آشنایی با سختی گیر و اجزايي تشکيل دهنده آن
سختی گیر آب چیست؟
سختی گیر آب یک راه حلی مناسب برای رفع سختی آب است. سختی آب یکی از عوامل اصلی در ایجاد رسوب بر روی جداره تجهیزات صنعتی و تاسیساتی است می باشد. تشکیل این نوع رسوبات سبب بروز مشکلات مختلفی در این سیستم ها می شود. از جمله این مشکلات می توان به گرفتگی درون لوله های انتقال آب، خوردگی تجهیزات، کاهش امکان انتقال و تبادل حرارت در دیگ های بخار، منابع کویل دار و مبدل های حرارتی و ... اشاره کرد.
این رسوبات ناشی از وجود نمک هایی در آب هستند که از ترکیب کاتیون هایی چون کلسیم و منیزیم و آنیون هایی چون بی کربنات، سولفات، نیترات و ... تشکیل می شوند. ترکیبات مربوط به بی‌کربنات کلسیم و منیزیم را سختی موقت می نامند و ترکیبات مربوط به سولفات، کلرور و نیترات کلسیم یا منیزیم را سختی دائم می نامند. مجموع سختی دائم و سختی موقت، سختی کل نام دارد. سختی گیر ها راه حل هایی برای این معضلات ارائه می دهند.
برای حل مشکل رسوب گذاری آب باید عامل ایجاد آن یعنی سختی را کنترل کرد. برای این امر روشهای گوناگونی وجود دارد و از انواع سختی گیر های زیر میتوان استفاده نمود.
· سختی گیر رزینی
یکی از روش های متداول استفاده از سختی گیر های رزینی است. در این نوع سیستم آب تحت فشار از میان رزین های کاتیونی عبور داده می شود. درواقع رزین با جذب کلسیم و منیزیم آب، عامل اصلی رسوب گذاری را از آب حذف می کند. ولی در عوض برای ایجاد تعادل یونی در آب به ازای هر یون دو ظرفیتی کلیسم و منیزیم، دو یون تک ظرفیتی سدیم را به آب پس می دهد. این عمل را تبادل یون و این نوع سختی گیر را سختی گیر تبادل یونی می نامند.
از مزایای استفاده از این روش می توان حذف کامل عوامل سختی ساز آب و برگشت ناپذیر بودن سختی آب را نام برد (سیستم های مغناطیسی این مزیت را ندارند). قابل احیاء بودن رزین و استفاده مجدد از آن در دوره های طولانی از دیگر مزایای این روش است. نیاز به انجام عملیات احیاء در زمان اشباع رزین و نیاز به وجود اوپراتور، از معایب این مدل ها است. هر چند در سال های اخیر به دلیل ورود سختی گیر رزینی تمام اتوماتیک این مشکل بر طرف شده است.
· سختی گیر مغناطیسی و آلتراسونیک
استفاده از رسوب زدا هایی به شکل سختی گیر های مغناطیسی و الکترومغناطیسی و آلتراسونیک در سال های اخیر بسیار رایج شده است. نحوه عملکرد سختی گیر مغناطیسی و الکترومغناطیسی به این شکل است که یون های درون آب با عبور از یک میدان مغناطیسی قوی به حالت غیر فعال در می آید و در درون آب معلق می شوند و دیگر رسوب نمی کنند. هر چند در این سیستم آب پس از مدت زمان طولانی و یا ایجاد شوک به شکل ضربه یا تغییر دما مجددا به حالت اول باز می گردد. لذا باید از این مدل سختی گیر در سیکل های گردشی و یا مسیر هایی که آب به طور کامل از سیستم خارج و مصرف می شود استفاده کرد. از مزایای این سیستم می توان کوچک بودن و عدم نیاز به نگهداری و یا وجود شخصی به عنوان اپراتور را نام برد.
· سختی گیر شیمیایی
سختی گیر شیمیایی دستگاهی است که با توجه به کارتریج یا فیلتر شیمیایی که داخل آن است طی فرایندی شیمیایی موجب حل شدن مواد معدنی مانند یون های کلسیم و منیزیم در آن می شود. پس از مدتی نیز باید کارتریج (فیلتر) آن تعویض شود. (بین 6 الی 18 ماه بسته به میزان سختی آب و کیفیت سختی گیر و تک مبدل یا دو مبدل بودن دستگاه) لازم به ذکر است کارتریج مورد استفاده در سختی گیر شیمیایی پکیج از نوع پلی فسفات می باشد.
شیر های سختی گیر
شیر های سختی گیر در مدل های FRP به دو صورت نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک عرضه می شود.
· سختی گیر های نیمه اتوماتیک
سختی گیرهای نیمه اتوماتیک برای همه موارد به جزء شروع عملیات احیاء، دارای کنترل خودکار هستند. همچنین برای انجام امور مربوط به بهره‌برداری و کار با شیر آلات کنترل شستشوی معکوس، شستشو با آب نمک و آب کشی نهایی در دستگاه های دستی، باید یک کتابچه راهنما جهت استفاده‌ی اپراتور تهیه و ارائه شود.
