آب سخت آبی است که در آن مقدار زیادي مواد معدنی حل شده، عمدتا کلسیم و گاهی اوقات منیزیم وجود دارد

 

سختی آب

به طور کلی آب سخت آبی است که دارای ترکیبات بی کربنات ، یون های کلسیوم و منیزیوم باشد . اما چرا این مواد باعث بالا رفتن سختی آب می شوند برای پاسخ به این سوال باید بگوییم وجود این مواد به تنهایی تاثیر کمی در بالا رفتن سختی آب دارد اما زمانی که بصورت ترکیب با کربن در می آیند و ترکیبات آلی را تشکیل می دهند باعث بالا رفتن سختی آب می شود . سختی آب به ‌طور کل  بر وجود دو فلز منیزیوم و کلسیوم سنجیده می‌شود. به ‌طور کلی عوامل ایجاد سختی آب کاتیون ها می‌باشند. یون‌هایی مانند آلومینیوم ،آهن ، روی و منگنز در سختی آب شرکت می‌کنند ولی کلسیوم و منیزیوم به مقدار زیاد یافت می شوند . سختی کل به مجموع مقدار کلسیم و مقدار منیزیم می گویند.

سختی آب بر دو نوع است

سختی دائم

سختی آب دائم یا سختی غیر کربناتی به دلیل وجود موادی مانند کلرید، سولفات و غیره می‌باشد.

سختی موقت

 سختی آب موقت یا سختی کربناتی به دلیل وجود کربنات هایی مانند کلسیوم و منیزیوم است

عوامل افزایش سختی آب

مقدار سختی آب، به بستر جریان آب در سطح زمین و زیر زمین بستگی دارد. آب‌های نواحی آهکی  سختی آب زیادتری نسبت آب‌های نواحی سنگی و ماسه ای دارند. سختی آب در طول زمان نیز تغییرپذیر است. معمولاً سختی آب‌ سطحی در فصل باران، در زمان کم آبی و فصول گرم و خشک، زیادتر می‌شود .

وقتی که آب از روي سنگ هاي نرم عبور می کند ، بعضی از مواد معدنی سنگ ها در آب حل شده و آن را سخت می کند . بدیهی است هر چه مقدار این مواد معدنی در آب بیشتر باشد سختی آب بیشتر خواهد بود . بطور معمول آبی که از اعماق زمین برداشت می شود سنگین تر است به این دلیل که آب با مواد آلی درون زمین ترکیب شده که یک ترکیب سخت بوجود می آورد که ممکن است هضم این آب برای بدن سخت باشد مانند کربونات کلسیوم که دفع آن برای بدن بویژه برای کلیه ها سخت می باشد . سنگ هاي سخت مانند گرانیت به راحتی در آب حل نمی شوند و در نتیجه نواحی که در آنجا سنگ هاي سخت وجود دارند، داراي آب نرم خواهند بود.
اما آب خالص و نرم ، بدون مزه ، بی بو و بی رنگ است اگرچه آب خالص بسیار نادر است اما تمامی آب هاي موجود در طبیعت ، مقادیر متفاوتی از ناخالصی را دارند .
آب سخت شامل ناخالصی قابل توجهی است و این در حالی است که آب نرم شامل مقدار کمی از ناخالصی هاست و یا بدون ناخالصی است .
این اختلاف را می توان به آسانی با تاثیر آب روي صابون مشاهده کرد . صابون با آب سخت کف نمی کند و یا کمتر کف می کند . سختی به دلیل وجود مواد معدنی کلسیم و منیزیم ایجاد می شود و این مواد معدنی یا همان سختی ، عامل تشکیل رسوب در ظروف هستند .

