سختی آب یا water hardnes یکی از مهمترین فاکتورها در صنعت تصفیه آب است که بهخاطر وجود املاح معدنی و یونهای کلسیم، منیزیم، آلومینیوم و روی و سایر فلزات سنگین در آب ایجاد میشود. به عبارت دیگر، نمک محلول کلسیم و منیزیم و آهن و غیره اگر بیش از اندازه در آب وجود داشته باشند، اصطلاحا منجر به افزایش درجه سختی خواهد شد که ضررهای زیادی را برای سلامتی انسان و حتی تجهیزات صنعتی به همراه دارد.
سختی آب چیست؟
آب سخت به آبی گفته میشود که مقدار مواد معدنی، نمکها و فلزات سنگین در آنها به دلایل مختلف از قبیل عبور آب از روی بسترهای سنگی بیش از حد استاندارد است. خارج شدن آب از سفرههای زیرزمینی و عبور آنها از روی سنگهای مختلف در نهایت باعث میشود حجم زیادی از کربنات و بیکربناتهای کلسیم، منیزیم، آهن و روی و غیره به آب اضافه شده و موجب سختی آب میشوند. مقدار این مواد با واحد ppm یا میلیگرم بر لیتر تعیین میشود.
از جمله املاح محلول در آب که تاثیر زیادی بر افزایش درجه سختی آب دارند میتوان به mg(oh2) ،mgco3 ،mghco3 ،mg(no3)2 ،mgcl2 ،mgso4 ،ca(oh)2 ،caco3 cahco3 ،ca(no3) اشاره کرد. حجم زیادی از املاح افزایشدهنده درجه سختی بر اثر حرارت رسوب کرده و روی لوله و دیوارههای تجهیزات صنعتی و لوازم خانگی انباشته خواهند شد.
درجه سختی آب چیست؟
از مهمترین فاکتورهایی که در صنعت تصفیه آب در نظر گرفته میشود، اندازهگیری درجه سختی آب است که بر همین اساس در نهایت راهکارهای متعددی برای کاهش سختی ارائه میشود. با توجه به مقدار و نوع املاح موجود در آب میتوان آنها را در گروههای مختلفی درجهبندی کرد. درجه سبک سختی که مقدار آن با عدد 0 نشان داده میشود، املاح موجود در آن حدود 0 تا 75 میلی گرم است.
آب با درجه نسبتا سخت دارای 75 تا 150 میلیگرم املاح است. آب با درجه سخت دارای 150 تا 300 میلیگرم و خیلی سخت بیش از 300 میلیگرم املاح است که به شدت سلامت انسان را به مخاطره میاندازد و همچنین به تجهیزات بویلر و دیگهای بخار و مبدلهای حرارتی آسیب وارد میکند.
انواع سختی آب
یکی از نکات مهم که لازم است درباره سختی آب مد نظر قرار گیرد، تفاوت زیاد در نوع مواد معدنی و نمکهای حل شده در آبها است. با در نظر گرفتن این نکته میتوان در حالت کلی سه نوع سختی را معرفی کرد که تفاوتهای زیادی با هم دارند. این دستهبندی شامل موارد زیر است:
سختی موقت (سختی کربناتی)
سختی موقت یا temporary hardness به نوعی از سختی آب اطلاق میشود که مقدار بیکربنات کلسیم و منیزیم و آهن در آن بیش از حد مجاز است. یکی از مهمترین ویژگیهای این نوع سختی، قابلیت حذف آن با حرارتدهی و جوشاندن است. علاوه بر این، میتوان ph آب را پایین آورد تا اثر این نمکهای کربناتی حذف گردد.
سختی دائم (سختی بیکربناتی)
سختی دائم یا Noncarbonate Hardness از وجود بیش از حد نمک سولفات، نیترات و کلرید کلسیم، منیزیم و آهن و غیره بهوجود میآید. این نوع سختی را دائم میگویند زیرا افزایش دمای آب و جوشاندن آن منجر به تهنشین شدن نمکهای غیرکربناتی نخواهد شد و حذف آنها نیاز به تجهیزات متعدد دارد.
سختی کل
به مجموع سختی موقت و دائم اصطلاحا سختی کل آب اطلاق میشود و مقدار کربنات کلسیم آن بیش از یک میلیوالان خواهد بود. اگر میزان قلیایی بودن کل آب بیشتر از سختی کل باشد، میتوان نتیجه گرفت که سختی آب کربناتی است.
