מידע טכני

> מים נטולי מלחים

> ריכוך מים

> סינון מים

 

 

מים נטולי מלחים- עיקרון פעולה
 

מי הרשת ("מי ברז") אינם מים טהורים ומכילים בין היתר, מלחים ומינרלים אשר קלטו בדרכם לברז שלנו מהאדמה, האוויר, הצינורות ובעצם מכל מה שבאו עימו במגע. דמינרליזציה או דה-יוניזציה הוא תהליך חילוף יונים הנעזר בשרפים לצורך סילוק יעיל של כל המלחים ואף תרכובות אי אורגניות (כגון CO2 וסיליקה) המומסות במים. השרפים קולטים את היונים החיוביים (קטיונים) והשליליים (אניונים) המומסים במים, ומחליפים אותם ביוני מימן (+H) והידרוקסיד (-OH) בהתאמה. המימן וההידרוקסיד חוברים ליצירת מים טהורים (H2O). התרשים להלן מתאר את תהליך חילוף היונים בעזרת שרף מסוג מצע מעורב. השרף האניוני סופח את יוני הכלוריד ומשחרר במקומם יוני הידרוקסיד, והשרף הקטיוני סופח יוני נתרן ומשחרר יוני מימן.

 

 סוגי עמודות- מים נטולי מלחים/ "מים מזוקקים"

מערכות ליצור מים נטולי מלחים מתחלקות לשני סוגים – עמודות בעלות מצע מעורב או מצע כפול. במצע המעורב השרף הקטיוני והאניוני מעורבבים יחדיו בעמודה אחת, ואילו במצע הכפול כל שרף נמצא בעמודה נפרדת כאשר העמודה הראשונה היא בעלת שרף קטיוני והעמודה השניה בעלת שרף אניוני. עמודות מצע מעורב מייצרות מים בעלי ריכוז מלחים זניח. לעומתן, מערכות עמודות של מצע כפול מייצרות מים בריכוז מלחים גבוה יותר ובתפוקה גבוהה יותר.

בחברת זליון עושים בעיקר שימוש בעמודות בעלות מצע מעורב, העדיפות במחינת איכות המים המופקים. איכות מי המוצר של מערכת במצע כפול אינה מספיקה ליישומים רפואיים מיוחדים כמו המודיאליזה ו- HPLC למשל.

מערכות זליון לייצור מים נטולי מלחים כוללות עמודות ניידות, נוחות וקלות לתיפעול, בעלות חיבורים לחיבור/ניתוק מהיר ולמניעת נזילות. כאשר מתעורר הצורך לרענן את השרף, העמודה מוחלפת בעמודה עם שרף טרי, העמודה ה"מנוצלת" נלקחת לנקודת טיפול מרכזית ורענון השרף מתבצע במפעל החברה.

התרשים הבא מדגים את עיקרון הפעולה של עמודה בודדת בעלת מצע מעורב:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

למעבר לעמוד מערכות זליון למים נטולי מלחים/"מים מזוקקים"  לחץ כאן 

 

סוגי שרפים

השרפים עשויים מפולימר מצולב לא מסיס במים ונקבובי מאוד, בעל גודל חלקיק שלא עולה על 2 מ"מ. בתוך הנקבוביות מצויים אתרים פעילים להחלפת יונים, על אתרים אלו מוחזקים יוני המימן וההידרוקסיד המוחלפים ביונים שמסולקים מהמים. ניתן לחלק את כל השרפים המשמשים לייצור מים נטולי מלחים לארבעה סוגים, וזאת על פי האופי החומצי/בסיסי של האתרים הפעילים על השרף:

שרף קטיוני חומצה חזקה - משמש בדרך כלל לדמינרליזציה ולריכוך מים (ריכוך כאשר השרף טעון ביוני נתרן במקום ביוני מימן). תהליך הרענון של שרף זה הוא על ידי חומצה חזקה - לרוב חומצת מלח (HCl).

שרף אניוני בסיס חזק - משמש במרבית המקרים לדמינרליזציה ולדאלקליזציה. תהליך הרענון של שרף זה הוא על ידי בסיס חזק - בדרך כלל סודה קאוסטית (NaOH).

שרף קטיוני חומצה חלשה - משמש על פי רוב לדמינרליזציה ולדיאלקליזציה. בשל האפיניות (משיכה) החזקה של יוני המימן לשרף מסוג זה, הרענון נעשה באמצעות חומצות בריכוזים נמוכים מאוד שהופכים את תהליך הרענון ליותר בטיחותי.