 
ناخالصی هاي موجود در آب

ناخالصی های موجود در آب خام را می توان به شکل زیر نیز دسته بندي کرد :
جامدات محلول :

موادي هستند که در آب حل می شوند . این جامدات ، کربنات ها و سولفات هاي کلسیم و منیزیم هستند . جامدات محلول دیگري نیز وجود دارد که مقیاس شکل گیري آنها نسبت به کلسیم و منیزیم بسیار پایین تر است .
جامدات معلق :

این ها موادي هستند که در آب به عنوان اجزا معلق وجود دارند . این مواد معمولاً معدنی، یا ذاتاً آلی هستند و به طور کلی تا زمانی که بتوان فیلترشان کرد مشکلی ایجاد نمی کنند . خاک ، شن و ماسه نیز جزء این دسته محسوب می شوند.
گاز هاي حل شده : 

اکسیژن و دي اکسید کربن به آسانی می توانند در آب حل شوند . این گازها از محرکین تشدید فرایند خوردگی هستند .
مواد تشکیل دهنده رسوب :

این مواد ناخالصی هاي معدنی هستند که به صورت فوم یا تفاله رسوب وجود دارند . به عنوان مثال در این زمینه می توان از کربنات سدیم در غالب کربنات ها، کلرید ها و سولفات ها و همچنین کربنات کلسیوم که یکی از عوامل تشکیل رسوب سفید رنگ در کتری می شود را نام برد .

فرق سختی آب و TDS چیست

در جواب این سوال باید بگوییم که موادی مانند نمک کلسیوم و منیزیوم هستند که باعث افزایش سختی آب می شوند به این معنی که مقدار یون های کلسیوم و منیزیوم موجود در آب می توانند سختی آب را بالا ببرند. اما TDS آب به معنی تمام مواد محلول در آب هستند که مقدار TDS آب را تشکیل می دهند که علاوه بر یون های کلسیوم و منیزیوم می تواند سدیم، کلرید و غیره نیز باشد اما tds آب و سختی آب هر دو به یکدیگر مرتبط هستند هر چه TDS آب بالاتر باشد سختی آب نیز بالاتر می رود.

کلسیوم و منیزیوم به صورت خالص اندکی سختی آب را بالا می برند اما این مواد با برخی از مواد آلی مانند کربن می توانند ترکیب شوند و کربونات ها را تشکیل دهند که کربونات ها سختی آب را بصورت قابل توجهی بالا می برند مانند کربونات کلسیوم که بخش قابل توجهی از رسوبات را تشکیل می دهد اما هر ماده ای که بتواند در آب حل شوند به عنوان ماده محلول در آب حساب می شود که به آن TDS آب می گویند.

به عبارت ساده سختی آب فقط به مقدار کلسیوم و منیزیوم موجود در آب می گویند.

TDS آب به تمام محلول در آب گفته می شود.

 

روشهای از بین بردن سختی آب

از آنجا که آب با سیستم لوله‌کشی وارد منازل می شود وبعد از آن وارد شیرهای آب، شیر آب حمام ، ماشین لباسشویی و ظرفشویی ، آبگرمکن، پکیج و  دیگ بخار می‌شود، مواد معدنی سخت در ابتدای مسیر مقداری رسوب می‌کند. در ابتدا، این مقدار کم رسوبات بی‌ضرر هستند ، اما با گذشت زمان، این رسوبات باعث گرفتگی مسیر لوله‌ها و ایجاد رسوب زیاد در وسایل گوناگون می‌شوند و درنهایت باعث گرفتگی لوله ها و مسیر عبور آب در وسایل مختلف می شوند . در موارد متعدد، رسوبات آب سخت می‌توانند جریان آب را به طرز چشمگیری کاهش دهد و این افت فشار بی‌رویه بر کل سیستم لوله‌کشی تأثیر می‌گذارد. سختی آب همیشه یک مشکل بزرگ برای مصرف کنندگان آب می باشد . ولی خوشبختانه دو راه حل مؤثر و نسبتاً مقرون به صرفه وجود دارد و آن استفاده از سختی گیر رزینی و یا دستگاه تصفیه آب می باشد .

