Dedurizatoare apa

DEDURIZATOARE APA

Scopul dedurizarii este acela de a elimina sarurile de calciu si magneziu care produc duritatea apei si sunt la originea crustelor ,si inlocuirea lor cu saruri de sodiu ,care sunt mult mai solubile chiar si la temperaturi mari.

Echipamentul care permite acest proces este Dedurizatorul,definit si ca SCHIMBATOR DE IONI,deoarece in functionare schimba chimic calciul si magneziul cu sodiul care formeaza saruri solubile.

Schimbul chimic se efectueaza la trecerea apei printr-un strat de rasini continute de aparat. Rasinile sunt microsfere de culoare galben-maro,cu dimensiuni cuprinse intre 0,3-1,2mm.Printr-un procedeu artificial acestea sunt dotate cu proprietatea de a capta ionii de calciu si magneziu,eliberand ionii de sodiu cu care sunt incarcate.Deasemeni,ele elibereaza ionii de calciu si magneziu ptr.a recapta sodiul daca acesta din urma se gaseste in solutii cu concentratie ridicata(ex saramura =sol.de apa cu sare in maximum de concentratie si de solubilitate).Pe acest principiu(reversibilitate)se bazeaza regenerarea rasinilor dupa saturarea cu ioni de calciu si magneziu.

Dedurizatorul este alcatuit (in principal)dintr-un rezervor ce contine rasini schimbatoare de ioni,un tablou de comanda cu functii hidraulice si electrice,dintr-un rezervor de sare in care se formeaza saramura necesara ptr.regenerarea rasinilor,conductele si armaturile aferente (Fig.36).

In timpul functionarii apa,trecand prin capul de comanda(valva hidraulica),patrunde in rezervorul de rasini de sus in jos si traverseaza stratul de rasini,eliberandu-se de ionii de calciu si magneziu si imbogatindu-se cu ioni de sodiu. Cand rasina se "consuma" nu mai poate realiza schimbul ionic, asa incat apa are aceleasi caracteristici de duritate atat la intrarea in dedurizator cat si la iesire. In acest moment trebuie efectuata regenerarea rasinilor,ptr.a se putea efectua un nou ciclu de tratare al apei.

In timpul etapei de regenerare dedurizatorul nu mai furnizeaza apa dedurizata,dar poate furniza o cantitate de apa netratata prin intermediul unui by-pass intern,care este deschis pe tot timpul fazei de regenerare.

1.REGENERAREA

Pentru regenerarea rasinilor ,se aspira saramura prin intermediul unui system hidraulic dotat cu ejector dintr-un rezervor unde s-a introdus sare si apa in concentratie max.posibila.Saramura ,traversand stratul de rasini,reda acestuia incarcatura de sodiu,eliberand ionii de calciu si magneziu prin intermediul valvei de comanda,in acelasi timp cu apa de spalare.

Reactiile chimice din timpul procesului de dedurizare:

Ca(HCO₃)₂ + R-Na = R-Ca + 2NaHCO₃

Unde:

Ca(HCO₃)₂ - bicarbonat de calciu

R-Na - ioni de sodiu (trec de pe rasina in apa )

R-Ca - ioni de calciu (trec din apa pe rasina )

NaHCO₃ -carbonat acid de sodiu

Fazele REGENERARII sunt urmatoarele:

spalare in contracurent

aspirare de saramura

spalare lenta

spalare rapida

reumplerea cu apa a rezervorului de saramura

Capacitatea de schimb a rasinilor ,numita si capacitate ciclica,a unui dedurizator este un parametru tehnic calculat in faza de proiectare,dar care poate fi influentat in faza operationala de urmatoarele caracteristici:

a- calitatea(puritatea)apei si raportul duritate/salinitate

b- presiunea de exercitiu,care influenteaza direct cantitatea de saramura aspirata

c- debitul de varf al apei,care poate determina eventualele scapari de apa netratata

d- calitatea si puritatea sarii,care poate reduce capacitatea de schimb a rasinilor,colmatandu-le

Capul de comanda este conceput sa comande diversele functii hidraulice fara interventii din exterior.Automatizarea este conceputa sa comande functionarea in mod automat,tinind cont de consumul de apa precalculat sau de cel real.