שרף אניוני בסיס חלש - משמש בדרך כלל לסילוק יונים של חומצות חזקות כגון כלורידים, ניטראטים וסולפאטים. הרענון נעשה באמצעות בסיסים חלשים, כמו אמוניה או נתרן קרבונט, המהווים יתרון מבחינה בטיחותית.

עמודות זליון טעונות בשרף חומצה חזקה ובסיס חזק, בעל כושר חילוף יונים גבוה במיוחד, הגורם לתפוקה גבוהה מכל עמודה בנוסף לאיכות מי מוצר גבוהה.

 

סוגי מערכות

עמודות מצע כפול, לרוב, אינן משמשות לייצור מים נטולי מלחים, אלא יכולות לשמש כטיפול מקדים לעמודת מצע מעורב. בשילוב זה, עמודת המצע המעורב משמשת לביצוע פוליש עד לקבלת מים באיכות גבוהה מאוד, וכן מאריכה את משך השימוש בשרף לפני הצורך ברענון.

אפשרות נוספת היא לחבר שתי עמודות מצע מעורב בטור, גם במקרה זה, העמודה השנייה מבצעת פוליש עד לקבלת מים באיכות גבוהה מאוד. סוג המצע בעמודה השנייה יהיה בדרך כלל מטיפוס גרעיני (Nuclear Grade), סוג זה מאפשר רמת ניקיון הרבה יותר גבוהה. המערכות הללו משמשות לרוב את תעשיית התרופות או המיקרואלקטרוניקה, אולם תעשיות אלו זקוקות למים נטולי בקטריות. בשל היותו של השרף חומר אורגני, מתעוררת סכנה וכדי למנוע את התפתחות הבקטריות, ניתן לבצע סחרור קבוע של המים בעמודה השנייה, על ידי שימוש במשאבה המזרימה חזרה את המים המטופלים שוב לתוך הכניסה לעמודה. כך, הזרימה הקבועה של המים ממזערת את התפתחות החיידקים, גם בזמן שברז היציאה סגור ולא נעשה כל שימוש במים. על ידי קוניפיגורציה זו אפשר להגיע לאיכות מים מרבית - כ-18 מגה-אוהם לס"מ, בעוד שעמודה בודדת מייצרת מים באיכות של כ-2 מגה-אוהם לס"מ.

 

 

 

ריכוך מים- עקרונות
 

יוני הקשיות- סידן ומגנזיום, גורמים לבעיות במערכות מים רבות, בשל נטייתם לשקוע וליצור אבנית המתפתחת לבעיות תפעוליות ולנזקים כלכליים. בפעולת ריכוך המים מוציאים את יוני הסידן (+Ca2) והמגנזיום (+Mg2) מן המים, או מחליפים אותם ביונים מסיסים יותר כמו נתרן (+Na).

ניתן להוציא את יוני הקשיות על ידי שיקועם בעזרת כימיקלים, אך שיטה זו מצריכה שימוש במערכות שיקוע וסינון מורכבות. בנוסף, אפשר להשתמש בשיטות שונות הקימות לייצור מים נטולי מלחים, אבל שיטות אלו יקרות יותר, ובנוסף מים נטולי מלחים אינם מתאימים לשימוש ואף מסבים נזק למערכות מסוימות. השיטה הנפוצה ביותר כיום לריכוך מים היא שימוש בשרף מחליף יונים המחליף את יוני הקשיות ביוני נתרן. יוני הנתרן מסיסים לחלוטין במים ואינם יוצרים כלל משקע.

 

 

קשיות והגורמים לה

יוני הקשיות נוספים למים בזמן חלחולם דרך סלעי משקע באדמה. סלעים אלו, המכילים סידן ומגנזיום (אבן גיר, דלומיט וכו'), הם המקור העיקרי לקשיות המים. המים, אשר הינם בעלי חומציות גבוהה בשל ה-CO2 המומס בהם, מחלחלים דרך נקבוביות בסלעים, היכן שיוני הסידן והמגנזיום מתפרקים בשל רגישותם לחומציות המים. התגובה הכימית שלהלן מתארת את תהליך יצירת הקשיות במים במהלך החלחול, תגובה זו היא למעשה תגובת המסה, והיא הפוכה לתהליך השיקוע ויצירת האבנית.

