سختی گیری آب | شرکت شاران صنعت

سختی گیری آب به منظور حذف املاح عامل سختی مانند کلسیم و منیزیم که به خصوص موجب ایجاد رسوب می شوند مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین روش های سختی گیری آب شامل فرایندهای سختی گیری با مواد شیمیایی مانند آهک و سختی گیری با روش تبادل یونی کاتیونی است. محصولات مرتبط با این روش ها شامل پکیج ترسیب شیمیایی و دستگاه سختی گیر تبادل یونی می باشد که از روش های متداول در تصفیه آب می باشند.

تعریف سختی

سختی یا Hardness به میزان کاتیون های فلزی دو ظرفیتی در آب گفته می شود و میزان آن معیار اصلی استفاده از روش های سختی گیری آب می باشد. این کاتیون ها عبارت از کلسیم ، منیزیم ، آهن ، منگنز و استرونسیم می باشند.

عوامل اصلی سختی کلسیم Ca+۲ و منیزیم Mg+۲ هستند و به همین دلیل سختی به صورت مجموع یون های کلسیم و منیزیم نمایش داده می شود و مقدار سختی کل آب به صورت اکی والان از کربنات کلسیم در آب تعریف شده و برحسب میلی گرم بر لیتر کربنات کلسیم ( mg/l CaCO3 ) بیان می شود که در سختی گیری آب مورد توجه قرار می گیرد.. عمدتاً علت وجود ترکیباتی که سبب سخت نمودن آب می شود و لزوم سختی گیری از آب را ایجاد می نماید عبور آب های زیرزمینی از میان انواع سنگ ها می باشد اما این سختی می تواند در آب های سطحی نیز مشاهده شود.

انواع سختی – سختی گیری آب

شناخت انواع سختی در انتخاب صحیح فرایندهای سختی گیری آب از اهمیت برخوردار است.
سختی موقت یا سختی کربناته : سختی موقت به دلیل ترکیب کاتیون های کلسیم و منیزیم با آنیون های کربناته و بی کربنات ایجاد می شود. ترکیبات تشکیل دهنده سختی موقت شامل بی کربنات کلسیم (Ca(HCO3)2) و بی کربنات منیزیم (Mg(HCO3)2) می باشند. سختی موقت بر اثر جوشیدن از آب خارج شده و رسوب می کند که این رسوب را می توان در دیگ های بخار ، لوله های انتقال آب گرم و در زندگی روزمره در کتری و سماور خانگی و موارد مشابه مشاهده نمود و در سختی گیری آب دارای اهمیت می باشند.
سختی دائم یا سختی غیر کربناته : سختی دائم به دلیل ترکیب کاتیون های کلسیم و منزیم با آنیون های سولفات ، کلراید ، فسفات و نیترات ایجاد می گردد. ترکیبات تشکیل دهنده سختی دائم شامل MgSO4 ،CaSO4 ، MgCl2 ، CaCl2 Mg(NO3)2 ، Ca(NO3)2 ، Mg3(PO4)2 و Ca3(PO4)2 می باشند که در سختی گیری آب از اهمیت برخوردارند.
سختی کل : مجموع سختی موقت و دائم، سختی کل یا Total Hardness یا TH نامیده می شود.

مشکلات سختی برای تاسیسات – سختی گیری از آب

مشکلات سختی برای تجهیزات و تاسیسات که موجب استفاده از فرایند ها و روش های سختی گیری آب را الزامی می کند به شرح زیر است :
ایجاد رسوب و گرفتگی در تاسیسات و تجهیزات
کاهش بازدهی تجهیزات با توجه به کاهش تبادل گرمایی
کاهش کارایی مواد صابونی در اثر واکنش بین سختی آب و مواد صابونی

مضرات سختی برای انسان

سختی آب موجب ایجاد مشکل برای دستگاه گوارش و همچنین تولید سنگ کلیه می شود که اهمیت سختی گیری آب برای سلامت انسان را نشان می دهد.

