مقایسه سختی گیرهای پکیج

در این مقاله به معرفی، بیان ابعاد، مزایا و معایب هر یک از روش های جلوگیری از تشکیل رسوب آهکی در آبگرمکن یا پکیج می پردازیم.

لازم به ذکر است که اطلاق کلمه سختی گیر یا رسوب گیر برای این فیلترها غلط است چون وظیفه تمامی این جنس فیلترها اجازه ندادن به رسوب آهکی ؛که ناشی از سختی آب است؛ به ته نشین شدن یا چسبیدن به جداره لوله ها، اتصالات می باشد. در هیچکدام از این نوع تکنولوژی ها ذرات رسوب آهکی یا سختی از آب جدا نمی شود.

در این مقاله مجدانه تلاش شده است که به هیچ عنوان، محصولات شرکت پیاکو در داوری و حقیقت گویی در مورد هر روش دخالت داده نشود و نگارنده تمامی تلاش خود را نموده تا تمامی ابعاد وجودی را موشکافانه بیان نماید.

نویسنده مقاله

وحید یغمائی

مدت زمان مطالعه

20 دقیقه

چرا رسوب تشکیل می شود؟

آب خالص هیچگونه ناخالصی نداشته و در نتیجه رسوبی در سیستم نخواهیم داشت ولی بخاطر املاح در آب شهری، رسوب در سیستم مشاهده می شود.

املاح در آب به دو شکل محلول و مخلوط وجود دارند.  املاح موجود در آب، باعث اطلاق کلمه ای به نام سختی آب می شوند.

سختی آب دو نوع مهم دارد. سختی موقت و سختی دائم و به جمع آن ها سختی کل (TH=Total Hardness) می گویند. توجه شود که سختی کل ناشی از املاح محلول در آب است.

سختی موقت به آن دسته از سختی هایی که با حرارت دیدن آب ته نشین شده و رسوب را نتیجه می شوند اطلاق می گردد که مهمترین آن ها کلسیم (+Ca2)، منیزیم (+Mg2) و کربنات (-CO32) می باشند. به ترکیب کربنات و کسیم یا همان کربنات کلسیم، رسوب آهکی اطلاق می شود.

سختی دائم، آن دسته از سختی ها هستند که با حرارت دیدن آب ته نشین نمی شوند و بصورت دائم در آب باقی می مانند.

چون سختی دائم برای ما رسوب را نتیجه نمی شود با آن خیلی کار نخواهیم داشت و اصل موضوع ما سختی موقت بوده که مهمترین رسوبات ناشی از آن کربنات کلسیم و کربنات منیزم خواهد بود

با افزایش دما، حلالیت سختی موقت در آب کاهش پیدا می کند و در نتیجه رسوب را نتیجه خواهند شد

چرا رسوب برای ما مضر و هزینه بر است؟

وجود و تشکیل رسوب در سیستم، باعث مشکلات زیر می گردد:

  • بالارفتن هزینه انرژی به واسطه کاهش راندمان حرارتی سیستم
  • تحمیل هزینه در هنگام نیاز به رسوب برداری و رسوب گیری
  • خرابی قطعات و تجهیزان حساس به رسوب همانند المنت های حرارتی، شیرآلات و…

رسوب گیری و بیان هدف:

کلمه سختی گیر به غلط در مورد فیلترهای مرسوم در جلوگیری از تشکیل رسوب آهکی استفاده قرار می گیرد.

برای جلوگیری از تشکیل رسوب آهکی که در نتیجه سختی آب (TH=total hardness) بوجود می آید دو روش وجود دارد:

1- روش های فیزیکی یا شیمیایی که در آن ها با استفاده از فیلتر یا اجزای داخلی فیلتر، ذرات سختی آب از آب حذف می گردند. اطلاق کلمه سختی گیر برای این دسته از فیلترها درست است چون ذرات سختی از آب جدا می شوند و اجازه چرخش در مسیر نخواهند داشت. از جمله این روش ها، روش فیلتر شنی و روش اسمز معکوس (RO) مصطلح ترین هستند که در آبگرمکن و پکیج های خانگی کارایی ندارند.

2-روش هایی که با فرایند مکانیکی یا شیمیایی، اثر ذرات سخت از بین رفته و با عملیات مکانیکی یا شیمیایی، ذره رسوب آهکی (سختی) تا ریختن آب در فاضلاب همراهی شده و اجازه ته نشین شدن و چسبیدن آن ها به جداره ها، شیر آلات، مبدل ها و … داده نمی شود. فیلتر های پلی فسفات، فیلترهای مغناطیسی یا الکترومغناطیسی و التراسونیک در این دسته قرار می گیرند.