سختی گیر رزینی، بیشتر جهت کاهش سختی آب به کار برده می شود. روش کاهش سختی آب به دو روش می باشد که در روش استفاده از فیلتر رزینی فقط سختی آب کاهش می باشد و مواد و املاح دیگر درون آب مانند ذرات درشت و معلق درون آب ،کلر و نیترات حذف نمی شوند و در آب باقی می مانند. معمولاً از سختی گیر رزینی فقط برای کم کردن سختی آب می باشد و برای تولید آب شرب استفاده نمی شود به دلیل اینکه مواد نام برده شده در بالا را نمی تواند حذف کند. موادی مانند کلر و نیترات جزء مواد سمی هستند که برای بدن می توانند خطر آفرین باشند به همین دلیل برای تولید آب شرب و سبک و کاهش سختی آب توصیه ما استفاده از دستگاه تصفیه آب است که در ادامه توضیح داده خواهد شد. در صنعت وقتی از سختی گیر  صحبت می شود منظور همان سختی گیر رزینی است رزین ها موادی هستند که دارای بار الکتریکی هستند و از طریق تبادل یونی، سختی آب را میگیرند. انواع دیگری از سختی گیرکه می توانند سختی آب را کاهش دهند عبارتند از فیلتر نمک پلی فسفات که به عنوان رسوبگیر برای مصرف خانگی مانند فیلترهای کوجکی که سر راه ورودی آب لباسشویی و ظرفشویی بسته می شوند  و یا سختی گیر مغناطیسی است که با ایجاد حالت مغناطیسی بر اطراف لوله های آب مانع رسوب آب می شوند. در سختی گیرهای رزینی و یا مخازن FRP که حجم بزرگ تری نسبت به مخازن فیلتر رزینی دارند از مواد گوناگون با مش بندی (اندازه هر دانه ) می توان استفاده نمود برای حذف کدورت و ذرات معلق درون آب می توان از سیلیس یا همان شن در ابعاد مختلف است و یا رزین آنیون و کاتیون برای کاهش سختی آب و مواد دیگر مانند کربن اکتیو برای کاهش مقدار کلر و خذف طعم و مزه آب در این مخازن استفاده نمود. برای استفاده از هر ماده در مخازن ابتدا باید اب منطقه مورد نظر آزمایش شود تا نوع و مقدار مواد موجود در آب مشخص شود و سپس برای حذف و کاهش ماده مورد نظر اقدام به برپایی سختی گیر رزینی و یا مخازن FRP نمود.

یک راه موثر و پرکاربرد دیگر در از بین بردن سختی آب و تهیه اب سبک برای مصارف عمومی روزانه مانند تهیه آب شرب ، تهیه آب سالم برای غذا درست کردن و استفاده از آب با سختی پایین برای استفاده در ظروف ولوازمی مانند اتوی بخار و دستگاه تولید بخار ، استفاده از روش اسمز معکوس یا R.O می باشد . در این روش با استفاده از فیلتر ممبران که منافذ بسیار ریز در مقیاس نانو و یا اندازه 0.0001 میکرون دارد می تواند تمام املاح و موادی را که سختی آب را بالا می برند را از آب حذف کرد و آب سبک بدون کربنات ها تهیه کرد . برای استفاده از روش ساده تصفیه آب می توان از دستگاه تصفیه آب برای این منظور استفاده کرد .

 

 مضرات سختی آب :

چند واقعیت در مورد مضرات آب سخت :
1. صابون با آب سخت ، کف خوبی تولید نمی کند و نیز واکنش کاتیون هاي فلزي با صابون رسوبات ناخوشایندي را تولید می کند.
2. آب سخت امکان ابتلا به امراض قلبی را کاهش می دهد. اما هنوز به صورت علمی این مسئله تایید نشده است.
3. نگهداري مو ها وقتی با آب سخت شسته شده باشند ، سخت تر است و یکی از دلایل ریز مو بنظر می رسد.
4. اگر چه کلسیوم براي رشد استخوان ها و دندان ها لازم و ضروری می باشد، اما کلسیومی که با کربن ترکیب شود و کربنات کلسیم تشکیل دهد مانند رسوب داخل کتری ، خیلی مشکل تر از کلسیم موجود در مواد غذایی جذب می شود. بنابراین مواد معدنی داخل آب شرب نمی تواند تامین کننده کلسیوم و منیزویم داخل بدن شود. به عبارت ساده تر مقدار کلسیوم و منیزیوم موجود در آب حتی اگر هم بصورت خالص یافت شوند بسیار اندک است یعنی مقدار کلسیوم موجود در یک لیوان شیر برابر با 30 الی 35 لیوان آب آشامیدنی سالم می باشد البته همانطور که گفته شد اگر مواد معدنی موجود در آب بصورت خالص یافت شوند. بنابراین نمی توان املاح معدنی موجود در آب را به حساب آورد.

