سختی گیر رزینی چیست؟
دستگاه سختی گیر رزینی Water Softener یا دستگاه سختی گیر آب، جهت حذف سختی آب و تبدیل آب سخت به آب نرم استفاده می گردد.
دستگاه سختیگیر رزینی توسط رزین های کاتیونی، یون کلسیم و منیزیم آب را با یون سدیم جایگزین میکند و در نتیجه آب سخت تبدیل به آب نرم میگردد.
به همین دلیل گاهی به این سیستم، دستگاه تبادل یون رزینی (Ion exchange system) نیز گفته میشود.
لازم به ذکر است برای تصفیه آب خام با سختی بالا، اغلب به سیستم پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب صنعتی، دستگاه سختی گیر رزینی هم اضافه میشود تا با حذف کاتیون های آب، راندمان دستگاه تصفیه را نیز بالاتر ببرد.
قبل از توضیح در مورد عملکرد و نحوه کار سختی گیر رزینی نیاز هست تا توضیحاتی پیرامون سختی آب ، تفاوت سختی موقت و سختی دائم و تعریف آب نرم و آب سخت ارائه شود.
سختی آب چیست؟
املاح موجود در آب یا همان TDS آب به مجموع آنیون و کاتیون موجود در آب گفته میشود. همچنین به مجموع کاتیون های آب، سختی آب میگویند که آن را با TH که مخفف Total Hardnessمی باشد نشان میدهند که بر مبنای ppm اندازه گیری میشود. کاتیون های آب شامل منیزیم ، کلسیم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و … می باشد ولی با توجه به اینکه مقدار آهن ، منگنز و استرانسیم در آب بسیار کم میباشد بنابراین مجموع کلسیم و منیزیم موجود در آب را سختی آب در نظر می گیرند.
تفاوت سختی آب و TDS آب :
با توجه به اینکه TDS آب به مجموع کاتیون ها و آنیون های آب گفته میشود و سختی آب فقط مجموع کاتیون ها می باشد، لذا بدیهی است که همیشه سختی آب زیر مجموعه TDS آب می باشد.
انواع سختی آب :
سختی آب بر دو نوع سختی دائم (permanent hardness) و سختی موقت (temporary hardness) میباشد و مجموع آنها را سختی کل (Total hardness) می نامند.
سختی موقت آب :
سختی موقت آب مجموع بی کربنات کلسیم و منیزیم آب می باشد که به صورت رسوب در کتری مشاهده میشود. سختی موقت با حرارت دادن آب رسوب میکند.
سختی دائم آب :
سختی دائم آب که به آن سختی کربناتی نیز گفته میشود به صورت نمک های غیر کربناتی مانند کلراید و نیترات در آب وجود دارند. سختی دائم آب به وسیله جوشاندن از بین نمیرود.
تقسیم بندی آب از لحاظ میزان سختی :
- آب های سبک 150-0 میلی گرم در لیتر
- آب های با سختی متوسط 300-150 میلی گرم در لیتر
- آب های سخت 400-300 میلی گرم در لیتر
- آب های خیلی سخت بیشتر از 400 میلی گرم در لیتر
مضرات و مشکلات آب سخت (The harmful effects of hard water) :
- آب سخت به هیچ عنوان مناسب شستشو نمیباشد.
- عامل تشکیل رسوب در مبدل های حرارتی
- ایجاد رسوب در جداره های دیگ بخار و کاهش ظرفیت و کارایی آن (کاهش ضریب انتقال حرارت)
- مصرف شرب آب سخت سبب آسیب رساندن به کلیه میگردد.
اجزای تشکیل دهنده سختی گیر رزینی:
دستگاه سختی گیر رزینی از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در ذیل به بررسی هر یک از این اجزا می پردازیم:
· مخزن فایبرگلاس(FRP):
یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده سختی گیر رزینی مخزن می باشد. جنس این می تواند فایبرگلاس یا فلزی باشد. امروزه مخزن frp به علت قیمت مقرون به صرفه، عدم نشتی آب و عدم زنگ زدگی محبوبیت بسیار زیادی پیدا کرده است.
· شیر سختی گیر:
شیر سختی گیر جهت کنترل دبی آب ورودی به دستگاه سختی گیر رزینی کاربرد دارد. شیرهای سختی گیر را می توان به سه دسته: شیر اتومات سختی گیر، شیر نیمه اتومات سختی گیر (شیر دستی) و شیر سلو ولو که برای مخازن فلزی کاربرد دارند، تقسیم کرد.
