Công nghệ làm mềm nước cứng

I. Khái niệm nước cứng và nước nồi hơi

Nước cứng là nước có hàm lượng Ca2+ và Mg2+ cao. Nước sinh hoạt sử dụng hằng ngày hoặc nước ngầm được bơm lên bởi các giếng khoan luôn chứa một hàm lượng Ca2+ và Mg2+ lớn hơn mức cho phép.

Nước nồi hơi là nước đã được làm mềm, giảm độ cứng (nghĩa là giảm thiểu hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ có chứa trong nước). Để tránh hiện tượng đóng cặn trong nồi hơi, gây hiện tượng nổ nồi hơi và làm giảm hệ số truyền nhiệt của nồi hơi.

Nước cấp cho nồi hơi thường được lấy từ nguồn nước máy của khu công nghiệp hoặc từ nguồn nước sông, suối, nước giếng. Các nguồn nước này đều có chứa một hàm lượng Ca2+ và Mg2+  (nước cứng) nhất định tùy thuộc vào nguồn nước và khu vực địa lý. Loại nước này cần được xử lý làm mềm trước khi đưa vào cấp cho nồi hơi.

Để ngăn ngừa việc tạo ra cặn bám trong nồi hơi, phương pháp chủ yếu là làm mềm triệt để nước cấp cho nồi hơi và nâng pH để ngăn ngừa quá trình tạo cặn bám.

II. Tác hại của nước cứng gây ra trong quá trình xử dụng 

+ Trong sinh hoạt: Nước cứng cũng không dùng để pha chế thuốc vì có thể gây kết tủa làm thay đổi thành phần của thuốc. Khi dùng nước cứng nấu làm rau, thịt khó chín; làm mất vị của nước chè. Giặt bằng nước cứng tốn xà phòng do Ca2+ làm kết tủa gốc axit trong xà phòng và làm xà phòng không lên bọt.

+ Trong công nghiệp: Nước cứng gây cho các thiết bị công nghiệp (thiết bị lạnh, nồi hơi,…) dẫn đến tình trạng bám cặn trên bề mặt thiết bị đun nấu, làm giảm hệ số lưu thông lưu lượng trên đường ống, dần dần có thể gây áp lực lớn có thể gây nổ nồi hơi trong một thời gian dài.

+ Đặc biệt đối với nồi hơi: Nước cứng sẽ làm giảm hiệu quả truyền nhiệt của nồi hơi, và gây tắc các đường ống dẫn nước và dẫn hơi. Sẽ gây ra hiện tượng nổ nồi hơi, rất nguy hiểm.

III. Các phương thức hiệu quả để làm mềm nước cứng hiện nay

Làm mềm nước cứng chủ yếu dựa vào quá trình trao đổi ion. Trong quá trình làm mềm nước, muối Ca và Mg tạo gây nên độ cứng được trao đổi với muối Na tạo thành muối tan tốt trong nước và không gây nên lớp căn cứng trên bề mặt trao đổi nhiệt. Khi các trao đổi ion đã đầy chúng được hoàn nguyên bằng dung dịch muối. Khi hoàn nguyên, ion Na+ trong dung dịch muối sẽ đẩy các ion Ca2+ và Mg2+ ra ngoài, bằng cách đó phục hồi lại khả năng trao đổi của hạt lọc và hệ thống trở về trạng thái ban đầu. Xem thêm về muối tinh khiết hoàn nguyên hạt trao đổi ion.

IV. Xin giới thiệu hệ thống làm mềm nước cứng của công ty Chemic

Sơ đồ công nghệ của hệ thống thiết bị làm mềm nước cứng của công ty CHEMIC được giới thiệu như ảnh sau:

4.1 Các thiết bị có trong hệ thống làm mềm nước cứng

• Vỏ cột lọc composite (chọn kích thước cột tùy theo công suất nước cần sử dụng) .
• Autovalve dùng để điều khiển các quá trình làm việc của bộ làm mềm. (tùy chọn)
• Vật liệu lọc dùng cho bộ làm mềm là Hạt nhựa trao đổi ion gốc Na+.
• Bình PVC chứa dung dịch muối tái sinh hạt nhựa trao đổi ion (bổ sung ion Na+ cho vật liệu lọc)
• Các bơm nước vào ra, và hệ thống van điều khiển, đường ống công nghệ

