طول عمر سختی گیر آب چقدر است؟

آنچه در این مطلب می خوانید:

سختی گیر چیست؟

آب سخت به آبی گفته میشود که به دلایل مختلف از قبیل عبور از لایه های مختلف خاکی و غیره دارای حجم بالایی از یون هایی از قبیل کلسیم و منیزیم می باشد. این املاح و یون ها به مرور و بر اثر بالا رفتن دمای آب به دیواره های ظروف و لوله و جداره ها رسوب می کنند. علاوه براین، مصرف آب با درجه سختی بالاتر از 500 ppm منجر به بروز سنگ کلیه شده و می تواند مشکلات زیادی را به همراه داشته باشد. علاوه براین، املاح موجود در مایعات مورد استفاده در فرآیندهای رنگرزی و غیره نیز منجر به کاهش کیفیت محصول نهایی شوند. به همین دلیل به شیوه های مختلف تلاش میشود این املاح جمع آوری و حذف شوند. سختی گیر به تجهیزاتی گفته میشود که به روش های گوناگون سختی و املاح موجود در سیال مورد نظر را کاهش می دهد.

سختی گیر آب چیست؟

رفع که اصطلاحا به سختی گیر آب معروف می باشد با روش های مختلفی انجام میشود که در یک دسته بندی کلی می توان آن ها را به سختی گیر موقت و دائم تقسیم نمود. در بسیاری از مواقع حجم بالایی از املاح و کلسیم و منیزیم موجود در آب بر اثر حرارت دادن و جوشاندن آب در دیواره ها و کف ظرف نشست و رسوب می کند. این نوع سختی موقت یا سختی می باشد و براحتی قابل حذف می باشد. در نوع دیگر سختی آب که به سختی دائم معروف می باشد و املاح موجود در آب غیرکربنات می باشند، تنها از روش های صنعتی و با مواد شیمیایی و فرآیندهای مختلف قابل حذف می باشند. برای انجام این فرآیندها از دستگاه هایی با بدنه فلزی یا فایبرگلاس استفاده میشود که به آن سختی گیر آب گفته میشود.

انواع سختی گیر از نظر جنس بدنه

در فرایند تولید دستگاه های سختی گیر جنس و متریال به کار رفته برای ساخت بدنه آنها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار بوده و ارتباط مستقیم با طول عمر و ماندگاری آنها دارد. در حالت کلی می توان این دستگاه ها را از نظر جنس بدنه به دو گروه کلی زیر تقسیم بندی نمود:

سختی گیر فایبرگلاس

ورق های فایبرگلاس که ترکیبی از الیاف شیشه، اپوکسی و ونیل استر می باشند با قرار گرفتن بر روی لایه ای مقاوم از مواد پلی تیلن سطحی کاملا مقاوم در برابر فضار و ضربه و خوردگی را بوجود می آورند. سختی گیر فایبرگلاس FBR یکی از نمونه های بسیار پرکاربرد می باشد که با توجه به میزان ضخامت ورق های به کار رفته در آنها تا 6 بار فشار را به خوبی تحمل می کند. از مهم ترین ویژگی ها و نقاط مثبت آن می توان به مقاومت در برابر خوردگی با مواد اکسید کننده موجود در آب اشاره نمود.

در حالت کلی، سختی گیرهای فایبرگلاس به اندازه دستگاه با بدنه فلزی در برابر فشار و ضربه مقاوم نمی باشد و به همین دلیل بیشتر در مجتمع های مسکونی کاربرد دارند. علاوه براین، استفاده از ورق های فایبرگلاس در تولید این دستگاه باعث میشود تا در برابر یخ زدگی مقاومت خوبی نداشته و کاهش دمای زیاد منجر به ترکیدگی بدنه شود.

