سختی آب یکی از مهمترین شاخص های کیفیت آب است و مستقیماً روی طعم آب، میزان رسوب در کتری و شیرآلات، عملکرد دستگاه تصفیه آب، عمر فیلتر ممبران و حتی مصرف مواد شوینده اثر میگذارد. منظور از سختی آب، مقدار یون های کلسیم و منیزیم محلول در آب است که معمولاً با واحد ppm یا mg/L بر حسب کربنات کلسیم بیان می شود.
اگر روی شیرآلات لکه سفید می بینید، کتری شما زود رسوب میگیرد، صابون و شامپو بهخوبی کف نمی کنند یا فیلترهای دستگاه تصفیه آب زودتر از موعد افت عملکرد پیدا می کنند، احتمالاً با آب سخت رو به رو هستید. در ادامه از مجله زلال آب، انواع سختی آب، تفاوت سختی با TDS، روش اندازهگیری، جدول استاندارد ppm و بهترین روش های کاهش سختی آب در خانه و صنعت را بررسی می کنیم.
سختی آب چیست؟
سختی آب به مقدار مواد معدنی محلول در آب، به ویژه کلسیم و منیزیم، گفته میشود. این املاح معمولاً زمانی وارد آب میشوند که آب از لایههای سنگ آهک، گچ، دولومیت و سایر سازندهای معدنی عبور میکند. به همین دلیل، میزان سختی آب در مناطق مختلف یکسان نیست و به نوع منبع آب، مسیر عبور آب و جنس خاک و سنگ های منطقه بستگی دارد.
هرچه مقدار کلسیم و منیزیم در آب بیشتر باشد، آب سخت تر است. آب سخت معمولاً برای سلامتی بهتنهایی خطر فوری محسوب نمیشود، اما از نظر رسوبگذاری، کاهش کیفیت شستوشو، آسیب به تجهیزات خانگی و صنعتی و افت عملکرد دستگاه های تصفیه آب خانگی اهمیت زیادی دارد.
با توجه به مقاله Hardness of Water سایت usgs و طبق طبقه بندی سازمان زمین شناسی آمریکا، سختی آب معمولاً بر حسب mg/L یا ppm بهصورت کربنات کلسیم سنجیده میشود و آب با سختی بالاتر از ۱۸۰ mg/L در گروه آب خیلی سخت قرار میگیرد.
تفاوت سختی آب با TDS چیست؟
یکی از اشتباهات رایج این است که سختی آب و TDS یکسان در نظر گرفته میشوند؛ در حالی که این دو شاخص با هم تفاوت دارند.
TDS مخفف Total Dissolved Solids و به معنی کل جامدات محلول در آب است. TDS شامل تمام مواد محلول در آب میشود؛ از جمله کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، کلراید، سولفات، نیترات و سایر املاح.
اما سختی آب بیشتر به مقدار کلسیم و منیزیم مربوط است. بنابراین ممکن است آبی TDS نسبتاً بالایی داشته باشد، اما همه آن TDS ناشی از سختی نباشد. از طرف دیگر، ممکن است آب از نظر سختی مشکل ساز باشد، حتی اگر کاربر فقط عدد TDS را با دستگاه TDS متر اندازهگیری کرده باشد.
برای بررسی دقیقتر، بهتر است علاوه بر TDS متر، از دستگاه سختی سنج آب یا کیت تست سختی استفاده شود.
علت سختی آب چیست؟
علت اصلی سختی آب، عبور آب از لایه های معدنی و حل شدن ترکیبات کلسیم و منیزیم در آن است. این اتفاق معمولاً در آب های زیرزمینی بیشتر دیده میشود؛ چون آب مدت طولانیتری با سنگها و مواد معدنی در تماس است.
مهمترین عوامل مؤثر بر سختی آب عبارتاند از:
- وجود سنگ آهک و گچ در مسیر عبور آب
- بالا بودن مقدار کلسیم و منیزیم در منبع آب
- استفاده از آب چاه یا آب زیرزمینی
- تبخیر زیاد آب در مناطق گرم و خشک
- غلظت بالای املاح در آب ورودی به ساختمان یا واحد صنعتی
در بسیاری از شهرهای ایران، بهخصوص مناطق گرم و خشک، سختی آب میتواند بالا باشد. به همین دلیل در انتخاب و خرید دستگاه تصفیه آب صنعتی یا نیمه صنعتی و حتی خانگی باید کیفیت آب ورودی بررسی شود.