 נזקי האבנית

הצטברות האבנית (scaling) גורמת לנזקים רבים במערכות מים. האבנית מצטברת על דפנות המערכת וגורמת לסתימות ולכשלים בתפקוד התקין שלה. במחליפי חום למשל, האבנית נוצרת על המשטחים החמים ביותר ומבודדת אותם מפני סילוק החום שהם אמורים לעשות. במקרה הטוב, האבנית פוגעת ביעילות התהליך, אך במקרה הגרוע, אי סילוק החום גורם להתחממות יתר ולנזקים בלתי הפיכים למערכת. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך התגובה הכימית הנ"ל נוטה יותר לכיוון שמאל, ונוצרת יותר אבנית. כפי שניתן לראות, שכבת האבנית נוטה להיווצר דווקא בנקודות הכי רגישות במערכת, היכן שהנזק הוא הכי גדול.

יוני הקשיות פוגעים ביעילותם של סבונים ודטרגנטים. הסידן והמגנזיום מתחברים אל מולקולות הסבון או הדטרגנט ומורידים את המסיסות שלהם במים - כך שבמקום להמיס את הלכלוך ולשטוף אותו – יוני הקשיות יוצרים ביחד עם הסבון משקעים לבנים הנצמדים למשטחים.

בטבלה הבאה ניתן לראות את כמות הסידן והמגנזיום  בכל דרגת קשיות – החל ממים רכים ועד למים קשים מאוד.

 

רמת קשיות

ריכוז יוני הקשיות (מג"ל)

 

 

מרככים מחליפי יונים

מרככים הפועלים על עיקרון של חילוף יונים, מכילים שרפים אורגניים בעלי אזורים כימים פעילים. אזורים אלו טעונים חשמלית, ולכן הם נוטים למשוך אליהם יונים הטעונים במטען המנוגד להם. לרוב, סוג השרף המשמש לריכוך מים יהיה קטיוני חומצי חזק, אותו השרף המשמש ליצירת מים נטולי מלחים, אלא שבעמודות הריכוך, השרף טעון ביוני נתרן (+Na), במקום בחומצה (+H). הבדל זה מאפשר למרככים להחליף רק את יוני הקשיות, ובכך להאריך את זמן השימוש בשרף באופן משמעותי.

מרככי חברת זליון, העובדים על פי עיקרון חילוף יונים, מנצלים 100% ממי ההזנה (חיסכון במים), אינם מייצרים שום שפכים/תמלחת המופנית לביוב העירוני (אסור על פי התקנות החדשות של המשרד להגנת הסביבה) ולא גוררים עימם שום הוצאות שוטפות מעבר לעלות הרענון התקופתי. בכך, עמודות ריכוך המים של זליון עדיפות על פני מרככים אוטומטיים.

 

רענון מרככי זליון

כאשר שרף חילוף היונים של המרכך מגיע לרוויה ביוני קשיות, יש להחליפו בשרף חדש או להעבירו תהליך רענון. תהליך הרענון של שרף רווי יכול להיעשות באחת משתי דרכים:

על ידי מערכת רענון מקומית- בדרך זו יש צורך להחזיק בנקודת השימוש מיכל של מי מלח ומשאבה להזרמתם דרך עמודת השרף, יש גם צורך לתת מענה הולם לבעייתיות שבהזרמת מי הרענון המשומשים למערכת הביוב (נאסר לאחרונה ע"י המשרד להגנת הסביבה).

בנקודת טיפול מרכזית- בשיטה של חברת זליון, העמודה הרוויה מוחלפת בעמודה מרועננת במקום. הלקוח ממשיך לעבוד ולצרוך מים כרגיל והעמודה הרוויה נלקחת לשירות בנקודה מרכזית. עמודת הריכוך מובלת לאתר הרענון המרכזי של חברת זליון לצורך רענון השרף. את השרף מרעננים על ידי הזרמת תמיסת מלח (NaCl) מרוכזת. תמיסת המלח מחליפה את יוני הקשיות הצמודים לשרף חזרה ליוני נתרן, והמים היוצאים מהעמודה לאחר תהליך הרענון מרוכזים גם ביוני נתרן עודפים וגם ביוני הקשיות.