روش های حذف فیزیکی سختی آب:

فیلتر شنی
فیلتر تصفیه آب خانگی (تکنولوژی RO)
فیلتر اسمز معکوس (RO) صنعتی

روش های جلوگیری از تشکیل رسوب آهکی با روش غیر مکانیکی:

فیلتر پلی فسفات
فیلتر مغناطیسی
فیلتر الکترومغناطیس

جمع بندی تا ایجا اینکه روش های فیزیکی حذف رسوب آهکی چون گران قیمت و غیر مقرون به صرفه هستند در تک واحدی ها یا مصارف خانگی کوچک کاربرد و کارایی ندارند.

در نتیجه در ادامه تنها روش های غیرمکانیکی، یعنی مغناطیسی، الکترومغناطیسی و پلی فسفات را تشریح خواهیم نمود.

و همچنین متوجه شدیم که به فیلترهای مغناطیسی، الکترومغناطیسی و یا پلی فسفات بهتر است بجای اطلاق نام رسوب گیر بگوییم فیلترهای ضد رسوب آهکی.

1. فیلترهای پلی فسفات

پلی فسفات های سدیم در نوع سدیم تری پلی فسفات (STPP) و همچنین تری سدیم فسفات (TSP) در تصفیه آب کاربرد زیادی دارند. فسفات موجود در این اده شیمیایی، یون های کلسیم و منیزیم را کلاته (Celate) یا دستگیر می کنند و اجازه نمی دهند که آن دو با یون های کربنات و بی کربنات واکنش داده و در نتیجه آن کلسیت (کربنات کلسیم یا همان رسوب آهکی) تشکیل شود.

در نتیجه با حل شدن مقداری از یکی از این دو ماده در آب،  می توان نتیجه گرفت که میزان رسوب گذاری و ته نشین شدن ذرات ناشی از سختی آب در مسیر آب بهداتشی (مصرفی یا همان آب شرب) به شکل قابل ملاحظه ای کم خواهد شد.

ولی چند نکته در مورد فیلتر سختی گیر یا رسوب گیر پلی فسفات (که قرار شد ضد رسوب بگوییم) معایبی هم دارد که به آن ها اشاره می کنم و در دو دلیل زیر جمع بندی خواهیم نمود.

منطق عملکرد فیلترهای پلی فسفات بدین گونه است که کریستال هایی از پلی فسفات، داخل ظرفی مخصوص قرار داده می شود که درون این فیلترها جانمایی شده اند. زمانی که آب از فیلتر عبور می کند با هدایت و برخورد آب با کریستال های پلی فسفات، مقداری از آن ها در آب حل شده و بدین شکل عملیات سختی گیری (رسوب گیری) انجام می شود.

ولی دو نکته بسیار مهم وجود دارد:

1- در زمانی که سرعت حرکت آب زیاد شود بدین معنی که دبی آب بیشتری در منزل یا واحد درخواست شود، آیا میزان بیشتری از این ماده نیز در آب حل می گردد؟

خیر، چون زمان آب برای حل کردن پلی فسفات کمتر است و در جریان های بالاتر آب میزان پلی فسفات کمتری به سیکل تزریق می گردد که این اولین نکته منفی در این سیستم است و بدین معنی است که کنترل این سیستم در رسوب گیری کمتر می شود.

2- باید بدانید که پلی فسفات ها تا 4ppm در آب خوراکی هستند (4 میلی گرم در لیتر) و دوز بالاتراز آن غیر خوراکی یا اصطلاحا تاکسیک (TOXIC) هستند و باعث عوارض جانبی همانند استفراغ، سردرد، کاهش حجم ادرار، نفخ، دل درد، سرگیجه، پوکی استخوان، بیماری های کلیوی، ضربان قلب نامنظم و تشنج می گردند.

در نتیجه حتی اگر از پلی فسفات خوراکی هم برای ساخت کریستال یا کارتریج پلی فسفات استفاده شده باشد در صورتی که بیش از 4 میلی گرم در هر لیتر آب حل شود، غیرخوراکی است.

