انواع سختی گیر منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. مانند ( سختی آب ) 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 درونسختی گیر رزینی توسط دو دریچه، یکی در بالای سختی گیر و دیگری در پایین سختی گیر امکان پذیر می باشد.
در کنار انواع 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 سلویید 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 سلویید ولو، چندین شیر کوچک در جای جای انواع سختی گیر وجود دارد. این شیرها عبارت اند از: شیر هواگیری که در قسمت فوقانی سختی گیر قرار دارد. ورودی که بر لوله مسیر ورودی سختی گیر سوار شده است. 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 هایی که TDS آن ها پایین تر از 700 ppm باشد، استفاده از سختی گیر رزینیمیباشد. 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.
واژه ی 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 درآب 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 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 دوقسمت کربناتی و غیر کربناتی تقسیم نموده اند. سختی کربناتی از کربنات ها و بیکربنات های کلسیم و منیزیم و سختی غیر کربناتی شامل سولفات و کلرور این دو فلز است.
ازبین املاح مولد سختی کلرور های کلسیم و منیزیم خاصیت خورندگی شدیدی دارند و سولفاتهای 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 CO2 در 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 نشی نمودن از آب جدا نمود اساس سبک کردن بر چهار اصل زیر استوار است:
روش حذف سختی موقت آب به اصطلاح عمومی افزایش سختی آهنگ برای حذف سختی است چون آنها همیشه دارای مقادیری گازکربنیک آزاد هستند لذا با تزریق آهنگ ابتدا باید این گاز کربنیک را از بین برد.
1 CO2 + Ca (OH)2 Ca (CO3 H
در صورتی که مقدار گاز کربنیک از ۲۰ میلی گرم در لیتر تجاوز نمایند بهتر است با دمیدن هوا قسمتی از آن را از آب خارج نمود و باقی مانده آن را با استفاده از روش فوق از بین برد عمل درمصرف آهنگ اثر زیادی دارد.
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 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:
ساز و کار سختی گیر FRP همانند 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 FRP در 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 وظروف پلاستیکی FRPجایگزین شده است زیرا در سیستم های تصفیه آب، هدف کاهش یونهای 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.
1-ضعف اصلی مخازن فلزی، صفحه نازل آن ها است .چون در محل جوشکاری صفحه نازل سریعا زنگ زدگی و خوردگی شروع خواهد شد .
2-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.
یکی از وظایف اصلی موتورخانه، تولید آب گرم برای واحدهای مسکونی است. در محل هایی 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 ها استفاده می شود. حال ممکن است در برخی موارد از سختی گیر رزینی و یا سختی گیر الکترومغناطیسی استفاده شود.
وجود آب سخت مضراتی برای بدن انسان دارد که این عوارض بر هیچ کسی پوشیده نیست. آب نرم تولیدی از واحدهای سختی گیربرای مصارف شرب نیز دارای مضراتی است. زیرا وجود مقدار معینی از کلسیم و منیزیم برای بدن انسان بخصوص کودکان در حال رشد اجباری ست.
سختی گیر تولیدی زادآب برای واحد مسکونی تحت طراحی خاصی صورت می گیرد که بر این اساس سختی آب خروجی از سختی گیر حداقل 100 میلی گرم بر لیتر باشد. سختی گیر رزینی متداول ترین تجهیز مورد استفاده در سرتاسر دنیا است. شما می توانید جهت سفارش سختی گیر رزینی برای واحد مسکونی خود با دفتر شرکت زادآب تماس حاصل نمایید.
ظرفیت سختی گیر به طور کلی به دبی و میزان سختی آب ورودی بستگی دارد. فاکتور سومی که ظرفیت سختی گیر را مشخص می کند، فاصله ی زمانی احیای سختی گیر می باشد که این فاکتور به عوامل مدیریتی و منابع انسانی بستگی دارد. ظرفیت سختی گیربا 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 2 احیا که بر اساس ساعت ( بین 8 تا 72 ساعت) انتخاب می گردد
TH: میزان سختی آب ورودی بر حسب میلی گرم بر لیتر
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 8 تا 72 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 احیایسختی 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.
دانه های شیمیایی رزین که عمل سختیگیری آب را انجام میدهند بر روی بستر سیلیس ریخته میشود. هر دستگاه سختی گیر با توجه به ظرفیتش از مقادیر مختلف رزین کاتیونی پر میشود که این اعداد در جداول موجود میباشد.
آب هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین میباشند، رزین کاتیونی موجود را فرسوده و آبدهی دستگاه سختی گیر را کاهش میدهد.
شکل زیر، نمونه نمایشگاهی یک دستگاه سختی گیر را نشان می دهد که از مقطع عرضی برش خورده است (این پایلوت توسط شرکت زادآب در دوازدهمین نمایشگاه بین المللی آب و فاضلاب به نمایش در آمد). در این شکل محل قرار گیری نازل ها، سیلیس و رزین را مشاهده می کنید.
عواملی مانند وجود یون های آهن و منگنز و همچنین حضور بیش از 2 میلی گرم در لیتر کلر در آب می تواند عمر رزین کاتیونی را نصف کند.
