سیستمها و تجهیزات تصفیه فاضلاب صنعتی

سختی گیر منبعی است که درون آن سیلیس و رزین های تبادل یونی قرار دارد. مانند ( سختی آب ) شکل زیر لوله کشی سختی گیر شامل مسیر ورودی، مسیر خروجی، مسیر آب نمک، مسیر تخلیه شستشو و مسیر احیا و بک واش می باشد. دسترسی به درون سختی گیر رزینی توسط دو دریچه، یکی در بالای سختی گیر و دیگری در پایین سختی گیر امکان پذیر می باشد.

در کنار سختی گیر یک منبع نمک برای احیای سختی گیر قرار دارد که این منبع توسط لوله مسیر آب نمک به منبع اصلی سختی گیر متصل می باشد. یک گیج در قسمت فوقانی منبع اصلی سختی گیر قرار دارد که وظیفه آن نمایش فشار آب درون سختی گیر و به تبع آن محاسبه افت فشار در سختی گیر می باشد. شیر اصلی سختی گیر ، شیر سلویید ولو نام دارد که بزرگ ترین شیر سختی گیر بوده و وظیفه آن تغییر مسیر آب در لوله های سختی گیر به منظورهای مختلف است.

علاوه بر شیر سلویید ولو، چندین شیر کوچک در جای جای سختی گیر وجود دارد. این شیرها عبارت اند از: شیر هواگیری که در قسمت فوقانی سختی گیر قرار دارد. شیر ورودی که بر لوله مسیر ورودی سختی گیر سوار شده است. شیر خروجی که روی لوله مسیر خروجی سختی گیر قرار دارد. شیر نمونه برداری که قبل از شیر خروجی روی لوله مسیر خروجی سختی گیر قرار دارد.

از دیگر شیرهای سختی گیر، می توان به شیر خط نمک در مسیر آب نمک، شیر تخلیه در مسیر بک واش و شیر تخلیه شستشو در مسیر تخلیه شستشو اشاره کرد.

مناسب ترین روش حذف سختی آب برای آب های که TDS آن ها پایین تر از 700 ppm باشد، استفاده از سختی گیر رزینی می‌باشد. سختی گیر های این شرکت در دو نوع سختی گیر فی و سختی گیر کامپوزیتی عرضه می گردد. مقدار سختی آب، علاوه بر اینکه در آب‌های صنعتی خیلی حائز اهمیت است، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد.

مفهوم سختی آب

به بخشی از مواد و فات محلول در آب که ماهیت رسوبی دارند و از ترکیبات آهن، منگنز، استرانسیم، آلومینیوم و به خصوص کلسیم و منیزیم بوجود می‌‌آیند، سختی می گویند که 4 عنصر اول دارای نسبت کمتری در آب می‌‌باشند.

بنابراین برای تمام مقاصد علمی می‌‌توان گفت سختی کل = مجموع یونهای کلسیم و منیزیم

بمنظور دانستن مقدار سختی کل آبی که شما در اختیار دارید کافی است یک بطری آب 1.5 لیتری را به آزمایشگاه تجزیه آب ادارات آب و فاضلاب تحویل دهید تا نتیجه آزمایش را بطور کامل به شما ارائه نماید و شما با ارسال این نتیجه به شرکت های تولید کننده سختی گیر بتوانید به درستی نسبت به خرید دستگاه سختی گیر مورد نیاز اقدام نمائید.