سختی گیر فلزی

جنس این گروه از دستگاه ها بر اساس کاربرد و میزان آب ورودی به آنها در هر سیکل تعیین می گردد، به طوریکه هر چه وزن آب ورودی بیشتر باشد، لازم است برای بدنه دستگاه مقاومت بالاتری در نظر گرفت. در محیط های صنعتی و تصفیه خانه های بزرگ که از سختی گیرهای عمودی و افقی با اندازه و ابعاد زیاد استفاده میشود، دستگاه هایی انتخاب میشوند که بدنه آنها تماما از فلز باشد. سختی گیر فلزی دارای بدنه استیل در صورت استفاده از ورق هایی با ضخامت استاندارد ، تا 20 بار فشار را تحمل خواهند کرد. لازم به ذکر است، در صورت عدم استفاده از رنگ های مخصوص بدنه این دستگاه به سرعت دچار خوردگی و زنگ زدگی میشود که یک نقط منفی برای آن به شمار می رود.

انواع سختی گیر از نظر عملکرد

در طراحی و ساخت آب با توجه به فرآیند و شیوه ای که برای جدا کردن املاح و یون ها به کار برده میشود، نوع دستگاه تعیین می شود. هر یک از این دستگاه ها روش های مختلفی را برای حذف سختی آب به کار می برند. به عنوان مثال برخی برای حذف کلسیم و سدیم از مواد شیمیایی استفاده می کنند و برخی آنها را به املاح سدیم تبدیل می کنند. در برخی از دستگاه ها از روش های مغناطیسی استفاده نموده و تا حد زیادی می توانند در گرفتن سختی آب موثر باشند و در برخی نیز از روش های ترکیبی استفاده میشود.

• سختی گیر رزینی
• سختی گیر مغناطیسی
• اسمز معکوس
• الکترونیکی
• فیلتر کربنی

از روشهای متداول سختی زدایی استفاده از دستگاههای سختی گیر رزینی می باشد. دستگاه شامل یک استوانه فلزی است که در داخل آن ماده سختی زدا (رزین تبادل یونی) قرار گرفته است. های مذکور می توانند یون سدیم را با یون کلسیم و منیزیم در آب مبادله نموده و جایگزین آنها نماید . راه اندازی ، بهره برداری و تجدید بار دستگاه می تواند به صورت دستی و نیمه اتوماتیک یا تمام اتوماتیکی انجام گیرد. دستگاه‌های سختی‌ گیر رزینی مورد استفاده در تصفیه آب، بیشتر به صورت استوانه فلزی هستند، که در داخل آن، ذرات رزین پرولایت c100e  قرار می‌‌گیرند.

و حذف سختی آن در دو نوع اتوماتیک و نیمه اتوماتیک می باشد که هر یک دارای ویژگی های خاصی هستند. از جمله تفاوت های موجود در آنها شیوه می باشد. در سختی گیر تمام اتوماتیک فرآیند شستشو که در اغلب مواقع بک واش می باشد، بدون نیاز به دخالت اپراتور و انسان، به صورت خودکار انجام میشود و رزین ها مجدد احیا می گردند. در مقابل، برای تمیز کردن رزین ها در نوع سختی گیر نیمه اتوماتیک، اپراتور این فرآیند را انجام می دهد.

از مهم ترین کاربردهای سختی گیر رزینی می توان به صنعت چرم سازی، نساجی، قالیشویی، لبنیات و صنایع غذایی، صنایع نفت و پتروشیمی، بتن ریزی و ساختمان سازی اشاره نمود.

اجزای مخازن سختی گیر رزینی

مخزن

رزین‌ها در داخل این مخازن قرار می‌گیرند در واقع عمل تصفیه در این قسمت صورت می‌گیرد .در طراحی و تولید سختی گیر رزینی به شکل و ساختار کلی مخزن اهمیت بسیار زیادی داده میشود و محل قرار گیری دریچه های ورودی و خروجی و شیرهای متعدد در آن با حساسیت بالا تعیین می گردد. علاوه براین، جنس به کار رفته برای مخزن از اهمیت بالایی برخوردار است و اغلب از ورق کربن استنلس استیل (SS) برای این منظور استفاده میشود.