ممکن است که مطرح شود که آب گرم خروجی آبگرمکن یا پکیج شوفاژ دیواری استفاده شرب ندارد ولی پر واضح است که کسی نیز این موضوع را با مصرف کنندگان مطرح نمی نماید و گوشزد نمیکند. در نظر بگیرید که شب بعد از آخرین برداشت آبگرم مصرفی و بستن شیر، تا فردا صبح هیچگونه برداشتی از آب صورت نمی گیرد ولی صبح و در هنگام آخرین برداشت، حتما میزان پلی فسفات از حد خوراکی خارج شده است.

باید در نظر داشت که افراد، به خصوص کودکان در برداشت آب شرب از شیرآلات، احتمالا در وضعیت وسط شیر مخلوط (نه سرد تنها) از شیر برداشت آب خواهند داشت و حتی برخی برای پخت و پز، از آب گرم استفاده می کنند.

مزایا و معایب فیلتر پلی فسفات:
مزایا معایب
روش موثر در جلوگیری از تشکیل رسوب آهکی مصرفی بودن قرص یا کارتریج پلی فسفات
به نسبت ارزان قیمت عدم تناسب سرعت آب و میزان تزریق یا شارژ پلی فسفات
کارایی تا 500ppm سختی آب سمی و غیر خوراکی بودن آب در دوزهای بالاتر از حد مجاز

2. فیلترهای مغناطیسی

در این روش، با قراردادن آب در مسیر آهنربای دائم یا آهنربای ایجادشده توسط الکتریسیته، فرم رسوب آهکی از کلسیت (کریستال های سوزنی شکل) به آرگونیت (کروی و صیقلی) تبدیل می شود.

با تغییر ساختار رسوب آهکی (از سوزنی به صیقلی) نشست و چسبندگی رسوبات به جداره ها کاهش یافته و در نتیجه میزان رسوب در سیستم کاهش می یابد. این بدان معناست که رسوب، تا ورود به فاضلاب همراهی شده و مطمین می شویم که در اجزای داخل سیستم (همانند مبدل، شیرآلات، سردوش و…) نشست نخواهد کرد.

نکته بسیار مهم در طراحی فیلترهای مغناطیسی، تعداد آهنربا، چیدمان آهنربا و قدرت آهنربای بکار رفته (که با واحد گاوس GAUSS سنجش می شود) می باشد.

روش های مختلفی از چیدمان آهنربا در فیلترهای مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرد از جمله قرار دادن دو آهنربای تخت روبروی هم است که در ایران بسیاری از محصولات مورد استفاده قرار گرفته است ولی بهترین نوع آهنربا و چیدمان آهنربای رینگی و بصورت کاملا گرد (و نه دو اهنربای تخت روبروی هم) می باشد چرا که در این حالت میدان مغناطیسی ایجاد شده بصورت کاملا هم جهت و هم راستا با آب سیستم خواهد بود.

نکته مهم در مورد بیشتر فیلترهای مغناطیسی موجود در ایران، اینکه اکثرا برای کاهش هزینه تولید از تعداد آهنربای کافی استفاده نشده تا قدرت جلوگیری از تشکیل رسوب کافی داشته باشند . در برخی موارد مقطع جریان آب بقدری تنگ و باریک است که باعث ایجاد افت فشار بالا در مسیر آب خواهند شد.

نمونه ای از برش فیلتر مغناطیسی
مقطع باریک عبور آب و در نتیجه افت فشار بالای این فیلتر مغناطیسی

از نکات منفی در مورد فیلترهای مغناطیسی، حتی به شرطی که آهنربای بزرگ و کافی، بصورت رینگ کامل و غیر برش خورده و با قدرت کافی استفاده شده باشد، این است که در سرعت های متغیر آب، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنربا تغییری نداشته و به همانند مشکل پلی فسفات ها، کنترل ما بر روی عدم تشکیل رسوب آب، کامل و کنترل شده نخواهد بود.

به عنوان جمع بندی، برای تشخیص فیلتر مغناطیسی مناسب، ابتدا این نکته را در نظر داشته باشید که بسیاری از فیلترهای مغناطیسی کوچک (همانند بوشن) موجود در بازار بی اثر هستند و خودبخود انتخاب ما نخواهند بود و دوم آن هایی که محل گذر آب را کاهش می دهند و باعث افت فشار شدید آب خواهند شد نیز خودبخود انتخاب ما نخواهند بود.

در مورد سایر موارد، بهترین فیلتر مغناطیسی، آن فیلتری است که زمانی که جسمی آهنی (همانند آچارهای مرسوم مثل پیچ گوشتی) را به بدنه بیرونی فیلتر میزنیم، حداقل کشش و جذب به بدنه را داشته باشند و در عوض زمانی که که از داخل و همراستای با جهت حرکت آب، پیچ گوشتی را به داخل فیلتر می بریم جذب مناسبی را مشاهده کنیم.