دسته بندی آب برحسب سختی ارائه شده توسط سازمان کیفیت آب آمریکا
چنانچه نتیجه اندازه گیری سختی کل آب عددی بین 1 تا 17.1 (ppm) باشد به آن آب ، آب نرم می گویند. به آبی که سختی آن صفر باشد آب خالص یا آب مقطر گفته می شود . این آب در تولید باطری ها ، شستشوی دستگاه های آزمایشگاهی ، بیمارستانی و . استفاده می شود.
در مرحله بعد چنانچه مقدار رسوب موجود در آب بین 17.1 تا 60 (ppm) باشد به آن "آب اندکی سخت" گفته می شود.
آب متوسط سخت دارای سهتی در محدوده 60 تا 120 (ppm) می باشد.
آب سخت آبی است که سختی کل یعنی total hardness در رنج 121 تا 180(ppm) باشد.
در نهایت به ابهایی که TH آنها بیشتر از 181 (ppm) باشد آب خیلی سخت گفته می شود.
نکته مهم :  در آبهای طبیعی معمولاً غلظت کلسیم حدود 2 برابر منیزیم است در حالی که در آب دریا غلظت منیزیم حدود 5 برابر کلسیم می‌‌باشد. این مطلب کمک بزرگی به محاسبه ظرفیت سختی گیر می نماید چرا که مهندس محاسب با دانستن تنها یک پارامتر میزان غلظت منیزیم می تواند سختی کل آب را محاسبه کند و با دانستن دبی آب مصرفی نسبت به محاسبه ظرفیت سختی گیر اقدام نماید.

به طور کلی سختی آب را می‌‌توان به دو بخش موقت و 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.

روش کار سختی گیر رزینی

بعضی از سختی گیر ها از یک روش قدیمی به نام تبادل یونی استفاده می کنند تا بتوانند مواد معدنی را با سدیم تعویض کنند در درون این سختی گیر ها دو منبع وجود دارد در یکی دانه های کوچک پلی استرین نگهداری میشود که به نامهای دیگری هم چون رزین یا زئولیت نیز شناخته می شود و در تانک دیگر محلول آب نمک و نمک وجود دارد.آب در میان مخزن رزین سختی گیر به جریان می افتد و این گونه است که مولکول های با بار مثبت جذب دانه های رزین با بار منفی می شود مواد معدنی خود را به دانه های رزین می چسبانند و آب یون های سدیم را جذب می کند نتیجه اینکه خروجی آب شامل مقداری نمک و بدون مواد معدنی است رزینهای دستگاه سختی گیر رزینی پس از گذشت زمان مشخص دچار می شوند و کارامدی خود را از دست خواهند داد. اگر رزین با محلول کلرورسدیم 10% شستشو پیدا کند، قابلیت سختی گیری خود را بدست می آورد. غلظتهای کمتر و یا بیشتر نمک اثر کمتری دارند. به کار گیری از آبهای گل آلود و دارای مواد آویزان و ایضا آبهایی که دارای املاح آهن، منگنز، مس و دیگر فات سنگین می باشند، رزینها را مستهلک و آبدهی دستگاه سختی گیر کاهش پیدا می کند. سفارش می شود قبل از دستگاه سختی گیر، موادی که در آب به صورت معلق هستند به وسیله یک فیلتر شنی جدا شوند و برای کم شدن املاح فات سنگین تصمیم مناسب اتخاذ شود. شروع به کار،استفاده و تجدید بار دستگاه سختی زدایی امکان دارد دستی، با دستور الکترونیکی، و یا به صورت اتوماتیک صورت می گیرد.

اجزا سختی گیر رزینی

دستگاه سختی گیر رزینی هم از ورق کربن تولید می شود و هم از جنس فایبرگلاس و حاوی دریچه بازدید، شبکه لوله کشی مجهز به نازل های ورودی و خروجی آب، شیر آلات، فشار سنج و مخزن پلی اتیلنی ذخیره محلول کلرور سدیم است. ابعاد سختی گیرها وابسته به میزان گذر آب در واحد زمان (دبی) از سختی گیر و میزان املاح موجود در آب دارد. قدرت کارایی هردستگاه نیز بسته به عبور آب، سرعت حرکت آب ومقدار سختی آب دارد.کمترین و بیشترین فشار کاری متناسب برای دستگاه های سختی گیر به ترتیب 2 و 5 اتمسفر می باشد. در شرکت آتیه انرژی تلاش دستگا ههای سختی گیری رزینی در گنجایش های گوناگون و با مخازن فایبر گلاس و فی براساس احتیاج برای تصفیه اقسام آب ها با درجات سختی گوناگون ساخته می شوند.

