سختی گیر
سختی گیر به تجهیزاتی از ادوات سیستم های تصفیه آب اطلاق می گردد که برای کاهش سختی آب و حذف املاح و رسوبات ناشی از کلسیم و منیزیم به کار گرفته می شود.
اگر شما در تاسیسات خود همچون موتورخانه های آبگرم، سیستم های سرد کننده همچون چیلر و برج خنک کننده، استخر های خصوصی و عمومی، سیستم های تبادل حرارتی همچون مبدل های حرارتی استخری و … مشکل رسوب و گرفتگی یا پوسیدگی تجهیزات دارید، سختی گیرها (سختی گیر رزینی) مشکل شما را به سادگی رفع خواهد کرد.
فهرست مطالب
پادکست صوتی سختی گیر
سختی گیر چیست؟
سختی گیر (water softener) دستگاهی است که از آن جهت حذف سختی آب (سختی کل یا Total Hardness) که عموماً با عنوان رسوب یا آهک شناخته می شود، استفاده می نماییم. این رسوبات عمدتاً شامل کلسیم، منیزیم و برخی کاتیون های فلزی موجود در آب می باشند. عملکرد اصلی دستگاه سختی گیر تبدیل آب سخت به آب نرم می باشد.
مکانیزم اصلی سختی گیر رزینی فراهم نمودن محیطی مناسب جهت تبادل یون درون یک غشاء یا محفظه ای تحت فشار که از متریال فولاد یا کامپوزیت های فایبرگلاس ساخته شده است می باشد.
اصلی ترین عوامل تاثیر گذار بر عملکرد و ظرفیت سختی گیر رزینی شامل موارد ذیل می باشد:
- دبی آب ورودی
- سختی آب
- زمان بهره برداری و بکواش
علت وجود سختی در آب
علت وجود سختی در آب های مصرفی ما به ماهیت زیر زمینی بودن آب شیرین بر میگردد. آب شیرین در لایه های زیرین سطح زمین به علت گذر از لایه های مختلف زمین شناسی همچون لایه های آهکی و … حاوی مقادیر سنگینی از املاح کاتیونی و آنیونی میگردد که کاتیون ها سبب بالا بودن سختی آب و به اصطلاح آهکی شدن آب می گردد.
برای مثال وجود لکه های سفید رنگ روی ظروف پس از شست و شو یا لکه های روی شیرآلت منزل از جمله نشانه های آب سخت می باشد.
استفاده از سختی گیر ها باعث کاهش سختی کل آب و نرم شدن آن می گردد که در لوازم صنعتی یا خانگی که در تماس مستقیم با آب می باشند بسیار کاربردی و مفید بوده و سبب افزایش عمر مفید قطعات مصرفی در تجهیزات صنعتی خواهد شد.
سختی آب چیست و چگونه تشکیل می یابد؟
ابتدا باید درک درستی از سختی آب داشته باشیم. سختی آب ناشی از وجود املاح سنگین با بار یونی مثبت همچون کلسیم، پتاسیم، روی، منیزیم و … می باشد. آب های زیر زمینی و آب های جاری که منبع آب مورد مصرف در صنایع و مصارف شهری و … ما می باشد، حین عبور از مسیرها، بستر رودخانه ها، سفره های آب زیر زمینی و … طی برخورد با بستر های مختلف حاوی مقادیر مختلفی از نمک ها و املاح می شوند. این املاح عمدتا شامل کربنات ها و بی کربنات های کلسیم، منیزیم و … می باشند که در مجاورت هم سختی کربناتی و سختی بی کربناتی آب را تشکیل می دهند.
از مهم ترین ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده سختی آب به موارد زیر می توان اشاره نمود:
- CaCO3
- Ca(OH)۲
- Ca(HCO3)۲
- Ca(NO3)۲
- MgSO4
- MgCl2
- Mg(NO3)۲
- Mg(OH)۲
- Mg(HCO3)۲
- Mg(CO3)۲
انواع سختی آب
سختی آب به لحاظ تخصصی به سه دسته تقسیم بندی می شود:
- سختی کربانتی یا سختی موقت
- سختی بی کربناتی یا سختی دائم
- سختی کل آب
دقت کنید در بحث سختی گیر ها و مبانی طراحی ظرفیت سختی گیر ما با پارامتر سختی کل یا Total Hardness سر و کار داریم و این موضوع با پارامتر TDS آب تفاوت دارد و برای کاهش TDS از روش های اسمز معکوس برای تصفیه و شیرین سازی آب استفاده می گردد.
حال که با مبانی سختی آب آشنا شدیم، به نحوه کار سختی گیرها می پردازیم.