رزین‌ها موادی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده است. در داخل مخزن سختی گیر با توجه به نوع املاح و یون ها و همچنین مقدار آنها از تعداد مختلفی از رزین استفاده می شود. به منظور جلوگیری از فرار رزین ها از نازل یونی و همچنین حذف ذرات معلق بزرگتر در آب، رزین ها بر روی بستری از قرار داده میشوند. آب‌هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می‌باشند، رزین‌ها را فرسوده و آبدهی دستگاه سختی‌گیر را کاهش می‌دهد.

 نازل

نازل‌ها برای جمع آوری آب تصفیه شده استفاده می‌شوند. جنس به کار رفته در تولید سختی گیر رزینی برای نازل اغلب از برنج، پلاستیک و PVC می باشد.

مخزن محلول آب و نمک

محتویات این مخازن برای احیای رزین مورد استفاده قرار می‌گیرند. رزین ها به مرور زمان و بخاطر وجود املاح آهن و منگنز و سایر فلزات کارایی خود را از دست می دهند و در نهایت عملکرد دستگاه با اختلال مواجه خواهد شد. به همین منظور در تولید سختی گیر آب نوعی مخزن از جنس PVC نیز که به مخزن اصلی متصل می باشد در نظر گرفته میشود. در این مخزن سنگ نمک و آب قرار گرفته است که در شستشو و احیای نازل ها بسیار موثر می باشد.

مانومتر سختی گیر رزینی

برای کنترل فشار ورودی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

طرز کار سختی گیر رزینی

• نحوه‌ی کار به این ترتیب است که با ورود آب از قسمت بالایی مخزن آب در تماس با رزین‌ ها قرار می‌گیرد و در این حالت فرآیند تبادل یونی انجام می‌گیرد.
• در طی فرآیند تبادل یونی، رزین‌ها یون‌های عامل سختی (منیزیم و کلسیم) را از آب می‌گیرد و به جای آن یون سدیم را به آب می‌دهد با این فرآیند آب سخت به آب نرم تبدیل می‌شود.
• در انتهای مخزن از سنگ سیلیس استفاده شده است که آب نرم شده با عبور از این لایه مقداری از ذرات معلق خود را از دست می‌دهد. در نهایت آب خروجی توسط یک سری نازل جمع آوری می‌شود.
• پس از مدتی آب راندمان کار کاهش می‌یابد که به دلیل اشباع شدن رزین‌ها می‌باشد برای برطرف کردن این مشکل می‌توان از احیای رزین استفاده کنیم. احیای رزین با ریختن محلول آب و نمک انجام می‌گیرد. استفاده از آب‌های گل آلود و دارای مواد معلق، و همچنین آب‌هایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فلزات سنگین می‌باشند، رزین‌ها را فرسوده و آبدهی دستگاه سختی‌گیر را کاهش می‌دهد.

نکات مهم در خرید سختی گیر رزینی

گروه های تولید مشخصات متفاوتی را برای محصولات خود ارائه می دهند که هر یک می توانند در محیط و شرایط خاصی مناسب باشند. به عبارت دیگر، تمام انواع سختی گیری رزینی را نمی توان برای محیط های متفاوت به کار برد. در نتیجه لازم است در انتخاب و خرید سختی گیر رزینی چند نکته مهم را مد نظر قرار دهید که عبارتند از:

• حجم، ظرفیت و نوع رزین به کار رفته در داخل مخزن
• دبی آب ورودی به مخزن
• نوع و میزان سختی موجود در آب
• چرخه به کار رفته برای احیا و شستشوی رزین ها

نحوه شستشو سختی گیر رزینی

با استفاده متوالی از رزین ، به مرور حجم بالایی از آلاینده ها روی این بستر قرار گرفته و قدرت دانه های رزین در حذف سختی آب تا حد زیادی کاهش پیدا خواهد کرد. به همین منظور لازم است این بستر به روش های مختلف شستشو داده شده و احیای رزین انجام شود. برای شستشوی این بستر لازم است چند عمل مهم انجام شود که عبارتند از:

شستشوی معکوس بستر رزینی

به حرکت آب بر خلاف مسیر و جهت همیشگی از روی بستر رزینی اصطلاحا شستشوی معکوس یا احیای سختی گیر رزینی گفته میشود. در این روش آب با فشار نسبتا زیاد از پایین دستگاه به سمت بالا حرکت نموده و مواد آلاینده موجود در لا به لای دانه های رزین را از جدا نموده و به سمت بالا حرکت خواهد داد. انجام این کار به صورت اتوماتیک توسط دستگاه هر چند ساعت یک مرتبه انجام میشود.

