همان‌طور که می‌دانید آب خالص از اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. آب یکی از اصلی‌ترین منابع حیاتی به شمار می‌رود و در صنایع بسیاری از جمله نیروگاه‌ها، تأسیسات حرارتی آب گرم و بخار مورد‌استفاده قرار می‌گیرد اما شرایطی ایجاد می‌شود که آب با ترکیب مواد آهکی موجود در زمین، دچار سختی می‌شود. عبارت سختی آب زمانی به‌کار برده می‌شود که در آب، یون‌های منیزیم و کلسیم وجود داشته باشند. برای رفع سختی آب، از دستگاه سختی گیر آب استفاده می‌شود.
سختی گیر چیست؟
نرم‌کننده آب یا سختی گیر، دستگاهی است که تمام سختی آب از جمله کلسیم، منیزیم و برخی کاتیون‌های فلزی را از بین می‌برد. سختی گیر رزینی با ایجاد محیط مناسب در داخل مخزن تحت فشار، که ممکن است از فلز (گالوانیزه) یا فایبرگلاس (frp) ساخته شده باشد، تبادل یونی را تسهیل می‌کند.
دستگاه سختی گیر آب در اختیار بخش‌های مختلف مانند صنایع غذایی، نساجی و رنگرزی، تولید چرم، دستگاه‌های شستشو، گرمایش و سرمایش، تولید بتن و… قرار دارد. آب نرم تولیدشده توسط ان مزایای متعددی از جمله عمر طولانی لوله‌کشی ساختمان، تمیز کردن فوم بیشتر و صابون دارد.
انواع سختی موجود در آب
سختی آب به دو نوع مختلف سختی آب موقت یا کربنات و سختی آب دائم یا غیر کربنات دسته‌بندی می‌شود. برخلاف سختی غیر کربنات یا دائم، سختی موقت در مقایسه با سختی دائم، آسیب بیشتری به سیستم‌های حرارتی مثل بویلر وارد می‌کند. حرارت باعث تغییر نوع کربنات و تغییر پی اچ، ایجاد اسید و ضرر جبران‌ناپذیر به بویلر می‌شود. برای بویلرها هدف حذف سختی موقت و کربنات از آب ورودی به بویلر است.
مفهوم سختی آب و چگونگی تشخیص آن
به‌طور کلی آب‌های زیرزمینی به‌علت داشتن مواد معدنی، دارای یون‌های بیشتری نسبت به آب‌های سطحی هستند. درجه سختی آب زمانی قابل تشخیص است که در منازل و تأسیسات مرکزی ساختمان‌ها، رسوبات شدیدی ایجاد و بر روی لوله‌های آب و یا درون آنها، آهن، گچ و یا سفیدک مشاهده شود. در چنین شرایطی با استفاده از دستگاه سختی گیر آب، درجه سختی را کاهش می‌دهند.
فرایند جداسازی سختی موجود در آب توسط سختی گیر
به‌طور معمول سختی آب را به دو نوع دائم و موقت دسته‌بندی می‌کنند. در نوع موقت که شامل کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های کلسیم و منیزیم است، میتوان با حرارت دادن این سختی را از بین برد. سختی دائم که شامل سولفات و کلرور است، فقط با مصرف مواد شیمیایی کمتر و یا حذف می‌شود.
از بین این املاح، کلرورهای کلسیم و منیزیم خاصیت خورندگی شدیدی دارند و سولفات‌های کلسیم و منیزیم باعث تشکیل رسوب در دیواره تأسیسات مولد نیرو می‌شوند. املاحی مانند کلرور سدیم اگر بیش از ۳۰۰۰ میلی‌گرم در آب وجود داشته باشد، طعم نامطبوعی به آب می‌دهد و سبب شوری آب و غیرقابل شرب شدن آن می‌شوند. در کل املاح یون‌های فلزی دو ظرفیتی موجود در آب‌های آشامیدنی، نباید از ۵۰۰ میلی‌گرم تجاوز کند. در چنین شرایطی سبک کردن املاح موجود در آب اهمیتی دو چندان پیدا می کند.