محاسبه ظرفیت سختی گیر

ظرفیت سختی گیر به طور کلی به دبی و میزان سختی آب ورودی بستگی دارد. فاکتور سوم که ظرفیت سختی گیر را مشخص می کند، فاصله زمانی احیای سختی گیر می باشد که این فاکتور به عوامل مدیریتی و منابع انسانی بستگی دارد. محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود.

C=Q*t*TH*15.73

C: ظرفیت سختی گیر بر حسب گرین
Q: دبی آب وارده به سختی گیر بر حسب مترمکعب در ساعت
t: زمان بین 2 احیا که بر اساس ساعت ( بین 8 تا 72 ساعت) انتخاب می گردد
TH: میزان سختی آب ورودی بر حسب میلی گرم بر لیتر

احیای رزین سختی گیر

احیای رزین در سختی گیر برای استفاده مجدد در چهار مرحله انجام می شود:

شستشوی مع سختی گیر : در زمان سختی گیری آب از جهت بالا وارد ستون سختی گیر شده و به پایین بستر حرکت می کند و دانه های رزین در اثر مواد معلق آب چسبنده و متراکم می گردد. شستشوی مع سختی گیر (از پایین به بالا) علاوه بر خارج ساختن ذرات معلق گرفتار شده در بستر، حجم بستر را نیز بسط داده تا از تراکم کاسته شود و در نتیجه در زمان سرویس دهی ستون آب بهتر و مناسب تر رو بستر توزیع شود. عملیات بک واش سختی گیر آب معمولا طی ده دقیقه انجام می شود.
تزریق آب نمک سختی گیر : پس از شستشوی مع سختی گیر ، آب نمک به آهستگی از بستر عبور داده می شود تا عمل احیای رزین کاتیونی صورت پذیرد. احیا به معنی جایگزینی یون سدیم به جای کسیم و منیزیم روی سطح رزین است. زمان احیا بستگی به حجم رزین، غلظت آب نمک و میزان نمک مصرفی و اصولا شرایط در نظر گرفته شده برای احیا رزین دارد. آب نمک معمولا در یک مخزن پلاستیکی کنار دستگاه سختی گیر نگه داری می شود و توسط شیر سلووالو برای احیای رزین کاتیونی به داخل ستون مکیده می شود. حجم مخزن نمک بستگی به به مدل دستگاه سختی گیر دارد که در جدول راهنما آورده شده است و مقدار نمک نیز بسته به ظرفیت دستگاه سختی گیر ، معمولا به ازا هر کیلو گرین از ظرفیت سختی گیر 15 g نمک به مخزن آب نمک اضافه می شود.
شستشو با آب تمیز سختی گیر : پس از عبور آهسته آب نمک ، آب به آهستگی از بستر سختی گیر عبور داده می شود. سپس شدت جریان آب را زیاد نموده تا آب ذرات نمک و آب نمک باقی مانده در بستر دستگاه سختی گیر را خارج سازد.
بهره برداری یا سرویس سختی گیر : پس از احیای رزین کاتیونی ، دستگاه سختی گیر مجددا آماده سرویس دهی است و آب برای سختی گیری از آن عبور داده می شود.
به این ترتیب دستگاه سختی گیر بسیار شبیه فیلتر شنی تحت فشار است و از نظر شکل ظاهری تفاوت چندانی ندارد. سختی گیر را حتی می توان تمام اتوماتیک، که شستشوی با آب و احیا با آب نمک در ساعات معین و در اثر تغییرات معینی (مانند افزایش سختی خروجی) انجام گیرد، به کار گرفت.