فراب زیست فراز | انواع سیستمها و تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب صنعتی
پیش از سیستم‌های دیگ بخار، خنک کننده و اسمز معکوس، سختی‌گیر های آب به عنوان سیستم‌های تبادل یونی طراحی شده‌اند تا یون‌های کلسیم و منیزیم را که باعث ایجاد رسوب می‌شوند، حذف کنند. ظرفیت سختی‌گیر که می‌تواند بر حسب دانه (grains) یا گالن (gallons) نشان داده شود، به میزان سختی قابل حذف توسط سیستم، بین دو مرحله احیا اشاره دارد.
بیایید برخی از محاسبات مربوط به ظرفیت رزین سختی گیر آب را بررسی کنیم.
ظرفیت رزین چیست؟
ظرفیت رزین، معیاری از ظرفیت کلی است که می‌تواند با آزمایشی در آزمایشگاه و با استفاده از روش تیتراسیون تعیین شود. برای مثال، مقدار مشخصی از رزین کاتیونی ابتدا به طور کامل به فرم هیدروژن (H) تبدیل و سپس با استفاده از اسید قوی شسته می‌شود. پس از آن، رزین با عبور مقدار معینی محلول قلیایی (NaOH) کاملاً تخلیه می‌شود و پسماند حاصل جمع‌آوری می‌گردد.
یون‌های سدیمی (Na) که توسط رزین جذب نشده‌اند، به وسیله NaOH عبور داده‌شده از ستون نشان داده می‌شوند. برای خنثی کردن این محلول، اسید اضافه می‌شود و مقدار موردنیاز به واحد اکی‌والان بیان می‌شود.
کل اکی‌والان‌های سدیمی که توسط رزین جذب شده‌اند، به عنوان تفاوت بین کل اکی‌والان‌های NaOH عبور داده‌شده از ستون و NaOH باقی‌مانده محاسبه می‌شوند. سپس ظرفیت رزین تعیین می‌شود. به همین ترتیب، برای رزین آنیونی نیز فرآیند مشابهی انجام می‌گیرد.
ظرفیت رزین در دستگاه سختی گیر آب چگونه محاسبه می‌شود؟
برای محاسبه ظرفیت سختی گیرها و میزان بازدهی آن فاکتورهای مختلفی وجود دارد. عواملی مانند نوع سطح جاذب جامد، میزان زمان تماس برای احیاء، جنس ماده تبادل کننده، کیفیت آب، میزان مواد احیاء کننده موثر خواهند بود. به طور کلی ظرفیت مواد تبادل یونی در محدوده meq/g ۲-۱۵ حدود kg/m۳ ۱۰-۱۵ قرار دارد. احیای آنها با کمک ۸۰-۱۶۰ کیلوگرم کلرور سدیم برای هر مترمکعب رزین به صورت محلول ۵ تا ۲۰درصد و جریان l/min-m۲ ۴۰ انجام می شود.
فرمول محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی
برای محاسبه سرانگشتی ظرفیت سختی گیر رزینی آب به سه پارامتر سختی کل آب (Total Hardness) و دبی آب مصرفی و مدت زمان تایم کاری دستگاه نیاز داریم که بدین ترتیب خواهیم داشت:
- دبی آب عبوری (gpm)
- میزان سختی آب (ppm)
- زمان سیکل شستشو (T)، که معمولاً بین 6 تا 24 ساعت است.
فرمول کلی برای محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی به صورت زیر است:
Capacity (گرین) = gpm × ppm × T × 60 ÷ 17.1
در این معادله:
gpm: دبی آب به گالن بر دقیقهppm: میزان سختی آبT: زمان سیکل شستشو به ساعت
در ادامه، یک جدول ساده برای محاسبه ظرفیت سختی گیر آب از نوع رزینی ارائه شده است:
| پارامتر | واحد | توضیحات / مقدار نمونه |
|---|---|---|
| دبی آب (Q) | متر مکعب بر ساعت (m³/h) | میزان آب عبوری از سختی‌گیر در هر ساعت |
| سختی آب (T) | میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) | سختی کل آب (معمولاً بر اساس کربنات کلسیم) |
| ظرفیت رزین (C) | گرم بر لیتر رزین (g/L) | ظرفیت تبادل یون رزین (معمولاً بین 40 تا 120 گرم در لیتر برای رزین‌های معمولی) |
| حجم رزین مورد نیاز (V) | لیتر (L) | حجم رزین مورد نیاز برای سختی‌گیری |
| دوره احیاء (t) | ساعت | مدت زمان بین دو احیای رزین (معمولاً 8 تا 12 ساعت) |
| کل ظرفیت سختی‌گیر (Cap_total) | گرم | ظرفیت کل رزین برای حذف سختی قبل از نیاز به احیا |
جدول زیر مقادیر زیر برای یک نمونه ارائه شده است:
| پارامتر | مقدار نمونه |
|---|---|
| دبی آب (Q) | 10 m³/h |
| سختی آب (T) | 300 mg/L |
| ظرفیت رزین (C) | 100 g/L |
| دوره احیاء (t) | 10 ساعت |
| کل ظرفیت سختی گیر | 1000 g |
| حجم رزین مورد نیاز (V) | 30 لیتر |
مثال 1: محاسبه ظرفیت سختی گیر برای ساختمان مسکونی
مشخصات:
- مصرف روزانه آب: 8 مترمکعب
- سختی آب ورودی: 400 ppm
- سختی موردنظر: 100 ppm
مراحل محاسبه:
1 – تبدیل دبی آب از مترمکعب به گالن:
m³/day 8 = 2113.6 gal/day = 2113.6÷24÷60 ≈ 1.47 gpm
2 – محاسبه ظرفیت سختی گیر:
Capacity (گرین)=17.1 ÷ gpm×(سختی اولیه – سختی نهایی) 17.1 ÷ 1.47 ×(400−100)≈370.8 گرین
مثال 2: محاسبه ظرفیت سختی گیر برای برج خنک‌کننده
مشخصات:
- دبی سیستم: 300 gpm
- سختی آب ورودی: 300 ppm
- سختی مجاز آب جبرانی: 100 ppm
- درصد آب جبرانی: 3%
- سیکل جبرانی: 12 ساعت
مراحل محاسبه:
1 – محاسبه دبی آب جبرانی:
آب جبرانی =0.03×300=10gpm
2 – محاسبه ظرفیت سختی گیر:
Capacity (گرین) = 17.1 ÷ gpm×(سختی اولیه – سختی نهایی) × T × 60
17.1 ÷ 10 × (100−30) 60 × 12 ≈63157.8 گرین
نکات کلیدی:
- برای بهینه‌سازی عملکرد سیستم، تعیین دقیق پارامترهای دبی، سختی آب و زمان سیکل ضروری است.