Functie de automatizarea diverselor faze,dedurizatoarele pot fi:

a- manuale- ptr.masinile de preparat cafea sau ptr.masinile de spalat

b- semiautomate-toate functiile sunt programate automat,dar este necesara o comanda de initiere a regenerarii

c- automate,cu timmer- regenerarea este controlata de un ceas zilnic sau saptamanal,cu care se programeaza ziua si ora de regenerare ,in baza consumului de apa prevazut,al duritatii si al capacitatii ciclice

d- volumetrice- regenerarea este comandata exclusiv in baza cantitativa de apa furnizata la utilizator,

folosite exclusiv ptr.uz tehnic si industrial

e- cu microprocessor - regenerarea este comandata cu frecventa zilnica sau un multiplu de zile,dar cu posibilitatea interventiei automate ptr.efectuarea unei noi regenerari,daca volumul de apa furnizat a ajuns la capacitatea ciclica ptr.care afost dimensionat dedurizatorul

f-  duplex-compus din doua dedurizatoare cu functionare in paralel si alternativ,ptr.a putea furniza in permanenta apa dedurizata

g- triplex_ compus din trei dedurizatoare,din care doua infunctiune si un al treilea in asteptare ptr.a-l inlocui pe cel care se va afla in faza de regenerare

2.DOMENIUL DE FOLOSIRE

Duritatea apei nu este responsabila numai de producerea crustelor,ci are implicatii negative si in alte domenii de utilizare cu consecinte directe si indirecte de marire a costurilor.

Avantaje date de folosirea apei tratate (dedurizate)

a-Curatarea porilor din pielea umana

b-Rufele raman albe,fara impuritati,cu culori vii,fara a folosi inalbitor

c-Sticlaria devine stralucitoare,nemaiprezentand zone matuite

d-Robinetii raman stralucitori si isi pastreaza culorile,nu mai prezinta zone mate

e-Gustul ceaiului si al cafelei este mai bun,la fel cel al legumelor si fructelor

f-Randament mai bun in toate operatiunile de curatare

Economii rezultate din folosirea apei dedurizate

a-Consumuri scazute de detergenti si alte produse folosite in igiena personala(cu 50-70%mai putin)

b-Durata de viata mai mare a tesaturilor,care nu mai sunt afectate de depunerile de calcar intre fibre

c-Economie de substante ptr.igiena personala

d-Costuri mici de intretinere ptr.boiler,robineti,miscelatoare,conducte,serpentine ptr.producerea A.C.S

f-Durata mai mare de viata a aparatelor electrocasnice(masini de spalat,de preparat cafea,spalatoare)

Deasemenea,in multe instalatii de uz tehnologic,apa dedurizata este indispensabila.

Pentru dedurizatoarele de uz domestic,este necesar sa se respecte dispozitiile DMS 443/21.12.1990,care prevad efectuarea automata a regenerarii la max. 4 zile,dezinfectarea automata a rasinilor consummate si furnizarea unei ape potabile cu caracteristici optime.

3. AUTODEZINFECTAREA RASINILOR

Are scopul de a realiza o dezinfectare a rasinilor in timpul efectuarii fiecarei regenerari,ptr.a evita profilarea (dezvoltarea)bacteriilor prezente in cantitate admisa in apa potabila ,dar care pot deveni periculoase ptr.sanatate atunci cand se dezvolta in mod necontrolat.Operatia este obligatorie ptr.apa potabila folosita ptr.uz casnic.

3.1.AUTODEZINFECTAREA PRIN ELECTROLIZA

Este un system alcatuit din 2 electrozi de titan montati pe conducta de legatura dintre valva hidraulica de comanda si rezervorul de saramura ,si este declansat in momentul efectuarii fazei de aspiratie a saramurii.Operatia este facilitata de emiterea unui curent continuu de tabloul de comanda.

.In principiu are loc transformarea unei mici cantitati de clorura de sodium -sare dizolvata in apa din saramura-in clor in stare gazoasa libera cu inalte proprietati dezinfectante,care garanteaza protejarea rasinilor impotriva proliferarii bacteriilor.

Fazele successive de eliminare a apei reziduale la canal din timpul procesului de regenerare al rasinilor,elimina clorul in exces,apa furnizata ulterior de dedurizator fiind potabila.

Sistemul de autodezinfectie GEL are posibilitatea de a inversa polaritatea electrozilor la fiecare faza de regenerare,evitand depunerile saline care i-ar micsora eficacitatea(Fig.37)

3.2. AUTODEZINFECTAREA PRIN SISTEM ECOGEL

Noile dedurizatoare ecologice ECOLUX si ECOKAL nu necesita un sistem separat de autodezinfectie deoarece produsul regenerant ECOGEL este deja aditivat si,datorita formulei sale speciale, se efectueaza regenerarea si dezinfectia in acelasi timp. In acest fel se reduc costurile si se simplifica operatiile de intretinere.

