دستگاه سختی گیر رزینی
سختی گیر رزینی چیست؟
دستگاه سختی گیر رزینی معمولاً به‌صورت استوانه‌ای و از جنس فایبرگلاس یا فلز با پوشش ضد خوردگی ساخته میشود. این دستگاه حاوی رزین‌های تبادل یونی است که این رزین‌ها، یون‌های سخت آب مانند کلسیم و منیزیم را با یون‌های سبک‌تری مثل هیدروژن جایگزین می‌کنند. یون‌های سخت می‌توانند باعث رسوب و گرفتگی تجهیزات و لوله‌ها شوند و همچنین برای سلامتی انسان نیز مضر بوده و ممکن است منجر به بروز سنگ کلیه شوند.
علاوه بر مخزن اصلی، یک مخزن حاوی نمک برای احیا و شست‌وشوی رزین‌ها نیز وجود دارد. شیر کنترلی بالای دستگاه نیز وظیفه هدایت جریان آب در حالت‌های مختلف سرویس، شست‌وشو و احیا را بر عهده دارد و می‌تواند از نوع دستی، نیمهاتوماتیک یا تماماتوماتیک باشد.
عملکرد دستگاه سختی گیر رزینی
در مرحله اول فرآیند سختیگیری، آب از قسمت بالای مخزن و از طریق شیر چندراهه وارد دستگاه میشود. بعد از آن آب به بخش بالایی مخزن هدایت میشود، جایی که آب‌پخش‌کن (Distributor) آن را به‌صورت یکنواخت روی سطح رزین‌ها پخش میکند. با عبور آب از بستر رزین‌ها، فرآیند تبادل یونی انجام می‌گیرد. پس از آن، در بعضی مدل‌ها آب از یک لایه سیلیس عبور میکند تا ذرات معلق باقی‌مانده نیز فیلتر شوند.
با گذشت زمان و استفاده مداوم از دستگاه، به‌ویژه در صورتی که آب ورودی حاوی گل‌ولای یا فلزات سنگین باشد، رزین‌ها به‌تدریج اشباع می‌شوند و توانایی خود را در تبادل یون از دست می‌دهند. برای رفع این مشکل، باید فرآیند احیای رزین‌ها با استفاده از محلول آبنمک انجام شود تا یون‌های سدیم و هیدروژن مجدداً به رزین بازگردانده شوند و عملکرد دستگاه بازیابی گردد.
انواع سختی گیر رزینی بر اساس نوع شیر
سختی گیر رزینی اتوماتیک
در این نوع سختیگیر، عملیات احیا و بک‌واش به‌صورت خودکار توسط دستگاه انجام میشود و نیازی به دخالت اپراتور نیست. این عملیات بر اساس زمان‌بندی یا سنجش جریان آب به‌صورت خودکار انجام میشود.
قیمت حالت اتوماتیک از سایر مدل‌ها بالاتر است، ولی به‌دلیل کمتر بودن هدررفت آب و راندمان بالا، در بلندمدت صرفه اقتصادی بیشتری دارد.
سختی گیر رزینی نیمهاتوماتیک
در این حالت، عملیات احیا و بک‌واش توسط اپراتور و با استفاده از یک شیر دستی سه‌حالته یا شیر سلوولو انجام میشود. تفاوت آن با مدل اتوماتیک، در غیرقابل برنامه‌ریزی بودن عملکردها و نیاز به نظارت اپراتور است.
سختی گیر دستی
در حالت دستی، اپراتور باید وضعیت شیر چندراهه را به‌صورت دستی و برای هر فرآیند (سرویس، احیا، شستشو) تغییر دهد.
انواع سختیگیر رزینی بر اساس جنس بدنه
سختیگیر فایبرگلاس
بدنه این نوع سختیگیر از جنس فایبرگلاس (FRP) است که ترکیبی از الیاف شیشه و رزین‌های پلیمری مقاوم در برابر خوردگی می‌باشد. دستگاه‌های سختیگیر با بدنه فایبرگلاس معمولاً تا فشار ۶ بار را تحمل می‌کنند، اما نسبت به مدلهای فلزی مقاومت مکانیکی کمتری دارند. همچنین این بدنه‌ها نسبت به یخزدگی و نور مستقیم آفتاب حساس هستند، به همین دلیل بیشتر در پروژه‌های مسکونی و نیمه‌صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سختیگیر فلزی
در این مدل، بدنه دستگاه از فلز (معمولاً فولاد گالوانیزه) ساخته شده و در برابر ضربه و فشار مکانیکی مقاومت بیشتری دارد. از این نوع سختیگیر بیشتر در کارخانه‌ها و محیط‌های صنعتی استفاده میشود.
