Změkčování vody

Datum: 4.7.2014  |  Autor: Ing. Vladimír Zumr  |  Organizace: IVAR CS, spol. s r. o.  |  Firemní článek

IVAR CS, spol. s r. o.
Velvarská 9 - Podhořany
277 51 Nelahozeves II

tel.:800 173 965, 315 785 211-12
e-mail:
web:www.ivarcs.cz

IIVAR CS spol. s r.o. působí jako obchodně - technické zastoupení řady významných evropských firem v oborech vytápění, klimatizace, plynovodů, čerpací techniky a úpravy vody. Jako odborný velkoobchod se širokým sortimentem vybraných komponent se specializuje na prodej armatur, systémů pro vytápění, čerpadel a komponent pro úpravu vody.

Voda je v přírodě v neustálém poměrně složitém koloběhu. Působením mnoha různých zdrojů tepla se z zemského povrchu vypařuje a její páry pronikají do ovzduší, kde se ve vyšších vrstvách atmosféry ochlazují, kondenzují a tvoří oblaka. Ta se díky vzdušným atmosférickým proudům mohou šířit i do poměrně velkých vzdáleností od místa vzniku. Každou sekundu se z celé Země vypařuje obrovské množství vody, stejné množství se však vrací na povrch v podobě srážek deštěm, sněhem, rosou a námrazou. Z vody, která spadne hlavně v horských oblastech, se část znovu odpaří, zbytek ale odtéká stružkami a řekami do jezer a pak dál do moří a oceánů. Nezanedbatelná část vody stéká po skalních úbočích, až se postupně vsákne do půdy a propustných hornin.

Koloběh vody na zemi
Obr. 1 - Koloběh vody na zemi

Voda tak proniká do nižších vrstev, kde se soustřeďuje do podzemních vod, vodonosných vrstev a podzemních jezer nebo stéká dál po nepropustných podložích, do ještě níže položených míst. Tam pak vyvěrá nebo se shromažďuje v nejrozmanitějších vodních plochách. Na této cestě však průběžně rozpouští některé horniny a obohacuje se i o různé minerální látky. Důkladnou chemickou analýzou v ní pak můžeme nalézt mnoho různých prvků a jejich sloučenin. Zdaleka největší část samozřejmě připadá na její základní prvky, vodík a kyslík (celkem asi 96,7 hmotnostních procent), zbylou část tvoří další prvky a plyny. V tomto poměrně malém objemu bývá nejhojněji zastoupen vápník, hořčík, sodík, chlor, uhlík, draslík a to většinou ve sloučeninách skupin chloridů, síranů a uhličitanů. Obecně lze říci, že u nás běžně dostupná voda z řek, jezer, rezervoárů a studní obsahuje asi 0,5% těchto sloučenin nebo jak se obecně označují - solí. Z jmenovaných skupin konkrétních sloučenin převládá hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2 a hydrogenuhličitan hořečnatý Mg(HCO3)2, síran vápenatý CaSO4, síran hořečnatý MgSO4 a další (CaCl2, MgCl2, NaCl atd.). Podle obsahu jednotlivých solí pak rozeznáváme vody vápenouhličité (lesní oblasti), vápenosíranové, sodnochloridové a jejich kombinace. Jen stručně je třeba připomenout, že vody obsahující více než 1 g minerálů/solí v objemu jednoho litru, se nazývají vodami minerálními.

Přítomnost většího množství prvků vápníku, hořčíku a jejich výše uvedených sloučenin však způsobuje tzv. "tvrdost" vody, tyto látky bývají běžnou součástí vody a v běžných koncentracích jsou zdravotně nezávadné. Usazeniny a inkrustace jejích sloučenin, nazývané někdy vodní nebo kotelní kámen, ale citelně snižují výkony kotlů, ohřívačů vody a způsobují škody zanášením průtočného průřezu trubních rozvodů a zarůstáním vodních armatur.

Tvrdost vody je hodnota vyjadřující obecně množství rozpuštěných minerálních solí ve vodě. Protože však v různých oblastech světa bylo a je používáno mnoho metod pro určení množství těchto solí v objemu vody, používá se i celá řada stupnic tvrdosti vody. Jednotlivé škály se odlišují např. podle chemického složení ekvivalentu minerálů (Ca, CaO, CaCO3), koncentrace (mmol/l, mval) a používaných objemových jednotek (litr, m3, anglický a americký galon). Na základě těchto různých údajů a metod, můžeme obdržet stanovení tvrdosti vody v jednotkách koncentrace (mmol/l, mval/l), hmotnostních podílech (mg/l), stupních francouzských (°f), německých (°N, °dH, dH), ale i stupních tvrdosti britských či amerických. Převodových tabulek je celá řada a je možno je najít v odborné literatuře.

Usazování vodního kamene a jeho množství, záleží zejména na obsahu solí vápníku a hořčíku, kyselosti vody a velmi důležitým činitelem je i působící teplota. Charakteristický postup a vztahy mezi jednotlivými prvky obsaženými ve vodě bychom mohli demonstrovat na této chemické rovnici:

Ca(HCO3)2 + (teplota °C) → CaCO3 + H2O + CO2

Při zvyšování teploty se rozpuštěné hydrogenuhličitany rozkládají na vodou dále nerozpustný CaCO3 (vodní kámen), vodu a oxid uhličitý. Při tvrdosti vody (21,5 °f, tj. 12°N, která obsahuje 2,15 mmol Ca2+/l neboli 86 mg Ca2+/l) a příznivých podmínkách pro vyloučení všech sloučenin vápníku, může vzniknout až 214,7 mg CaCO3 v jednom litru. To znamená, že v běžné otopné soustavě s objemem 150 litrů surové napouštěcí vody a při uvedeném obsahu vápníku (tvrdost jen mírně zvýšená), může vzniknout až 32,2 g vodního kamene.



Obr. 2 - Mikrofotografie krystalu CaCO3

Obr. 3 - Změkčovače vody s elektronickými řídícími jednotkami

Nerozpustné sloučeniny se přednostně usazují na místech s vyšší teplotou, hlavně na teplosměnných plochách a postupně na celém vnitřním povrchu zařízení. Při provozu se vodní kámen z vnitřních ploch postupně také odlupuje a ve formě jemných šupinek nebo kalu se usazuje na jiných místech, kde dále přispívá k omezování průchodnosti výměníků, regulačních ventilů, filtrů, armatur a čerpadel.

U vody s tvrdostí vyšší než 15 °f (stupňů francouzských), proto doporučujeme nainstalovat k vodnímu zařízení změkčovač, který je schopen reagovat s vápníkem i hořčíkem a bránit tak vzniku vodního kamene.

Změkčovače nebo také změkčovací filtry pracují na principu chemické reakce, při které se v jeho tlakové nádrži zachycuje vápník a hořčík. Metoda je založena na klasickém principu aktivity prvků a výměny iontů. Speciální pryskyřice pro změkčování vody obsahuje skupiny iontů, které jsou schopny absorbovat vápníkové a hořčíkové ionty a nahrazovat je neškodnými ionty sodíku, které se do reakce doplňují obvykle z chloridu sodného, běžné kuchyňské soli.


Obr. 4 - Změkčovače vody DEVAP-KAB

Volba velikosti, typu a kvality změkčovače, závisí na tom, jaké množství vápníků může přijmout pryskyřičná náplň a tedy jaký průtok vody o jaké tvrdosti je zařízení schopno změkčit, než bude třeba pryskyřici zregenerovat. Dále je neméně důležité zvolit správnou řídící jednotku, aby byl zaručen automatický provoz a pravidelná regenerace náplně.

Nejběžnějším typem změkčovačů je kabinetní provedení, kde je tlaková nádoba s pryskyřicí umístěna přímo do vnitřního prostoru kontejneru na sůl. Jde o kompaktní řešení šetřící místo a s minimalizovaným rizikem poškození propojovacího potrubí solanky. Kabinetní provedení je však dostupné jen do 30 litrů objemu tlakové láhve. Změkčovače typů DEVAP a DEVAP-DUPLEX se dodávají s objemem pryskyřice od 30 do 500 litrů, pro průtoky vody až do 15000 litrů/hod. Oba typy se skládají z tlakové láhve s katexovou pryskyřicí, kontejneru na solný roztok, propojovacích potrubí a programovatelné řídící jednotky.

Součástí změkčovacích filtrů je programovací řídící jednotka (ventil), která řídí změkčovač a jednotlivé fáze regenerace náplně. Parametry regenerace lze nastavit v závislosti na čase, objemu proteklé vody, avšak nejčastěji je využíváno nastavení kombinace těchto parametrů.


Obr. 5 - Změkčovací filtry typu DEVAP DUPLEX

Protože při regeneraci náplně nemůže běžný změkčovač dodávat upravenou vodu, jsou k dispozici i typy s nepřerušovanou dodávkou vody při regeneraci DUPLEX. Technické parametry těchto typů se pohybují s objemy pryskyřice od 2x 15 do 2x 500 litrů, kapacitou od 90 do 3000 m3x1°f a průtoku vody od 900 až do 15000 litrů/hod.

Pro požadavky na vyšší průtoky změkčené vody jsou k dispozici i velké změkčovače, určené pro průmyslové aplikace nebo velké aglomerace s průtoky až do 102 000 litrů za hodinu.

V případě zájmu o popsané produkty nás prosím kontaktujte, rádi Vám podrobně představíme jednotlivé výrobky
nebo navrhneme řešení pro vaše konkrétní podmínky.


 

Datum: 4.7.2014
Autor: Ing. Vladimír Zumr
Organizace: IVAR CS, spol. s r. o.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcích 


 
 
 

Aktuální články na ESTAV.czVláda schválila seznam staveb, pro něž nebude nutná nová EIAProbuďte v sobě umělce s pestrou paletou barev a vzorůAktuální trendy ve světě nábytkářského designu: Ohýbané materiály, kůže a lesk