5 .سختی آب و در کنار آن ایجاد رسوب می تواند هزینه تعمیر و نگهداری وسایل گرمایشی در تاسیسات حرارتی و برودتی را افزایش می دهد و باعث گرفتگی لوله های آب شهری می شود.

6. سختی آب که به دلیل افزایش مواد گوناگون در آب است می تواند باعث از بین رفتن طعم و مزه نوشیدنی ها می شود. بخصوص کلر و نیترات درون آب که می تواند قهوه و چای را بد طعم کند.

 7. برخی از مطالعات مصرف آب سخت را با افزایش اگزما در کودکان مرتبط می دانند.

 

مضرات آب سخت بر روی موی سر

صابون و یا شامپو با آب سخت به خوبی کف تولید نمی کنند و مانع پاک  و تمیز شدن موی سر می شوند

کف نکردن صابون در هنگام شستشوی سر با آب سخت باعث جا ماندن صابون بر روی پوست سر و در نتیجه گرفتگی روزنه های پوست سر شده و به پیاز مو آسیب می رساند

املاح و مواد معدنی موجود در آب سخت بر روی پوست سر می مانند و باعث ایجاد ریزش موی سر می شوند

سختی آب بالا تقریباً دو برابر سرما زمستان باعث شکنندگی و ریزش موی سر می شوند

پوست سر و صورت نسبت به دیگر نقاط بدن حساسیت بیشتری نسبت به آب سخت از خود نشان می دهد و دچار خشکی و عارضه می شود

اب سخت و املاح درون آب می تواند شدت اگزمای پوستی را افزایش دهد

کلسیوم موجود در آب سخت باعث پوسته پوسته شدن و شوره در پوست سر می شود

مواد موجود در آب سخت مانند کلسیوم ، منیزیوم و آهن می توانند به پوست سر بچسبند و مانع رسیدن رطوبت و اکشیژن به پوست سر شوند

عوارض موارد گفته شده در بالا ممکن است در هر شخص متفاوت باشد و هنوز قطعیت این مسئله که مواد درون آب سخت می تواند به این امراض منجر شود اثبات نشده است اما به نظر می رسد که سختی آب باعث ایجاد این بیماری ها شود.

مزایای آب سخت :

بر طبق تحقیقات سازمان بهداشت جهانی هیچ مدرک قانع کننده ای ندارد که سختی آب باعث اثرات نامطلوب بر سلامتی انسان شود در واقع، شورای تحقیقات ملی ایالات متحده طی تحقیقاتی دریافته است که آب سخت در واقع به عنوان یک مکمل غذایی برای کلسیم و منیزیم عمل می کند.

برخی از مطالعات رابطه برعکس ضعیفی را بین سختی آب و بیماری های قلبی عروقی در مردان تا سطح 170 میلی گرم کربنات کلسیم در هر لیتر آب نشان داده اند. سازمان بهداشت جهانی طی تحقیقاتی به این نتیجه رسیده است که اطلاعات بدست آمده برای  توصیف مقدار استاندارد سختی آب کافی نیستند.

طی این تحقیقات مقدار سختی آب برای کلسیوم حداکثر 80 و حداقلی 40 ppm و برای منیزیوم حداکثر 30 و حداقل 20 ppm برای سختی آب در نظر گرفته شده است

درجه سختی آب

مقدارسختی آب از طریق سنجش مقدار کلسیوم و منیزیم موجود در آب مشخص می‌شود. به طور قطعی نمی توان میزان سختی آب استاندارد شده ای را مشخص کرد و میزان سختی آب در نقاط مختلف کشور و جهان با توجه به مقدار املاح و مواد موجود در بستر و یا لایه های زمین متفاوت دارد. در کشور آلمان اگر دریک لیتر آب حدود ده میلی‌گرم اکسید کلسیوم و یا آهک زنده وجود داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب آن منطقه یک است. در انگلستان اگر در یک لیتر آب حدود ده میلی‌گرم کربنات کلسیوم یا همتراز آن کربنات منیزیم وجود داشته باشد می گویند که مقدار سختی آب یک است. در کشور فرانسه اگر در یک لیتر آب حدود ده میلی‌گرم کربنات کلسیوم یا همتراز آن کربنات منیزیم وجود داشته باشد می‌گویند میزان سختی آب آن منطقه در حدود یک است.

