انواع روش های کاهش سختی آب

روش‌های کاهش سختی آب

آب دارای یون‌هایی از کلسیم و منیزیم است. این یون‌ها با ایجاد رسوب و انباشت آن بر روی جداره‌ها، لوله‌ها و تجهیزات مشکل‌آفرین می‌شوند. در بسیاری از مواقع برای سلامتی انسان‌ها نیز مضراتی در پی دارند. سنگ کلیه و مثانه از تجمیع رسوبات منیزیمی و کلسیمی پدید می‌آید. علاوه بر موارد ذکر شده، تجمیع رسوب از عمر مفید دستگاه‌ها و تجهیزاتی که با آب سروکار دارند نیز می‌کاهد. 

حتی نوشیدن قهوه و چای که مبدل به یک عادت روزمره برای بسیاری از اشخاص شده است با وجود درجه بالای سختی آب از کیفیت خوبی برخوردار نیستند. بنابراین به‌منظور پیشگیری و ممانعت از بروز مشکلات پیش‌رو در ارتباط با آب‌های سخت، بایستی به چند متود کاهش سختی آب، اتکاء کنیم. 

به نسبت میزان سختی آب و توقع بازدهی و برآیند آب به یکی از روش‌های کاهش سختی آب متوسل می‌شویم. چند روش متداول کاهش سختی آب در این مقاله بررسی شده است. به تفصیل به شرح هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.

انواع روش‌های کاهش سختی آب 

آب‌های جاری در رودخانه‌ها و آب‌های زیرزمینی در تماس با لایه‌های مختلف خاک ترکیباتی از املاح مختلف را در ساختار خود جای می‌دهند. یون‌های منیزیم و کلسیم به نسبت عبور آب از مسیرهای مختلف به مقادیر متفاوت در آب یافت می‌شود. این یون‌ها پس از قرار گرفتن در محیط نسبتاً گرم و گرم بطور آهسته و پیوسته بر روی جداره‌ها و تجهیزات و لوله‌ها انباشته می‌شوند. این رسوبات با نام رسوبات آهکی شناخته می‌شوند. 

لذا در این شرایط اجرای عملیات سختی گیری آب ضروری است. فرایند سختی گیری از طریق دو روش مرسوم موقت و دائم انجام می‌پذیرد. روش موقت که یک روش رایج خانگی است با جوشاندن آب صورت می‌پذیرد. البته با جوشاندن آب مقادیری از یون‌های رسوب‌زای موجود در آن حذف می‌شوند. یعنی پروسه نرم کردن آب بطور کامل انجام نمی‌شود. سختی موقت آب، سختی کربناتی نیز نامگذاری شده است. 

متعاقباً نوع دوم سختی آب، سختی غیرکربناتی نامیده می‌شود. سختی غیرکربناتی مرتبط با یون‌های کلسیم و منیزیم هستند. با حرارت دادن آب این نوع از یون‌ها حذف نمی‌شوند. بنابراین برای رفع سختی غیرکربناتی نیازمند روش‌های دیگری هستیم. تجهیزات تصفیه آب مانند دستگاه سختی گیر، سیستم اسمز معکوس و دیونایزر از جمله این موارد هستند. این تجهیزات با استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب اقدام به سختی گیری می‌کنند. 

در ادامه به انواع روش های کاهش سختی آب می پردازیم:

• روش تبادل یونی برای کاهش سختی آب
• روش اسمز معکوس برای کاهش سختی آب
• روش دیونایزر برای کاهش سختی آب
• روش الکترونیکی برای کاهش سختی آب
• روش مغناطیسی برای کاهش سختی آب
• روش الکترولیتی برای کاهش سختی آب
• روش شیمیایی برای کاهش سختی آب

روش تبادل یونی برای کاهش سختی آب

روش تبادل یونی یک عملیات بسیار متداول در ارتباط با نرم کردن آب‌های دارای درجه سختی است. طی این فرآیند بین یون‌های موجود در رزین و آب، عمل مبادله یون انجام می‌پذیرد. طی داد و ستد یونی، یون‌های سدیم جایگزین یون‌های رسوب‌زای منیزیم و کلسیم می‌شوند. 

رایج‌ترین استفاده از روش تبادل یونی سختی گیری آّب شهری و آب چاه است. عملکرد رزین‌ها بدین‌گونه است که پس از چندین مرتبه تعویض یون (بازه زمانی 24 الی 48 ساعت) رزین‌ سختی گیر یا تبادل یون دچار عارضه اشباع می‌شوند. بنابراین برای ادامه فرایند سختی گیری نیازمند اجرای عملیات احیا و بازسازی رزین‌ها می‌شویم. چرخه سختی گیری آب به صورت توضیح داده شده و به سهولت انجام می‌پذیرد. 

روش تبادل یونی به غیر از کاربرد در نرم کردن آب در فرآیند تصفیه پساب نیز مصرف دارد. با جذب یون‌های نیتروژن، فلزات سنگین و جامدات محلول، عملیات تصفیه فاضلاب انجام می‌شود. عملیات مبادله یونی به دو روش پیوسته و یا ناپیوسته در سیستم‌های سختی گیر (سختی گیر رزینی، اسمز معکوس و دیونایزر) اجرا می‌شوند. در حالت ناپیوسته، رزین در یک مخزن در مجاورت آب ورودی قرار داده می‌شود تا عملیات نرم کردن آب تکمیل شود. 