 

למעבר לעמוד מרככי מים זליון   לחץ כאן

 

סינון מים- עקרונות
 

מי הרשת בישראל עוברים סידרה רבה של טיפולים ותהליכים לפני הגעתם לברז שלנו. מטרת טיפולים אלה היא סילוק חומרים כימיים, הפיכתם לצלולים יותר והוספת כלור כאמצעי חיטוי המגן מחיידקים. עקב מעבר המים בצינורות המסועפים נפגעת איכותם. המים סופחים בדרך חלקיקי חלודה, חול, אבנים ומשקעים שונים שאינם נראים תמיד לעין אך משפיעים על איכותם וניקיונם. בסינון מים אנו משתמשים באמצעים שמטרתם להרחיק מהמים חלקיקים מרחפים אלה בגודל זעיר ובלתי נראה.

(Total Suspended Solids - TSS)– חלקיקים מרחפים הנמצאים במים ומכילים חומרים מזהמים או מהווים מזהם בעצמם.

 

לצורך סילוק מזהמים אלו מהמים, אנו משתמשים בסוגים רבים של מסננים במספר טכנולוגיות שונות. המסננים השונים מותאמים להרחקת חלקיקים בגדלים שונים. הגבול התחתון של גודל החלקיקים שניתן לסלק מן המים, מגדיר את רמת הסינון. גודל זה דומה לגודל המעברים, או הנקבוביות, שדרכם עוברים המים בתהליך הסינון.

סוגי מסננים- חברת זליון
סינון המים מבוצע על ידי העברתם במסננים ואלמנטים שונים, מכאניים ואחרים, כגון מסננים מיקרוניים, תת-מיקרוניים, מסנן פחם פעיל, מערכת UV לחיטוי מחיידקים ועוד. שילוב של מספר טכנולוגיות סינון וחיטוי מתוכנן בהתאמה אישית לצרכי כל לקוח ועל פי דרישות איכות המים שלו.
 

סינון מכאני/מיקרוני – פועל על עיקרון של הפרדה על בסיס גודל החלקיקים. המסנן/תרמיל הסינון המיקרוני משמש כמסנן עומק הבנוי כיחידה הניתנת להחלפה באופן קל ונוח. המסננים המיקרונים פועלים בשיטה בה הזרימה מתנהלת מדופן הסנן בכיוון רדיאלי לחלקו הפנימי ומשם החוצה מהמסנן.

 החומר ממנו עשוי הסנן יכול להיות סיב שזור, יצוק, מותך, בצורת יריעה או אחר. המסנן המיקרוני מאפשר מעבר מים אך אינו מאפשר מעבר חלקיקים או מזהמים מעל גודל מוגדר. מסננים שונים משמשים להרחקת חלקיקים מרחפים בגדלים שונים. לצורך הרחקה מהמים מספר רב של סוגי חלקיקים בגדלים שונים, מומלץ להשתמש במספר מסננים, בעלי גודל נקבוביות הולך וקטן (לדוגמא- 50>20>5 מיקרון). הגבול התחתון של גודל החלקיקים שניתן לסלק מן המים, מגדיר את המסנן. המסנן העדין ביותר, שנמצא בסוף הטור, ירחיק את החלקיקים הקטנים ביותר, אולם עלול להיסתם תוך זמן קצר יחסית ולגרום נזק למערכת אם יפגוש בחלקיקים גדולים. סינון מכאני/ סינון מיקרוני אינו מטפל במלחים ומינרלים המומסים במים ואינו מקטין את כמות האבנית במים.

 

למעבר לעמוד סינון מכאני/ מיקרוני זליון  לחץ כאן
 

סינון פחם פעיל – פחם פעיל הוא צורה של פחמן אשר מעובד בצורה המעניקה לו נקבוביות רבות, ולפיכך שטח פנים רב, המשמש לספיחת חומרים ותרכובות כימיות שונות. לפחם פעיל יש יכולת ספיחה גבוהה יותר מכל חומר אחר בטבע. שטח הפנים של פחם פעיל יכול להגיע ליותר מ- 1,000 מ"ר לגרם. יעילות הפחם הפעיל נקבעת בעיקר על פי שטח הפנים וההרכב הכימי שלו. המבנה המיוחד של הפחם הפעיל מאפשר הרחקה של כלור חופשי ותרכובות אורגניות שונות (כגון CO2) על ידי ספיחתם לנקבוביות. פחם פעיל אינו מטפל במינרלים והמלחים המומסים במים ואינו מקטין את כמות האבנית במים.

 

למעבר לעמוד סינון פחם פעיל זליון   לחץ כאן

 

סינון אנטי-בקריאלי תת מיקרוני- שימוש במסננים למניעת מעבר מזהמים קטנים ביותר (במתחת ל-1 מיקרון). סנן תת מיקרוני של חברת זליון, בד"כ בגודל של 0.2 מיקרון, מונע לחלוטין מעבר של חיידקים היות וגודל החיידק הקטן ביותר בטבע הוא 0.5 מיקרון. הסנן יכול להיות עשוי מחוט שזור, יצוק או סנן קרמי.

 

למעבר לעמוד סינון אנטי בקטריאלי זליון   לחץ כאן


חלוקה נוספת לפי סוגי סינון
ניתן לסווג את רוב המסננים לשני סוגים:  מסנן פני שטח או מסנן עומק. מסנני פני שטח עשויים רשת דקה, ומסנני עומק מהווים כלי קיבול המלא בגרגירים והמים עוברים דרך הרווחים שביניהם. היתרון הבולט של מסנן עומק הוא בעיקר כלכלי, מפני שהחלקיקים זולים (חול או שבבי עץ), והשימוש בהם נעשה על פי רוב, רק כדי לסלק חלקיקי לכלוך גס הנראה לעין. מסנני פחם פעיל הם דוגמה לסינון המשלב את שני הסוגים הללו יחדיו.

ממברנות וסינון בלחץ גבוה
על מנת לסנן חלקיקים מיקרוסקופיים, כגון חיידקים/בקטריות או חלבונים, מן המים, יש להשתמש בממברנות מיקרו-פילטרציה או אולטרה-פילטרציה. הממברנות, מהוות סוג של מסנן פני שטח, גודל נקבוביותן כמיקרון (מיליונית המטר). בשל הגודל המזערי של הנקבוביות, מעבר המים דרך הממברנות הוא איטי למדי, ונהוג לזרז את קצב זרימת המים על ידי שימוש במשאבה להעלאת הלחץ.

ננופילטרציה ואוסמוזה הפוכה
ננופילטרציה ואוסמוזה הפוכה הן שיטות סינון המשתמשות בממברנות, בעלות נקבוביות של ננומטר (מיליארדית המטר), והן משמשות להוצאת מולקולות קטנות ויונים של מינרלים המומסים במים. עקב נטייתם הטבעית של המים לזרום מאזור מועט מומסים לאזור מרובה מומסים, ללא התערבות, יזרמו המים בכיוון ההפוך- מאזור מועט המלחים (המים ה"נקיים") לאזור מרובה המלחים (לפני הממברנה). בכדי להתגבר על הלחץ האוסמוטי הנ"ל ולהזרים את המים דרך הנקבוביות הקטנות בכיוון המתאים יש צורך בלחץ גבוה. הננופילטרציה משמשת להוצאת מולקולות גדולות ויונים דו-ערכיים (יוני קשיות למשל) ממים, בעוד שאוסמוזה הפוכה מאפשרת להוציא גם מולקולות וגם יונים חד ערכיים, עד לקבלת מים נטולי מלחים.

מערכות UV לחיטוי

אור אולטרה סגול הוא אור עשיר באנרגיה באורכי גל של 100-400 ננומטר  ומשמש לחיטוי ועיקור מים ממזהמים בלתי רצויים כגון חיידקים ובקטריות. הקרנת אור באורכי גל אלה קוטלת חיידקים ובקטריות במים ומונעת התחלקות הבקטריה והתרבותה. עם התאמת המערכת לצרכי הלקוח המדויקים ניתן לקטול יותר מ 99.99% מהחיידקים בצורה אמינה וזולה וללא תוספת חומרים כימיים או תופעות לוואי.

יעילות הנורה בקטילת החיידקים תלויה בהתאמת סוג המערכת/גודל הנורה לספיקת המים הקיימת ולעכירות הנוזל.

שימושים נפוצים במערכת UV- ייצור קוסמטיקה, מזון ומשקאות, חיטוי מי שתייה, מי תהליך, מעבדות, חדרים נקיים, מים אולטרה נקיים, בריכות דגים וצמחים, סחרור מי קירור ועוד.

למעבר לעמוד מערכות חיטוי ב-UV    לחץ כאן