سختی گیر رزینی

عملکرد دستگاه سختی گیر رزینی :

در فرایند سختی گیر رزینی به منظور حذف کلسیم و منیزیم و سایر کاتیون ها ، آب سخت از میان بستر رزینهای تبادل یونی که در داخل یک مخزن استوانه ای و عمودی قرار دارند، عبور می نماید. رزین تبادل یونی، سدیم موجود خود را با کلسیم و منیزیم موجود در آب جآبجا می نماید ، به گونه ای که آب عبوری از بستر رزین، بدون سختی و تنها حاوی نمکهای سدیم می باشد و در این شرایط کلسیم و منیزیم در داخل رزین جای گرفته اند.

احیا سختی گیر رزینی (Water Softener Regeneration) :

رزین سختی گیر دارای ظرفیت نامحدود نمی باشد و پس از مدتی، به تدریج بازده فرایند سختی گیری کاهش می یابد و رزین ها می بایست دوباره بازیابی و احیاء شوند. این رزین ها پس از مدتی تحت عنوان  (( طول زمان سرویس )) ن نیاز به احیاء Regeneration توسط محلول آب و نمک به دارند.میزان نمک لازم برای احیاء هر لیتر رزین برابر ۱۵۰ تا ۲۵۰ گرم نمک می باشد ، که به صورت محلول ۱۰% برای احیاء استفاده می شود.

مراحل احیا سختی گیر رزینی :

مرحله ۱ : سرویس  (Service)

در این مرحله دستگاه سختی گیر رزینی ، آب خام از قسمت ورودی شیر وارد شده و از طریق آب پخش کن بالا از بالا به پایین بر روی بستر رزین ریخته شده و پس از عبور از بستر رزین از بالا به پایین ، فرایند سختی گیری صورت گرفته و آب سختی گیری شده از نازل آب جمع کن پایین حرکت کرده و از خروجی شیر خارج میگردد. در واقع در مرحله سرویس دستگاه سختی گیر رزینی در حال سختی گیری از آب خام ورودی می باشد .

مرحله ۲ : شستشوی معکوس (Backwash)

در مرحله شستشوی معکوس Backwash ، بدلیل اینکه نیاز است ذرات رزین از هم جدا شده و بستر رزین منبسط شود ، جریان آب معکوس شده و آب خام از ورودی شیر وارد لوله میانی شده و از نازل پایین (نازل آب جمع کن) از زیر وارد بستر رزین شده و سبب معلق شدن رزین ها و افزایش حجم بستر تا ۵۰ درصد می شود ، که این امر باعث خارج شدن ذرات معلق و گل و لای احتمالی از بستر رزین شده و و پس از آن آب از قسمت Drain شیر دور ریز می شود.

بر اساس میزان ذرات معلق موجود در میان بستر سختی گیر ، این مرحله می تواند بین ۱۰ تا ۲۰ دقیقه به طول انجامد.

مرحله ۳ : مکش آب و نمک (Brine Draw) و شستشوی آهسته (Slow Rinse)

این مرحله مهمترین مرحله احیا سختی گیر رزینی می باشد و با توجه به اینکه شیر UP Flow یا Down Flow باشد به شرح زیر انجام می شود :

1. مرحله مکش آب و نمک و شستشوی آهسته در شیر های UP Flow : در شیرهای UP Flow ، در مرحله مکش آب و نمک ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و وارد اجکتور آب و نمک می شود ، آب با سرعت بالا به سمت خروجی اجکتور جریان می یابد و فشار منفی ایجاد می کند ، سپس آب نمک به داخل مخزن کشیده می شود و از لوله میانی به پایین می رود و از نازل پایین به داخل مخزن و بستر رزین منتقل می شود و آب نمک ، مبادله یونی معکوس با رزین ها انجام می دهد ، به این ترتیب که سدیم موجود در محلول آب و نمک را جایگزین یون های منیزیم ، کلسیم و سایر کاتیون های جذب شده توسط رزین می نماید. و سپس محلول آب و نمک از قسمت Drain به بیرون دور ریز می شود.و پس از آن در مرحله شستشوی آهسته (Slow Rinse) ، ابتدا مکش آب و نمک قطع می شود و به جهت حذف بقایای آب و نمک از بستر رزین ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و از داخل لوله میانی به پایین می رود و از نازل پایین به داخل مخزن و بستر رزین وارد شده ، بقایای آب و نمک را با خود شسته و از قسمت Drain به بیرون دور ریز می شود.
2. مرحله مکش آب و نمک و شستشوی آهسته در شیر های Down Flow : در شیرهای Down Flow ، در مرحله مکش آب و نمک ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و وارد اجکتور آب و نمک می شود ، آب با سرعت بالا به سمت خروجی اجکتور جریان می یابد و فشار منفی ایجاد می کند ، سپس آب نمک به داخل مخزن کشیده می شود و از طریق نازل بالا (نازل آب پخش کن) به داخل مخزن و بستر رزین منتقل می شود و آب نمک ، مبادله یونی معکوس با رزین ها انجام می دهد و سدیم موجود در محلول آب و نمک را جایگزین یون های منیزیم ، کلسیم و سایر کاتیون های جذب شده توسط رزین می نماید. و سپس محلول آب و نمک از قسمت Drain به بیرون دور ریز می شود.و پس از آن در مرحله شستشوی آهسته (Slow Rinse) ، ابتدا مکش آب و نمک قطع می شود به جهت حذف بقایای آب و نمک از بستر رزین ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و از نازل بالا (نازل آب پخش کن)به داخل مخزن و بستر رزین وارد شده ، بقایای آب و نمک را با خود شسته و از قسمت Drain به بیرون دور ریز می شود.