احیای بستر رزینی با آب نمک

همان طور که اشاره شد، دانه های رزین تلاش می کنند تا کلسیم و منیزیم موجود در آب را جذب کنند. پس از گذر زمان و استفاده متوالی از دستگاه، مقدار کلسیم و منیزیم موجود روی بستر رزینی افزایش پیدا نموده و قدرت رزین ها کاهش پیدا خواهد کرد. به همین منظور از محلول آب نمک استفاده میشود تا یون های سدیم جانشین کلسیم و منیزیم روی رزین ها گردند.

در نهایت و پس از انجام این کارها لازم است مجدد بستر رزینی به طور کامل با آب خالص شستشو داده شود.

نحوه احیای سختی گیر رزینی

به دلیل تبادل یون که رزین با املاح موجود در آب انجام می دهد، به مرور کارایی و خاصیت خود را از دست می دهد. در این شرایط لازم است به شیوه های مختلف از جمله استفاده از محلول آب و نمک رزین احیا شود. با توجه به نوع دستگاه متفاوت بوده و ممکن است به صورت اتوماتیک یا دستی انجام شود.

انواع شیر سختی گیر

با توجه به نوع دستگاه از شیرهای مختلفی در آنها استفاده میشود که می توان به دو گروه تقسیم بندی نمود:

شیر سولو ولو سختی گیر رزینی

به منظور کنترل عملیات و فرایندهای مختلف در فیلتر سختی گیر از شیرهای سه حالته سولو ولو solo volve استفاده میشود. این شیرها از بخش های مختلفی از قبیل سوزن انژکتور، واشر و بدنه تشکیل شده و با توجه به اینکه بر روی چه وضعیتی تنظیم میشود، عملکردهای متفاوتی را پیاده سازی خواهد نمود. وضعیت یا حالت یک این شیرها به معنای شروع فرایند شستشوی معکوس یا بک واش می باشد که به منظور احیا رزین ها مورد استفاده قرار میگیرد. در صورت نیاز به احیای بستر رزینی با محلول آب و نمک، شیر سلو ولو بر روی وضعیت دو قرار گرفته و در حالت عادی در حالت سه قرار میگیرد.

شیر اتوماتیک

عملکرد این شیرها بدون نیاز به اپراتور بوده و بر اساس تنظیمات صورت گرفته بر روی دستگاه، در شرایط لزوم در حالت های مختلف بک واش و غیره قرار میگیرد. با توجه به عدم نیاز به اپراتور انسانی برای تغییر حالت دستگاه، شیرهای تمام اتوماتیک کارایی بالاتری داشته و قیمت آنها نیز نسبت به سولو ولو بیشتر می باشد.

مزایای استفاده از سختی گیر آب

همان طور که اشاره شد دستگاه های سختی گیر آب کاربرد بسیار گسترده ای در مصارف خانگی و صنعتی دارند که دلیل آن مضراتی می باشد که املاح موجود در آب بر محیط های مختلف ایجاد می کنند. اصلی ترین دلایل اهمیت سختی گیری آب عبارتند از:

• کلرورهای کلسیم و منیزم موجود در آب به شدت موجب خوردگی دیواره های دیگ های بخار، لوله های انتقال آب و سایر فلزات می گردد.
• سولفات های کلسیم و منیزم به مرور بر دیوار و مسیر انتقال آب در تاسیسات مولد نیرو، لوله های آب خانگی و آبگرمکن ها ایجاد رسوب می کنند.
• وجود بیش از 3000 میلی گرم کلرو سدیم در آب موجب شوری، مزه بد و غیر قابل شرب بودن آن می گردد.
• Co2 آزاد شده از کربنات و بی کربنات پتاسیم و سدیم با آب واکنش انجام داده و اسید کربنیک تولید خواهد شد. اسید کربنیک به شدت بر لوله ها و جداره دیگ های صنعتی اثر منفی ایجاد می کند.
• سختی بیش از اندازه در آب برای سلامتی انسان مضر بوده و تشکیل انواع سنگ‌های کلیه، مثانه و سوء هاضمه از آن جمله می‌‌باشد.
• ایجاد رسوب در دیگ‌های بخار فشار بالا، که باعث کاهش راندمان بر اثر انتقال حرارت پایین و در نتیجه بالا بردن دمای کاری دیگ توسط کاربر برای جبران کسری انتقال حرارت و به تبع آن افزایش مصرف سوخت خواهد شد.
• ایجاد رسوب در برج‌های خنک کن، چیلر و سایر سیستم‌های حرارتی و برودتی و کاهش راندمان آنها و یا از کار افتادن کل سیستم
• به علت سختی موجود در آب، قدرت شویندگی انواع مواد صابونی کاهش می‌‌یابد بطوریکه بازدهی شوینده‌ها در آب سخت نصف بازدهی آنها در آب نرم است.
• در صنایع نساجی و رنگرزی باعث افت کیفیت رنگ می‌‌شود.

همان طور که اشاره شد، سختی موجود در آب نه تنها بر سلامتی افراد بلکه در کیفیت محصولات تولید شده در صنعت نیز اثر منفی ایجاد خواهد کرد. در نتیجه می توان از آن در حوزه های مختلف استفاده نمود که از مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جلوگیری از عملیات رسوب‌گذاری در دستگاه‌های گران قیمت
• کاهش سختی و تصفیه آب آشامیدنی
• پیشگیری از گرفتگی لوله‌ها

سختی گیر موتورخانه

یکی از اصلی ترین موارد استفاده از فیلتر سختی گیر در موتورخانه های مسکونی و کارخانجات  محیط های صنعتی می باشد. با توجه به وجود املاح بسیار زیاد در آب، پس از حرارت دادن آنها به مرور در جداره لوله ها رسوب بسیار زیادی ایجاد و منجر به گرفتگی و حتی ترک و شکستگی در آنها میشود. به همین دلیل از سختی گیر موتورخانه با ابعادی متناسب با تعداد واحدهای مسکونی و میزان آب ورودی به آن استفاده میشود. لازم به ذکر است که با توجه به میزان فضای موجود در محیط و همچنین مقدار آب ورودی به مخزن، می توان از انواع سختی گیرهای عمودی و افقی با بدنه فایبرگلاس و فلزی استفاده نمود.

سختی گیر آب خانگی

از دیگر موارد کاربرد این تجهیزات می توان به نصب آنها در منازل اشاره نمود. با توجه به اینکه در اغلب شهرها و شهرستان های کشورمان مقدار املاح در آب بسیار زیاد بوده و تهدیدی برای سلامتی بدن به شمار می رود، به همین دلیل می توان از سختی گیرها با اندازه و ابعاد کوچک در منزل استفاده نمود.

گام های مهم در سختی گیری آب

در حال حاضر تولید دستگاه سختی گیر آب در کارخانجات مختلفی صورت می گیرد که هر یک دارای ویژگی ها و قابلیت های خاصی هستند. اما قبل از شروع فرآیند سختی گیری آب لازم است چند سوال مهم پاسخ داده شود که عبارتند از:

• نوع مواد و یون های موجود در آب چیست؟ مقدار هر یک چقدر است؟ آنالیز آب به طور کامل انجام شده است؟
• سختی آب موقت است یا دائم؟ کربنات است یا بی کربنات؟
• بر اساس داده های بدست آمده از آنالیز آب به چه مقدار مواد شیمیایی و چه نوع از آنها نیاز است؟
• امکان سنجی مخلوط شدن آب با مواد شیمیایی
• محاسبه زمان گرفتن سختی آب
• جدا کردن رسوب و املاح ته نشین شده و استخراج آب نرم