رزین مورد استفاده در سختی گیر از نوع رزین های کاتیونی قوی در سیکل سدیم است. حداقل بستر مورد نیاز برای دانه های رزین 75 سانتی متر می باشد و وجود بستر شنی در زیر دانه های رزین امری اجتناب ناپذیر است زیرا احتمال فرار رزین ها از نازل های آب جمع کن در کف مخزن می رود. در حقیقت قلب هر سختی گیر رزین های داخل آن است.
رزین ها هستند که عملیات سختی گیری را انجام می دهند و به مرور زمان این دانه های رزین کارکردشان ضعیف می شود. علت آن نیز وجود عوامل مخرب رزین است، برای مثال وجود تنها 0.2 میلی گرم کلر آزاد در آب ورودی به سختی گیر می تواند عمر رزین را نصف کند. به علاوه اگر آب ورودی به ستون سختی گیر حاوی املاح آهن و منگنز و دیگر فلزات باشد عمر رزین را کاهش می دهند.
در حال حاضر شاهد آن هستیم که سختی گیر های مورد استفاده در صنایع پس از دو یا سه سال با مشکل نشت سختی روبه رو می شوند و علت آن نیز تنها وجود عوامل مخرب در آب ورودی به سختی گیر است.
نازل ها اغلب از جنس PVC میباشد که وظیفه جمع آوری آب نرم از کف مخزن سختی گیر را به عهده دارند. نازلها بر روی صفحهای با فواصل مشخص از هم قرار میگیرند. نازل ها می توانند از جنس برنجی و یا پلاستیکی باشند.
معمولاً این مخازن از جنس پلاستیک ( پلی اتیلن ) میباشد که شامل سنگ های نمک و آب هستند که هنگام شستشوی رزین کاتیونی از آن استفاده میشود و توسط شیر سولویید ولو محلول آب و نمک به داخل مکیده میشود برای احیای رزین مورد استفاده قرار میگیرند.
برای تنظیم ورودی مخزن مورد استفاده قرار میگیرد.
در حالت بک واش آب از پایین سختی گیر وارد می شود. پس از عبور از سیلیس و نازل ها از رزین عبور کرده و لردها و املاح نامحلول موجود در روی رزین ها خارج می گردد. در این حالت آب آن قدر تخلیه می گردد تا شفاف شود وشفافیت آب خاتمه ی این مرحله را نشان می دهد.
در حالت بک واش همانند شکل زیر:
در این حالت آب نمک موجود در داخل تانک نمک جهت احیا کردن به داخل سختی گیر وارد می شود. جهت آب ورودی برعکس سیستم بک واش از بالا به پایین می باشد. در این حالت آنقدر آب را تخلیه می کنیم تا تانک نمک تخلیه گردد. عموما ظرفیت تانک نمک بر اساس ظرفیت احیای سختی گیر محاسبه می گردد و حتما از نمک سنگی با خلوص بالا استفاده گردد.
در حالت احیا همانند شکل زیر:
1: آب ورودی به سختی گیر آب نباید در آن باقی بماند زیرا می تواند عمر مفید رزین های کاتیونی را نصف نماید. علاوه بر این یخ زدن رزین کاتیونی در مخزن سختی گیر می تواند عمر مفید آن را کاهش دهد.
2 : درصورت باز نمودن درب کیسه های رزین باید درنظر داشت که حتمأ در مجاورت آب قرار بگیرند. وجود رطوبت برای نگه داری رزین های تبادل یون الزامی است.
3 : استفاده از سنگ نمک با خلوص بالا توصیه می شود. به تجربه دیده شده است که در صورت استفاده از نمک هایی با خلوص پایین، گل و لای موجود روی بستر رزین را میپوشاند و ظرفیت تبادل کاهش پیدا می شود.
4 : کنترل سختی آب خروجی از دستگاه بصورت روزانه یا دو روز یکبار توسط کیت های سختی سنج به تمامی اپراتور ها و تکنسین های نگه دار توصیه می شود.
5 : اطمینان از مکش نمک پس از نصب و راه اندازی دستگاه سختی گیر رزینی با شیر چند راهه اکیدأ توصیه نمی شود.
6: درصورتی که آب ورودی به سختی گیر دارای املاح، گل و لای و یا ذرات معلق می باشد، حتما قبل از شروع عملیات سختی گیری، آب را بوسیله فیلتر کربن و یا فیلتر شنی عاری از اینگونه ذرات کنید.
یکی از مهمترین سوالات در انتخاب سختی گیر این است که، سختی گیر فلزی و یا سختی گیر FRP گیر بهتر است؟ جهت پاسخگویی به این سوال باید توجه داشت که محل قرارگیری سختی گیر رزینی کجا خواهد بود؟ و آیا سختی گیر را در محیط سربسته قرار خواهید داد و یا دستگاه سختی گیر رزینی در مقابل سرما و گرما و محیط بیرون جایگزاری خواهد شد.