در برخی مدلهای صنعتی، از استنلس استیل (فولاد ضد زنگ) نیز استفاده میشود. معمولاً برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، از رنگ‌های مخصوص یا پوشش‌های ضد خوردگی روی بدنه استفاده میشود.
اجزای سختی گیر رزینی
مخزن: فرآیند سختی گیری در درون این مخزن که حاوی رزین تبادل یونی است انجام می‌گیرد. بدنه این مخزن از جنس فایبرگلاس یا فلز مقاوم با پوشش ضد خوردگی ساخته میشود.
رزین تبادل یونی: اصل فرآیند سختیگیری توسط رزین‌های تبادل یونی انجام میشود. این رزین‌ها ذرات پلیمری هستند که حاوی یون‌هایی مانند سدیم یا هیدروژن بوده و آن‌ها را با یون‌های سختی مانند کلسیم و منیزیم در آب جایگزین می‌کنند.
نازل: نازل در پایین مخزن قرار دارد و وظیفه تخلیه آب تصفیه‌شده را بر عهده دارد. جنس آن معمولاً از برنج، PVC یا پلاستیک مقاوم در برابر فشار و خوردگی است.
مخزن آبنمک: این مخزن حاوی محلول آب و نمک است که به مخزن اصلی متصل شده و برای احیای رزین‌ها استفاده میشود. جنس این مخزن معمولاً از PVC یا پلی‌اتیلن مقاوم است.
شیر چندراهه: این شیر دارای سه حالت دستی، اتوماتیک و نیمهاتوماتیک است و مسیر جریان آب را در وضعیت‌های مختلف سرویس، احیا یا تخلیه تغییر می‌دهد.
فشارسنج (مانومتر): برای بررسی فشار آب ورودی به دستگاه استفاده میشود.
شیرهای تخلیه: برای تخلیه آب اضافی، فاضلاب حاصل از شستشو یا بک‌واش، از شیرهای مجزا استفاده میشود که معمولاً در پایین دستگاه تعبیه شده‌اند.
مزایای استفاده از دستگاه سختیگیر رزینی
آب سخت با داشتن املاحی مانند کلسیم و منیزیم، نه‌تنها کیفیت آب را کاهش می‌دهد، بلکه به مرور زمان موجب آسیب‌دیدگی تجهیزات، افزایش مصرف انرژی و بروز مشکلاتی در فرایندهای صنعتی و حتی سلامت انسان میشود. دستگاه سختیگیر رزینی، با حذف این املاح، راه‌حلی مؤثر و اقتصادی برای ارتقاء کیفیت آب به شمار می‌رود.
- کاهش سختی آب افزایش عمر و بهبود عملکرد در بویلر، چیلر، برج خنک کننده و آبگرمکن‌ها را به همراه دارد.
- نبود رسوب باعث بهبود انتقال حرارت در سیست های حرارتی شده و در نتیجه مصرف سوخت کاهش پیدا میکند.
- از بین بردن املاح و یون هایی که باعث خوردگی میشود از فرسایش و پوسیدگی تجهیزات جلوگیری میکند.
- کارایی مواد شوینده و صابون در آب نرم بهتر است.
- با حذف یون‌های سخت و اضافی از آب طعم و بوی آن بهبود پیدا میکند.
- آب نرم باعث در سلامت پوست و مو هم موثر است.
- در صنایعی مانند نساجی، رنگرزی، کیفیت ثابت آب برای نتیجه نهایی حیاتی است.
نحوه شستشو و احیای دستگاه سختیگیر رزینی
رزین‌های تبادل یونی که درون مخزن سختیگیر قرار دارند، با گذشت زمان و استفاده مداوم، اشباع شده و کارایی خود را در حذف یون‌های سخت مانند کلسیم و منیزیم از دست می‌دهند. برای بازیابی عملکرد دستگاه، باید به‌صورت دوره‌ای مراحل شستشو (Backwash) و احیا (Regeneration) انجام شود.
شستشوی معکوس رزین (Backwash)
برای شستشوی رزین، آب از پایین دستگاه و برخلاف جهت معمول وارد مخزن میشود تا ذرات معلق و آلودگی ها از ببین دانه های رزین جدا شوند و از طریق لوله تخلیه به بیرون منتقل شوند. مدت زمان شستشوی معکوس بین 20 تا 40 دقیقه بسته به ظرفیت دستگاه متغیر است.