جدول طبقه بندی سختی آب بر اساس ppm
میزان سختی آب معمولاً با واحد ppm یا mg/L بر حسب CaCO3 بیان میشود. جدول زیر یکی از رایجترین طبقهبندیهای سختی آب است:
| میزان سختی آب | مقدار سختی بر حسب ppm یا mg/L as CaCO3 | وضعیت آب |
|---|---|---|
| 0 تا 60 | 0–60 | آب نرم |
| 61 تا 120 | 61–120 | آب نسبتاً سخت |
| 121 تا 180 | 121–180 | آب سخت |
| بیشتر از 180 | +180 | آب خیلی سخت |
این طبقهبندی توسط USGS نیز برای توضیح عمومی سختی آب استفاده شده است.
نکته مهم این است که عدد مناسب سختی آب به نوع مصرف بستگی دارد. برای مثال، سختی قابل قبول برای آب شرب، آب ورودی پکیج، آب ورودی دستگاه تصفیه آب صنعتی، آب دیگ بخار یا آب مصرفی در صنایع غذایی یکسان نیست.
علائم سختی آب در خانه
اگر سختی آب خانه بالا باشد، معمولاً نشانه های آن را در وسایل و لولهکشی مشاهده میکنید. رایجترین علائم آب سخت عبارتاند از:
- ایجاد رسوب سفید روی شیرآلات، دوش حمام و سینک
- رسوب گرفتن سریع کتری، سماور، چایساز و قهوهساز
- کاهش کف صابون، شامپو و مواد شوینده
- ایجاد لکه روی ظروف شیشهای پس از شستوشو
- خشکی پوست و مو پس از استحمام
- افت فشار آب در اثر رسوبگذاری در لولهها
- کاهش عمر پکیج، آبگرمکن و ماشین لباسشویی
- افت کیفیت و دبی آب خروجی دستگاه تصفیه آب
اگر چند مورد از این نشانه ها را همزمان مشاهده میکنید، بهتر است سختی و TDS آب ورودی را اندازه گیری کنید.
اثرات سختی آب بر تجهیزات خانگی و صنعتی
سختی آب بیشتر از هر چیز به دلیل رسوبگذاری اهمیت دارد. وقتی آب سخت گرم میشود یا فشار و شرایط شیمیایی آن تغییر میکند، ترکیبات کلسیم و منیزیم میتوانند بهصورت رسوب روی سطوح داخلی تجهیزات تهنشین شوند.
این رسوبها در خانه و صنعت مشکلات مختلفی ایجاد میکنند؛ از جمله:
- کاهش راندمان حرارتی پکیج، آبگرمکن و دیگ بخار
- گرفتگی نازلها، شیرآلات و مسیرهای عبور آب
- افزایش مصرف انرژی
- کاهش عمر فیلترها و ممبرانها
- افزایش هزینه سرویس و نگهداری
- افت دبی آب خروجی
- افزایش فشار کاری در سیستم های تصفیه آب صنعتی
در دستگاه های اسمز معکوس صنعتی، سختی بالای آب ورودی میتواند باعث تشکیل رسوب روی سطح ممبران شود. این رسوب، دبی آب تولیدی را کاهش میدهد، فشار عملیاتی را بالا میبرد و عمر فیلتر ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی را کم میکند. به همین دلیل در طراحی و نگهداری دستگاه تصفیه آب صنعتی، بررسی آنالیز آب ورودی، انتخاب پیشتصفیه مناسب و استفاده از آنتیاسکالانت اهمیت زیادی دارد.
آیا سختی آب برای سلامتی مضر است؟
سختی آب بیشتر از نظر رسوبگذاری، طعم، شستشو و آسیب به تجهیزات اهمیت دارد. درباره اثرات مستقیم سختی آب بر سلامت انسان، نمیتوان یک حکم قطعی و ساده صادر کرد.
با توجه به Calcium and magnesium از سایت who کلسیم و منیزیم از مواد معدنی مورد نیاز بدن هستند و بخشی از دریافت روزانه آن ها میتواند از آب آشامیدنی تأمین شود. سازمان جهانی بهداشت نیز در گزارشی به نقش احتمالی کلسیم و منیزیم موجود در آب آشامیدنی پرداخته است.
با این حال، آب آشامیدنی نباید فقط از نظر سختی بررسی شود. کیفیت آب به عوامل مختلفی مثل آلودگیهای میکروبی، نیترات، فلزات سنگین، کلر، بو، طعم، TDS، pH و سایر شاخصها بستگی دارد.
بنابراین بهتر است از بیان ادعاهای قطعی مانند «آب سخت باعث بیماری میشود» یا «آب سخت خاصیت درمانی دارد» پرهیز شود. اگر فردی بیماری کلیوی، محدودیت مصرف املاح، مشکلات گوارشی خاص یا شرایط پزشکی ویژه دارد، تصمیمگیری درباره آب مصرفی باید با نظر پزشک انجام شود.
