برای محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر، باید بدانیم چه مقدار آب با چه میزان سختی، بین دو نوبت احیا از دستگاه عبور می‌کند. با محاسبه بار سختی این آب و در نظر داشتن ظرفیت عملیاتی رزین، می‌توان حجم رزین موردنیاز را به لیتر مشخص کرد. این روش برای دستگاه سختی گیر رزینی خانگی، موتورخانه‌ها و سیستم‌های صنعتی کاربرد دارد البته مقدار مصرف و شرایط بهره‌برداری هر سیستم متفاوت است.
اگر قصد دارید رزین دستگاه خود را تعویض کنید، مقدار شارژ توصیه شده سازنده و فضای لازم برای شستشوی معکوس هم باید بررسی شوند. در ادامه، اطلاعات موردنیاز، فرمول محاسبه و یک مثال عددی را بررسی می‌کنیم تا بتوانید مقدار رزین موردنیاز را برآورد کنید.
اطلاعات لازم برای محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر
برای تعیین مقدار رزین موردنیاز، باید سختی آب، مقدار آب عبوری از دستگاه و فاصله بین دو نوبت احیا مشخص باشد. ظرفیت عملیاتی رزین هم مشخص کننده میزان سختی قابل حذف توسط هر لیتر رزین است. این اطلاعات برای محاسبه سختی‌گیرهای خانگی، موتورخانه‌ها و سیستم‌های صنعتی کاربرد دارند.
| داده موردنیاز | واحد | از کجا بگیریم؟ |
|---|---|---|
| آب عبوری از سختی‌گیر در روز | مترمکعب در روز | کنتور مسیر دستگاه یا اندازه‌گیری مصرف واقعی |
| سختی کل آب | mg/L بر مبنای CaCO₃ | گزارش آزمایش آب یا آزمون معتبر سختی |
| فاصله بین دو احیا | روز | برنامه بهره‌برداری و کیفیت موردنیاز آب خروجی |
| ظرفیت عملیاتی رزین | گرم سختی قابل‌حذف به‌ازای هر لیتر رزین (بر مبنای کربنات کلسیم) | اطلاعات عملکرد سازنده متناسب با شرایط احیا |
| ضریب ذخیره طراحی | بدون واحد | بر اساس نوسان مصرف، کیفیت آب و مبنای طراحی |
| دبی اوج | مترمکعب بر ساعت | بیشترین جریان موردنیاز از سختی‌گیر هنگام بهره‌برداری |
سختی آب را چگونه اندازه بگیریم؟
سختی کل آب را می‌توان با کیت معتبر اندازه‌گیری سختی یا آزمایش نمونه آب مشخص کرد. در گزارش آزمایش، سختی معمولاً با واحد میلی‌گرم بر لیتر و بر مبنای کربنات کلسیم، یعنی mg/L as CaCO₃، بیان می‌شود. برای آب چاه یا منابعی که کیفیتشان تغییر می‌کند، بررسی آزمایشگاهی و توجه به نوسان سختی اهمیت بیشتری دارد.
عدد TDS را به جای سختی کل وارد محاسبه نکنید، TDS مجموع مواد جامد محلول را نشان می‌دهد و لزوماً با سختی آب برابر نیست.
چه مقدار آب را در محاسبه وارد کنیم؟
مبنای محاسبه، حجم آبی است که واقعاً از سختی‌گیر عبور می‌کند. دقیق‌ترین راه، استفاده از کنتور مسیر دستگاه یا اندازه‌گیری حجم مصرف در یک بازه مشخص است. قبض آب زمانی برای تخمین مفید است که مشخص باشد چه سهمی از مصرف ثبت‌شده از سختی‌گیر عبور می‌کند.
برای مثال، اگر دستگاه فقط آب جبرانی موتورخانه یا آب مصرفی یک خط تولید را نرم می‌کند، همان مقدار آب را در محاسبه وارد کنید. دبی گردش آب در یک مدار بسته را نیز نباید با مقدار آب تازه ورودی به سختی‌گیر اشتباه گرفت.
اگر مصرف روزانه مشخص نیست، می‌توان آن را از حاصل‌ضرب دبی متوسط هنگام کار دستگاه در ساعات کار روزانه برآورد کرد. اما وقتی حجم مصرف روزانه را اندازه گرفته‌اید، نباید آن را دوباره در ساعات کار ضرب کنید.
فاصله بین دو احیا و ظرفیت رزین را مشخص کنید
فاصله بین دو نوبت احیای رزین سختی‌گیر، مدت بهره‌برداری دستگاه پیش از احیای بعدی است. برای مثال، اگر دستگاه روزانه ۲۰٬۰۰۰ لیتر آب تصفیه کند و فاصله دو احیا دو روز باشد، باید بار سختی ۴۰٬۰۰۰ لیتر آب را برای این دوره محاسبه کنیم. این بازه با مدت اجرای مراحل احیا و شستشو متفاوت است.