احیای رزین با آبنمک (Regeneration)
موقعی که رزین اشباع شد و دیگر ظرفیتی برای تبادل یون نداشت، محلول آب نمک وارد مخزن رزین میشود تا یون‌های سدیم موجود در آب نمک جایگزین یون‌های کلسیم و منیزیم شود. بدین ترتیب رزین مجددا آماده جذب یون‌های سخت میشود. معمولا برای آماده‌سازی محلول آبنمک، به ازای هر 100 لیتر آب باید حدود 10 کیلوگرم نمک مخصوص اضافه شود. پس از انجام احیا مخزن با آب تمیز شستشو داده میشود.
قیمت سختیگیر رزینی
قیمت دستگاه سختی گیر رزینی به عوامل مختلفی ازجمله ظرفیت دستگاه، جنس بدنه و نوع شیر کنترل بستگی دارد. به همین دلیل بعد از مشخص نمودن این موارد و نیاز سنجی مشتری قیمت نهایی برآورد میشود. برای مثال قیمت سختی گیر رزینی اتوماتیک معمولا از مدل های دستی و نیمه اتوماتیک بیشتر است. یا قیمت سختی گیر رزینی فایبرگلاس در مقایسه با مدل های فلزی کمتر است. در مقابل، در پروژه‌های صنعتی و تأسیسات بزرگ، قیمت سختیگیر آب صنعتی به عوامل فنی‌تری مانند نوع رزین، دبی بالا و فشار کاری بستگی دارد.
نکات مهم در نگهداری دستگاه سختی گیر رزینی
| نکته کاربردی | توضیح |
|---|---|
| کنترل فشار مناسب | فشار دستگاه برای مکش درست آبنمک باید بین ۲ تا ۴ بار باشد. فشار کمتر یا بیشتر ممکن است باعث اختلال شود. |
| نصب فیلتر پیش‌تصفیه | استفاده از فیلتر شنی قبل از سختیگیر باعث افزایش عمر رزین میشود. |
| نگهداری سالانه شیر سلو ولو | بهتر است سالی یک‌بار، مغزی شیر باز شده و گریس‌کاری یا روغن‌کاری شود. |
| جلوگیری از یخزدگی و نور مستقیم آفتاب | محل نصب باید از تابش مستقیم نور آفتاب و سرمای شدید محافظت شود. |
| نگهداری مرطوب رزین‌ها | خشک شدن یا یخزدگی رزین باعث افت کیفیت آن میشود. همواره رزین باید مرطوب نگه داشته شود. |
سوالات متداول
هر چند وقت یک‌بار باید رزین را احیا کرد؟
زمان احیا به میزان مصرف آب و سختی آب ورودی بستگی دارد. اما در حالت معمول، با هر بار عبور یک حجم مشخص از آب (مثلاً ۵ تا ۱۰ مترمکعب)، نیاز به احیا با محلول آبنمک وجود دارد. دستگاه‌های اتوماتیک این کار را به‌صورت برنامه‌ریزی‌شده انجام می‌دهند.
در چه شرایطی رزین باید تعویض شود؟
در صورت یخزدگی، خشک شدن طولانیمدت، یا کاهش شدید راندمان، رزین دیگر قابل استفاده نیست و باید تعویض شود. مرطوب نگه داشتن رزین همیشه ضروری است.
آیا آب خروجی از سختیگیر رزینی قابل شرب است؟
در اغلب موارد بله، اما چون در فرآیند سختیگیری یون سدیم وارد آب میشود، در مصارف خاص (مثل بیماران با رژیم کمسدیم) بهتر است از فیلتر نهایی یا سیستم RO استفاده شود. برای مصارف عمومی، آب خروجی کاملاً سالم و بیضرر است.
آیا سختیگیر رزینی نیاز به برق دارد؟
مدلهای دستی و نیمهاتوماتیک نیازی به برق ندارند. اما مدلهای تماماتوماتیک برای کنترل تایمر، شیر برقی یا حسگر جریان به برق نیاز دارند.
فشار مناسب برای عملکرد صحیح شیر و احیا چقدر است؟
فشار ایدهآل بین ۳ تا ۴ بار است. اگر فشار کمتر از ۲ بار باشد، ممکن است مکش آبنمک بهدرستی انجام نشود. اگر فشار بیش از حد بالا باشد، استفاده از فشارشکن ضروری است.