3. فیلترهای الکترو مغناطیسی

در این روش عینا همانند روش مغناطیسی، میدان مغناطیسی با هدف تغییر شکل رسوب آهکی از کلسیت به آرگونیتی شکل، منتها اینبار توسط سیم پیچ و با جریان برق، ایجاد می گردد.

پس منطق کارکرد فیلترهای الکترومغناطیسی، عینا همانند مغناطیس می باشد.

نکته بسیار مهم و قابل توجه اینکه به اشتباه عمدی یا سهوی برخی به این نوع فیلترها آلتراسونیک می گویند که این نام برای این دسته از فیلترها درست نیست.

در بین مدل های این نوع فیلتر، آن دسته که سیم پیچ بصورت یکدست و غیر شکسته همانند تصویر دوم آمده، بسیار بهتر و کاراتر عمل می کنند چرا که کمترین نشت میدان مغناطیسی را دارند. در تصویر اول بخاطر برش از وسط این فیلرتها برای راحتی در نصب، فاصله هوایی بین دو وجه آن (هرچند ناچیز) باعث نشت شار مغناطیسی خواهد شد.

به عنوان جمع بندی مزایا و معایب این روش همانند روش مغناطیسی در نظر گرفته خواهد شد.

فیلتر الکترومغناطیس
فیلتر الکترومغناطیسی بصورت سیم پیچ روی لوله
مزایا و معایب فیلتر مغناطیسی و الکترومغناطیسی:
مزایا معایب
به نسبت ارزان قیمت کارایی تا سختی آب 350ppm
نداشتن قطعه مصرفی روش ضعیف تر به نسبت روش شیمیایی (پلی فسفات)
عدم نیاز به تعمیر و نگهداری عدم افزایش یا کاهش میدان ایجاد شده در سرعت های مختلف آب
کاملا غیر شیمیایی و بی خطر در هر شرایط

نسل های جدید فیلترهای پلی فسفات:

همانگونه که در بخش پلی فسفات ذکر شد، دو مشکل در پلی فسفات های نسل قدیم وجود دارد: یکی اینکه در برخی موارد آب غیرآشامیدنی و سمی است و دیگر اینکه بین سرعت حرکت آب و تزریق پلی فسفات رابطه مستقیم وجود ندارد. برای رفع این دو مشکل دو نسل از پلی فسفات وجود دارد:

1- نسل پلی فسفات های مایع و تزریق الکتریکی آن ها به آب

2- نسل پلی فسفات جامد متناسب با دبی آب (Proportional dosage system)

تزریق الکترونیکی پلی فسفات مایع متناسب با سرعت حرکت آب
فیلتر پلی فسفات هوشمند (proportional dosage)

در مورد اول، ین تجهیزات به دوزینگ پمپ تجهیز شده اند و متناسب با دبی آب (جریان آب)، پلی فسفات مایع را به آب تزریق میکنند که با این تکنیک هر دو مشکل سمی بودن و عدم تناسب تزریق، حل خواهد شد. در لحظه نگارش این مقاله هیچ مورد دالی یا خارجی در ایران وجود ندارد.

در مورد دوم به لطف استفاده از قطعه ای به نام ونتوری (Ventury) در این فیلترها، پلی فسفات متناسب با دبی آب به سمت آب هدایت می شود و با این تکنیک هر دو مورد ذکر شده به عنوان مشکلات پلی فسفات های معمول حل خواهد شد.

توضیح تکمیلی: ونتوری از یک انسداد جریان آب (با کاهش قطر محل عبور آب) تشکیل شده است که قبل و بعد از این انسداد دو سوراخ (محل عبور آب) به کاسه و مخزن پلی فسفات متصل شده است. زمانی که آب جریان ندارد، اختلاف فشار قبل و بعد از این انداد، صفر است در نتیجه جریان آبی به کاسه قرص پلی فسفات وچود ندارد. در زمانی که آب جریان پیدا می کند اختلاف فشار قبل و بعد از انسداد ایجاد خواهد شد که در نتیجه این اختلاف، جریان آب به کاسه پلی فسفات ایجاد خواهد شد . هر چقدر سرعت حرکت آب بیشتر شود، میزان این جریان کنارگذر، افزایش می یابد و در نتیجه میزان تزریقی پلی فسفات نیز افزایش خواهد یافت. با این تکنیک زمان هایی که آب جریان ندارد، یعنی برداشت آبی صورت نمی پذیرد تزریقی از این پلی فسفات هم به آب صورت نمی پذیرد و در نتیجه آب هیچگاه سمی نخواهد شد. و زمانی که آب جریان دارد، متناسب با سرعت عبوری آب پلی فسفات به آب تزریق میگردد یعنی، جریان بیشتر آب= تزریق بیشتر پلی فسفات به آب.