- انتخاب دستگاه با ظرفیت مناسب باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش عمر تجهیزات خواهد شد.
همچنین برای انجام این محاسبات به صورت آنلاین میتوانید به ابزار محاسبه گر آنلاین سختیگرهای رزینی مراجعه کنید.
آیا ظرفیت همه رزین‌ها یکسان است؟
ظرفیت هر نوع رزین بسته به نیاز کاربر ممکن است به شکل متفاوتی تعریف شود. رزین‌های کاتیونی قوی (SAC) برای نرم کردن آب استفاده می‌شوند. این رزین‌ها به‌طور معمول در فرم هیدروژن (H) برای حذف مواد معدنی و در فرم سدیم یا پتاسیم برای نرم کردن به کار می‌روند.
اگرچه رزین ممکن است در فرم H استفاده شود، اما ظرفیت آن معمولاً برای فرم Na در منابع ذکر می‌شود. به دلیل انبساط رزین به میزان 5 تا 6 درصد هنگام تغییر از فرم Na به فرم H، برخی منابع جدید ظرفیت را برای فرم H گزارش می‌دهند که همیشه کمتر از ظرفیت فرم Na است.
عوامل موثر در محاسبه ظرفیت سختی گیر رزینی
انتخاب ظرفیت مناسب برای سختی‌گیر رزینی، جهت تضمین عملکرد بهینه و جلوگیری از ایجاد رسوبات ناشی از سختی آب، بسیار حائز اهمیت است. در ادامه، مهم‌ترین عوامل موثر در محاسبه ظرفیت سختی گیر ها به صورت خلاصه و کاربردی آورده شده است:
1. سختی و کیفیت آب
- سطح سختی آب:
- میزان سختی آب معمولاً بر حسب گرین در هر گالن (GPG) سنجیده می‌شود.
- سطوح بالاتر سختی نیازمند استفاده از رزین بیشتری برای حذف یون‌های کلسیم و منیزیم است.
- هر 1 فوت مکعب رزین، توانایی حذف تقریباً 30,000 گرین سختی را دارد.
- وجود آهن و منگنز:
- این مواد می‌توانند رزین را اشباع کرده و اثربخشی آن را کاهش دهند.
2. میزان مصرف آب
- تعداد مصرف‌کنندگان و حجم مصرف روزانه آب:
- خانوارهای بزرگ‌تر با مصرف بیشتر، به دستگاه هایی با ظرفیت بالاتر نیاز دارند.
3. فرکانس احیا
- فرایند احیا:
- این فرایند زمانی انجام می‌شود که رزین اشباع شده و با استفاده از نمک دوباره احیا می‌شود.
- معمولا سختی‌گیرها هر 3 تا 7 روز یک‌بار احیا می‌شوند.
- اهمیت تنظیم فرکانس:
- احیای بیش از حد: کاهش عمر رزین.
- فاصله زیاد بین احیاها: کاهش کیفیت آب نرم.
4. نوع رزین
- رزین‌های مختلف، ظرفیت و بازده احیای متفاوتی دارند.
- رزین تبادل کاتیونی: رایج‌ترین نوع رزین برای این دستگاه ها است.
- ظرفیت رزین بستگی به ویژگی‌هایی مانند:
- ظرفیت تبادل یونی.
- گزینش‌پذیری رزین برای یون‌های سختی.
5. کارایی سیستم
- عواملی که بر عملکرد دستگاه تاثیر می‌گذارند:
- چرخه احیا.
- سرعت جریان آب.
- احیای ناقص می‌تواند منجر به کاهش تدریجی ظرفیت سیستم شود.
در فراب زیست فراز چه خدماتی ارائه می‌دهیم؟
شرکت مهندسی فراب زیست فراز یکی از بزرگترین و باسابقه ترین تولیدکنندگان تجهیزات تصفیه آب صنعتی در ایران است. با هدف ارائه راهکارهای جامع به مشتریان خود در زمینه تصفیه آب، این شرکت در زمینه تولید سختی گیر در مدلهای متنوع، دستگاه ro صنعتی و همچنین انواع فیلتر شنی آمادگی ارائه خدمات را دارد. برای کسب اطلاعات کاملتر و مشاوره رایگان با کارشناسان ما تماس بگیرید.
ما علاوه بر طراحی و نصب این تاسیسات تصفیه آب، با اتخاذ رویکردی بلندمدت و به‌کارگیری روشهای نوین تصفیه پساب، به مشتریان خود کمک میکنیم که چگونه از با تصفیه آب و فاضلاب به محیط زیست کمک کرده و همچنین هزینه های خود را کاهش دهند.