انواع آب بر اساس سختی – سختی گیری آب

به طور معمول آب را بر اساس میزان سختی به دو نوع آب نرم و سخت تقسییم می کنند همچنین این دسته بندی به صورت دقیق تر جهت استفاده روش های سختی گیری آب به شرح زیر است :
آب نرم Soft دارای سختی ۷۵-۰ میلی گرم بر لیتر
آب نیمه سخت Moderately Hard دارای سختی ۱۵۰-۷۵ میلی گرم بر لیتر
آب سخت Hard دارای سختی ۳۰۰-۱۵۰ میلی گرم بر لیتر
آب بسیار سخت Very Hard دارای سختی بیش از ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر

روش های سختی گیری آب

دو روش اصلی به منظور حذف سختی آب مورد استفاده قرار می گیرد.
فرآیند سختی گیری به روش ترسیب شیمیایی
تعویض یونی یا سختی گیر کاتیونی

روش سختی گیری آب با مواد شیمیایی – ترسیب شیمیایی

در این روش با افزودن مواد شیمیایی مانند آهک به آب عواما ایجاد رسوب به روش ترسیب شیمیایی رسوب می نمایند. فرایند ترسیب شامل واحدهای اختلاط سریع ، لخته سازی ، ته نشینی می باشد. همچنین جهت تثبیت مجدد از فرایند ریکربناسیون به همراه ته نشینی ثانویه یا تزریق اسید استفاده می شود. اگر از اسید برای تثبیت pH استفاده شود موجب افزایش غلظت سولفات و یا کلرور می شود.
روش سختی گیری جزئی با آهک Softening Lime Partial : در این روش فقط کربنات کلسیم حذف می گردد. با تزریق آهک PH به حدود ۹.۵ افزایش می یابد و پس از عملیات ترسیب توسط ری کربناسیون یا با افزودن اسید PH در حدود ۸.۸ تثبیت می گردد.
روش سختی گیری آب با آهک مازاد Softening Lime Excess : علاوه بر کلسیم ، منیزیم نیز حذف می شود. در این روش با تزریق آهک PH به بالای ۱۱ افزایش می یابد تا امکان تشکیل هیدروکسید منیزیم فراهم شود. سپس آب جهت کاهش PH به محدوده ۸.۸ – ۸.۷ ریکربناته می شود.
روش سختی گیری با آهک و کربنات سدیم Soda Ash Softening and Lime : این فرآیند برای جداسازی سختی کربناته و بی کربناته به کار می رود. سختی غیرکربناته به صورت کلی توسط سولفات کلسیم و کلرور کلسیم تولید می گردد. در این روش PH باید حداقل به ۱۰.۶ افزایش یابد تا عوامل سختی رسوب نمایند. سپس جهت تثبیت عمل ریکربناسیون یا تزریق اسید انجام می شود.
روش سختی گیری آب با سود سوزآور Caustic Soda Softening : در روش های ذکر شده جهت سختی گیری از آب می توان به عنوان جایگزین آهک از سود سوزآور استفاده کرد.
مزایای استفاده از سود :
تولید لجن کمتر
رفع مشکل گرد و غبار مربوط به آهک
سیستم های نگهداری و تزریق مواد شیمیایی با کاربری آسان تر
معایب استفاده از سود :
هزینه نزدیک به ده برابر آهک
یخ زدن محلول های با غلظت پنجاه درصد در دمای ۱۳ درجه سانتی گراد
خطرات بهداشتی برای بهره برداران
روش سختی گیری آب با آهک و سود سوزآور With both Lime and Caustic Soda Softening : برای حذف کلسیم کربناته و غیر کربناته استفاده می شود. همچنین در این روش هزینه مواد شیمیایی و سرمایه گذاری نسبت به تزریق آهک کاهش می یابد.
کلیه فرآیندهای سختی گیری از آب به طریقه کاربرد مواد شیمیایی شامل واحدهای متعارف اختلاط سریع ، لخته سازی ، ته نشینی ، ریکربناسیون ، ته نشینی ثانویه ، فیلتراسیون و کلرزنی هستند. در صورتی که تثبیت آب پس از فرآیند سختی گیری به جای CO2 از اسید استفاده شود فرآیندهای ریکربناسیون و ته نشینی ثانویه حذف می شوند. در کاربرد اسید افزایش غلظت سولفات و یا کلرور حاصل می شود که در افزودن CO2 این گونه نخواهد شد.

روش های سختی گیری آب با تبادل یونی کاتیونی

به طور معمول در فرایند سختی گیری تعویض یونی از رزین های پلی استرن و زئولیت های مصنوعی استفاده می شود. در واقع در این روش یون سدیم جایگزین منیزیم و کلسیم آب می شود و اصطلاحا آب نرم می شود. در این روش پس از مدتی رزین ها اشباع شده که می بایست به وسیله محلول نمک مجددا احیا شوند.