كيفية تصميم ميسر مياه2 "كيفية اختيار نوع وكمية الريزن النشط"

كيفية تصميم water softener  "ميسر".

في المقال الأول في تصميم وحدات الميسر, ناقشنا المعلومات اللازمة للمُصمم حتي يبدأ في تصميم وحدة الميسر وهي كانت :

-          كمية المياه المطلوب إنتاجها يوميا من الوحدة وعدد ساعات التشغيل ومنهما يمكن تحديد معدل سريان المياه خلال الوحدة بالمتر مكعب في الساعة  وهي معلومة مهمة لتحديد قطر الوعاء vessel diameter الذي سيوضع فيه الريزن النشط, وتحديد نوع راس التحكم  control head كما سنعرف لاحقا

-          تحديد نسبة قياس العسر الكلي ووحدات القياس وتحويل وحدة القياس من ملي جرام في اللتر الي جزء في المليون كالسيوم كاربونات.

لمتابعة المقال الاول في تصميم وحدات الميسر, يمكن زيارة مدونتي علي اللينك لاتي:

ماذا يجب ان تعرف لكي تصمم وحدة ميسرsoftener

الان مع المرحلة التالية في تصميم وحدة الميسر وهي:

ثانيا. تحديد نوع وكمية الريزن النشط المستخدم.....

1-      تحديد نوع الريزن النشط المستخدم

الريزن النشط في مجال معالجة المياه عامة هو مادة يحدث من خلالها التبادل الايوني, وفي الميسر water softener يحدث عن طريقها التبادل الايوني بين ايونات الكالسيوم والماغنسيوم من المياه وإستبدالها بأيونات الصوديوم من الريزن النشط.

والريزن ينقسم الي اربع انواع

-          SCR” strong cation resin”

-          SAR” strong anion resin”

-          WCR” week cation resin”

-          WAR” week anion resin”

والنوع المستخدم في وحدات الميسر هو النوع الاول SCR.

وستجد عند الشراء وفقا لكتيب بيانات الريزنData sheet  أنه قد يكون نشط بالهيدروجين وليس الصوديوم, لا عليك حيث لا يشترط نوع المجموعة النشطة عند الشراء سواء تنشيط بالهيدروجين او بالصوديوم لأنه مع اول تنشيط بكلوريد الصوديوم  سيتم استبدال الهيدروجين بالصوديوم والذي بدوره سيتم استبداله بأيونات الكالسيوم والماغنسيوم أثناء الخدمة وتشغيل الوحدة

عملية التنشيط لها مقال خاص حيث سنناقش كيفية تحديد كمية الملح المطلوبة للتنشيط ومدة التنشيط وغختبار كفاءة الوحدة.

ومن الانواع المعروفة جيدا بكفائتها في الاسواق المصرية هو نوع DOWEX™ HCR-S/S Cation Exchange Resin من شركة “DOW chemicals”ونوع Na   Amberlite IR120      من شركة”Rohm and has”  الفرنسية ويمكن تحميل كتيب البيانات من اللينك الاتي:

rohm and haas IR120Na data sheet 

ويجب قراءة كتيب التعليماتData sheet  جيدا وملاحظة الاتي:

1-      Functional group هي المجموعة الفعالة وغالبا في حالة الريزن الخاص بالميسر تكون سالفونيك اسيد”Sulfonic acid” SO₃H

2-      Ion exchange capacity وهي تمثل قدرة الريزن النشط وهي مهمة في تحديد كمية الريزن المطلوب للوحدة.

2-  تحديد كمية الريزن المطلوبة

عنصر المقارنة الاول والأهم بين أنواع الماركات المختلفة للريزن هو سعة التبادل الايوني ion exchange capacity

وهو سعة كل لتر ريزن من عنصر الصوديوم  والذي سيتم إستبداله بأيونات الكالسيوم والماغنسيوم من المياه, ودائما في معظم كتيبات البيانات للريزن من الشركات والموردين المختلفين نجد ان سعة التبادلion exchange capacity  تقاس بـ "الاكوفالنت على اللتر كالسيوم كاربونات" eq/l as calcium carbonate فيما معناه مقدار ما يحتويه كل لتر ريزن من اكوفالنت كالسيوم كاربونات مع العلم ان  كل:

 1 اكوفالنت من الكالسيوم كاربونات = 50 جرام كالسيوم كربونات = 50000 جزء في المليون كالسيوم كاربونات

1eq calcium carbonate=50 gm= 50000 ppm as calcium carbonate

وكلما زادت مقدار سعة التبادل الايوني للريزن دل ذلك علي زيادة  قدرة اللتر الواحد من الريزن على معالجة كمية اكبر من المياه.وتتراوح سعة التبادل الايوني لمعظم انواع SCR بين  1.5 eq/lالي 2eq/l

أعتقد الان وضوح سبب اهمية تحويل قياس العسر الكلي من ملي جرام على اللتر الى جزء في المليون كالسيوم كاربونات وذلك طبعا لتوحيد وحدات القياس,فبعد معرفة كمية المياه المطلوبة ومعدل السريان ونسبة العسر الكلي وسعة التبادل الايوني للريزن, يمكننا الأن تحديد كمية الريزن المطلوبة قي الوحدة وذلك من المعادلة الأتية:

 

كمية الريزن باللتر=حاصل ضرب (العسر الكلي بالجزء في المليون كالسيوم كاربونات) في (معدل السريان بالمتر مكعب في لساعة )في (عدد ساعات التشغيل بالساعة) وقسمة الناتج علي (سعة التبادل الايوني بالاكوفالنت) في(50)

دورة تصميم أنظمة معالجة وتحلية المياه بخصم 70% على موقع يوديني في اللينك التالي

مثال 2

يقوم مهندس بتصميم وحده تناضح عكسي معدل سريان مياه التغذية فيها 10 متر مكعب في الساعة ويحتاج إلي تصميم وحدة ميسر لنزع العسر الذي قيمته 300 جزء في المليون كالسيوم كاربونات فما هي كمية الريزن المطلوبة لوحدة الميسر مع العلم أن الوحدة يفترض أن تعمل 12 ساعة يوميا قبل عمل التنشيط ويتوافر لدي المصمم ريزن سعة التبادل الايوني له 1.5 eq/l

في المقال القادم سنناقش كيفية اختيار الوعاء VESSEL والاحتياطات المطلوبة لاتمام التصميم بشكل قياسي, وايضا سنناقش اختيار راس التحكم المناسب لمعدل السريان والوعاءالمستخدم.