4. DIMENSIONAREA DEDURIZATOARELOR

Trebuie luati in considerare urmatorii parametrii:

1-Duritatea apei de tratat-exprimata in grade franceze

2-Duritatea ceruta la iesirea apei din dedurizator(daca este vorba de apa potabila,trebuie sa avem o duritate reziduala la iesirea din dedurizator de 15sF)

3-Consumul zilnic de apa

4-Debitul max. si debitul de varf solicitat la utilizator

4.1.DURITATEA APEI DE TRATAT

Poate fi masurata cu kit-ul GEL.

Pentru toate calculele se va lua intotdeauna in consideratie duritatea totala,deoarece tratamentul de dedurizare actioneaza asupra tuturor sarurilor care provoaca duritatea,fara a se face distinctie.

4.2.DURITATEA CERUTA

Apa tratata de o instalatie de dedurizare ,denumita si "APA DULCE",poate fi furnizata la valoarea de 0sF,dar in anumite cazuri(apa potabila) trebuie efectuata o miscelare intre apa dedurizata si cea dura,asa incat duritatea reziduala sa nu fie mai mica de 15s F. In acest caz va trebui luata in considerare diferenta de duritate dintre apa de tratat si apa furnizata si nu duritatea apei de la intrarea in dedurizator.

Calculul duritatii effective de tratat ptr.apa de uz potabil

Ex. Duritatea apei la intrare = 35s F

35s F - 15s F = 20s F

Deci:

-Duritatea apei la intrarea in dedurizator =35s F

-Duritatea apei potabile = 15s F

-Valoarea duritatii de tratat =20s F

4.3.CONSUMUL ZILNIC

Trebuie stabilit ptr.autonomia dedurizatorului intre doua regenerari,tinand cont ca in faza de regenerare acesta nu poate furniza apa dedurizata ci numai apa dura.Este important ca operatia de regenerare sa se efectueze cand nu avem consum(noaptea)

Consumul de apa este variabil in timp,dar ne putem baza pe valorile urmatoare:

a-Locuinte normale - 150 l/zi/persoana = 0,15 m3/om/zi

b-Locuinte medii - 250 l/zi/persoana = 0,25 m3/om/zi

c-Locuinte de lux -400 l/zi/persoana = 0,4 m3/om/zi

Inmultind aceste date cu nr. de persoane se va afla consumul zilnic total..

Daca nu se cunoaste nr.de persoane /apartament,se va lua in calcul un nr.de 4 persoane/apartament.

4.4 DEBITUL MAXIM

Acesta trebuie sa satisfaca cererea de apa in momentul in care majoritatea utilizatorilor consuma simultan apa,fara a fi prezente caderi de presiune sau de flux.

Pentru locuintele noi se vor respecta normele UNI 9182/87(Italia)

Pentru locuintele vechi,calculul precedent este satisfacator.

In continuare, sunt date debitele de varf teoretice in cazul in care in toate apartamentele se deschid robinetii:

a)-Locuinte normale,cu servicii singulare . . . . 12 l/min/apartament

b)-Locuinte medii,cu servicii duble . . .. . . . . 18 l/min/apartament

c)-Locuinte de lux -vile . . . . . . . . . . . .. 28 l/min/apartament

d)-Hoteluri,spitale etc . . . . . . . . . . . . . 28 l/min/apartament

In realitate consumul este mai mic si se ia in calcul un factor statistic,denumit coefficient de simultaneitate,care corespunde procentului ptr.nr.max.de robineti care se deschid simultan,procent care descreste cu cresterea nr.de utilizatori,deoarece descreste probabilitatea de deschidere simultana (Tabelul 8)

Tabelul 8. Factori de simultaneitate ptr.calculul debitului maxim efectiv

Inmultind debitul dintr-un singur apartament (fig.47) cu nr.de apartamente si cu coef.de simultaneitate ,vom obtine debitul max.efectiv.

Exemplul 1 : Locuinte normale -8 apartamente,servicii singulare

Debit/apartament x Nr.apartamente = Debit max.teoretic

12 l/min x 8 = 96 l/min

Debit max.teoretic x coef.simultaneitate = Debit max.efectiv

96 l/min  x 0,46(46%) = 44,16 l/min

Exemplul 2 : Locuinte normale cu cerere mare de apa(hoteluri) - 20 apartamente

Debit/apartament x Nr.apartamente = Debit max.teoretic

28 l/min x 20 = 560 l/min

Debit max.teoretic x coef.simultaneitate = Debit max.efectiv

560 l/min x 0,35 (35% ) = 196 l/min

Nota: ptr. a obtine apa la duritatea de 15 F,o parte din apa trece prin by-pass fara a traversa dedurizatorul

Ptr.instalatii mici,apa care trece prin by-pass nu se ia in calcul.