تبادل یون در حالت پیوسته بدین صورت است که آب از طریق بستر ایجاد شده از رزین یا ستون‌های لبریز از رزین با هدایت جریان آب فرآیند جایگزینی را انجام می‌دهد. سیستم‌های تبادل یونی پیوسته غالباً از نوع ستونی بستر آکنده هستند. و آب از طریق جریان رو به پایین به ستون وارد می‌شود. در این سیستم‌ها نیز پس از اشباع گنجایش رزین، پروسه بکواش و سپس بازسازی بر روی آنها اجرایی می‌شود.

روش اسمز معکوس برای کاهش سختی آب

سختی گیری آب با استفاده از دستگاه اسمز معکوس یا RO یکی از کارآمدترین شیوه‌های نرم کردن آب است. این طریقه یک متود نسبتاً جدید است. در مقایسه با سایر سیستم‌ها، کارایی و عملکرد بسیار مطلوبی دارد. دارای دو سایز در مقیاس صنعتی و خانگی است. چه در مقیاس صنعتی چه خانگی برای نرم کردن سختی آب از آن استفاده می‌شود. 

در هر دو، راندمان و بازدهی یکسان و باکیفیت دارد. نرم کردن  آب در شیوه RO بدین صورت است که با هدایت آب دارای سختی از فیلترهای ممبران، تمامی آلاینده‌ها و ناخالصی‌ها از آب تفکیک می‌شوند. ممبران‌ها پس از مدتی استفاده دچار عارضه گرفتگی منافذ می‌شوند. 

برای رفع گرفتگی‌های غشای ممبران دستگاه اسمز معکوس یا آب شیرین کن ( صنعتی و نیمه صنعتی) از محلولی بنام آنتی اسکالانت استفاده می‌شود. آنتی اسکالانت یک ماده شیمیایی با قابلیت انحلال‌پذیری و رسوب‌زدایی است که صرفاً برای زدودن رسوبات تجمیع شده بر روی منافذ فیلترهای ممبران تولید می‌شود. 

روش دیونایزر برای کاهش سختی آب

دستگاه دیونایزر برای مصارف خانگی به سبب دارا بودن هزینه زیاد کارساز نمی‌باشد. این سیستم در مقیاس صنعتی کاربرد دارد. دیونایزر شامل دو ستون برای تولید آب خنثی (بدون بار) است. رزین‌های جای گرفته در ستون کاتیونی کلسیم و منیزیم را حذف می‌کنند یعنی عملیات نرم کردن آب را اجرا می‌کنند. متقابلاً رزین‌های موجود در ستون آنیونی کربنات سولفات، نیترات، سیلیکات را از آب حذف می‌کنند. راندمان و بازدهی دیونایزر برای هر دو منظور رفع سختی آب موقت و دائم بسیار بالا است.

روش الکترونیکی برای کاهش سختی آب

این روش توسط یک دستگاه که از یک جعبه و چندین سیم پیچ ساخته شده عملیاتی می‌شود. طبق این متود سیستم با تولید فرکانس و انتقال فرکانس‌ها به آب جاری درون لوله‌ها، از شکل‌گیری و انباشت رسوب ممانعت می‌کند. 

از مزایای استفاده از این دستگاه این است که مواد معدنی مفید برای انسان در آب باقی می‌مانند. از دیگر مزیت‌های استفاده از این دستگاه هزینه پایین آن نسبت به سایر سیستم‌های سختی گیر است. این متود گاهی اوقات دچار ضعف می‌شود و به خوبی عمل نمی‌کند.

روش مغناطیسی برای کاهش سختی آب

این متود از طریق دستگاه سختی گیر مغناطیسی اجرایی می‌شود. از یک میدان مغناطیسی جهت نرم کردن آب در این شیوه استفاده می‌شود. این متود مشابهت به روش سختی گیری الکترونیکی دارد. اما در عمل، آب بجای عبور از یک جریان الکتریکی از یک میدان مغناطیسی عبور داده می‌شود. 

دستگاه مغناطیسی در مقایسه با سیستم سختی گیر توانایی حذف سختی آب بطور کامل را ندارد. بنابراین برای آب‌هایی با درجه سختی بالا این دستگاه پیشنهاد نمی‌شود.

روش الکترولیتی برای کاهش سختی آب

برای اجرای فرایند سختی گیری آب از یک سیستم بنام دستگاه الکترولیت استفاده می‌شود. این دستگاه از دو فلز رسانای مس و روی ساخته شده است. عملکرد سیستم الکترولیت بدین صورت است که جریان الکترولیت از کاتد به آند هدایت می‌شود. طی این پروسه مقداری از یون فلزات مس و روی در آب منحل می‌شوند. 

لذا با ترکیب این یون‌ها در ساختار آب از تجمیع رسوب ممانعت به عمل می‌آورند. این روش به نوبه خود دارای معایبی است. استفاده از این روش ممکن است برای برخی مقاصد مقرون به صرفه نباشد. زیرا هزینه راه‌اندازی بالایی دارد. اما پس از اه اندازی به نسبت هزینه اولیه، نیازمند هزینه نگهداری در مقادیر پایین است.

روش شیمیایی برای کاهش سختی آب

برای کاهش سختی آب در مقیاس کوچک و مصارف خانگی از ترکیبات شیمیایی حاوی کربنات سدیم استفاده می‌شود. وقتی این مواد به آب اضافه می‌شوند از شکل‌گیری رسوب بر جداره سماور و کتری ممانعت می‌کنند. در واقع رسوبات در سماور یا دستگاه چای‌ساز یا کتری ته‌نشین می‌شوند. در نهایت آب از یک صافی عبور داده می‌شود. 

سوالات متداول روش های کاهش سختی آب