مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب سخت آبي است که حاوي نمك‌هاي معدني از قبيل ترکيبات کربنات‌هاي هيدروژني٬ کلسيم ٬ منيزيم و ... است.
سختي آب بر دو نوع است: دايمي و موقت.

تغييرات سختي آب:
بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمين از قشرهاي آهکي و منيزيمي و گچي گذشته و يا نگذشته باشد سختي آب کم يا زياد می‌شود. آبهاي نواحي آهکي سختي زيادتري تا آبهاي نواحي گرانيتي و يا شني دارند. سختي آب در عرض سال هم ممکن است تغيير نمايد. معمولاً سختي آبها در فصل باران کم و در فصل خشکي زياد می‌شود. و بعضي مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ايجاد شود.

مضرات آب سخت:
آب سخت براي مصرف در کارخانجات مناسب نيست. آب سخت ضرر رساندن به جداره ديگهاي بخار و ايجاد قشر آهکي بر روي جداره ديگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزايش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختي آب در تجارت تعداد زيادي مواد شيميايي براي رفع سختي آب به فروش می‌رسد که داراي کربنات سديم هستند. اين مواد را قبل از ورود آب در ديگها سختي آنرا می‌گيرند و يا در ديگ بر اثر افزودن اين مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و ديگر اين رسوب محکم به جدار ديگ نمی‌چسبد بطوري که می‌توان آنرا به آساني پاک نمود.

درجه سختي آب:
درجه سختي آب را از روي مقدار کلسيم و منيزيم موجود در آن تعيين می‌کنند. در آلمان اگر آبي ده ميلي گرم CaO در يک ليتر داشته باشد می‌گويند درجه سختي آب يک است. در فرانسه اگر آبي در يک ليتر ده ميلي گرم کربنات کلسيم يا همسنگ آن کربنات منيزيم داشته باشد می‌گويند که يک درجه سختي دارد. در انگلستان اگر آبي ده ميلي گرم کربنات کلسيم و يا همسنگ آن کربنات منيزيم در ۰.۷ ليتر داشته باشد يک درجه سختي دارد.
براي تعيين سريع سختي آب کارخانه شيميايي واقع در آلمان قرصهايي ساخته است. در يک لوله آزمايش مخصوص و مدرج آب مورد آزمايش را تا خط نشان لوله پر می‌نمايند و به‌وسيله معرفي که همراه بسته قرصهاست رنگ اين آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از اين قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهاي ريخته شده در لوله آزمايش برابر درجه سختي آب می‌باشد. دقت اين روش تا نيم درجه است. در ايران معمولا از کيت هاي خاصي استفاده مي شود.

سختي زدايي:
براي برطرف کردن سختي موقت آب با جوشاندن آن کربنات‌هاي هيدروژني محلول به کلسيم نامحلول تبديل شده و تشکيل رسوب می‌دهند. اين رسوب در مناطق داراي آب سخت درون ديگها ديده‌می‌شود. سختي دايمي آب را می‌توان با کمک نرم‌کننده‌هاي تبادل کننده يون مانند پرموتيت برطرف کرد. آبي که در طبيعت وجود دارد تقريباً هميشه ناخالص می‌باشد. زيرا که اغلب داراي گچ، آهک، نمک طعام، ترکيبات منيزيم، آهن، اکسيژن و ازت، انيدريد کربنيک، ترکيبات آلي و غيره است و مقدار اين اجسام در آبهاي مختلف متفاوت است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

برای سختی زدایی معمولاً از دستگاههای سختی گیر استفاده می شود. دستگاه شامل یک استوانه فلزی است که در داخل آن مواد موثر در سختی زدایی (رزین های تبادل یونی) قرار گرفته است رزینهای مزبور می توانند یونهای منیزیم و کلسیم را با یون سدیم مبادله نمایند، ضرورت دارد که رزین نو در دستگاه قرار گیرد و بعد از شستشو به فعال کردن و احیا رزین اقدام شود. راه اندازی، بهره برداری و تجدید بار دستگاه سختی زدایی ممکن است دستی یا با فرمان الکترونیکی به طور خودکار انجام گیرد.
مواد کاربرد سختی گیرها :
1) کاهش سختی آبهای آشامیدنی ( طبق استاندارد WHO ) مقدار سختی را در آبهای مصرفی بر حسب ca co3 معادل250 میلی گرم پیشنهاد شده است.
2) حذف سختی آب دیگ های بخار
3) حذف یا کاهش سختی آب در سیستم گرمایش و سرمایش
4) حذف یا کاهش سختی آب در صنایع نساجی و رنگرزی و....