ظرفیت عملیاتی رزین را از اطلاعات عملکرد سازنده، متناسب با نوع رزین و شرایط احیا، انتخاب کنید. ظرفیت کل درج‌شده در مشخصات رزین الزاماً همان ظرفیت قابل‌استفاده بین دو احیا نیست؛ بنابراین نباید یک عدد ثابت را برای همه رزین‌ها به کار برد.
پس از محاسبه حجم رزین، دبی اوج مصرف و مشخصات مخزن نیز باید بررسی شوند تا دستگاه بتواند جریان موردنیاز را تأمین کند و فضای کافی برای انبساط بستر در شستشوی معکوس داشته باشد.
نحوه محاسبه مقدار رزین در مخزن سختی گیر
محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر در دو مرحله انجام می‌شود: ابتدا بار سختی آبی را که بین دو نوبت احیا از دستگاه عبور می‌کند محاسبه می‌کنیم؛ سپس این مقدار را بر ظرفیت عملیاتی هر واحد حجم رزین تقسیم می‌کنیم تا حجم رزین موردنیاز به دست آید.
اگر ظرفیت دستگاه یا رزین بر حسب گرین بیان شده باشد، می‌توان محاسبه را با تبدیل حجم آب به گالن آمریکایی و سختی آب به گرین بر گالن (GPG) انجام داد. در پایان، حجم رزین را به لیتر تبدیل می‌کنیم. گرین واحد جرم است و در این محاسبه، بار سختی را بیان می‌کند.
فرمول محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر
برای محاسبه حجم رزین، ابتدا حجم آب عبوری بین دو احیا و بار سختی آن را مشخص می‌کنیم؛ سپس بار سختی را بر ظرفیت عملیاتی رزین تقسیم می‌کنیم.
۱. حجم آب بین دو احیا:
حجم آب = مصرف روزانه × تعداد روز بین دو احیا
۲. بار سختی آب:
بار سختی (گرم) = حجم آب (مترمکعب) × سختی آب (میلی‌گرم بر لیتر)
اگر حجم آب را به لیتر وارد می‌کنید، حاصل ضرب را بر ۱۰۰۰ تقسیم کنید. سختی آب باید بر مبنای کربنات کلسیم گزارش شده باشد.
۳. حجم رزین موردنیاز:
حجم رزین (لیتر) = [بار سختی (گرم) × ضریب ذخیره طراحی] ÷ ظرفیت عملیاتی رزین (گرم سختی قابل‌حذف به‌ازای هر لیتر رزین)
ظرفیت عملیاتی را بر مبنای کربنات کلسیم و مطابق اطلاعات عملکرد سازنده برای شرایط احیای دستگاه انتخاب کنید. ضریب ذخیره نیز به شرایط طراحی بستگی دارد؛ عدد ۱٫۲ در مثال بعد، یک فرض محاسباتی است.
اگر ظرفیت رزین بر حسب گرین بر فوت مکعب باشد، از این روابط استفاده کنید:
- حجم آب به گالن آمریکایی = حجم آب به لیتر ÷ ۳٫۷۸۵
- سختی به GPG = سختی به میلی‌گرم بر لیتر، بر مبنای کربنات کلسیم ÷ ۱۷٫۱
- بار سختی به گرین = حجم آب بین دو احیا به گالن آمریکایی × سختی به GPG
- حجم رزین به فوت مکعب = [بار سختی به گرین × ضریب ذخیره] ÷ ظرفیت عملیاتی به گرین بر فوت مکعب
- حجم رزین به لیتر = حجم رزین به فوت مکعب × ۲۸٫۳۲
برای آب رقیق، سختی گزارش‌شده با واحد ppm بر مبنای کربنات کلسیم تقریباً همان مقدار عددی mg/L را دارد. در مثال بعد، محاسبه را با روش گرین انجام می‌دهیم و نتیجه نهایی را به لیتر تبدیل می‌کنیم.
در راهنمای محاسبه سختی‌گیر سایت DWT آمده است:
“Then: resin volume = load per interval ÷ capacity.”
ترجمه:
«حجم رزین برابر است با بار سختی آب بین دو نوبت احیا، تقسیم بر ظرفیت عملیاتی رزین.»
مثال محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر برای مصرف روزانه ۲۰٬۰۰۰ لیتر
فرض کنیم روزانه ۲۰٬۰۰۰ لیتر آب از سختی‌گیر عبور می‌کند و سختی کل آب ورودی ۴۰۰ میلی‌گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم است. در این مثال، فاصله بین دو نوبت احیای رزین را دو روز در نظر می‌گیریم. این فاصله، فرض مثال است و برای همه دستگاه‌ها یکسان نیست.
۱. محاسبه حجم آب بین دو احیا
حجم مصرف روزانه را در تعداد روزهای بین دو احیا ضرب می‌کنیم:
بنابراین دستگاه باید بار سختی ۴۰٬۰۰۰ لیتر آب را پیش از احیای بعدی حذف کند.
۲. تبدیل حجم آب به گالن آمریکایی
۳. تبدیل سختی آب به GPG
این عدد، مقدار سختی در هر گالن آب را بیان می‌کند؛ منظور تعداد دانه‌های رزین نیست.
