مخازن فلزی از مخازن FRP استفاده می شود. این نوع سختی گیر برای مصارف بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد. از مزایای آن می توان به وزن سبک مخزن سختی گیر ، بهداشت بالاتر نسبت به مخازن سختی گیر فلزی و ارزان تر بودن مخزن سختی گیر نسبت به نوع فلزی آن اشاره کرد.
از معایب سختی گیر FRP می توان به عمر پایین مخزن، شکننده بودن مخزن و عدم قابلیت نگه داری در فضای آزاد اشاره کرد. همچنین سختی گیر FRP را عملا نمی توان در حجم های بالای رزین مورد استفاده قرار داد. زیرا هزینه مخازن FRPدر احجام بالا از مخازن فلزی بالاتر می رود.
امروزه استفاده از مخازن فلزی (ورق آهنی) و شیرهای فلزی (چدن)، جهت انجام امور تصفیه آب منسوخ و ظروف پلاستیکی FRP جایگزین شده است زیرا در سیستم های تصفیه آب، هدف کاهش یون های موجود در آب است در حالی که استفاده از فلز موجب تبادل یون بین فلز و آب و نهایتا اختلال در کیفیت آب می گردد.
مزایای کاربرد مخازن پلاستیکی فایبرگلاس
- تحمل فشار بالا،حدود ۱۰ بار
- سبکی قابل توجه که نصب و جابجایی را بسیار ساده می نماید.
- عدم زنگ زدگی و پوسیدگی
- مقاومت بالا در مقابل مواد شیمیایی و نیز در مقابل ضربه و سایش
ضعف های اساسی مخازن فلزی
- ضعف اصلی مخازن فلزی، صفحه نازل آن ها است .چون در محل جوشکاری صفحه نازل سریعا زنگ زدگی و خوردگی شروع خواهد شد.
- در مخازن فلزی اگر سطح داخل مخزن به درستی پس از سند بلاست با اپوکسی های مخصوص با ضخامت کافی پوشیده نشود قطعا خیلی زود باعث حضور زنگ در آب می شود.
کاربرد سختی گیر ها
- حذف سختی مازاد آب آشامیدنی
- حذف سختی آب ورودی به بویلر
- حذف سختی آب تغذیه برج خنک کن
سختی گیر موتورخانه
یکی از وظایف اصلی موتورخانه، تولید آب گرم برای واحدهای مسکونی است. در محل های که آب گرم وجود دارد بحث رسوب گذاری آب نیز وجود دارد. آب های سخت که دارای عوامل سختی هستند می بایست از ستون سختی گیر رزینی عبور کنند و سپس به سمت دیگ های بخار هدایت شوند. در بسیاری از نقاط ایران آب با مشکل سختی مواجه هست و استفاده از سختی گیر امری الزامی است. در حال حاضر، در سراسر جهان از واحد سختی گیر در موتورخانه استفاده می شود. حال ممکن است در برخی موارد از سختی گیر رزینی و یا سختی گیر الکترومغناطیسی استفاده شود.
سختی گیر ساختمان و منازل مسکونی
وجود آب سخت مضراتی برای بدن انسان دارد که این عوارض بر هیچ کسی پوشیده نیست. آب نرم تولیدی از واحدهای سختی گیر برای مصارف شرب نیز دارای مضراتی است. زیرا وجود مقدار معینی از کلسیم و منیزیم برای بدن انسان بخصوص کودکان در حال رشد اجباری ست.
محاسبه ظرفیت سختی گیر
ظرفیت سختی گیر به طور کلی به دبی و میزان سختی آب ورودی بستگی دارد. فاکتور سوم که ظرفیت سختی گیر را مشخص می کند، فاصله زمانی احیای سختی گیر می باشد که این فاکتور به عوامل مدیریتی و منابع انسانی بستگی دارد. ظرفیت سختی گیر با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود.
C=Q*t*TH*15.73
C: ظرفیت سختی گیر بر حسب گرین
Q: دبی آب وارده به سختی گیر بر حسب مترمکعب در ساعت
t : زمان بین ۲ احیا که بر اساس ساعت ( بین ۸ تا ۷۲ ساعت) انتخاب می گردد
TH: میزان سختی آب ورودی بر حسب میلی گرم بر لیتر
طرز کار سختی گیر رزینی
سختی گیر رزینی، سختی آب را از راه تبادل یون می گیرد. یون های سخت از جمله کلسیم و منیریم همراه با آب وارد محفظه سختی گیر شده و از رزین عبور می کند. رزین، یون سدیم (Na) خود را با کلسیم و منیزیم مبادله می کند. بنابراین یون های سخت توسط رزین گرفته می شود و آب نرم از سختی گیر خارج می شود.
پس از مدتی (بسته به شرایط بین ۸ تا ۷۲ ساعت) رزین مملو از یون های سخت شده و عملا دیگر نمی تواند عمل سختی گیری را انجام دهد. برای همین پس از این زمان باید عمل احیای سختی گیر را شروع کنیم. برای احیا، آب نمک را از رزین عبور داده تا بر عکس عمل سختی گیری ، سدیم نمک (NaCl) جایگزین یون های سخت شود و رزین مجددا آمده سختی گیری می شود. قبل از احیا نیز معمولا سختی گیر را به منظور زدودن لردهای روی رزین، بک واش نیز می کنند.