عملکرد و نحوه کار دستگاه سختی گیر
همانطور که گفته شد دستگاه تصفیه آب سختیگیر رزینی بر مبنای سیستم تبادل یونی کار می کند . بدین معنی که این دستگاه دارای یک مخزن فلزی یا فایبرگلاس استوانه ای شکل می باشد که از انواع مخازن تحت فشار تلقی می شوند. زیرا اساس کار سیستم، وجود فشار در داخل مخزن مورد بحث می باشد. اما مهترین فرآیند انجام شده در کل سیستم مربوط به رزین سختی گیر می باشد یعنی نقش اصلی در این سیستم تصفیه را رزین انجام می دهد.
در مورد رزین در قسمت رزین سختی گیر به طور مفصل صحبت خواهیم کرد. اما در اینجا به طور خلاصه عملکرد رزین در سختیگیر رزینی را تشریح می کنیم. رزین در این سیستم ها نقش همان ممبران در سیستم آب شیرین کن و الیاف در سیستم های جامبو را ایفا می کند. منتها این رزین ها در داخل دستگاه سختی گیر وظیفه شناسایی یون های کاتیون موجود در آب مثل کلسیم، منیزیم، پتاسیم و… و جابجایی این کاتیون ها با سایر املاح موجود در آب را دارند.
برای شفاف تر شدن موضوع می توان گفت یون کلسیم موجود در آب با یون سدیم موجود در رزین تعویض می شود. بنابراین سیستم سختی گیرِ ما که بر مبنای تبادل یونی فعالیت می کند توانست یون های سنگین موجود در آب را با یون های سبک رزین مان تعویض کند و سبب گردد که آب خروجی دارای املاح سنگین مذکور نباشد و ما با ورود یک آب سخت به سیستم، یک خروجی آب نرم تحویل بگیریم و این یعنی فرآیند سختی گیر رزینی.
تنها نکته باقی مانده از این مطلب درجه سختی آب، واحد سنجش آن و تقسیم بندی آب ها بر اساس میزان سختی می باشد که به آن می پردازیم. سختی آب توسط پارامتری به نام ”سختی کل آب یا Total Hardness” سنجیده می شود. در برگه های آزمایش آب این پارامتر معمولا با عنوان TH مشخص می شود که شما باید بدنبال آن در برگه آزمایش بگردید.
واحد سنجش میزان سختی در آب همانند بسیاری از جامدات محلول در آب با عبارت P.P.m مشخص می شود که معنای آن یک قست در یک میلیون است.
انواع سختی گیر
سختی گیر تسویه آب را میتوان در چند دسته بندی مختلف تقسیم بندی کرد. در وهله اول میتوان سختی گیر را حسب نوع کارکرد آن به انواع زیر دسته بندی کرد:
- سختی گیر رزینی
۲. سختی گیر مغناطیسی
۳. سختی گیر الکترونیکی(الکترومغناطیسی)
سختی گیر رزینی را بر حسب متریال مصرفی در تولید بدنه آن میتوان به انواع زیر تقسیم بندی کرد:
- سختی گیر فلزی یا سختی گیر با بدنه فولادی
- سختی گیر فایبرگلاس
در دیدگاهی متفاوت سختی گیر ها را حسب شیر چند راهه نصب شده روی آن در دو دسته زیر میتوان شناخت:
- سختی گیر با شیر دستی (سختی گیر با شیر سولو ولو)
- سختی گیر تمام اتوماتیک
- سختی گیر با شیر نیمه اتوماتیک (این نوع شیر فقط روی سختی گیر فایبرگلاس قابل نصب است)
سختی گیر تمام اتوماتیک
سختی گیر فلزی
سختی گیر فلزی پر کاربرد ترین نوع سختی گیر رزینی می باشد که در اغلب پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که از نام آن پیداست جنس بدنه این سختی گیر از فلز می باشد.
در سختی گیرهای فلزی هر دو نوع شیر اتوماتیک و نیمه اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرد. شیر های نیمه اتوماتیک در سختی گیر فلزی با عنوان شیر سولو ولو نامیده می شود. ضمنا در هر دو حالت شیر چند راهه بروی سایدکانکتور نصب خواهد شد.
در سختی گیر های فولادی وجود دو عدد دریچه بازدید الزامی است. در ظرفیت های بزرگ سختی گیر دریچه بالا بهتر است بصورت نفر رو با حداقل قطر ۴۵ سانتی متر در نظر گرفته شود. گروه سازه مخزن آمادگی طراحی و تولید سختی گیرهای فلزی طبق درخواست خریدار با بهترین کیفیت و ساخت طبق استاندارد های لازم را دارا می باشد.
