دستگاه های
تبادل یونی از نظر شکل ظاهری بسیار شبیه
فیلتر شنی تحت فشار می باشند. حرکت آب معمولاً از بالای دستگاه به طرف پایین است و همچنین آب نمک (یا محل احیاء) نیز از بالا به پایین حرکت می کند. ابتدا حجم و مقدار رزین مورد نیاز برای یک سیکل کاری که 8 ساعت الی چندین روز می تواند باشد تعیین می شود و سپس مشخصات بستر از نظر ابعاد و قطر مخزن و تعداد و غیره تعیین می شود. (لازم به تاکید است که ظرفیت رزین تابع عواملی است که در ذیل به آنها اشاره شده است)
شدت جریان آب در حالت سرویس معمولاً در حدود 3 الی 10 گالن به ازای هر فوت مربع سطح بستر در دقیقه (180 الی 600 متر مکعب به ازای هر متر مربع سطح بستر در روز) و ارتفاع رزین در ستون رزینی معمولاً در حدود 30 الی 72 اینچ (70 الی 180 سانتیمتر) و قطر دستگاه یا
ستون سختی گیر معمولاً در حدود 1 الی 4 متر در نظر گرفته می شود. بنابراین در مواردی که یک دستگاه برای مصرف خاصی جوابگو نباشد از چندین دستگاه استفاده می شود و اصولاً به علت آنکه احیاء شستشو رزین در حدود 30 الی 60 دقیقه زمان می گیرد، در مواردی که بطور دائم به خروجی
دستگاه تصفیه RO یا
پکیج تصفیه فاضلاب نیاز هست، از دو پکیج موازی برای
سختی گیری استفاده می شود که در صورت تحت احیاء بودن اولی، پکیج دومی آب را تصفیه نماید.
در دستگاه
سختی گیر، رزین ها معمولاً روی بستری به ارتفاع 30 الی 50 سانتی متر از شن gravel یا زغال قرار می گیرند که قطر شن در حدود 6 الی 8 میلی متر (در مقایسه با قطر دانه های رزین 4 الی 5 میلی متر) می باشد. تمام سطوح فلزی داخل
سختی گیر باید در مقابل خورندگی مقاوم باشند زیرا آب نمک از خاصیت خورندگی زیادی برخوردار است. در موقع شستشوی معکوس حجم رزین در حدود 50 درصد متورم خواهد شد و در نتیجه فضای بالای رزین باید امکان این انبساط را بدهد. این شستشو باعث پاک شدن بستر رزینی از مواد معلق و شناوری که توسط آب وارد دستگاه شده اند می گردد. شدت شستشوی معکوس در حدود 7 الی 8 گالن به ازاء هر فوت مربع در دقیقه و تقریباً معادل سرعت آب در شرایط سرویس (شدت جریان سطحی در حال
تصفیه آب) در نظر گرفته می شود. لازم به ذکر است شدت جریان بیش از این مقدار باعث شسته شدن و خروج رزین از ستون
سختی گیر می گردد. در دستگاه های مدرن، سیکل کامل توقف آب سرویس، شستشوی معکس، احیاء با آب نمک، شستشوی آب نمک، اتصال مجدد جریان آب خام، به صورت اتوماتیک و یا بوسیله کنتورهای ساعتی و یا کنتورهای حجمی (یعنی پس از عبور حجم معینی از آب دستگاه عمل می کند) انجام می گیرد. ولی به هر حال بهتر است که دستگاه هم به طور اتوماتیک و هم به صورت نیمه اتوماتیک و دستی عمل نماید تا دارای انعطاف بیشتری باشد.
عملکرد دستگاه سختی گیر رزینی جهت پیش تصفیه پکیج تصفیه فاضلاب یا دستگاه تصفیه RO
هزینه بهره برداری و مخارج مواد شیمیایی ( نمک یا اسید یا سود کاستیک) استفاده از سیستم های
تبادل یونی را به آبهایی محدود می سازد که غلظت سختی از حدود 150 الی 300 میلی گرم در لیتر بیشتر نباشد و البته اگر مواد اولیه احیاء کردن ارزان و یا روش های
سختی گیری دیگر، گران تر باشند این محدوده بیشتر خواهد بود. ولی به هر حال عامل موثری در انتخاب سیستم
تصفیه آب و
پساب می باشند.
عوامل موثر در ظرفیت دستگاه سختی گیر و سیکل سرویس
عواملی که در کارایی و ظرفیت یک سیستم رزینی، خصوصاً دستگاه سختی گیر موثرند و باعث می شود که طول سیکل سرویس افزایش یابد عبارتند از:
- مقدار مصرف ماده احیاء کننده: به عبارت دیگر ظرفیت رزین تا حدودی تابع مقدار نمک (یا اسید) مصرفی در زمان احیاء رزین می باشد. معمولاً از دو تا 5 برابر مقدار تئوریک نمک استفاده می گردد. تا ظرفیت رزین در حد مناسب باشد؛
- غلظت املاح آب: هر چقدر غلظت املاح آب بیشتر باشد ظرفیت رزین کاهش می یابد. معمولاً آبهایی که دارای املاح بیش از 4000 میلی گرم در لیتر هستند قابل سختی گیری با روش های متداول تبادل یونی نیستند و ظرفیت رزین در این محدوده جوابگو نمی باشد؛
- سرعت جریان آب در زمان احیاء: هر چقدر سرعت جریان آب کاهش یابد، و بستر رزینی به طور آهسته تری احیاء گردد راندمان احیاء بیشتر بوده و رزین ظرفیت بیشتری پیدا می نماید؛
- غلظت نمک مصرفی در احیاء: هر چقدر غلظت نمک مصرفی بیشتر باشد ظرفیت رزین نیز افزایش می یابد ولی به طور کلی معمولاً از غلظت نمک در محدوده 8 الی 12 درصد استفاده می شود؛
- عوامل دیگری نیز می توانند در ظرفیت رزین موثر واقع شوند از جمله ترکیب شیمیائی آب، کیفیت آب تصفیه شده، درجه حرارت، و غیره که نقش کمتری نسبت به عوامل فوق در ظرفیت رزین دارند.