روش اندازه گیری سختی آب
برای اندازهگیری سختی آب چند روش رایج وجود دارد:
1. استفاده از سختی سنج دیجیتال یا TDS متر
دستگاه های TDS متر مقدار تقریبی کل املاح محلول آب را نشان میدهند. این دستگاهها برای بررسی کلی کیفیت آب کاربرد دارند، اما عدد آنها دقیقاً برابر با سختی آب نیست.
برای بررسی دقیقتر سختی، باید از سختیسنج یا کیت تست سختی استفاده شود.
2. کیت تست سختی آب
کیتهای تست سختی معمولاً با تغییر رنگ یاقطره های معرف، میزان سختی آب را مشخص میکنند. این روش برای بررسی سختی آب ورودی به دستگاه تصفیه آب، آکواریوم، موتورخانه، استخر و برخی مصارف صنعتی کاربرد دارد.
3. آزمایشگاه آب
برای مصارف صنعتی، کشاورزی، دامداری، صنایع غذایی، دیگ بخار، برج خنککننده یا طراحی دستگاه RO صنعتی، بهتر است نمونه آب در آزمایشگاه بررسی شود. در این حالت علاوه بر سختی، شاخصهایی مانند TDS، pH، قلیائیت، آهن، منگنز، کلراید، سولفات، سیلیس و نیترات نیز اندازهگیری میشوند.
روش های کاهش سختی آب
روش کاهش سختی آب به نوع مصرف، مقدار سختی، حجم آب مورد نیاز و کیفیت آب ورودی بستگی دارد. در ادامه مهمترین روشها را بررسی میکنیم.
جوشاندن آب
جوشاندن آب میتواند بخشی از سختی موقت را کاهش دهد، اما روی سختی دائم اثر زیادی ندارد. به همین دلیل اگر سختی آب بالا باشد، جوشاندن فقط باعث ایجاد رسوب در کتری میشود و راهحل کامل سختیزدایی نیست.
این روش برای مصرف محدود خانگی ممکن است کمی کمککننده باشد، اما برای محافظت از دستگاه تصفیه آب، پکیج، ماشین لباسشویی یا تجهیزات صنعتی کافی نیست.
سختی گیر رزینی
سختیگیر رزینی یکی از روشهای رایج برای کاهش سختی آب است. در این روش، یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای سدیم جایگزین میشوند و در نتیجه رسوبگذاری آب کاهش پیدا میکند.
سختیگیر رزینی بیشتر در موتورخانهها، دیگهای بخار، کارواشها، صنایع و برخی سیستمهای پیشتصفیه استفاده میشود. البته این سیستم نیاز به احیای دورهای با نمک دارد و باید متناسب با آنالیز آب و میزان مصرف طراحی شود.
اسمز معکوس RO
اسمز معکوس یا RO یکی از مؤثرترین روشها برای کاهش املاح محلول آب است. در این روش، آب با فشار از فیلتر ممبران عبور میکند و بخش زیادی از املاح، ذرات، نیترات، سختی و آلایندههای محلول کاهش مییابد.
در دستگاه های تصفیه آب خانگی، فیلتر ممبران نقش اصلی را در کاهش TDS و سختی آب دارد. در دستگاههای تصفیه آب صنعتی نیز ممبران RO قلب سیستم محسوب میشود و کیفیت آب خروجی تا حد زیادی به انتخاب درست ممبران، فشار کاری، پیشتصفیه و کنترل رسوب بستگی دارد.
استفاده از پیش تصفیه مناسب
در سیستمهای خانگی و صنعتی، پیشتصفیه مناسب باعث افزایش عمر فیلترها و کاهش فشار روی ممبران میشود. پیشتصفیهها معمولاً شامل فیلتر الیافی، فیلتر کربن فعال، فیلتر کربن بلاک، فیلتر شنی، فیلتر کربنی، سختیگیر یا سایر تجهیزات متناسب با نوع آب ورودی هستند.
در دستگاه های خانگی، تعویض بهموقع فیلترهای پیشتصفیه اهمیت زیادی دارد. اگر فیلترهای اولیه دیر تعویض شوند، ذرات، کلر و آلودگیهای ورودی میتوانند به ممبران آسیب بزنند. برای خریدی مقرونبهصرفهتر، زلال آب پک های فیلتر دستگاه تصفیه آب را برای شما آماده کرده است تا بتوانید با یک خرید، فیلترهای مورد نیاز خود را تهیه کنید.
تزریق آنتی اسکالانت در سیستمهای صنعتی
در دستگاه های تصفیه آب صنعتی، اگر سختی آب ورودی بالا باشد، احتمال رسوبگذاری روی ممبران افزایش پیدا میکند. یکی از روشهای کنترل این مشکل، تزریق آنتی اسکالانت است.
آنتی اسکالانت مادهای است که از تشکیل و چسبیدن رسوب روی سطح ممبران جلوگیری میکند. البته مقدار تزریق آن باید بر اساس آنالیز آب، دبی سیستم، نوع ممبران و طراحی دستگاه تعیین شود.
بهترین روش کاهش سختی آب برای خانه چیست؟
برای مصرف خانگی، انتخاب بهترین روش به هدف شما بستگی دارد.
اگر هدف شما کاهش رسوب در کتری، بهبود طعم آب و کاهش املاح آب آشامیدنی است، معمولاً دستگاه تصفیه آب خانگی مجهز به فیلتر ممبران RO انتخاب مناسبی است. این دستگاه میتواند بخش زیادی از املاح محلول را کاهش دهد و آب خروجی مناسبتری برای نوشیدن و پختوپز فراهم کند.
اما اگر هدف شما محافظت از کل لولهکشی ساختمان، پکیج، ماشین لباسشویی و حمام است، ممکن است به راهکارهای مکمل مانند سختیگیر ورودی ساختمان یا سیستمهای پیشتصفیه نیاز داشته باشید.
در خانههایی که سختی آب بسیار بالاست، بهتر است ابتدا عدد سختی و TDS آب اندازهگیری شود و سپس دستگاه مناسب انتخاب شود.
اگر مشکل اصلی خانه فقط رسوب کتری و سماور نیست و طعم، بو یا سلامت آب هم برایتان مهم است، بهتر است قبل از انتخاب مدل، راهنمای کامل خرید دستگاه تصفیه آب خانگی را بخوانید.
آیا دستگاه تصفیه آب خانگی سختی آب را کم میکند؟
بله، اگر دستگاه تصفیه آب خانگی از نوع اسمز معکوس باشد و فیلتر ممبران سالم و استاندارد داشته باشد، میتواند مقدار زیادی از املاح محلول و عوامل مؤثر در سختی آب را کاهش دهد.
البته عملکرد دستگاه به چند عامل بستگی دارد:
- کیفیت و سلامت فیلتر ممبران
- فشار آب ورودی
- وضعیت پمپ دستگاه
- زمان تعویض فیلترهای پیشتصفیه
- کیفیت آب ورودی
- تنظیم بودن محدودکننده فاضلاب
- سلامت مخزن و شیرآلات دستگاه
اگر آب خروجی دستگاه دوباره طعم نامناسب پیدا کرده، TDS آن بالا رفته یا دبی آب کم شده است، ممکن است زمان بررسی فیلترها، ممبران یا سرویس دستگاه رسیده باشد.
بهترین روش کنترل سختی آب در دستگاه تصفیه آب صنعتی چیست؟
در دستگاه تصفیه آب صنعتی، کنترل سختی آب فقط با یک قطعه یا یک فیلتر انجام نمیشود. برای جلوگیری از رسوب و افزایش عمر ممبران، باید کل سیستم بهدرستی طراحی شود.
مهمترین اقدامات برای کنترل سختی آب در سیستم صنعتی عبارتاند از:
- انجام آزمایش کامل آب ورودی قبل از طراحی دستگاه
- انتخاب ظرفیت مناسب دستگاه تصفیه آب صنعتی
- طراحی پیشتصفیه بر اساس کیفیت آب
- استفاده از فیلترهای مناسب قبل از ممبران
- تزریق صحیح آنتی اسکالانت
- کنترل فشار، دبی و ریکاوری سیستم
- شستوشوی دورهای ممبران در زمان مناسب
- سرویس منظم دستگاه و بررسی افت فشار
اگر سختی آب ورودی بالا باشد و پیشتصفیه مناسب انجام نشود، ممبرانها زودتر دچار گرفتگی و رسوب میشوند. این موضوع باعث کاهش تولید آب، افزایش مصرف انرژی و بالا رفتن هزینه نگهداری دستگاه میشود.