· رزین دستگاه سختی گیر:
رزین های تبادل یون که وظیفه تبادل یون های کاتیونی آب از جمله منیزیم و کلسیم با یون نمک و تبدیل کردن آب سخت به آب نرم را بر عهده دارند، داخل مخازن فلزی یا فایبر گلاس قرار می گیرند. پرکاربردترین مدل های رزین کاتیونی، رزین C100e و C100 می باشند. از مهم ترین برندها ی رزین می توان به رزین پرولایت انگلیس و هیدرولایت چین اشاره کرد. احیاء رزین کاتیونی توسط نمک طعام صورت می گیرد.
· مخزن نمک:
از اجزای تشکیل دهنده سختی گیر رزینی می توان به مخزن نمک اشاره کرد. حجم مخزن نمک به حجم و سایز مخازن frp بستگی دارد. مخزن آب نمک در زمان احیاء رزین به وسیله لوله های تعبیه شده، نمک را از طریق شیر سختی گیر به مخزن فایبرگلاس می رساند. در حقیقت مخزن نمک محفظه ای برای نگهداری آب و نمک، جهت احیا رزین می باشد.
انواع سختی گیر رزینی آب از لحاظ نوع عملکرد:
سختی گیرها از لحاظ نوع عملکرد به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
- دستگاه سختی گیر رزینی
- دستگاه سختی گیر الکترو مغناطیسی
- دستگاه سختی گیر مغناطیسی یا مگنتی
- سختی گیر رزینی خانگی
از نظر اقتصادی اگر TDS آب ورودی (آب خام) کمتر از ppm 700 باشد این فرایند مقرون به صرفه است. در غیر این صورت باید از دستگاه آب شیرین کن برای حذف سختی آب استفاده نمود.
هر دستگاه سختیگیر رزینی شامل مخزن FRP و لوله و نازل های مربوطه، شیر دستی یا اتوماتیک سختی گیر، رزین کاتیونی و مخزن آب نمک می باشد.
انواع سختی گیر رزینی آب از لحاظ جنس بدنه:
سختی گیر رزینی آب با توجه به جنس بدنه به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
- سختی گیر رزینی FRP
- سختی گیر رزینی فلزی
سختی گیر رزینی فلزی
در سختی گیر رزینی فلزی جنس مخزن از جنس کربن استیل می باشد.
همچنین شیر این سختی گیر از نوع سلویید ولو یا سلو ولو می باشد. مزیت این نوع از سختی گیر، تحمل فشار بالاتر نسبت به سختی گیرفایبرگلاس می باشد.
سختی گیر دوبلکس :
در سیستم هایی که بصورت پیوسته و 24 ساعته نیاز به عمل سختی گیری آب می باشد، می بایست از سختی گیر دوبلکس (سختی گیر دابلکس) استفاده نمود.
در واقع سختی گیر دوبلکس بسیار مشابه سختی گیر رزینی معمولی می باشد، با این تفاوت که به جای یک مخزن دارای دو مخزن هم ظرفیت می باشد تا در زمانی که یکی از ستون های رزینی در حال بک واش و عملیات احیای رزین می باشد، ستون دیگر در حال سرویس و تبادل یون باشد و عملیات نرم کردن آب سخت به طور پیوسته صورت پذیرد.
سختی گیر رزینی با مخزن frp با توجه به عملکرد و نوع شیر تعبیه شده بر روی مخزن به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
- سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک (دارای شیر سختی گیر تمام اتوماتیک)
- سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک (دارای شیر سختی گیر نیمه اتوماتیک یا دستی)
لازم به ذکر است قیمت شیر اتوماتیک سختی گیر رزینی حدودا 4 برابر گران تر از قیمت شیر دستی سختی گیر می باشد. در سختی گیر با شیر دستی نیاز به اپراتور می باشد در حالی که در سختی گیر با شیر اتومات، کار بک واش و احیا رزین توسط خود شیر و به صورت اتومات انجام میشود.
طریقه محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی (تبادل یونی) :
ظرفیت سختی گیر = (17.1) / (دبی * سیکل احیاء * سختی آب)
که در آن دبی بر حسب گالن بر دقیقه – سیکل احیا بر حسب دقیقه و سختی آب بر حسب ppm می باشد.
موارد کاربرد دستگاه سختی گیر رزینی :
- حذف سختی آب تغذیهدیگ بخار، بویلر و پکیج
- جهت حذف سختی آب از آب ورودی بهشوفاژ خانه (دستگاه سختی گیر موتورخانه)
- کاهش سختی آب های آشامیدنی
- به عنوان پیش تصفیه در دستگاه های تصفیه آب صنعتی
- حذف یا کاهش سختی آب مورد نیاز در صنایع
بهتر است بدانید عدم استفاده از دستگاه سختی گیر رزینی در دیگ های بخار، بویلر و پکیج سبب تشکیل رسوب در دیگ بخارمی شود، که در این صورت برای از بین بردن رسوب باید با استفاده از اسید دیسکلر فرایند رسوب زدایی انجام شود.