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب مهمترين سيال در حرارت و برودت است كه وظيفه انتقال گرما در مبدلهاي حرارتي را به عهده دارد . در برجهاي خنك كن ، بويلرها و چيلرها از آب به عنوان مايع مبدل استفاده مي شود بطوريكه گردش آب موجب تبادل حرارتي ميگردد . معمولا آب استفاده شده در كاربردهاي حرارتي و برودتي از نوع آب سخت است ، آبهاي سخت تشكيل پوسته كربنات كلسيم مي دهند كه مشكلات متعددي را بوجود مي آورد . اين پوسته به شكل رسوب بر روي سطوح داخلي لوله هاي حامل آب باعث كاهش ظرفيت انتقال جريان آب و انتقال جريان حرارت مي شود.
هنگامي كه آبهاي سخت حرارت داده ميشوند تشكيل پوسته خيلي سريعتر انجام مي گيرد كه مشكلات زيادي را در بويلرها و آبگرمكن ها به وجود مي آورند يك پوسته به قطر يك ميليمتر بر روي سطوح گرم كننده يك آب گرم كن بصورت عايق حرارتي عمل كرده و در نتيجه تقريباً %10 افزايش هزينه به وجود خواهد آمد.
تشكيل رسوب در جدارها و ديوارها باعث آسيبهاي فراواني به تأسيسات حرارتي و برودتي ميشود كه مهمترين آنها كاهش بازدهي مبدلها و در نتيجه افزايش انرژي راهبردي است .آناليز شيميايي رسوب نشان ميدهد كه تركيب اصلي تشكيل دهنده كربنات كلسيم ، سولفات كلسيم ، سولفات باريم ، سيليكا و آهن است كه در صد فراواني كربنات كلسيم بيشتر از تركيبات ديگر مي باشد.

