دستگاه سختی گیر

متداولترین روش برای حذف سختی آب، استفاده از سختی‌گیرهای رزینی می‌باشد.دستگاههای سختی‌گیر مورد استفاده در تصفیه آب، به صورت استوانه فلزی و فایبرگلاس هستند به طوری که در داخل آن، ذرات رزین قرار می گیرد و در استوانه های فلزی داخل سطوح آن با رنگ اپوکسی پوشش داده می شود تا از خوردگی آن جلوگیری و باعث افزایش عمر دستگاه گردد. این دستگاه ها با نام های تجاری سختی گیر فلزی و سختی گیر فایبرگلاس شناخته می شود.

برای نگهداری وجلوگیری از خروج رزینها در قسمت پایین دستگاه و در زیر رزینها از یک صفحه مشبک و یک بستر سیلیس استفاده می‌‌شود. عمق رزین معمولاً بین 0.5 تا 3 متر انتخاب می‌‌گردد و بر حسب نوع رزین 50 تا 100 درصد از حجم رزین، فضای خالی برای انبساط رزین در نظر گرفته می‌‌شود.  

میزان جریان را معمولاً در حدود 0.2 تا 1 متر مکعب در دقیقه به ازای هر متر مکعب از حجم رزین در نظر می‌‌گیرند. هر چند که حداکثر دبی جریان ورودی به واحدهای رزین تعویض یونی به علت افت فشار محدود می‌‌شود ولی حداقل دبی جریان به علت کانالیزه شدن (Channelize) نمی‌تواند خیلی کم باشد زیرا کانالیزه شدن باعث می‌‌شود که قسمتی از زرین بدون استفاده باشد. از این رو سرعت آب از بستر زرین باید حدود یک متر در ساعت باشد.بستر رزین می تواند ثابت(Fixed) ویا شناور(Fluidized bed) باشد. در نوع بستر ثابت حجم رزین‌های داخل دستگاه انبساطی ندارد و آب ورودی از بالای دستگاه وارد شده و بیشترین تبادل یونی در قسمتهای بالای بستر رزین انجام می‌‌شود و در قسمتهای پایین بستر تصفیه نهایی انجام می‌‌شود که تعیین کننده درجه خلوص آب خروجی از تعویض کننده می‌‌باشد. با افزایش زمان سرویس، رزینهای بالای بستر اشباع شده و تبادل یونی در لایه‌های پایین ستون بستر انجام می‌‌شود که در نهایت زمانی فرا می‌‌رسد که بقیه ستون بستر برای تعویض یون کافی نمی‌باشد و در نتیجه در آب خروجی از تعویض کننده، یونهای ناخالص جذب نشده مشاهده خواهد شد که معرف پایان سرویس دستگاه می‌‌باشد. در این حالت، زمان احیاء نمودن رزینها فرا می‌‌رسد.

از نظر کاربری، دستگاه سختی‌گیر دارای سه مدل کنترل دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک (برقی) می‌‌باشد. در کنترل دستی تمام مراحل شتشوی معکوس، احیاء و سرویس دستگاه از طریق شیرهای دستی توسط اپراتور انجام می‌‌شود. اما در کنترل تمام اتوماتیک (برقی)کلیه مراحل فوق توسط شیر اتوماتیک کنترل شده و انسان در کاربری آن دخالت چندانی ندارد. درکنترل نیمه اتوماتیک، شیر نیمه اتوماتیک بصورتی طراحی گردیده است که تمام وظایف را بصورت بسیار ساده انجام می‌‌دهد و کاربر فقط با قرار دادن اهرم آن در یکی از سه وضعیت شستشوی معکوس، احیاء و یا سرویس دهی، دستگاه را تنظیم می‌نماید..