در حالت کلی فرایند جدا کردن و ته نشینی املاح بر چهار اصل استوار است:
- امکان تداخل آب و مواد شیمیایی و انجام فولیکولاسیون در اثر ترکیب آنها
- محاسبه مقدار مواد شیمیایی مورد نیاز و آنالیز کامل آب
- مقدار زمان لازم جهت ته‌نشینی رسوبات حاصل
- جداسازی آب صاف شده و استفاده از آن برای عملیات بعدی
انواع روش‌های سختی گیری آب صنعتی و خانگی
تا به امروز روش‌های متفاوتی جهت حذف املاح و سختی آب ارائه شده است. از انواع آن میتوان به روش‌های اسمز معکوس، سختی‌زدایی به روش مغناطیسی، روش‌های حرارتی و تبادل یونی اشاره کرد که این فرایند توسط دستگاه سختی گیر رزینی، مغناطیسی، خانگی، فیلتر کربن، سختی‌گیر الکترونیکی، صنعتی و اولتراسونیک انجام می‌شود و هر یک دارای مکانیزم و اجزای تشکیل‌دهنده متفاوتی هستند.
مزیت روش حذف املاح تبادل یونی نسبت به سایر روش‌های سختی گیری
این نوع روش حذف سختی‌های موجود در آب به‌دلیل داشتن کارکرد ساده به‌صورت اتوماتیک و دستی، پشتیبانی از قابلیت راه‌اندازی در اندازه‌های متفاوت، بهره‌برداری آسان و هزینه سرمایه‌گذاری و راهبردی کم، نسبت به سایر روش‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سختی گیر (FRP)
مکانیزم عملکرد سختی گیر رزینی مانند سختی‌گیر FRP است. با این تفاوت که به جای استفاده از مخازن فلزی، از مخازن GRP استفاده می‌شود. این دسته از دستگاه‌های سختی گیر بیشتر در زمینه‌های بهداشتی به دلیل وزن سبک‌تر، بهداشت بالاتر نسبت به دیگر مخازن فلزی و قیمت مناسب و ارزان بودن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربرد و مزایای مخازن پلاستیکی فایبر گلاس
این دسته از منابع به‌علت تحمل فشار بالا تا حدود ۱۰ بار، عدم زنگ‌زدگی و پوسیدگی، وزن سبک و جابه‌جایی آسان و مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و ضربه و سایش مورد استقبال قرار می‌گیرند.
نحوه کارکرد دستگاه سختی گیر رزینی
در این فرایند، یون‌های سخت از جمله منیزیم و کلسیم وارد محفظه سختی گیر می‌شوند. این یون‌های سخت همراه با آب وارد محفظه سختی گیر می‌شوند و از رزین عبور می‌کند. رزین، یون سدیم خود را با یون‌های موجود مبادله می‌کند. به‌این ترتیب، یون‌های سخت گرفته شده و آب نرم خارج می‌شود.
پس از گذشت مدتی (بنا به شرایط بین ۸ تا ۷۲ ساعت)، رزین از یون‌های سخت پر می‌شوند و دیگر نمی‌تواند عمل جداسازی سختی آب را انجام دهد. در چنین شرایطی عمل احیای رزین سختی گیر را با عبور آب نمک از رزین و جایگزین کردن آن به جای یون‌های سخت، شروع می‌شود.
کاربرد سختی گیرها در حذف املاح موجود در آب
- حذف سختی آب ورودی دیگ بخار
- از بین بردن سختی آب تغذیه برج خنک‌کن
- حذف املاح مازاد آب آشامیدنی
محاسبه میزان ظرفیت سختی گیری
ظرفیت سختی گیر به میزان دبی و سختی آب ورودی بستگی دارد. مقدار زمان احیای سختی گیرها به‌عوامل مدیریتی و منابع انسانی بستگی دارد و طبق فرمول زیر محاسبه می شود:
- C: ظرفیت سختی گیر طبق گرین
- Q: دبی آب بر حسب مترمکعب در ساعت
- T: زمان احیا بین فاصله زمانی ۸ الی ۷۲ ساعت
- TH: میزان سختی آب بر حسب میلی‌گرم بر لیتر
گروه صنعتی پرو تانک، با ارائه مشاوره توسط تیم مهندسی مجرب، آمادگی خود برای طراحی انواع دستگاه سختی گیر با به‌کارگیری جدیدترین تکنولوژی و استاندارد و نصب با رعایت تمامی موارد ایمنی، را اعلام می‌دارد. با توجه به نوسانات قیمتی در مواد اولیه، قیمت سختی گیر نیز دارای نوسان است.