چه زمانی باید سختی آب را اندازهگیری کنیم؟
اندازهگیری سختی آب در این موارد توصیه میشود:
- قبل از خرید دستگاه تصفیه آب خانگی
- قبل از طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی
- هنگام مشاهده رسوب زیاد در کتری و شیرآلات
- هنگام افت عملکرد پکیج، آبگرمکن یا ماشین لباسشویی
- بعد از تعویض فیلتر ممبران
- هنگام کاهش دبی آب خروجی دستگاه تصفیه آب
- برای بررسی کیفیت آب چاه
- در صنایع غذایی، کشاورزی، دامداری، گلخانه و پرورش ماهی
- قبل از انتخاب آنتی اسکالانت یا پیشتصفیه صنعتی
اندازهگیری سختی و TDS آب کمک میکند بهجای انتخاب حدسی، دستگاه و فیلتر مناسب را بر اساس کیفیت واقعی آب انتخاب کنید.
سوالات متداول درباره سختی آب
سختی آب چیست؟
سختی آب به مقدار یونهای کلسیم و منیزیم محلول در آب گفته میشود. هرچه مقدار این یونها بیشتر باشد، آب سختتر است و احتمال رسوبگذاری آن بیشتر میشود.
آب سخت چند ppm است؟
طبق طبقهبندی رایج، آب با سختی ۱۲۱ تا ۱۸۰ ppm آب سخت محسوب میشود و آب با سختی بیشتر از ۱۸۰ ppm در گروه آب خیلی سخت قرار میگیرد.
آیا TDS همان سختی آب است؟
خیر. TDS کل مواد محلول در آب را نشان میدهد، اما سختی آب بیشتر به کلسیم و منیزیم مربوط است. بنابراین عدد TDS و سختی آب همیشه یکسان نیستند.
آیا جوشاندن آب سختی آن را کم میکند؟
جوشاندن فقط بخشی از سختی موقت را کاهش میدهد و روی سختی دائم اثر زیادی ندارد. به همین دلیل جوشاندن آب، روش کامل سختیزدایی نیست.
آیا آب سخت برای نوشیدن ضرر دارد؟
آب سخت لزوماً بهتنهایی خطر فوری برای سلامت ندارد، اما کیفیت آب آشامیدنی باید از جنبههای مختلف بررسی شود. افرادی که بیماری کلیوی، محدودیت مصرف املاح یا شرایط پزشکی خاص دارند، بهتر است درباره آب مصرفی با پزشک مشورت کنند.
بهترین روش کاهش سختی آب خانگی چیست؟
برای آب آشامیدنی، دستگاه تصفیه آب خانگی اسمز معکوس میتواند انتخاب مناسبی باشد. اما برای محافظت از کل لولهکشی ساختمان، ممکن است به سختیگیر یا سیستم پیشتصفیه ورودی نیاز باشد.
سختی آب چه اثری روی ممبران دارد؟
سختی بالا میتواند باعث تشکیل رسوب روی سطح ممبران شود. این رسوب دبی آب خروجی را کاهش میدهد، فشار کاری را بالا میبرد و عمر ممبران را کم میکند.
از کجا بفهمیم سختی آب خانه بالاست؟
رسوب زیاد در کتری، لکه سفید روی شیرآلات، کم شدن کف صابون، لکه روی ظروف و افت عملکرد دستگاه تصفیه آب از نشانههای رایج آب سخت هستند. برای اطمینان، باید سختی آب با سختیسنج یا کیت تست اندازهگیری شود.
جمعبندی
سختی آب یکی از شاخصهای مهم کیفیت آب است که بیشتر به مقدار کلسیم و منیزیم محلول در آب مربوط میشود. آب سخت معمولاً باعث رسوب در کتری، شیرآلات، پکیج، لولهکشی، فیلترها و ممبران دستگاه تصفیه آب میشود. به همین دلیل شناخت سختی آب، بهخصوص قبل از خرید دستگاه تصفیه آب خانگی یا طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی، اهمیت زیادی دارد.
برای مصارف خانگی، دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس میتواند مقدار زیادی از سختی و املاح محلول آب را کاهش دهد. برای مصارف صنعتی، کنترل سختی آب نیازمند آزمایش آب، طراحی دقیق پیشتصفیه، انتخاب ممبران مناسب، تزریق آنتی اسکالانت و سرویس دورهای دستگاه است.
اگر در آب مصرفی خود رسوب زیاد، طعم نامناسب، افت دبی یا کاهش عملکرد دستگاه تصفیه آب مشاهده میکنید، بهتر است ابتدا سختی و TDS آب را اندازهگیری کنید و سپس بر اساس نتیجه، فیلتر یا دستگاه مناسب را انتخاب کنید.
سلام. یه سوال، الان آب های معدنی سختی آب گرفته شده؟ چون میخواهم برای اسپرسوساز استفاده کنم. میخام رسوب نکنه و دستگاهم خراب نشه