سختی‌گیر آب چیست و عملکرد آن چگونه است؟

آب ورودی به سیستم های صنعتی می‌بایست دارای مشخصات خاصی باشد تا از آسیب زدن به تجهیزات گران قیمت صنعتی جلوگیری شود و عملکرد درست این سیستم‌ها تضمین شود. سختی آب یکی از پارامتر‌هایی است که برای آن استاندارد‌هایی جهت استفاده از آب در صنعت تعریف شده است. در این راستا، سختی‌گیر آب صنعتی سیستمی است که مواد معدنی اضافی مانند کلسیم و منیزیم را تا حد مشخصی از آب حذف می‌کند و کیفیت مورد نیاز برای استفاده در صنعت را تولید می‌کند. در صورت عدم استفاده سختی‌گیر آب در بالادست یک واحد صنعتی سختی موجود در آب به صورت رسوب روی تجهیزات صنعتی تشکیل شده و موجب آسیب جدی به تجهیزات می‌شود.

سختی‌گیر آب چیست؟

سختی‌گیر آب (Water Softener) وسیله ای است که با اعمال فشار، آب سخت حاوی املاح، از جمله کلسیم، منیزیم و کاتیون‌های فلزی دیگر، را از طریق رزین عبور می دهد. در نتیجه با جداسازی آب از رسوباتی مانند آهک، تصفیه صورت می گیرد. می توان کار آن را این گونه توصیف کرد که در هنگام عبور آب از دستگاه سختی گیر، مواد معدنی مزاحم آب، از طریق فیلتراسیون، حذف و آبی نرم و پاک از سیستم خروجی می‌یابد. این تفاوت اساسی، باعث می‌شود که در مقایسه با آب سخت، آب نرم، رسوبات غیرمحلول تولید نکند و در نتیجه، از تشکیل رسوبات در لوله‌ها و مخازن جلوگیری نماید

آب سخت چیست؟

آب سخت به آبی گفته می‌شود که دارای غلظت زیادی از مواد معدنی محلول شامل بی‌کربنات، یون‌های کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، آلومینیم و روی است.به عنوان یک مثال قابل لمس، آخرین باری که دستان خود را شستید به یاد بیاورید. اگر پس از استفاده از صابون برای شستشو، احساس کردید هنوز لایه‌ای از مواد شوینده روی دست‌هایتان باقی مانده است، این نشان از سختی بالای آن آب دارد.

همچنین بخوانید: tds چیست

علت سختی آب چیست؟

سختی آب ناشی از وجود مقادیر بالایی از مواد معدنی خاص، به‌خصوص کلسیم و منیزیم، در آب است. این مواد معدنی عمدتاً از خاک‌ها و سنگ‌های آهکی یا دولومیتی حل شده و وارد آب می‌شوند. وقتی آب از مناطق غنی از این نوع سنگ‌ها و خاک‌ها عبور می‌کند، مواد معدنی محلول در آن افزایش یافته و سختی آب بیشتر می‌شود.

سختی آب معمولاً به دو دسته تقسیم می‌شود: سختی موقت و سختی دائم. سختی موقت که عمدتاً ناشی از وجود بی‌کربنات‌ها در آب است، می‌تواند با جوشاندن آب از بین برود، در حالی که سختی دائم که به دلیل وجود سولفات‌ها و کلریدها است، حتی با جوشاندن نیز از بین نمی‌رود. این سطوح بالای مواد معدنی، علاوه بر ایجاد رسوبات در لوله‌ها و سیستم‌های آب‌رسانی، می‌توانند به لوازم خانگی مانند ماشین‌های لباسشویی و ظرف‌شویی آسیب برسانند، باعث کاهش اثربخشی صابون‌ها و شوینده‌ها شده و بر روی ظروف و لوازم آشپزخانه لکه‌های سفید ایجاد کنند. سختی آب همچنین می‌تواند بر کیفیت آب آشامیدنی تأثیر بگذارد، و اغلب نیاز به استفاده از سیستم‌های نرم‌کننده آب برای کاهش این مشکلات در مناطق با آب سخت وجود دارد.

همچنین بخوانید: تصفیه آب صنعتی

انواع سختی گیر آب صنعتی

جهت نرم کردن آب یا کاهش و حذف سختی آب روش‌های متفاوتی وجود دارد که باید متناسب با هدفی که قرار است مورد استفاده قرار بگیرد انتخاب شود. برای درک هر چه بیشتر این‌ که سختی گیر آب صنعتی چیست به توضیح مختصری از انواع آن می‌پردازیم.