مقاومت حرارتي كربنات كلسيم بسيار زياد بوده و در صورت تشكيل رسوب همان طور كه اشاره كرديم در ديواره ها نقش يك عايق را بازي ميكند كه اين امر نقش بسزايي را در كاهش بازدهي مبدلهاي حرارتي دارد. اگر بتوان از تشكيل كربنات كلسيم در جداره مبدلهاي حرارتي جلوگيري كرد روند كاهش بازدهي با گذشت زمان متوقف ميشود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کاهش مشکلات سختی‌گیری‌ آب در روش آهک‌زنی سرد
حفظ قابلیت اطمینان تصفیه‌خانه آب برای حمایت از فرآیندهای تولیدی و ساخت، از حساسیت بالایی برخوردار است هرچند سیستم‌های موجود در تصفیه‌‌خانه باعث ایجاد منافع مستقیم نمی‌شوند ولی تاخیر در سرمایه‌گذاری بر روی سیستم‌های تصفیه آب، باعث افزایش ریسک خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده خواهد شد. نحوه عمل در تصفیه‌خانه‌ها بدین صورت است که عموماً‌آب را از یک منبع دریافت کرده و وارد کلاریفایر می‌کند تا جامدات معلق آن حذف شده و برای استفاده در برج خنک‌کن یا برای تصفیه‌های بعدی ارسال شود. تغییر در کیفیت آب خام ورودی نمی‌تواند تنها دلیل برای پایین بودن کیفیت آب خروجی از کلاریفایر باشد چون به احتمال زیاد کارآیی کلاریفایر دستخوش تغییر شده است.
معمولترین روش برای زلالسازی ثقلی آبهای سخت، روش آهک‌زنی سرد است. در این مقاله سعی بر آن است که چگونگی عملکرد این کلاریفایرها مشخص شده و مواد شیمیایی بکار رفته در آنها ذکر شود و روند مناسب تغذیه مواد شیمیایی بیان شده و بعداً‌پارامترهای طراحی ذکر شوند. بعلاوه سعی خواهد شد روش آهک زنی سرد تشریح شده و یک سری راهنمایی برای حفظ قابلیت اطمینان سیستم ارایه شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کاهش مشکلات سختی‌گیری‌ آب در روش آهک‌زنی سرد
حفظ قابلیت اطمینان تصفیه‌خانه آب برای حمایت از فرآیندهای تولیدی و ساخت، از حساسیت بالایی برخوردار است هرچند سیستم‌های موجود در تصفیه‌‌خانه باعث ایجاد منافع مستقیم نمی‌شوند ولی تاخیر در سرمایه‌گذاری بر روی سیستم‌های تصفیه آب، باعث افزایش ریسک خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده خواهد شد. نحوه عمل در تصفیه‌خانه‌ها بدین صورت است که عموماً‌آب را از یک منبع دریافت کرده و وارد کلاریفایر می‌کند تا جامدات معلق آن حذف شده و برای استفاده در برج خنک‌کن یا برای تصفیه‌های بعدی ارسال شود. تغییر در کیفیت آب خام ورودی نمی‌تواند تنها دلیل برای پایین بودن کیفیت آب خروجی از کلاریفایر باشد چون به احتمال زیاد کارآیی کلاریفایر دستخوش تغییر شده است.
معمولترین روش برای زلالسازی ثقلی آبهای سخت، روش آهک‌زنی سرد است. در این مقاله سعی بر آن است که چگونگی عملکرد این کلاریفایرها مشخص شده و مواد شیمیایی بکار رفته در آنها ذکر شود و روند مناسب تغذیه مواد شیمیایی بیان شده و بعداً‌پارامترهای طراحی ذکر شوند. بعلاوه سعی خواهد شد روش آهک زنی سرد تشریح شده و یک سری راهنمایی برای حفظ قابلیت اطمینان سیستم ارایه شود.

نحوه عملکرد کلاریفایرها
معمولاً‌کلاریفایرها در زمره اولین واحدهای تصفیه آب بشمار می‌روند. اساساً‌ کلاریفایرهای ثقلی وظیفه حذف مواد معلق (نامحلول) مثل سیلیس و مواد آلی را بر عهده دارند تا در تجهیزات بعدی، وجود این مواد باعث گرفتگی نشود.
حذف جامدات معلق در یک فرآیند سه مرحله‌ای انجام می‌پذیرد:
الف) انعقاد: باید متذکر شد که ذرات معلق،‌دارای بار منفی بر روی سطح خود هستند (بعنوان پتانسیل زتا شناخته می‌شود) و به دلیل وجود این بارها ذرات، یکدیگر را دفع می‌کنند. یک ماده شیمیایی معدنی یا آلی (منعقد کننده) که دارای مولکولهایی با بار مثبت باشد، قادر خواهد بود که اکثر بارهای منفی موجود در ذرات معلق را خنثی کرده و با اینکار اجازه دهد که ذرات به یکدیگر نزدیکتر شوند. عملیات انعقاد نیازمند یک مرحله اختلاط سریع است که در قبل از کلاریفایر و یا در اولین بخش آن انجام خواهد پذیرفت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی گیر:

سختی گیری برای جدا کردن دو عنصر کلسیم و منیزیم بکار میرود. اگر این دو عنصر از آب جدا نشوند، همان اتفاقی در دیگ بخار می‌افتد که در کتری رخ می‌دهد. در واقع رسوبات، سطح بین لوله های آتش خوار با آب را کاهش می دهد و انرژی بیشتری برای تولید میزان معینی فشار مصرف می‌شود. همچنین پاکسازی این لوله ها علاوه بر هزینه بر بودن خط تولید را نیز متوقف می‌کند.