خرید سختی گیر آب

به منظور دریافت بالاترین کارایی از دستگاه سختی گیر خریداری شده، لازم است در زمان انتخاب چند گزینه مهم مد نظر قرار گیرد که عبارتند از:

• مقدار آب ورودی به دستگاه در هر بازه زمانی چقدر است؟ ظرفیت این دستگاه ها متفاوت بوده و با توجه به مقدار آب ورودی لازم است بهترین گزینه انتخاب شود.
• میزان بودجه اختصاص داده شده برای خرید دستگاه سختی گیر چقدر است؟ توجه داشته باشید که بر اساس ظرفیت و همچنین جنس بدنه قیمت های متفاوتی ارائه می گردد. در حالت کلی، مخازن بزرگ فلزی ارزان تر از فایبرگلاس می باشند. این در حالیست که مخازن کوچک فایبرگلاس از نظر قیمت ارزان تر از فلزی می باشند.

استانداردهای مورد استفاده در طراحی سختی گیر

• استاندارد ASME-UG 23: این استاندارد حداقل و حداکثر میزان تنش مخزن را در شرایط محیطی مختلف تعیین می کند
• استاندارد ASME-UG 27: میزان ضخامت بدنه مخزن که تحت فشار داخلی قرار دارد
• استاندارد ASME-UG 28: میزان ضخامت بدنه مخزن که تخت فشار خارجی قرار دارد
• استاندارد ASME-UG 29: میزان مقاومت حلقه ای مخزن تحت فشار داخلی
• استاندارد ASME-UG 43: این استاندارد مربوط به اتصالات و نازل و بوشن به بدنه و پوسته مخزن می باشد
• استاندارد ASME-UG 45: حداقل قطر نازل ها

طراحی و تولید دستگاه سختی گیر رزینی

قیمت سختی گیر

دستگاه های سختی گیر آب با توجه به نوع آنها، ظرفیت، متریال و مواد به کار رفته در ساخت قطعات مختلف موجود در آنها دارای قیمت های متفاوتی می باشند. به منطور اطلاع از قیمت سختی گیر آب تولید شده توسط مجموعه صنعتی هفت می توانید از راه های ارتباطی پایین صفحه استفاده کنید. لازم به ذکر است که علاوه بر ارائه قیمت، کارشناسان این مجموعه مشاوره های لازم برای انتخاب و خرید کاملا متناسب با محیط مورد استفاده را ارائه خواهند داد.

• قیمت سختی گیر رزینی
• قیمت سختی گیر موتورخانه
• قیمت سختی گیر آب صنعتی
• قیمت سختی گیر اتوماتیک
• قیمت سختی گیر آب خانگی

توجه: به مدت محدود هزینه طراحی و ساخت سختی گیر کیلویی ۴۶ هزار تومان پذیرفته میشود.

نحوه محاسبه ظرفیت سختی گیر

حجم آب مصرفی برحسب (G.P.M)

سختی آب برحسب  (PPM)= (سختی مجاز – سختی غیر مجاز)

زمان سیکل شتشوی T= C = G.P.M × P.P.M × T × 60 ÷ 17.1

فرمول محاسبه ظرفیت سختی گیر

که به ترتیب gpm  و ppm برابر است با دبی آب در گذر از دستگاه  و سختی آب ورودی به آن

برای محاسبه حجم رزین از فرمول زیر استفاده میکنیم: (VR حجم رزین و R فیت رزین می باشد)

جدول راهنمای انتخاب دستگاه سختی گیر رزینی گروه صنعتی هفت

نام محصول:	سختی گیر رزینی
نام انگلیسی:	Water Softener
جنس بدنه	فلزی، فایبرگلاس
خدمات:	محاسبه، طراحی و ساخت انواع سختی گیر آب
ضمانت:	دارای ضمانت و خدمات پس از فروش

منبع: یوتیوب