سختی گیر مغناطیسی

در سختی گیر مغناطیسی به وسیله ایجاد میدان مغناطیسی و جریان القایی کاتیون‌ها و آنیون‌ها را جدا می‌کند و باعث می‌شود که رسوب کمتری ایجاد شود. در این حالت سختی آب به طور کامل از بین نمی‌رود، ولی رسوب‌گذاری کمتری روی تجهیزات رخ می‌دهد، که به واسطه آن انتقال حرارت در مبدل‌ها افزایش پیدا می‌کند (صرفه جویی در مصرف انرژی)، عمر تجهیزات بالا می‌رود و خوردگی در آن‌ها کاهش پیدا می‌کند.

سختی گیر الکترونیکی

سختی آب در سختی گیر الکترونیکی به وسیله آنتن‌هایی که به دور لوله آب پیچیده شده است کاهش پیدا می‌کند. با این روش یک جریان الکترونیکی به وجود می‌آید و باعث می‌شود نمک‌های موجود در آب به شکل بلورهای ریز و معلق در بیایند. در نتیجه از ایجاد رسوب بر روی لوله‌ها و تجهیزات جلوگیری می‌کند.

سختی گیر شیمیایی

سختی گیر شیمیایی یک ترکیب قلیایی است که برای شستشو لباس‌ها و پارچه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این روش املاح رسوب می‌کنند و ته‌نشین می‌شوند و تاثیری روی شستشو ندارند. امروزه این روش در صنعت نیز جایگاه ویژه‌ای دارد و از ایجاد رسوب بر روی تجهیزات جلوگیری می‌کند.

سختی گیر اسمز معکوس (نانوفیلتر)

این سیستم به اشتباه به سختی گیر اسمز معکوس معرف شده، در صورتی که عنوان درست آب سختی گیر نانوفیلتراسیون است. سیستم‌‌های غشایی نانوفیلتراسیون قادرند یون‌های دو ظرفیتی موجود در آب، که عامل ایجاد سختی هستند، را تا حد بالای ۹۰ درصد حذف کنند. این سیستم‌ها به دلیل هزینه‌ بالا فقط در صنایع و کارخانه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش قادر است سختی آب چاه را تقریبا به طور کامل از بین ببرد و رسوبی روی فرایندهای پایین دست تشکیل نشود.

همچنین بخوانید: uf چیست

رزین سختی گیر به عنوان پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس

سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس هم مانند دیگر فرایندهای صنعتی دارای استاندارد خاصی برای سختی آب خوراک ورودی به ممبران‌ها هستند. اگر آب دارای سختی به ممبرانها وارد شود باعث تشکیل رسوباتی روی المان‌ها می‌شود که باعث مشکلاتی نظیر افت فشار، افت تولید و کاهش کیفیت آب تولیدی می‌شود. به همین دلیل استفاده از رزین سختی گیر یکی از روش‌های معمول ولی گران قیمت پیش تصفیه RO است.

سختی‌گیر رزینی

سختی‌گیر رزینی منبعی است که درون آن را رزین‌های تبادل یونی پر کرده است تا به کمک رزین، یون سدیم را با کلسیم و منیزیم موجود در آب مبادله کند و سختی آب گرفته شود. رزین‌ها عمدتا زرد یا سفید با ساختار متخلخل هستند که باعث می‌شود تا سطح تماس‌ آن‌ها افزایش پیدا کند.

کاربرد سختی‌گیر آب چیست؟

از سختی‌گیر آب در خانه، موتورخانه، استخر، تصفیه‌خانه، کارخانه و صنایع مختلف استفاده می‌شود. این طیف وسیع از کاربردها دلایل متفاوتی دارد. به طور کلی کلسیم و منیزیم برای بدن لازم است اما مقدار بیش از اندازه آن‌ها برای سلامتی انسان خطرناک است. همچنین برای اینکه دقیق‌تر بفهمیم کاربرد سختی گیر آب صنعتی چیست باید بدانیم که یک دلیل اصلی و عمده استفاده از سختی گیر آب در کارخانه‌ها و شرکت‌های صنعتی این است که جهت حفاظت از تجهیزات، تاسیسات، لوله‌ها، بویلرها و پمپ آب‌ها از آن استفاده می‌کنند تا هزینه نگهداری یا تعویض آنان پایین بیاید و بازدهی افزایش پیدا کند. 