این بخش از دو مخزن تشکیل می‌شود، مخزن اول شامل بافت رزین سه ‌بعدی بوده که با منیزیم ترکیب شده RMg بوجود می‌آورد در نتیجه سختی آب از بین می‌رود ولی نمی‌توان آن را به فاضلاب هدایت کرد. چون رزین از دست خواهد رفت. سپس مخزن دوم به عنوان مخزن احیا استفاده می شود. در این مخزن آب‌ نمک وجود دارد. واکنشهای به صورت زیر انجام می‌شود. (واکنش زیر، با ترکیب رزین و منیزیم انجام می گیرد).

واکنش اول : MgSo4 + R ---> RMg + So4

واکنش دوم : NaCl + RMg + So4 ---> RNa + MgCl2

اکنون آب وارد مخزن نمک شده، و RNa مجددا با سولفات منیزیم تر کیب شده و تولید RMg می‌نماید. که با انجام چرخه‌ایی این واکنش ‌ها، رزین مجددا احیا شده و از چرخه احیا خارج می‌شود.

اکنون سختی آب گرفته شده. ولی برای وارد شدن به داخل دیگ باز مشکلاتی وجود دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی گیرهای الکترونیکی

آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است که وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنک کن ، بویلرها و چیلرها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود بطوریکه گردش آب موجب تبادل حرارتی میگردد . معمولا آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشکیل پوسته کربنات کلسیم می دهند که مشکلات متعددی را بوجود می آورد . این پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود.
هنگامی که آبهای سخت حرارت داده میشوند تشکیل پوسته خیلی سریعتر انجام می گیرد که مشکلات زیادی را در بویلرها و آبگرمکن ها به وجود می آورند یک پوسته به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده یک آب گرم کن بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریباً %10 افزایش هزینه به وجود خواهد آمد.
تشکیل رسوب در جدارها و دیوارها باعث آسیبهای فراوانی به تأسیسات حرارتی و برودتی میشود که مهمترین آنها کاهش بازدهی مبدلها و در نتیجه افزایش انرژی راهبردی است .آنالیز شیمیایی رسوب نشان میدهد که ترکیب اصلی تشکیل دهنده کربنات کلسیم ، سولفات کلسیم ، سولفات باریم ، سیلیکا و آهن است که در صد فراوانی کربنات کلسیم بیشتر از ترکیبات دیگر می باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

EDS   چیست؟

دردهه اخیر با ظهورتکنولوژی EDS (سختی گیر الکترونیکی)، فرآوری فیزیکی آب، پا به عرصه جدیدی گذاشته است. این تکنولوژی با تلفیق دو فرآیند رسوب زدایی و سختی گیری، دریک سیستم واحد توانسته است تأثیر قابل توجهی درکاهش هزینه نگهداری و افزایش راندمان تأسیسات بگذارد. شرکت آردا زیست رسوبگیرهای خود را با کیفیتی قابل رقابت با نمونه های خارجی تولید کرده و توانسته است محدوده وسیعی از محصولات مورد نیاز در صنعت تأسیسات (متناسب با سایز لوله هایی به قطر 2/1تا بیش از 40 اینچ) را بپوشاند. تولید رسوبگیرهای الکترونیکی درچنین محدوده وسیعی درخاورمیانه بی نظیر و درسطح جهان نیز کم نظیر می باشد.

روش عملکرد سیستم

EDS  با اعمال یک میدان الکترو مغناطیس متغیر بر روی یونهای بی کربنات محلول در آب (که از عوامل اصلی سختی آب می باشند) این ذرات را به صورت مجموعه های معلق در آب در آورده و به این ترتیب از ایجاد هر گونه رسوب بر روی اتصالات و مجاری عبور آب جلوگیری می کند. این دستگاه با افزایش حلالیت آب، به تدریج رسوبهای پیشین را نیز از دیواره ها جدا کرده و آنها را به صورت محلول معلق به آب بر می گرداند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب