دسترسی به آب سالم یکی از حیاتی ترین نیاز های بشر است. علارقم وجود میزان زیاد آب در سیاره ما حجم بالای آن عملا غیر قابل دسترس و آشامیدن است. به دلیل فعایت های صنعتی و کشاورزی وجود املاح و ناخاصی ها شرایط محیطی، انتقال و… منابع موجود آب در دسترس اکثر مردم به تصفیه و سالم سازی ثانویه نیاز دارد. آب همانگونه که یک ماده حیاتی برای بقا به حساب میآید درعین حال آب آلوده میتواند عامل بسیاری از بیماری ها و مشکلات دیگر برای سلامت انسان، محیط زیست و حتی صنعت باشد.
سختی آب چیست:
وقوع پديده هاي خوردگي و رسوب گذاري در شبكه هاي آب آشاميدني و بهداشتي باعث آسيب هاي اقتصادي و بهداشتي مي گردد .با توجه به کیفیت منابع تامین کننده، آب می تواند موجب خورده شدن (Corrosion) و یا ته نشینی رسوبات در داخل لوله ها و اتصالات شبکه گردد، لذا تصفیه خانه ها باید در فرآیند از مواد شیمیایی ویژه اي براي حل این معضل استفاده کنند. فرآیند تصفیه اي کنترل کننده خوردگی و رسوب گذاري تثبیت نامیده می شود .(Stabilization)
آب سخت آبی است که دارای نمک‌های معدنی همچون ترکیب‌های بی‌کربنات، یون‌های کلسیم، منیزیم و.. است. سختی به‌طور عمده بر پایه دو فلز منیزیم و کلسیم سنجیده میشود. به‌طور کلی عوامل سختی کاتیون‌ها می‌باشند. یون‌هایی مانند آلومینیم، آهن، منگنز و روی در سختی آب شرکت می‌کنند ولی اکثرا کلسیم و منیزیم به مقدار بیشتری در آب وجود دارند و کاتیون‌های دیگر یا نیستند یا به مقدار بسیار کم هستند. میزان شدت سختی آب، به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین یا مسیر انتقال بستگی دارد. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی یا شنی دارند. سختی آب در طول زمان نیز تغییرپذیر است. معمولاً سختی آب‌ها در فصل باران، کم و در فصل خشکی، زیاد میشود.
براساس مطالعات انجام گرفته در طی 5 سال اخیر در بیشتر شهرهای کشور، آب را متمايل به خورنده اعلام كردند كه همين عامل باعث ورود آلاينده ها به داخل شبكه توزيع مي شود. خوردگي و رسوب گذاري از مشكلات متداول در خطوط انتقال و توزيع آبهاي زيرزميني است و مكانيزم اثر و شدت آن به دو عامل يكي كيفيت آب و ديگري جنس لوله بستگي دارد.
مضرات آب سخت:
تاثیر بر سلامت انسان:
آب سخت یکی از اصلی ترین عوامل بروز مشکلات گوارشی و به وجود آمدن سنگ کلیه است. همچنین آب سخت میتواند به تنهایی عامل ریزش مو و ایجاد انواع بیماری‌های پوستی در افراد باشد.
تاثیر بر سیستم لوله کشی و دستگاه هایی مختلف:
از آنجا که آب از طریق لوله‌کشی عبور می‌کند و سپس وارد شیرهای آب، حمام، دستگاه میکسر، ماشین لباسشویی، آبگرمکن، دیگ بخار و ماشین ظرفشویی و… میشود، مواد معدنی سخت در طی مسیر رسوب می‌کند. در ابتدا، این تجمع کوچک بی‌ضرر هستند، اما با گذشت زمان، این رسوبات باعث گرفتگی مسیر لوله‌های ساخته شده میشوند و درنهایت لوله‌ها را مسدود می‌کنند. در موارد متعدد، رسوبات آب سخت می‌توانند جریان آب را به طرز چشمگیری محدود کنند و این افت فشار بی‌رویه بر کل سیستم لوله‌کشی تأثیر می‌گذارد و بر تمام داستگاه ها و متاثر اثر سوء دارد که یک مشکل شایع و بالقوه به حساب میآید.
شماری از تاثیرات سوء آب سخت بر تاسیسات:
- کاهش آهنگ انتقال حرارت
- کاهش جریان آب
- مسدود شدن شیرهای آب
- مسدود شدن انواع نازل های صنعتی
- با افزایش ضخامت لایه رسوب جداره های فلزی تحت حرارت بیشتر قرارگرفته و از بین میروند
- افزایش هزینه های عملیاتی برای تمیزکاری شیمیایی- برس کاری
- ایجاد خوردگی از طریق الکترولیز بین لایه رسوب و فلز بدنه – ایجاد زمان توقف در کارخانجات و افزایش هزینه های تولید
- افزایش میزان آلودگی محیط زیست
- افزایش میزان سوخت ناشی از لایه املاح که سبب کاهش انتقال حرارت می شود
- افت فشار و کاهش دبی جریان آب
- ترکیدن لوله ها بر اثر فشار بیش از حدی که به دلیل گرفتگی بر آنها وارد می گردد
- کوتاه شدن عمر لوله
- کاهش راندمان کار مبدلها و موتورخانه ها
- رسوب ایجاد شده بر منافذ آبپاشها و قطره چکانها و کاهش دبی و ایجاد اخلال در آبیاری مناسب
- رسوب ایجاد شده در سیستم های آب خوری طیور نظیر نیپل که در پایان دوره با مصرف مبالغ هنگفتی با مواد شیمیایی رسوب زدایی میشود
- سوراخ شدن لوله ها در اثر استفاده از مواد شیمیایی و جرم گیرها برای رسوب زدایی
- کاهش راندمان کار لوازم حرارتی و برودتی ماند آب گرم کن پکیج برج های خنک کننده و کندانسورها
- رسوب ایجاد شده بر روی سطوح المنتها ماند عایقی قوی در برابر انتقال حرارت عمل نموده و در نتیجه در این گونه لوازم از قبیل انواع لوازم خانگی پکیج ها و … به واسطه ایجاد رسوب شاهد اتلاف انرژی زیادی هستیم
دیگر مضرات آب سخت در روزمره انسان:
آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنی‌ها میشود. دیر پخته شدن و سفتی حبوبات، خوب کف نکردن صابون و… میشود.
میزان سختی آب:
در شاخص های سنجش سختی آب TH سختی کل آب می باشد که به آن Total Hardness میگویند. بر اساس USGS، سختی آب (TH) بر اساس غلظت کاتیون های چند ظرفیتی محلول تعیین می شود:
- آب نرم – 0 تا 60 میلی گرم در لیتر (ppm) به عنوان کربنات کلسیم
- آب نسبتاً سخت – 61 تا 120 میلی گرم در لیتر (ppm)
- آب سخت – 121 تا 180 میلی گرم در لیتر (ppm)
- آب بسیار سخت – بیش از 180 میلی گرم در لیتر (ppm)
حذف سختی آب:
سختی آب را می توان به دو نوع طبقه بندی کرد:
- سختی موقت
- سختی دائمی
سختی موقت آب:
وجود کربنات های منیزیم و کلسیم در آب باعث سختی موقت آن می شود. در این صورت می توان سختی آب را با جوشاندن آب از بین برد.
وقتی آب را می جوشانیم، نمک های محلول Mg(HCO3)2 به Mg(OH)2 تبدیل می شوند که نامحلول است و در نتیجه رسوب می کند و حذف می شود. پس از فیلتراسیون، آبی که به دست می آوریم، آب نرم است.
*البته اگر آبهای که درای سختی نرم هستند در مسیر انتقال مثلا در آّبگرمکن ها حرارت ببینند موجب رسوب و گرفتگی در دستگاه و مسیر انتقال میشوند و مشکلات بسیار زیادی را به بار میآورند.
سختی دائمی آب:
زمانی که نمک های محلول منیزیم و کلسیم به صورت کلرید و سولفید در آب وجود داشته باشد به آن سختی دائمی میگوییم زیرا این سختی با جوشاندن از بین نمی رود.
روش های سختی گیری دائمی آب:
کاهش سختی آب با روش اختلاط:
در این روش آبی که سختی بالایی دارد با آبی که سختی پایینی دارد، ترکیب شده و به این طریق میزان سختی آب کاهش خواهد یافت. البته که این روش چندان کاربردی نیست!