سختی آب سبب می‌شود تا لوازم خانگی مثل ماشین لباسشویی، کتری، اتو و غیره دچار مشکل شوند به طوری که نیاز به تعمیرات زودتر و کاهش کارایی آن در بازه زمانی کوتاه رخ می‌دهد. هم‌چنین هر چقدر سختی آب بیشتر باشد در شستشوی لباس، ظروف و غیره باید از مواد شوینده بیشتری مثل صابون استفاده کنید. به همین جهت از سختی گیر آب استفاده می‌شود تا لوازم خانگی طول عمر بیشتری داشته باشند و از محصولات شوینده به میزان کمتری استفاده شود.

همچنین بخوانید: بویلر صنعتی چیست

عملکرد سختی گیر آب صنعتی زرینی چگونه است؟

در چنین سیستم‌هایی رزین‌ها درون محفظه های تحت فشاری ریخته می‌شوند. آب از طریق قسمت بالای سختی گیر وارد می‌شود و از روی دانه‌های رزین عبور داده می‌شود. چون رزین دارای بار منفی است بنابراین عناصر با بار مثبت را جذب می‌کند و سختی آب گرفته می‌شود و از ستون سختی گیر خارج می‌شود.

ظرفیت رزین برای جذب مواد معدنی مقدار مشخصی است، بنابراین در جایی دیگر توان انجام جذب یون‌های مثبت را ندارد و به اشباع می‌رسد. در این مرحله از آب نمک سدیم کلرید جهت احیای مخزن سختی‌ گیر استفاده می‌شود. به این صورت که آب نمک با گذشتن از روی رزین عنصر سدیم با کلسیم و منیزیم جایگزین می‌شود. با این روش آب شور تمام رسوب‌های معدنی را از رزین جدا می‌کند و از لوله تخلیه آنان را خارج می‌سازد تا مخزن سختی گیر احیا شود.

اجزای سختی گیر آب صنعتی

در راستای درک هر چه بیشتر این که سختی گیر آب صنعتی چیست و چگونه عمل می‌کند اجزای استاندارد تشکیل دهنده آن باید عناصر زیر را شامل شود:

• رزین: اصلی‌ترین عنصر سختی گیر آب صنعتی جهت جدا کردن یون‌ها از آب
• مخزن اصلی: از جنس فلزی و فایبرگلاس جهت قرار گرفتن رزین و دیگر عناصر
• شیر: سه نوع متفاوت شیر سولو ولو، شیر پلی اتیلن دستی و شیر پلی اتیلن اتوماتیک برای تنظیم حالت‌های کاری متفاوت
• سیلیس: جهت قرار گرفتن رزین بر روی آن و جلوگیری از شناور شدن رزین در آب
• لوله رایزر: جهت منتقل کردن آب سختی گیری شده
• لوله تخلیه: جهت تخلیه مواد معدنی
• مخزن نمک: از جنس پلی اتیلن جهت احیای دستگاه سختی گیر
• نازل‌ها: نزل‌های پخش‌کننده و جمع‌کننده آب

مزایا و معایب استفاده از دستگاه سختی گیر آب صنعتی

مزایای سختی گیر آب صنعتی چیست؟ از مزایای اصلی این دستگاه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بالا رفتن کیفیت آب با از بین رفتن سختی آن
• کاهش ورود آلاینده‌ها به داخل تجهیزات و لوله‌ها
• کاهش هزینه‌ها در نگهداری و تعویض تجهیزات، لوله‌ها و لوازم خانگی و افزایش طول عمر آنان
• صرفه‌جویی در انرژی
• استفاده کمتر از مواد شوینده و صابون‌ها
• جلوگیری از افت فشار لوله‌های آب

معایب سختی گیر آب صنعتی چیست؟ معایب این دستگاه عمدتا شامل موارد زیر می‌شود:

• هزینه بالا پیاده‌سازی یک سختی گیر رزینی
• نامناسبی آبیاری برای گیاهات به دلیل وجود اندکی سدیم
• از بین رفتن مواد معدنی مفید برای بدن در آب (نامناسب برای شرب)
• از بین رفتن خاصیت رزین با گذشت زمان

حتما بخوانید:‌ آنتی اسکالانت چیست؟

قیمت سختی‌گیر آب

قیمت سختی‌گیر آب یکی از سوالات متداول خریداران در هنگام انتخاب سیستم تصفیه آب برای مصارف صنعتی، نیمه‌صنعتی یا حتی خانگی است. در حالت کلی، سختی‌گیرهای کوچک خانگی یا نیمه‌صنعتی از چند میلیون تومان شروع می‌شوند، در حالی‌که مدل‌های صنعتی با ظرفیت بالا ممکن است ده‌ها تا صدها میلیون تومان قیمت داشته باشند. سختی‌گیرهای رزینی (تبادل یونی) به‌دلیل عملکرد دقیق‌تر و استفاده گسترده‌تر در صنعت، معمولاً در بازار رایج‌تر هستند و عملکرد آن‌ها بر اساس جایگزینی یون‌های سخت با سدیم صورت می‌گیرد. در این سیستم‌ها، کیفیت اجزا، ظرفیت تبادل یونی، نوع رزین و تجهیزات کنترلی تأثیر مستقیمی بر قیمت نهایی دارند.