مضرات سختی

بطور کلی سختی موجود در آب باعث مشکلاتی درسیستمهای تاسیساتی و صنعتی می‌‌شود که عبارتست از:

ایجاد رسوب در دیگهای بخار فشار بالا، که باعث کاهش راندمان بر اثر انتقال حرارت پایین و در نتیجه بالا بردن دمای کاری دیگ توسط کاربر برای جبران کسری انتقال حرارت و به تبع آن افزایش مصرف سوخت، کاهش تولید یا ترکیدگی آن بر اثر بیش از حد گرم شدن سطوح فلزی(Hotspot) ،خرابی زود هنگام دیگ و توقفهای ناخواسته آن خواهد شد.بنابراین برای آب خوراک دیگهای فشار بالا و بسیاری از سیستمهای فرآیندی، لازم است کلیه یونهای دی اکسید کربن و سیلیس تقریباً حذف گردند.

ایجاد رسوب در برجهای خنک کننده، چیلر و سایر سیستمهای حرارتی و برودتی و کاهش راندمان آنها و یا از کار افتادن کل سیستم.

بعلت سختی موجود در آب، قدرت شویندگی انواع مواد صابونی کاهش می‌‌یابد بطوریکه بازدهی شوینده‌ها در آب سخت نصف بازدهی آنها در آب نرم است. 

در صنایع نساجی و رنگرزی باعث افت کیفیت رنگ می‌‌شود. 

سختی بیش از اندازه در آب شرب بیش از ppm500 برای سلامتی انسان مضر بوده که تشکیل انواع سنگهای کلیه، مثانه و سوء هاضمه از آن جمله می‌‌باشد.

بنابراین سختی گیر ها کاربرد های فراوانی در زندگی ما داشته و اغلب صنایع به کمک فرآیند سختی گیری در سلامت و بازده بالا فعالیت خواهند نمود.

پیشنهاد ما به مدیران کارخانه ها و صنایع مختلف آژمایش آب مصرفی آن هاو بررسی سختی آب می باشد تا در صورت نیاز با استفاده از سختی گیر ها سلامت تجهیزات صنعتی خود را بیمه نمایند.

مفهوم سختی آب(Hardness)

مفهوم سختی آب در سختی گیر

به بخشی از مواد و فلزات محلول در آب  که ماهیت رسوبی دارند واز ترکیبات آهن، منگنز، استرانسیم، آلومینیوم و به خصوص کلسیم و منیزیم بوجود می‌‌آیند، سختی می گویند که 4 عنصر اول دارای نسبت بسیار کمتری در آب می‌‌باشند. بنابراین برای تمام مقاصد عملی می‌‌توان سختی کل را برابر با مجموع یونهای کلسیم و منیزیم دانست. البته در آبهای طبیعی معمولاً غلظت کلسیم حدود 2 برابر منیزیم است در حالی که در آب دریا غلظت منیزیم حدود 5 برابر کلسیم می‌‌باشد.  اما به طور کلی سختی آب را می‌‌توان به دو بخش موقت یا دائم طبقه بندی نمود:

سختی موقت آب (سختی کربناتی) :در حقیقت املاح بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که در اثر حرارت دادن از حالت محلول به صورت غیر محلول و در نتیجه به رسوب تبدیل می‌‌شود. 

سختی دائم (غیر کربناتی):املاح سولفات، کلراید، نیترات و غیره با کلسیم و منیزیم است که در اثر حرارت

دادن رسوب نمی‌کند.  تمامی آبهای طبیعی حاوی غلظتهای مختلفی از نمکهای محلول هستند که این نمکها در آب تفکیک شده و یونهای باردار بوجود می‌‌آورند. یونهای دارای بار مثبت کاتیون و یونهای دارای بار منفی آنیون نامیده می‌‌شوند.  واحد سختی در کشورهای مختلف بصورت زیر است:

فرانسه: هر واحد سختی برابر است با یک گرم گربنات کلسیم در 100 لیتر آب (10 میلی‌گرم در لیتر)

انگلیس: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در 70 لیتر آب (14.3 میلی‌گرم در لیترGrain ) 

ایران و آمریکا: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در 100 لیتر آب (1 میلی‌گرم در لیترppm) 

آلمان: عبارتست از معادل یک گرم کربنات کلسیم در 56 لیتر آب (17.8 میلی‌گرم در لیتر) 

سختی آب یک  پارامتر مهم در طراحی سختی گیر رزینی می باشد که با ظرفیت نهایی سختی گیر رابطه مستقیم خواهد داشت.