مورد دیگری که در انتخاب سختی گیر مهم قلمداد می شود مقدار هزینه ی اولیه است، قیمت سختی گیر فلزی در ابعاد و ظرفیت های بزرگ به مراتب از سختی گیر FRP کمتر است ولی در ظرفیت های کمتر ( ظرفیت زیر 400 هزار گرین) سختی گیر FRP مقرون به صرفه تر است.
از موارد دیگری که در انتخاب دستگاه سختی گیر رزینی باید بدان توجه نمود، مقدار آب و دبی عبوری از مخزن سختی گیر است. از پارامترهای مهم دیگر طراحی سختی گیر محاسبه ی مقدار نمک مورد نیاز برای احای رزین کاتیونی است. شاید در سختی گیر های با ظرفیت کم این مورد قابل اقماض باشد ولی در سختی گیر سایز بالا یکی از هزینه های ثابت دستگاه سختی گیر رزینی به شمار خواهد رفت.
برای این کار می توان هنگام طراحی سختی گیر رزینی زمان دوره ی احیای نمک را طولانی تر انتخاب نمود تا نیاز به شستشو با نمک و احیا رزین کمتر گردد ولی مشکل اینجا است که اگر این مدت زمان غیر منطقی انتخاب شود دستگاه سختی گیر رزینی دارای ابعاد بزرگتری می شود و در نتیجه قیمت سختی گیر بالا می رود. لذا انتخاب سختی گیر و طراحی سختی گیر رزینی نیاز به دانش و تخصص و از همه مهم تر تجربه دارد.
کارشناسان شرکت به مدت یک سال پس از نصب سختی گیر در محل به فواصل زمانی مشخص به دستگاه سختی گیر سر می زنند و با چک کردن نحوه ی عملکرد سختی گیر از کارکرد درست سختی گیر رزینی اطمینان حاصل می کنند.
سختی گیر در تیپ های مختلف تولید و عرضه می شود که هر کدام قیمت خودش را دارد. برای مثال قیمت سختی گیر رزینیفلزی با شیر اتوماتیک با قیمت سختی گیر فلزی با شیر نیمه اتوماتیک متفاوت است.
ارسال سختی گیر نیز با توجه به دوری محل نصب از کارگاه تعیین می شود. شرکت زادآب نسبت به ارسال سختی گیر در شهر تهران مسئول است و به صورت رایگان سختی گیرارسال می شود.
دمای آب ورودی به سختی گیر از نکات ریزی است که می بایست بدان توجه لازم را داشت. سختی گیر از نوع فلزی و سختی گیر از جنس FRP تا دمای 100 درجه سانتی گراد در برابر آب ورودی مقاومت دارند ولی رزین های تبادل یون مورد استفاده در سختی گیر رزینی نهایتا تا دمای 55 درجه در برابر گرمای دما مقاومت نمایند. بر اساس دیتا شیت سازندگان رزین کاتیونی رزین ها می توانند تا 55 الی 60 درجه سانتی گراد حرارت را درون سختی گیر تحمل نمایند.
در صورت عدم استفاده از سختی گیر رزینی در موتورخانه ها گرفتگی لوله ها و مجاری انتقال آب در ساختمان ها و یا واحدهای صنعتی امری محتمل است. لذا برای جلوگیری از گرفتگی لوله توسط رسوبات کربناتی و بی کربناتی بهتر است از آب نرم شده توسطسختی گیر رزینی استفاده گردد.
پس از گسترش علم مواد، در صنعت آب و فاضلاب ما شاهد افزایش مخازن کامپوزیتی هستیم. سختی گیر FRP دارای برتری هایی نسبت به دستگاه های سختی گیر فلزی است و از آنها می توان به سبک بودن و راحتی در حمل و نقل اشاره نمود، همچنین از لحاظ بصری نیز دارای برتری می باشد. سختی گیر رزینی FRP بیشتر به عنوان پیش تصفیه برای سیستم های اسمز معکوس استفاده می شود. اکثر سختی گیر FRP دارای شیر تمام اتوماتیک برقی هستند و بدین طریق تمامی عملیات سختی گیری توسط کامپیوتر شیر برقی به ترتیب انجام می گردد.
دارای 5 مرحله هستند:
یکی از وظایف اصلی موتورخانه، تولید آب گرم برای واحدهای مسکونی است. در محل هایی 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.
نیاز صنعت به آب همانند نیاز بدن انسان به آب است. آب سخت همان طور که در بدن عوارضی مانند سنگ کلیه پدید می آورد، در صنعت نیز مشکلات و لطمات زیادی را بر جای می گذارد. متداول ترین تجهیزی که در صنایع استفاده می شود بویلرهای آب داغ است. همان طور که می دانید دمای بالا به رسوب گذاری کمک می کند و وجود دستگاه سختی گیر برای آب پیش از بویلر واجب است.
سختی گیر رزینی برای برخی دستگاهها در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. از سختی گیر رزینی برای پیش تصفیه آب ورودی به دستگاههای اسمز معکوس استفاده می شود. برای برخی دستگاههای حساس در صنایع الزامی است که از آب خالص استفاده شود و در این موارد نمی توان به تنهایی از سختی گیر استفاده نمود و در نتیجه از آب شیرین کن ها استفاده می شود.