مرحله ۴ : پر کردن مجدد مخزن آب و نمک (Brine refill)

در این مرحله ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و از طریق شیلنگ آب و نمک وارد مخزن آب و نمک شده و آن را پر می نماید.

مرحله ۵ : شستشوی سریع (Fast Rinse)

در مرحله آخر احیا سختی گیر رزینی به جهت خارج شدن کلیه ناخالصی ها و بقایای آب و نمک و یون های احتمالی از بستر رزین ، آب خام از ورودی شیر وارد شده و از نازل بالا (نازل آب پخش کننده) بر روی رزین ها ریخته و پس از عبور از بستر رزین ، کلیه ناخالصی های باقیمانده در بستر رزین را از قسمت Drain دور ریز میکند.

این مرحله تقریبا باید ۱۰ دقیقه به طول انجامد. و دبی آب خام ورودی معادل دبی آب سرویس دستگاه می باشد.

پس از انجام ۵ مرحله فوق ، دوباره شیر در وضعیت سرویس قرار گرفته و عملیات سختی گیری انجام می شود.

https://youtu.be/d8HHzPQOESU?si=Sb2pTQ3p5H4qPKv9

فرمولاسیون محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی :

Grain(min) = 3.5*gpm*ppm*T

V(Resin)= 0.0045*gpm*ppm*T

Gpm : دبی عبوری از سیستم بر مبنای گالن بر دقیقه

T: زمان سیكل شستشو برحسب ساعت

Ppm CaCo3: سختی موجود در آب

V(Resin) : حجم رزین مورد نیاز بر حسب واحد لیتر

Grain(min) : حداقل ظرفیت سختی گیر رزینی بر حسب واحد گرین

انواع سختی گیر زینی از لحاظ جنس بدنه فیلتر :

جنس بدنه سختی گیر رزینی بنا به کاربرد می تواند فلزی و یا فایبرگلاس (FRP) باشد

1. سختی گیر رزینی فایبرگلاس FRP : امروزه برای بسیاری از سختی گیر رزینی از متریال فایبرگلاس FRP استفاده می شود.    از مزایای سختی گیر رزینی FRP می توان به مقاومت بالا در خوردگی و امکان جابجایی راحت تر به دلیل وزن پایین اشاره کرد.    از معایب سختی گیر رزینی FRP می توان به مقاومت پایین در برابر ضربه ، سرما و گرما و همچنین فشار اشاره کرد.
2. سختی گیر رزینی فلزی : جنس بدنه فلزی از قدیم الایام برای سختی گیر رزینی کاربرد داشته است و امروزه نیز سختی گیر رزینی فلزی یکی از موارد پر کاربرد در سختی گیر رزینی به حساب می آید.

از مزایای سختی گیر رزینی فلزی می توان به مقاومت بالا در برابر فشار و همچنین سرما و گرما و تابش نور مستقیم اشاره کرد.

از معایب سختی گیر رزینی فلزی می توان به مقاومت به خوردگی کمتر نسبت به FRP و همچنین وزن بالا و جابجایی سخت تر نسبت به مخازن FRP اشاره کرد.

انواع شیرهای کنترلی سختی گیر رزینی :

همانطور که در بالا اشاره شد ، دستگاه سختی گیر رزینی برای انجام عملیات احیا نیازمند شیر کنترلی می باشد.

1. شیر دستی سولو ولو : در دستگاه های سختی گیر رزینی قدیمی که معمولا فلزی هم بودند از شیرهای دستی بنام سولو ولو استفاده می شده است که امروزه نیز در برخی پروژه ها کاربرد دارند.
2. شیر نیمه اتوماتیک : این شیرها که امروزه جایگزین شیرهای سولو ولو در سختی گیر های زینی شده است ، کاربردی بسیار ساده تر داشته و انجام مراحل احیا سختی گیر رزینی را برای اپراتور بسیار ساده تر می کند.

از معروفترین و معتبر ترین برندهای سازنده شیر سختی گیر رزینی نیمه اتوماتیک می توان به شرکت رانکسین اشاره کرد.

۳- شیر اتوماتیک : این شیرها که در دو نوع زمانی و جریانی مورد استفاده قرار می گیرند بدلیل عدم نیاز به اپراتوری مداوم و سهولت در برنامه ریزی ، به یکی از پر کاربردترین شیرهای سختی گیر رزینی تبدیل شده اند.

از معروفترین و معتبر ترین برندهای سازنده شیر سختی گیر رزینی اتوماتیک می توان به شرکت رانکسین اشاره کرد.

کاربرد سختی گیر رزینی :

1. پیش تصفیه سیستم های اسمز معکوس RO
2. سختی زدایی سیستم های حرارتی و برودتی
3. سختی زدایی از آب ورودی به بویلرها و دیگ های بخار