این روش همچنان عیب نیز دارد. یکی اینکه همچنان قطعه مصرفی وجود دارد و بصورت بازه زمانی دو تا سه ماهه باید قرص جدید جایگزین گردد و دوم اینکه این نوع فیلترها در محدوده دبی آب خاص مورد مصرف خواهند بود و اگر در محل هایی با دبی بالاتر مورد استفاده قرار گیرند، کارایی دقیق نخواهند داشت.

شماتیکی از نحوه عملکرد فیلترهای متناسب با جریان آب (Proportional dosing)

نسل های جدید فیلترهای رسوب گیر (ضد رسوب آهکی): تکنولوژی آند خود فدا شونده

تکنولوژی جدید که در از سال 2019 دو شرکت آلمانی و سوئیسی به دنیا معرفی کرده اند تکنولوژی ای با نام آند خود فدا شونده می باشد.

در این تکنولوژی درون فیلتر خوردگی گالوانیک را به عمد بین دو فلز روی با یک فلز با خاصیت کاتدی بالاتر (مثل مس یا تیتانیوم) ایجاد می نمایند که در آن در نتیجه عبور و حضور آب (ماده رسانا)، فلز روی فدا شده و در نتیجه آن یون روی (+ZN2) آزاد می گردد و این یون قبل از واکنش یون کلسیم یا منیزیم خود را به کربنات می چسباند. در نتیجه بجای تشکیل کربنات کلسیم (کلسیت)، رسوبی آرگونیتی شکل که چسبندگی پایین تر داشته و به جداره ها نمی چسبد ایجاد می شود.

این روش موثرترین روش موجود در دنیا بوده است و طبق گزارشات یک موسسه بین المللی در امریکا بالاترین راندمان در بین سایر روش ها را داراست (راندمان76%).

به چند علت این روش بسیار بهتر از سایر روش هاست:

اول اینکه تا سختی آب حدود 800ppm کارایی دارد. دوم اینکه هرقدر آب سختی بالاتری داشته باشد چون پیلی شیمیایی تشکیل شده بین دو فلز آن قوی تر است و در نتیجه یون روی بالاتر تولید می گردد و در نتیجه رسوب گذاری کمتر خواهد بود.

دوم اینکه هر چقدر سرعت حرکت آب بالاتر باشد نیز یل شیمیایی بهتر تشکیل شده و مجددا یون روی بالاتری تولید خواهد کرد.

این روش بسیار نو بوده و شرکت پیاکو محصولی با همکاری و هماهنگی شرکت مذکور وارد بازار ایران نموده است. 

مزایا و معایب روش آند خود فدا شونده:
مزایا معایب
کرارایی بالا در آب سخت قیمت بالاتر نسبت به سایر روش ها
بالاترین اثر بخشی در بین روش های رسوب گیری و ضد رسوب آهکی عمر مفید حداکثر 10 ساله و نیاز به تعویض بعد از 10 سال
تناسب بالا با سرعت های مختلف آب و سختی های متنوع آب
پاک کردن رسوبات موجود در گذر زمان بخاطر ساینده بودن کربنات روی
قابلیت ضد باکتری در مدل های مجهز به فلز نقره (مناسب برای آب چاه ها)
روش غیر شیمیایی و کاملا بی خطر
فیلتر با تکنولوژی آند خودفداشونده
فیلتر آند خودفداشونده شرکت Aquabion آلمان

به عنوان جمع بندی این قسمت، در صورتی که در نظر دارید یک فیلتر ر ورودی آب منزل ببندید تا بصورت کامل کل مسیرها (چه آب سرد و چه گرم) را در مقابل رسوب آهکی محافظت نمایید، فیلترها با روش آند خود فداشونده (Sacrificial Anode System) توصیه می گردد.

دیدگاه کاربران:

7 در مورد “مقایسه سختی گیرهای پکیج”

دیدگاه‌ خود را بنویسید

سبد خرید