درجه سختی آب چیست؟
وجود ترکیبات کربناتی و غیرکربناتی کلسیم، منیزیم، آهن، روی و غیره در آب تاثیرات منفی بر سلامت افراد و همچنین بر تجهیزات صنعتی ایجاد میکند. از جمله مضرات و اثرات منفی سختی آب میتوان به گزینههای زیر اشاره کرد:
- سولفات کلسیم و منیزیم منجر به ایجاد رسوب در لولههای آبگرمکن، تاسیسات مولد نیرو و لولههای آب خانگی میشود.
- وجود کلریدهای کلسیم و منیزیم محلول در آب باعث خوردگی دیوارهای دیگ بخار و لولهها میشود.
- آب با درجه خیلی سخت بهخاطر وجود کلر و سدیم بیش از 300 میلیگرم، باعث شور شدن و طعم بد آب میشوند.
- وجود املاح زیاد در آب تاثیر منفی بر کیفیت رنگ در صنایع رنگرزی و نساجی دارد.
- سختی بیش از اندازه آب باعث بیماریهای گوارشی و ایجاد سنگ کلیه و مثانه میشود.
- در آبهای سخت قدرت شویندگی مواد صابونی و دیگر شویندهها به شدت کاهش پیدا میکند.
تفاوت سختی آب با TDS
علاوه بر تعیین درجه سختی، فاکتور دیگری به نام TDS نیز در فرآیند تصفیه آب باید مد نظر قرار گیرد که اغلب مواقع بهطور سهو یکسان فرض میشوند. تفاوت آب سخت و TDS در این است که مقدار ترکیبات کربناتی و غیرکربناتی کلسیم و منزیم فرق میکند و اصولا TDS در واقع سختی کل را اندازهگیری میکند. به همین دلیل است که برای کاهش TDS از تجهیزاتی مانند اسمز معکوس استفاده میشود و سختی به کمک سختیگیرهای رزینی کاهش پیدا میکند.
سختی استاندارد آب آشامیدنی چقدر است؟
پایین بودن یا بالا بودن اندازه سختی آب باعث بروز بیماریهای متعدد در انسان میشود و به همین دلیل باید حد استاندارد در تصفیه خانهها رعایت شود. بر اساس اعلام سازمان بهداشت جهانی، حد استاندارد درجه سختی آب 100 و کمترین حد آن 30 است. البته در اغلب شهرهای ایران درجه سختی آب حدود 200 است.
نشانههای سختی آب
در محیطهای صنعتی و حتی منازل مسکونی میتوان سخت بودن یا نرم بودن آب را با بررسی چند نشانه تشخیص داد. به طور کلی آبهایی که به مقدار زیاد دارای املاح معدنی هستند، چند نشانه بارز دارند که عبارتند از:
- بهوجود آمدن لکههای قرمز روی سینک ظرفشویی و توالت.
- ایجاد لک سفید روی ظروف پس از شستشو.
- بو و طعم ناخوشانید آب.
- ایجاد رسوب در سماور و کتری به مقدار زیاد.
- مسدود شدن لولههای انتقال آب و آبگرمکن.
- لولههای انتقال آب در مبدلهای حرارتی، چیلر، بویلر مسدود میشود.
روشهای کاهش سختی آب
با توجه به تاثیرات منفی که آب سخت بر تجهیزات صنعتی و حتی سلامتی انسان دارد، روشها و دستگاههای مختلفی برای کاهش املاح موجود در آبها ارائه شده است. یکی از این روشها استفاده از انواع سختی گیر است که رایجترین آنها عبارتند از:
- سختیگیر رزینی
- سختیگیر مغناطیسی
- اسمز معکوس یا آب شیرین کن
- سختیگیر الکترونیکی
- کاهش سختی با استفاده از فیلتر کربن
در سختیگیرهای رزینی بستری از ذرات رزین در کف مخزن موجود است و آب در قسمت بالایی قرار دارد. با این ساختار فرآیند تبادل یونی بین بستر رزینی و املاح موجود در آب صورت میپذیرد. به این صورت رزینها کلسیم و منیزیم را از آب میگیرند و سدیم را به آب پس میدهند.