· سختی گیر های تمام اتوماتیک
در این دستگاه مراحل مربوط به عملیات احیاء به صورت خودکار انجام می شود. مخزن آب نمک باید مرتباً با محلول نمک پر شود.
عملکرد سختی گیر چگونه است؟
سختي‌گير توسط فرآيند تبادل يوني، يون هاي کلسيم و منيزيم (يون هاي اصلي ايجاد کننده سختي آب) را از آب حذف مي کند. وقتي آب وارد مخزن پلي اتيلن حاوي املاح معدني مي شود، از بستر دانه هاي کروي شکلي به نام رزين عبور مي کند. رزين عموما از مواد پليمري به نام پلي استايرن ساخته شده که توسط يون سديم، باردار شده اند. دانه هاي رزين بار منفي داشته و يون هاي کلسيم و منيزيم حاوي بار مثبت هستند. چون بار هاي مخالف يک ديگر را جذب مي کنند، بخش منفي مواد معدني موجود در آب به بخش مثبت رزين جذب مي شود. با عبور آب سخت از بستر رزين، عوامل سختي آب به رزين جذب شده و به اين صورت از آب حذف مي شوند. با جذب اين يون ها، يون هاي سديم موجود در سطح رزين در آب آزاد مي شوند. بنابراين با اين فرآيند آب به طور کامل سختي گيري شده و آب نرم در لوله ها جريان مي يابد.
اجزايي تشکيل دهنده سختي گير آب
يک سيستم سختي گير رزيني از سه بخش اصلي تشکيل مي شود؛ يک شير کنترلي، يک مخزن پلي اتيلن براي نگهداري رزين و يک مخزن پلي اتيلن آب نمک. اين سه جزء در کنار هم به حذف عوامل سختي آب پرداخته، جريان آب عبوري را کنترل کرده و به صورت دوره اي طي فرآيند احياء، سيستم را تميز مي کنند. دیگر اجزای تشکیل دهنده سختی گیر عبارت است از:
اجزاي يک سختي گير رزيني شامل موارد زير است:
· رزين
· پايه ها
· آب نمک
· فشار سنج
· مخزن نمک
· لوله شستشو
· دريچه بازديد
· شير آب نمک
· آب بخش کن
· شير چند راهه
· شير تخليه آب
· شير تخليه هوا
· ورود آب از دستگاه
· خروج آب از دستگاه
· صفحه آب بخش کن
مشخصات فني سختي گير ها
· يک لايه شن سيليسي دانه بندي شده
· مخزن نمک از جنس پلي اتيلن، في يا بتني
· لوله کشي از جنس گالوانيزه PVC يا پلي اتيلن
· کنترلر به صورت دستي، نيمه اتوماتيک و تمام اتوماتي
· سيستم هاي پخش کننده و جمع آوري آب همراه با نازل هاي مخصوص
· مخزن دستگاه سختي گير ساخته شده از ورق کربن استيل مطابق استاندارد با دريچه آدم رو
كاربرد هاي دستگاه سختي گير
عمده ترين كاربرد دستگاه هاي سختي گير عبارت است از:
· نرم كردن آب مصرفي صنايع رنگ سازي و رنگرزي
· نرم كردن آب ديگ هاي بخار و مبدل هاي حرارتي
· حذف سختی آب چاه، حذق سختی آب های سطحی
· نرم كردن آب مورد نياز برج هاي خنك كننده و سيستم هاي سرمايشي
نکات مهم در انتخاب سختی گیر
برای خرید سختی گیر مناسب با محیط، باید به هزینه اولیه و محل نصب آن توجه داشت. برای مشخص کردن ظرفیت نهایی سختی گیر نیز باید حجم آبی که قرار است از مخزن سختی گیر عبور کند را تعیین کرد. همچنین، در سختی‌گیر های رزینی بزرگ باید مقدار نمک مورد نیاز جهت احیای رزین کاتیونی محاسبه شود. علاوه بر این، در انتخاب سختی گیر باید سختی آب ورودی، نوع و ظرفیت رزین و همچنین سیکل احیاء و شستشو نیز مورد بررسی قرار گیرد.
تعمیر و نگهداری سختی گیر
در سختی گیر های رزینی، برای آن که عمر مفید رزین که بالای ۵ سال است تحت تأثیر قرار نگیرد، بهتر است برای احیای رزین ها در اولین مرتبه از آب مقطر استفاده شود.
نکته مهم بعدی، انتخاب رزین های مناسب و با کیفیت است تا راندمان سختی گیر بالا تر رود.
مسئله مهم دیگر، میزان فشار نسبی داخل مخزن است. به طور کلی پیشنهاد می شود که فشار نسبی درون مخزن سختی گیر در حدود ۱٫۷ تا ۲٫۵ بار باشد. همچنین، وقتی فشار ورودی به سختی گیر زیاد باشد، علاوه بر آن که موجب آسیب دیدن قطعات شیر آسیب می شود، سبب می شود رزین های موجود در سختی گیر نیز به خارج از مخزن منتقل شوند.