عوامل موثر بر قیمت سختی‌گیر آب

در تعیین قیمت نهایی یک سختی‌گیر آب، عوامل مختلفی نقش دارند و نمی‌توان رقم دقیقی برای همه پروژه‌ها ارائه کرد. در ادامه مهم‌ترین این عوامل را بررسی می‌کنیم:

• ظرفیت سختی‌گیر (بر حسب لیتر رزین یا گرین تبادل یونی): ظرفیت دستگاه تعیین می‌کند که چه میزان از یون‌های سخت (کلسیم و منیزیم) را می‌تواند قبل از نیاز به احیا حذف کند. هرچه ظرفیت بیشتر باشد، حجم رزین و اندازه مخزن افزایش می‌یابد و در نتیجه هزینه کلی نیز بالاتر می‌رود.
• نوع رزین تبادل یونی: رزین‌های کاتیونی قوی معمولاً در سختی‌گیرها استفاده می‌شوند، اما کیفیت، برند، کشور سازنده و طول عمر رزین نقش مهمی در قیمت دارند. رزین‌های اروپایی مانند Purolite یا Lanxess از نمونه‌های باکیفیت و گران‌قیمت هستند.
• جنس و کیفیت مخزن (FRP، فلزی یا استیل): مخازن FRP به دلیل سبکی و مقاومت بالا رایج‌تر هستند. اما در برخی موارد خاص (در محیط‌های با دمای بالا یا فشار زیاد) ممکن است از مخازن فلزی یا استنلس‌استیل استفاده شود که هزینه بالاتری دارند.
• نوع شیر کنترلی (دستی یا اتوماتیک): شیرهای اتوماتیک ( به‌ویژه مدل‌های الکترونیکی با برندهای معتبر مانند Runxin، Fleck یا Clack) که فرآیند احیا را به‌صورت خودکار انجام می‌دهند، معمولاً گران‌تر از شیرهای دستی هستند ولی مدیریت سیستم را آسان‌تر و دقیق‌تر می‌کنند.
• تعداد ستون‌ها (تک‌ستونه، دوبلکس، مالتی‌پلکس): برای سیستم‌های با مصرف بالا، از سختی‌گیرهای دوبلکس یا مالتی‌پلکس استفاده می‌شود که توانایی عملکرد به‌صورت نوبتی را دارند و قیمت آن‌ها به مراتب بالاتر از مدل‌های ساده تک‌ستونه است.
• تجهیزات جانبی همراه: شامل مخزن نمک، انژکتور، شلنگ و اتصالات، شیر اطمینان، شیر تخلیه و غیره. وجود یا عدم وجود این تجهیزات روی قیمت نهایی اثر می‌گذارد.
• هزینه نصب و راه‌اندازی: مخصوصاً در پروژه‌های صنعتی، طراحی، حمل، نصب و راه‌اندازی حرفه‌ای نیز باید به عنوان بخشی از هزینه کل در نظر گرفته شود.
• گارانتی و خدمات پس از فروش: سختی‌گیرهایی که توسط شرکت‌های معتبر با خدمات گارانتی و پشتیبانی عرضه می‌شوند، معمولاً قیمت بالاتری دارند، اما از نظر اقتصادی در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه‌تر خواهند بود.

اگر قصد انتخاب یا خرید یک سختی‌گیر مناسب را دارید، توصیه می‌شود ابتدا نوع کاربرد، ظرفیت مورد نیاز و کیفیت تجهیزات را با مشاوره کارشناسی بررسی کنید تا بتوانید بهترین تصمیم را هم از نظر فنی و هم از نظر اقتصادی اتخاذ کنید.

سخن آخر

سختی‌گیر یکی از مراحل پیش تصفیه آب صنعتی است که با کاهش و یا حذف سختی آب آن را برای مصارف صنعتی آماده می‌کند. در این مطلب تلاش شد تا اطلاعات جامعی راجع به این که سختی گیر آب صنعتی چیست و پاسخ به سوالات پیرامون آن در دسترس خوانندگان قرار گیرد.

سوالات متداول درباره سختی‌گیر آب