سختی گیرآب رزینی


سختی گیر آب (Water Softener) در صنعت تصفیه آب کاربرد گستره ای دارد و بمنظور حذف املاح و یونهای موجود در آب به کار می رود . دستگاه سختی گیرآب رزینی در اندازه های مختلف طراحی و ساخته می شود و در حذف یونهای کلسیم و منیزیم آب موثر عمل می کند .شرکت صنعت تاسیسات میلاش طراح و سازنده انواع سختی گیر رزینی در ادامه به معرفی این دستگاه و ویژگی ها و عملکرد و روش احیای سختی گیر رزینی و … می پردازد.

سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی

آنچه که در ادامه خواهید خواند :

سختی آب چیست؟

قبل از اینکه به بررسی دستگاه سختی گیر آب رزینی بپردازیم ابتدا باید با مفهوم سختی آب آشنا شویم .در یک تعریف بسیار ساده آب سخت به آبی اطلاق می شود که املاح معدنی موجود در آن بیشتر از میزان معمول باشد. سختی آب معمولا بر حسب واحد میلی اکی والان یا  میلی گرم بر لیتر(ppm)  اندازه گیری و گزارش می شود.

انواع سختی آب

بطور کلی سختی آب به دو نوع موقت و دائم دسته بندی می شود :

  • سختی موقت ( Temporary Hardness ) یا کربناتی :

سختی موقت یا کربناتی ناشی از وجود بیکربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا در اثر حرارت یا افزایش pH کاهش می یابد. به عبارت دیگر در این حالت یونهای کرینات از حالت محلول خارج شده و در سیستم رسوب می کنند.

  •  سختی دائم (permanent Hardness)  یا غیر کربناتی :

نوع دیگری از سختی، سختی غیر کربناتی است که در آن ،آنیونهایی نظیر سولفات، کلراید، نیترات و …. با یونهای کلسیم و منیزیم ترکیب می شوند. این نمک ها بر اثر حرارت تجزیه نمی شوند و بصورت محلول در آب باقی می مانند.

به مجموع سختی دائم و سختی موقت سختی کل گفته می شود.

باید توجه داشته که عامل تشکیل رسوب در تاسیسات حرارتی و برودتی سختی کربناتی است و به همین دلیل این پارامتر بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.برای اندازه گیری سختی آب طبقه بندی کیفی ثابتی وجود ندارد . محدوده های زیر محدوده های متداولی برای دسته بندی آب هستند.

آب نرم: سختی کمتر از ۵۰ میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم
آب نسبتا سخت: سختی بین ۵۰ تا ۱۵۰ میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم
آب سخت: سختی بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم
آب خیلی سخت: سختی بیشتر از ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم

اهمیت حذف سختی موقت آب

در مصارف صنعتی سختی آب موجب انسداد لوله ها در سیستمهای پایپینگ و بویلر ها و سیستمهای خنک کاری و در نتیجه کاهش دبی جریان و کاهش انتقال حرارت می شود . این موضوع باعث افزایش هزینه های انرژی و همچنین افزایش هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود.

همچنین در آبهای سخت انحلال صابونها و مواد پاک کننده در آب به راحتی انجام نمی شود و در نتیجه راندمان شستشو کاهش می یابد.بنابراین بمنظورعملکرد مطلوب سیستم و کاهش هزینه ها و صرفه جویی در انرژی باید میزان سختی آب را کاهش داد .در چنین مواردی استفاده از سختی گیر های رزینی بمنظور کاهش یا حذف سختی آب ضرورت پیدا میکند.

دلایل تشکیل رسوب

از عوامل مهم در تشکیل رسوب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

با افزایش دما حلالیت یون کربنات کاهش یافته و منجر به تشکیل رسوب کربنات کلسیم (CaCO3) و کربنات منیزیم (MgCo3) می شود.هم چنین  در اثر افزایش قلیائیت حلالیت یونهای کربنات در آب کم شده و این یونها رسوب خواهند کرد.

سختی گیرآب چیست؟

دستگاه سختی گیر رزینی به تجهیزی اطلاق می شود که برای حذف سختی موقت آب و جلوگیری از ایجاد رسوب مورد استفاده قرار می گیرد.سختی گیر آب رزینی مخزنی است که داخل آن با سیلیس و رزین پر می شود و رزین های تبادل یونی از طریق مکانیزم تبادل یون ، فرایند نرم سازی آب را انجام میدهند .مناسب ترین روش جهت حذف سختی آب در آبهایی با  TDS کمتر از ۷۰۰ میلی گرم بر لیتر ، استفاده ازدستگاه  سختی گیر آب می باشد.اصولا عملیات سختی گیری برای آبهایی با سختی بالاتر از ۱۰۰ میلیگرم بر لیتر مورد استفاده قرار می گیرد. البته نباید به این اعداد بصورت مطلق نگاه شود و الزامات فرآیندی میزان سختی مجاز را مشخص می کنند.

بطور معمول برای اطمینان از کیفیت آب خروجی از سختی گیر از تست کیت سختی استفاده می شود. این تست کیت ها بر اساس تیتراسیون با محلول ا.د.ت. آ (EDTA) عمل می کنند . تعداد قطرات استفاده شده از محلول در زمان تغییر رنگ معرف موجود در تست کیت نشان دهنده سختی کل خواهد بود.

اجزای سختی گیر رزینی

سختی گیر رزینی عمدتا از  بخش های اصلی زیر تشکیل شده است :

  • مخزن رزین: سختی گیرها از نظر ظاهری استوانه ای شکل بوده و بسته به نوع بدنه در دو دسته کلی سختی گیر با بدنه فلزی و سختی گیر با بدنه FRP عرضه می شوند.
  • رزین سختی گیر : بستری از رزین ها با دانه ها ی کروی متخلخل می باشد که با یونهای سدیم یا پتاسیم اشباع شده است و به میزان محاسبه شده در طراحی سختی گیر، در مخزن ریخته می شود.
  • شیر سختی گیر: شیرهای مورد استفاده در مخازن سختی گیر معمولا شامل سه نوع شیر دستی، نیمه اتوماتیک ( سولو ولو یا شیر های چند حالته) یا اتوماتیک می باشند. عمده ترین مشکل استفاده از شیرهای دستی ، در زمان احیای رزین است که به همین دلیل به ندرت از این نوع شیرها استفاده می شود.
  • مخزن آب نمک: بمنظور احیای رزین از محلول غلیظ آب نمک استفاده می شود.
  • نازل : نازل ها برای جمع آوری آب تصفیه شده استفاده می شوند . عمدتا از جنس پلاستیک ، PVC و برنج می باشند.
  • مانومتر: فشار سنج برای کنترل فشار مخزن رزین به کار می رود.

انواع شیر سختی گیر

بطور کلی در مخازن سختی گیر شیرها بر اساس عملکرد به گروه های زیر طبقه بندی می شوند :

  • شیرسختی گیر دستی یا نیمه اتوماتیک: شیرهای نیمه اتوماتیک سختی گیرشامل دو نوع پلیمری و فلزی هستند .نوع پلیمری دارای ۵ حالت است و بر روی مخازن فایبرگلاس نصب می شود .نوع فلزی از جنس چدن بوده و شیرهای سولوولو (Solo Valve ) نامیده می شوند .درسختی گیرهای فلزی با لوله کشی تا ۴ اینچ معمولا از شیر چند راهه (Solo Valve) استفاده می شود.

شیر دستی سختی گیر

شیر سختی گیر دستی یا نیمه اتوماتیک
  • شیراتوماتیک سختی گیر: این شیرها  دارای یک صفحه دیجیتالی هستند و کلیه تنظیمات قطع و وصل جریان و عملیات بک واش و احیای رزین را بصورت اتوماتیک می توان انجام داد .شیر سختی گیر اتوماتیک به هیچ اپراتوری نیاز ندارد .این شیرها بر روی مخازن FRP نصب می شوند .

شیر اتوماتیک سختی گیر

شیر تمام اتوماتیک سختی گیر
  • شیر سولو ولو یا شیر چند راهه( Solo Valve ) : این شیرهای چدنی که به شیرهای کله گاوی نیزمعروف هستند، جزء شیرهای نیمه اتواتیک هستند و دارای سه حالت Wash( بک واش یا شستشوی معکوس ) ، Regen (شستشو با محلول آب نمک ) و  Run (بهره برداری ) می باشند که با چرخش اهرم قابل انتخاب هستند.معمولا شیرهای سولوولو در مخازن شنی و کربنی و سختی گیر که از جنس فلز هستند کاربرد دارند .این شیرها دارای ۶ محل اتصال هستند که عبارتند از :
  • قسمت Drain: به لوله تخلیه متصل است.
  • قسمت مرکزی شیر: به آب ورودی متصل است.
  • قسمت چپ شیر: به آب خروجی وصل است.
  • قسمت  Brine : به محلول آب نمک باید متصل باشد.
  • قسمت Top:  به بالای دستگاه متصل می شود.
  • قسمت  Bottom: به پایین دستگاه وصل می شود .

جهت احیای سختی گیربا شیرهای سولوولو به ترتیب زیر عمل کنید:

  1. ابتدا شیررا به مدت ۱۰ الی ۲۰ دقیقه در وضعیت شستشوی معکوس قرار دهید تا بستررزینی منبسط شده و ذرات معلق و آلودگی های آن ازلابه لای دانه های رزین شسته شده و از مخزن خارج شوند .

شیر Solo Valve

  1. شیر را به مدت ۳۰ الی ۴۵ دقیقه در حالت Regen  قرار دهید تا بستر توسط محلول آب نمک شسته شود.در این مرحله محلول آب نمک به داخل مخزن کشیده شده و پس از تبادل یون با دانه های رزین از مخزن خارج می شود .

شیر نیمه اتوماتیک سختی گیر

  1. در مرحله آخرجهت بهره برداری از دستگاه شیر را در وضعیت  ( Run ) قرار دهید .پس از این مرحله با افزودن نمک در مخزن آب نمک واضافه کردن آب به مقدار مورد نیاز دستگاه سختی گیر را برای انجام احیا آماده کنید.

شیر نیمه اتوماتیک

عملکرد سختی گیر رزینی

سختی گیرآب رزینی بر اساس جایگزینی یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت با یونهای سدیم موجود در رزین عمل می کنند. این رزین ها باید به طور متناوب احیا (Regeneration) شوند تا مجددا کارآیی مورد نظر را داشته باشند. این کار با عبور دادن آب نمک، یا اسید از روی بستر رزین صورت می گیرد. بطور معمول در مصارف متداول به دلیل سهولت بهره برداری از رزین های سیکل سدیم استفاده می شود.

سختی گیر های رزینی به کمک رزین های تبادل یونی ، سختی آب را حذف کرده و آبی نرم  تولید می کنند .رزین های تبادل یونی پلیمر هایی از جنس پلی استایرن یا دی وینیل بنزن هستند که گروه های عاملی باردار به آنها متصل شده اند. رزین ها دارای ساختار شبکه ای و متخلخل بوده و از نظر بار الکتریکی خنثی هستند. متداول ترین رزین مورد استفاده در سختی گیر های رزینی رزین پرولایت C100E یا رزین پرولایت C100 می باشد. این رزین ها به دلیل احیای موثر و سرعت بالا کاربرد فراوانی در صنعت پیدا کرده اند.این رزین ها بر اساس جایگزینی یونهای موجود در آب سخت ( کلسیم و منیزیم ) با یونهای سدیم ،آب سخت را به آب نرم تبدیل می کنند.

کاربرد سختی گیر

کاربرد اصلی سختی گیرهای رزینی در دیگهای بخار، مبدلهای حرارتی، برجهای خنک کن و سیستمهای سرمایشی است.ازدیگرکاربردهای سختی گیر رزینی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • حذف سختی آب آشامیدنی آب شهری
  • تهیه آب مقطر
  • صنعت نساجی و رنگرزی
  • صنایع غذایی
  • صنایع آرایشی و بهداشتی
  • داروسازی
  • حذف سختی آب ورودی بویلرها و خنک کننده ها

علت استفاده ازدستگاه سختی گیر آب

همانطور که اشاره شد سختی گیر ها کاربرد های فراوانی در صنایع مختلف دارند. از اصلی ترین دلایل سختی گیری آب می توان موارد زیر را نام برد:

  • آب سخت در صنایع نساجی و رنگرزی باعث افت کیفیت رنگ می شود.
  • به دلیل وجود یونهای کلسیم و منیزیم در آب سخت قدرت شویندگی مواد صابونی کاهش می یابد.
  • ایجاد رسوب در بویلر ها و خنک کننده ها و سایر تجهیزات حرارتی باعث کاهش سطح عبور سیال شده و در نتیجه راندمان این تجهیزات را به شدت کم می کند.
  • سختی بیش از حد مجاز آب باعث آسیب به سلامتی انسان می شود و مشکلاتی از قبیل سنگ کلیه و مثانه و… را ایجاد می کند.
  • ایجاد رسوب در بویلر ها باعث کاهش قدرت انتقال حرارت و افت راندمان و در نتیجه افزایش مصرف سوخت می شود.
  • سختی بیش از حد آب باعث شوری ، مزه بد و غیر قابل شرب بودن آن می گردد.

احیای رزین سختی گیر

به علت تبادل یونی که رزین با املاح آب انجام می دهد به مرور زمان کارایی و کیفیت خود را از دست میدهد. بنابراین لازم است تا رزین بو سیله محلول آب نمک احیا شود تا  مجددا کارایی خود را بازیاید. فرایند احیا  معمولا به دو صورت هم سو (  CO Flow ) یا غیر هم سو (  Counter Flow) انجام می شود.

در سختی گیر های رزینی آب از بالای مخزن وارد شده  و پس ازعبور از روی بستر رزینی از قسمت پایین دستگاه خارج میشود .در طی فرآیند احیاء یونهای سدیم موجود در محلول آب نمک جایگزین یونهای کلسیم و منیزیم شده و رزین مجددا احیا و قابلیت سختی گیری خواهد داشت. در صورت نیاز به استفاده پیوسته و جلوگیری از توقف در تولید آب نرم از سختی گیرهای دو منبعی (دوبل) استفاده می شود. در این حالت همواره یکی از سختی گیرها در مدار بوده و دیگری در حالت احیا یا آماده به کار خواهد بود.

بهره برداری از سختی گیر رزینی

در بهره برداری از سختی گیرهای رزینی ۳ مرحله اصلی وجود دارد:

– بهره برداری (Service) : در این بخش آب ورودی از بالا وارد ستون رزینی شده و پس از تبادل یون های خود با یونهای رزین به صورت آب نرم از دستگاه خارج می شود.

– شستشوی معکوس (Back wash): برخلاف حالت بهره برداری در این حالت جریان آب از پایین به بالا حرکت کرده و  بستر رزین منبسط شده و ذرات معلق مو جود در لا به لای رزین ها شسته می شوند.

– احیا (Regeneration) : در این حالت محلول آب نمک از روی بستر رزین حرکت می کند و با جایگزینی یونهای کلسیم و منیزیم محبوس در بستر رزین با یونهای سدیم موجود در محلول آب  نمک، رزین احیا شده و قابلیت استفاده مجدد را خواهد داشت.

در دو حالت  شستشوی آرام (Slow Rinse) و  شستشوی سریع (Fast Rinse) آب در خلاف جهت جربان بهره برداری از روی بستررزین عبور داده میشود. با انجام این کار ذرات معلق از بستر رزین جدا شده و آب نمک احتمالی باقیمانده از محفظه سختی گیر خارج می شود .بنابراین سختی گیر آماده بهره برداری خواهد بود.

مخزن نمک سختی گیر

نکات اجرایی در استفاده از سختی گیر رزینی

  • پیشنهاد میشود بمنظور کاهش ذرات معلق ورودی به سختی گیر که باعث کاهش راندمان سختی گیر خواهد شد قبل از سختی گیر از یک فیلتر شنی استفاده شود.
  • ناخالصی موجود در نمک باعث کاهش عمر رزین خواهد شد. لذا پیشنهاد می شود از نمک متبلور با خلوص بالا استفاده شود.
  • برای اینکه مکش نمک در حالت احیای سختی گیر به خوبی انجام شود پیشنهاد می شود فشار مخزن سختی گیر در محدوده ۲ بار کنترل شود. فشار پایین تر از این حد باعث مکش کم محلول آب نمک و فشار بالاتر باعث کاهش طول عمر رزین در اثر سایش بیش از حد خواهد شد.
  • بهتر است مخزن نمک در نزدیک ترین فاصله به سختی گیر نصب شود و در نقطه مکش آب نمک یک صافی نصب شود.
  • سختی گیر باید در یک محیط با دمای مناسب و دور از تابش مستقیم نور خورشید نصب شود. همچنین رزین تعویض یونی باید از یخ زدگی محافظت شود. ضروری است یک کانال برای دور ریز آب مصرفی برای احیای سختی گیر در مجاورت آن تعبیه شده باشد.
  • در ابتدای راه اندازی باید مخازن فلزی به درستی هواگیری شوند تا کل سطح رزین با آب در  تماس باشد.
  • در صورتیکه زمان مناسب برای احیای سختی گیر در نظر گرفته نشود آب تولیدی دستگاه  دارای کیفیت مطلوب نخواهد بود . در نتیجه امکان رسوب گذاری در آب تولید سختی گیر وجود خواهد داشت.

نحوه محاسبه ظرفیت سختی گیر

واحد محاسباتی سختی گیر “گرین” است. واحد سختی در سیستم آمریکایی گرین در گالن است .یعنی یک gpg معادل با یک گرین (۶۴/۸ میلی گرم ) کربنات کلسیم در یک گالن (۳/۷۸ لیتر) آب است.

برای تعیین ظرفیت سختی گیر آب ( Water softener Capacity ) به پارامتر های سختی کل ( بر حسب گرم بر متر مکعب) ، دبی آب ورودی (بر حسب متر مکعب بر ساعت)  و مدت زمان بهره برداری(بر حسب ساعت)  نیاز داریم:

برای محاسبه ظرفیت سختی گیر از فرمول زیر استفاده می شود:

A: سختی کل آب (g/m3)
B : دبی آب ورودی (m3/h )
C: سیکل بهره برداری (h )

 ظرفیت سختی گیر  بر حسب گرین =A *B *C *15/5

جدول انتخاب سختی گیرصنعت تاسیسات میلاش

جدول انتخاب سختی گیر

قیمت سختی گیر رزینی

دستگاه های سختی گیر با توجه به ظرفیت و جنس مواد بکار رفته در ساخت ، قیمت متفاوتی دارند. برای انتخاب سختی گیرهای ساخت شرکت صنعت تاسیسات میلاش می توانید کاتالوگ های پیوست را ببینید .جهت دریافت مشاوره و استعلام قیمت سختی گیر با کارشناسان شرکت صنعت تاسیسات میلاش تماس بگیرید.

 

محصولات مرتبط

STAM.IR STAM.IR STAM.IR