انواع سختی گیر فولادی
- سختی گیر فلزی ساخته شده با ورق سیاه
۲. سختی گیر گاوانیزه
۳. سختی گیر استیل
سختی گیر فلزی با بدنه فولادی و رنگ آمیزی اپوکسی
این نوع سختی گیر از ورق فولادی نرمه ST-37 تولید می شود. پس از ساخت و اتمام جوشکاری عدسی ها و ورودی و خروجی مخزن به کارگاه سند پلاست ارسال می گردد. پس از رسیدن به سطح سختی مورد نظر در سندپلاست، داخل مخزن ۳ لایه رنگ اپوکسی با ضخامت مورد درخواست کارفرما، طراح یا خریدار رنگ آمیزی می گردد. سطح خارجی مخزن نیز با یک لایه رنگ روغنی آنتی یو وی پوشانده می شود.
سختی گیر فلزی با بدنه گالوانیزه – سختی گیر گالوانیزه
سختی گیر های فلزی ساخته شده از ورق فولادی با روکش گالوانیزه گرم نیز به تازگی مورد توجه طراحان و خریداران قرار گرفته که دیگر نیازی به انجام رنگ آمیزی اپوکسی ندارد. در کارگاه سازه مخزن پس از اتمام مراحل جوشکاری، کلیه خطوط جوش جهت دوام بیشتر و جلوگیری از پوسیدگی حفره ای رنگ آمیزی اپوکسی می گردد.
سختی گیر فایبرگلاس
متریال کامپوزیتی فایبرگلاس یکی از مواد اولیه جدید برای تولید مخازن تحت فشار می باشد که بسیار کاربردی و مقرون بصرفه می باشند.
بدنه این دسته از سختی گیرها از الیاف FRP یا همان کامپوزیت فایبرگلاس می باشد که در برابر شرایط جوی پایداری بسیار بالایی داشته و مسئله اکسیداسیون فلز به کل در آن رفع گردیده است. این مقاطع قابلیت تحمل فشار تا ۷ بار را داشته که بدین وسیله بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
مقاطع فایبرگلاس برای مخازن تحت فشار عموما بصورت وارداتی در دسترس می باشند که شرکت مهندسی سازه مخزن اقدام به واردات سایز های مختلف این مقاطع نموده و در انبار موجود نموده است. در حال حاضر برند های همچون Hydrotec و Canature در انبار موجود می باشد.
توجه به این نکته ضروری است که با توجه به وارداتی بودن مقاطع و نبود تکنولوژی تولید frp در داخل کشور امکان تغییر در ابعاد و مشخصات این سختی گیرها میسر نمی باشد. شیرآلات مورد استفاده در سختی گیرهای فایبرگلاس همانند فلزی در هر دو حالت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در دسترس می باشند. شیر چند راهه سختی گیر در این نوع رسوبگیر هم بر روی کلگی و هم بروی ساید کانکتور قابل نصب می باشد.
سختی گیرهای فایبرگلاس از ظرفیت ۳۰ هزار گرین با ۲۵ لیتر رزین تا ظرفیت ۲میلیون گرین (۲۰۰۰ کیلو گرین) با ۱۷۵۰ لیتر رزین با تحویل فوری (کمتر از ۲ ساعت) توسط گروه سازه مخزن عرضه می گردد.
سختی گیر فایبرگلاس
سختی گیر آب خانگی
با توجه به مضرات مطرح شده آب سخت برای انواع تجهیزات صنعتی و … میتوان نتیجه گرفت این سختی کربناتی آب در مصارف خانگی نیز مطرح و سبب بروز ایرادات و مشکلات خواهد شد. مهمترین مصرف سختی گیرخانگی در موتورخانه ساختمان می باشد.
موتورخانه های سبک خانگی عموما از سیستم بویلر آب گرم و تجهیزات انتقال آب گرم تشکیل شده اند. ورود آب سخت به عنوان آب تغذیه دیگ آب گرم سبب گرفتگی در سیستم داخلی بویلر همچون لوله های آتشخوار داخلی و … خواهد شد.
پیشنهاد میگردد برای افزایش عمر مفید تجهیزات موتورخانه ساختمان خود حتما از سختی گیر های مناسب تولیدی گروه سازه مخزن استفاده نمایید. لازم به ذکر است با توجه به بسته بودن سیستم آب گرم موتورخانه های مسکونی، ظرفیت های سبک سختی گیر همانند سختی گیر ۶۰ هزار گرین یا ۱۲۰ کیلو گرین مورد استفاده قرار می گرد که بسیار مقرون به صرفه بوده و قیمت سختی گیر مناسبی خواهد بود.
مورد دیگر استفاده از سختی گیر در مصارف خنگی، سختی گیر برج خنک کننده است که در عمر مفید برج خنک کن و راندمان کاری آن بسیار تاثیر گذار است.