کاهش سختی آب با استفاده از روش الکترونیکی:
در این روش با تولید فرکانس و انتقال فرکانس‌ها به داخل جریان آب عبوری لوله‌ها، از تشکیل رسوبات جلوگیری میشود. مزیت این روش این است که مواد معدنی در آب باقی مانده و حذف نخواهند شد. همچنین هزینه این روش نسبت به سایر روش‌ها بسیار پایین‌تراست اما نسبت به روش استفاده از رزین سختی‌گیر، از محدودیت‌های بیشتری برخوردار است.
کاهش سختی آب با روش الکترولیتی:
در این روش با استفاده از دستگاه الکترولیت از دو فلز روی و مس برای کاهش سختی آب استفاده میشود. با عبور جریان الکترولیت از کاتد به آند مقادیر کمی از یون فلزات در آب حل شده و به این صورت از رسوب‌گذاری جلوگیری میشود. این روش هزینه راه اندازی بالایی دارد اما پس از راه افتادن هزینه نگهداری آن به نسبت پایین می‌باشد.
کاهش سختی آب با روش الکترومغناطیسی:
کاهش سختی آب به روش الکترومغناطیسی از یک میدان مغناطیسی برای جلوگیری از ایجاد رسوب استفاده می‌کند. این روش مشابه شیوه الکترونیکی بوده اما به جای استفاده از میدان الکتریکی از میدان مغناطیسی استفاده خواهد شد. برخلاف روش رزین سختی‌گیر، در این روش سختی آب از بین نمی‌رود.
کاهش سختی آب با استفاده از آنتی اسکالانت و سیستم اسمز معکوسRO:
آنتی اسکالانت یکی از شیوه‌های متداول و مطمئن کاهش و حذف سختی آب است. روش جدیدی نسبت به سایر روش‌ها است که در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی برای کاهش سختی آب استفاده میشود. حذف سختی آب در این روش به این ترتیب است که با عبور آب سخت از درون فیلتر ممبران تمامی املاح و ناخالصی های آن از آب جدا می‌گردد. جهت رفع گرفتگی ممبران آب شیرین کن یا اسمز معکوس از آنتی اسکالانت که نوعی ماده شیمیایی حلال و ضد رسوب ممبران می‌باشد، به عنوان افزودنی آب جهت تصفیه استفاده می‌گردد.
روش کالگون:
در این روش از سدیم هگزا متا فسفات معروف به Calgon استفاده میشود. سختی آب با جذب یون‌های Ca++ و Mg++ حذف میشود. به‌طورکلی پلی فسفات‌ها مانند هگزامتافسفات سدیم (SHMP) به عنوان عوامل نرم‌کننده آب استفاده میشوند؛ زیرا این ترکیبات با یون‌های فلزی کلسیم و منیزیم که عامل سختی آب هستند، کمپلکس محلول بسیار پایدار تشکیل می‌دهند و امکان رسوب نمک این یون‌های فلزی یا برهم‌کنش آنها با سایر ترکیبات موجود در سیستم را از بین می‌برند.
روش تبادل یونی با استفاده از رزین:
این روش یکی از روش‌های متداول در کاهش سختی آب می‌باشد. سیستم رزین تبادل یونی با حذف آلاینده‌های یونی محلول از آب کار می‌کند. این سیستم، یون‌ها را با یون‌های بهتری تعویض می‌کند که کیفیت آب را کاهش نمی‌دهند. در رزین های تبادل کاتیونی، یون‌های مثبت آب با سدیم جایگزین می‌گردند. در این روش از ته نشینی و رسوب جلوگیری شده و به این ترتیب سختی آب کاهش پیدا می‌کند.
روش شیماب برای سختی گیری آب
گروه شیماب در یک روش جامع در مقیاس صنعتی (شهری و روستایی) و نیمه صنعتی (سازمان ها، مجتمع های مسکونی، کارخانجات تولیدی، رستوران ها و…) پروژهای سختی گیری زیادی را به انجام رسانده است؛ در متد استفاده شده توسط ما با توجه به کیفیت آب منطقه، آب با عبور از چند بستر در فیلترها، عاری از آلودگی و مواد مضر میشود و نهایتا به وسیله روش سختی گیری رزینی یون های سخت کننده آب حذف میشوند و یک آب استاندارد حاصل میشود.
در مکانیزم طراحی توسط شیماب فرایند شستشوی معکوس (بکواش) و احیاء فیلترها به صورت تماما اتوماتیک انجام میشود و کمترین نیاز به هزینه و نگهداری ثانویه را دارد.