۴. محاسبه بار سختی با در نظر گرفتن ذخیره طراحی
حجم آب بر حسب گالن را در سختی بر حسب GPG ضرب می‌کنیم. برای این مثال، ضریب ذخیره طراحی را ۱٫۲ فرض می‌کنیم؛ یعنی ۲۰ درصد ظرفیت اضافه نسبت به بار محاسبه‌شده. انتخاب این ضریب در پروژه واقعی به شرایط طراحی بستگی دارد.
برای جلوگیری از اختلاف ناشی از گردکردن، در محاسبه بالا از مقادیر تبدیل‌نشده استفاده شده است. بار سختی طراحی تقریباً ۲۹۶٬۶۴۷ گرین خواهد بود.
۵. محاسبه حجم رزین به فوت مکعب و لیتر
فرض کنیم ظرفیت عملیاتی رزین انتخابی، در شرایط احیای موردنظر، ۳۰٬۰۰۰ گرین بر فوت مکعب باشد. این مقدار باید از اطلاعات عملکرد سازنده تأیید شود و عدد ثابتی برای همه رزین‌ها نیست.
حجم محاسباتی رزین را به لیتر تبدیل می‌کنیم:
با فرض‌های این مثال، حجم محاسباتی رزین حدود ۲۸۰ لیتر است.
اگر حجم را به ۱۰ فوت مکعب گرد کنیم، معادل آن حدود ۲۸۳ لیتر خواهد بود. مقدار شارژ نهایی باید با مشخصات دستگاه تطبیق داده شود.
آیا با این محاسبه می‌توان سایز مخزن را انتخاب کرد؟
این محاسبه، حجم رزین موردنیاز از نظر ظرفیت حذف سختی را مشخص می‌کند. برای انتخاب مخزن، باید دبی اوج، ارتفاع بستر، افت فشار، مشخصات شیر و توزیع‌کننده و فضای لازم برای انبساط رزین در شستشوی معکوس نیز بررسی شوند.
بروشور دستگاه و اطلاعات عملکرد رزین را از سازنده دریافت کنید. اگر قصد تعویض رزین مخزن موجود را دارید، مقدار شارژ توصیه‌شده همان دستگاه را نیز کنترل کنید؛ حجم محاسباتی به‌تنهایی مجوز افزایش مقدار رزین داخل مخزن نیست.
سؤالات متداول درباره محاسبه مقدار رزین سختی‌گیر
برای مخزن سختی‌گیر موجود چقدر رزین بخریم؟
ابتدا مقدار شارژ توصیه‌شده سازنده را از کاتالوگ یا مشخصات دستگاه پیدا کنید. اگر این اطلاعات موجود نیست، مدل مخزن، ابعاد داخلی، ارتفاع بستر و فضای لازم برای شستشوی معکوس باید بررسی شوند. حجم اسمی مخزن به‌تنهایی مقدار رزین را مشخص نمی‌کند. پیش از خرید، مراحل تعویض رزین سختی‌گیر و مشخصات دستگاه را بررسی کنید.
آیا می‌توان مخزن سختی‌گیر را کاملاً از رزین پر کرد؟
در دستگاه‌هایی که بستر رزین هنگام شستشوی معکوس منبسط می‌شود، باید فضای کافی بالای بستر باقی بماند. مقدار این فضا به نوع رزین، دمای آب، جریان بکواش و طراحی دستگاه بستگی دارد. نسبت‌هایی مثل دوسوم یا سه‌چهارم، دستور عمومی برای همه مخزن‌ها نیستند؛ مقدار شارژ را مطابق مشخصات سازنده انتخاب کنید.
آیا ظرفیت کل رزین را می‌توان مستقیم در فرمول محاسبه وارد کرد؟
ظرفیت کل، مشخصه ظرفیت تبادل یونی رزین است؛ اما ظرفیت عملیاتی، مقدار قابل‌استفاده در شرایط مشخص بهره‌برداری و احیاست. برای تعیین حجم رزین موردنیاز بین دو احیا، از ظرفیت عملیاتی متناسب با کیفیت آب، مقدار نمک، روش احیا و سختی مجاز خروجی استفاده کنید
آیا می‌توان عدد TDS را به جای سختی آب وارد محاسبه کرد؟
خیر. TDS مجموع مواد جامد محلول را نشان می‌دهد و با سختی کل آب یکسان نیست. برای محاسبه مقدار رزین، سختی کل را با آزمایش یا کیت معتبر اندازه بگیرید و واحد گزارش را کنترل کنید؛ معمولاً این مقدار به صورت میلی‌گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم بیان می‌شود.
رزین سختی‌گیر باید هر چند روز یک‌بار احیا شود؟
فاصله ثابتی برای همه دستگاه‌ها وجود ندارد. زمان یا حجم آب قابل‌تصفیه بین دو احیا به ظرفیت عملیاتی بستر، سختی ورودی، مصرف آب و کیفیت موردنیاز خروجی بستگی دارد. فاصله دو احیا را با مدت اجرای شستشو و احیا اشتباه نگیرید.