مراحل مختلف دستگاه سختی گیر رزینی:
-
مرحله سرویس یا نرم سازی آب Service
در این مرحله آب از ورودی شیر دستگاه وارد مخزن سختی گیر میشود و با عبور از روی رزین های کاتیونی، کلسیم و منیزیم خود را با سدیم رزین تعویض میکند و در نتیجه آب سخت به آب نرم تبدیل می شود. این عمل تا زمان اشباع شدن رزین ها صورت می پذیرد و بعد از آن می بایست مرحله بعد انجام شود.
-
مرحله شستشوی معکوس یا بک واش BackWash
با توجه به این که در زمان اجرای عملیات سرویس (مرحله اول) ، به دلیل اینکه رزین های داخل مخزن تحت فشار آب قرار گرفته اند، کاملا فشرده میشوند. لذا نیاز به یک جریان معکوس می باشد که از پایین مخزن وارد شود و رزین فشرده شده در ته مخزن را در آب غوطه ور نماید.
زمان این مرحله حدودا 10 دقیقه می باشد.
-
مرحله مکش آب نمک Brine Draw
در این مرحله با مکش آب نمک و ورود آن به مخزن حاوی رزین، سبب می گردد تا رزین های کاتیونی سدیم را از آب نمک گرفته و آن را جایگزین کلسیم و منیزم کنند(عکس مرحله اول).. غلظت آب نمک می بایست 10% باشد. این مرحله حدودا 30 دقیقه طول می کشد.
باید توجه داشت میزان نمک مورد نیاز برای هر سیکل احیا حدودا 100 گرم به ازای هر لیتر رزین کاتیونی می باشد و روش احیا سختی گیر باید کاملا صحیح و بدون خطا صورت پذیرد.
-
مرحله شستشوی آهسته Slow Rinse
در این مرحله که حدودا 15 دقیقه طول می کشد آب به آرامی از روی ستون رزین عبور می کند و نمک موجود در مخزن را از خارج می نماید. بدیهی است که این امر باید با فشار پایین و سرعت کم انجام شود تا تمام رزین ها شستشو داده شوند.
-
مرحله شستشو سریع Fast Rinse
در این مرحله همانطور که از اسم آن هم مشخص است، آب با فشار و سرعت بالا از روی رزین ها عبور میکند تا مابقی املاحی را که به رزین ها چسبیده اند را از ستون حاوی رزین خارج نماید و دستگاه را آماده سختی گیری از آب نماید. این مرحله حدودا بیست دقیقه زمان می برد .
این مرحله آخرین مرحله از سیکل کاری دستگاه سختی گیر رزینی می باشد.
فاکتورهای مهم در لیست قیمت دستگاه سختی گیر رزینی :
-
نوع و کیفیت مخزن
کیفیت مخزن FRP به کار برده شده در دستگاه سختی گیر رزینی، یکی از موارد مهم در قیمت تمام شده دستگاه می باشد. همچنین قیمت سختی گیر فلزی و سختی گیر frp با هم تفاوت دارد.
-
نوع و مدل شیر چند راهه سختی گیر رزینی
بدیهی است در صورتی که در دستگاه سختی گیر از شیر اتوماتیک استفاده گردد، قیمت دستگاه بالاتر از زمانی هست که از شیر نیمه اتوماتیک یا دستی استفاده میشود. به عبارت دیگر قیمت سختی گیر اتوماتیک بالاتر از قیمت سختی گیر نیمه اتومات می باشد.
-
کیفیت و برند رزین کاتیونی
یکی دیگر از عوامل موثر در تعیین قیمت دستگاه سختی گیر آب، کیفیت رزین مورد استفاده می باشد. در حال حاضر با کیفیت ترین مارک رزین، رزین کاتیونی پرولایت purolite می باشد. در صورت استفاده از رزین با برند هایی مانند آکوالایت Akualite قیمت دستگاه سختی گیر پایین تر میشود.
مشخصات فنی دستگاههای سختیگیر رزینی ساخت شرکت پتروپایدار مفید :
- تحمل فشار کاری تا 10 بار
- دارای منهول های بازدید از پایین و بالا
- استفاده از سیلیس مرغوب جهت بستر سازی
- استفاده ازرزین های شرکت پرولایت انگلستان
- دارای یک سال گارانتی و ده سال خدمات پس از فروش
- قابلیت طراحی با شیردستی، نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک
- جنس مخازن از نوع FRP یا کربن استیل به همراه رنگ و اپوکسی می باشد.
- قابلیت طراحی با شیرهای تمام اتوماتیک و نیمه اتومات وشیرهای چند راهه سلوولو