4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mềm nước cứng

Bộ làm mềm nước hoạt động dựa trên quá trình điều khiển của Autovalve, nước nguồn được bơm áp đẩy qua Autovalve (áp suất đầu vào nên đạt được 1.5 – 2.5 bar) đưa vào vỏ cột lọc chứa hạt nhựa trao đổi ion, thông qua quá trình trao đổi ion để loại bỏ những tạp chất gây ra độ cứng : Canxi, magie …  trong nước. Sau một thời gian hoạt động nên dùng dung dịch muối tinh khiết để tái sinh hat nhựa trao đổi ion (bổ sung ion Na+)

*) Qui trình làm việc của Autovalve :

Autovalve hoạt động theo 5 quá trình cơ bản :

• Quá trình lọc (FILTER) : trao đổi ion trong nước để khử cứng . Nước ra được sử dụng .
• Quá trình rửa ngược (BACKWASH) : rửa ngược vật liệu lọc để làm sạch và loại bỏ các cặn bẩn bám trên vật liệu lọc và bên trong vỏ cột lọc. Nước ra sẽ xả bỏ .
• Quá trình tái sinh (SLOWRINSE/BRINE) : rửa xuôi chậm à hút dung dịch muối bảo hòa để tái sinh vật liệu lọc . Nước ra sẽ xả bỏ .
• Quá trình rửa nhanh (FASTRINSE) : rửa sạch lại lần nữa vật liệu lọc . Nước ra sẽ xả bỏ .
• Qúa trình trả nước về bồn muối tái sinh (REFILL) : nước sạch sẽ được đưa về bồn muối tái sinh để hòa tan với dung dịch muối lần nữa giúp tiết kiệm nước khi pha dung dịch muối. (Sau khi quá trình REFILL kết thúc, Autovalve tự chuyển sang qúa trình FILTER bình thường)

V. VẬT LIỆU LỌC :

1/ Hạt nhựa trao dổi ion :

• Vật liệu lọc để làm mềm nước được sử dụng là hạt nhựa trao đổi ion gôc Na+.
• Số lượng hạt trao đổi ion được sữ dụng phụ thuộc vào kích thước vỏ cột lọc và công suất nước sản phẩm .
• Hạt nhựa trao đổi ion theo qui cách chỉ có thể trao đổi để khử 90% độ cứng nước đầu vào, nên người sử dụng cần kiểm tra độ cúng nước đầu vào để sử dụng bộ làm mềm đạt hiệu quả tốt nhất .
• Cần thiết tái sinh vật liệu lọc thường xuyên để đảm bảo bộ làm mềm hoạt động ổn định, hiệu quả và tuổi thọ kéo dài .

2/ Dung dịch muối tái sinh :

• Muối sử dụng là muối công nghiệp tinh khiết hoặc muối ăn bình thường đều được .
• Muối được pha vào nước tới khi bảo hòa thì thôi . 20 – 25 kg muối hạt pha vào 120 lít nước sạch.
• Thường xuyên kiểm tra và bổ sung muối vào bình tái sinh

VI. MODEL VÀ THÔNG SỐ CÁC HỆ THỐNG LÀM MỀM NƯỚC CỨNG CỦA CÔNG TY CHEMIC: 

Ngoài việc lựa chọn công suất cho hệ thống làm mềm nước sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng , ta phải xác định chất lượng nước đầu vào và đầu ra, để lựa chọn hệ thống có thể có công suất lớn hơn nhu cầu để đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước thành phẩm và thời gian sử dụng tái sinh vật liệu lọc .

Xuất xứ của hạt nhựa trao đổi ion cation cũng ảnh hưởng tới chất lượng nước thành phẩm và thời gian tái sinh hạt nhựa. Vì vậy để lựa chọn cho mình một hệ thống tốt nhất