In cazul unei ape cu 45s Fduritate,15s F duritate reziduala (ptr.apa potabila) reprezinta 33%. Inseamna ca o treime din cantitatea de apa nu trece prin dedurizator ci prin by-pass.

In Exemplul 2 ,33% din cantitatea de apa totala (debit max. de 196 l/min) reprezinta 64,66 l/min,ceea ce inseamna ca poate fi ales un dedurizator cu debit inferior de 131 l/min in loc de 196 l/min,deoarece diferenta de cantitate de apa trece prin by-pass.

Acest lucru este valabil in cladiri cu un nr.de apartamente mai mare de 15-20,putand alege un dedurizator corespunzator dar la un pret si cu dimensiuni mai reduse.

4.5. ALEGEREA DEDURIZATORULUI

In GUIDAQUA sunt prezentate tabelele ptr.alegerea corecta a dedurizatorului,functie de nr.de persoane si de duritate.Este necesar sa se cunoasca criteriile fundamentale ptr.calcululdedurizatorului,in scopul unei alegeri cat mai exacte functie de conditiile specifice de functionare

1-Calculul modelului dedurizatorului functie de capacitatea, in litri,a rezervorului de rasini

Date de calcul: 3 locuinte,12 persoane,duritatea apei la intrarea in dedurizator de 39s F,uz potabil(15s F) la iesirea din dedurizator.

Nr.persoane x Consum zilnic/persoana = Consum zilnic total

12 x 0,15m³/zi/persoana = 1,8 m³/zi

Consum zilnic total x Diferenta duritati = Capacitatea ciclica/zi

(Dintrare - Diesire)

1,8 m³ x 24sF(39-15) = 43,2 sF.m³

Capacitate ciclica/zi / Capacitate ciclica/1l rasina = Cantitate(in l) rasina

43,2 sF.m³ / 6 sF.m³ = 7,2 l

Alegand o frecventa de regenerare la 2 zile,va rezulta:

7,2 l x 2 = 14,4 l rasina

Modelul corespunzator este DECALUX 15 (care contine 15 l rasina)

Este necesar sa verificam si corespondenta dintre debitul de varf probabil si debitul max. pe care il poate furniza dedurizatorul.

Debit/apartament x Nr.apartamente = Debit max.theoretic

12 l/min x 3 = 36 l/min

Debit max.teoretic x Coef.simultaneit. = Debit max. efectiv

36 l/min x 0,60(60%) = 21,6 l/min

Debitul de varf ptr.DECALUX 15 este de 23 l/min,mai mare decat cel max. solicitat. Deci,dedurizatorul ales este corespunzator.

2-Calculul modelului dedurizatorului functie de capacitatea ciclica

Date de calcul: 4 apartamente normale,4 persoane pe apartament,duritatea apei de tratat la intrare 40s F,

Uz potabil(15sF duritate reziduala la iesire)

Nr.apartamente x Nr.persoane/apart. = Nr.total personae

4 x 4 = 16

Nr.total personae x Consum zilnic/pers. = Consum zilnic total

16 x 0,15m³/zi/pers. = 2,4 m³/zi

Consum zilnic total x Duritate(intrare-iesire) = Capacitate ciclica

2,4 m³/zi x 25 sF(40-15) = 60 sF.m³

Alegand o frecventa de regenerare de 2 zile,va rezulta:

60 sF.m³ x 2 = 120 sF.m³ ( Capacitate ciclica necesara)

Modelul care corespunde este DECALUX 20,cu capacitate ciclica de 120 sF.m³.

Alegand o regenerare in fiecare zi,modelul corespunzator ar fi DECALUX 10,cu o capacitate ciclica de 60 sF.m³.

Efectuand verificarea si in functie de debitul de varf,rezulta ca modelul DECALUX 20 este corect ales,deoarece debitul de varf al modelului DECALUX 10 este mai mic decat debitul de varf efectiv solicitat de utilizator.

Nota: Este indicat sa folosim solutia cu regenerarea rasinilor in fiecare zi numai in cazul aplicatiilor comerciale sau economice,deoarece regenerarea foarte frecventa a rasinilor duce la scurtarea duratei de viata a acestora si la scaderea randamentului.