در آلمان برای تعیین مقدار سختی آب از قرص هایی استفاده می کنند که مخصوص این کار می باشد. در یک ظرف مخصوص و مدرج، یک لیتر آب می ریزند و به‌ وسیله قرص های معرف رنگ آب را به رنگ قرمز در می آورند و سپس آنقدر از این قرصها را در اب ظرف می‌اندازند تا رنگ آب داخل ظرف سبز رنگ شود.بر روی هر قرص شماره ای وجود دارد که نشان دهنده عدد سختی آب می باشد و به هر تعداد قرصی که در ظرف انداخته می شود تا آب سبز رنگ شود می توان سختی آب را تعیین کرد. دقت این روش برای اندازه گیری سختی آب در حدود 60 درصد است. پس مشخص شد که میزان سختی آب به اضافه شدن مقادیری کلسیوم، منیزیوم و آهن در آب می باشد.

طبقه بندي آب از نظر سختی( ارائه شده توسط موسسه کیفیت آب آمریکا )

در زیر جدول سختی آب بصورت خلاصه بیان شده است

خیلی نرم 1 تا 20 ppm
نرم 20 تا 70 ppm
سبک 70 تا 120 ppm  (این مقدار سختی برای مصرف آب بسیار مناسب است)
سخت 120 تا 250 ppm 
خیلی سخت 250 تا 500 ppm

سختی بالاتر از 500 ppm برای نوشیدن مناسب نمی باشد

PPM چیست

از واحد PPM در اندازه گیری مقدار سختی اب استفاده می شود و منظور از ppm (پارت در میلیون) عبارت است از یک میلی گرم کربنات کلسیوم در یک لیتر آب .

روش کم کردن سختی آب آشامیدنی

درصد بسیاری از آبهای مورد استفاده روزمره برای کاربردهای گوناگون بغیر از شرب استفاده می شود . البته این آبها نیز باید عاری از هرگونه آلودگی باشند اما بالا بودن سختی آب برای انجام کارهای گوناگون مانند شستشو ، استحمام و غیره مهم نمی باشد اما برای آشامیدن مهم و ضروری است . تنها روش کاهش سختی آب استفاده از وسیله ای است که می تواند باعث کاهش سختی آب برای نوشیدن و پخت و پز شود و این روش در حال حاضر فقط و فقط استفاده از فیلتر R.O می باشد یعنی استفاده از دستگاه تصفیه آب خانگی . استفاده از دستگاه تصصفیه آب خانگی بهترین و آخرین روش تصفیه آب و حذف املاح و مواد درون آب و بهترین روش کاهش سختی آب است.

روشهای دیگری مانند استفاده از رزین آنیون و کاتیون وجود دارد که به وسیله آن می توان سنگینی و سختی آب را از بین برد اما اولاً استفاده از آنها بسیار سخت است به این دلیل که پس از چند ماه استفاده از رزین حتماً باید از روشهای احیای رزین با استفاده از نمک و شستشوی رزین با استفاده از خود مخزن در محل نصب استفاده کنید که اولاً انجام این کار برای بیشتر افراد غیر ممکن و یا سخت است و در خانه نمی توان انجام داد و دوم اینکه روش استفاده از رزین فقط برای کاهش سختی آب است نمی تواند کلر ، نیترات ، بو و حتی میکروب را از آب شرب تصفیه شده حذف کند اما در روش اسمز معکوس یا استفاده از دستگاه تصفیه آب این مواد به راحتی از آب حذف می شوند.

سختی آب در مناطق مختلف شهر تهران :

کیفیت آب می تواند به صورت چشم گیري از یک منطقه نسبت به منطقه دیگر و متناسب با منابع آبی آن منطقه و مواد معدنی موجود در آب ، تغییر کند. شرکت آبرسان تهران با توجه به اینکه در مناطق مختلف تهران و حومه دارای مشتریان متعددی است که از دستگاه تصفیه آب استفاده می کنند، در زمان تعویض فیلتر و خدمات دهی اقدام به جمع آوری اطلاعات کیفیت آب هر منطقه ( اندازه گیری مقدار سختی آب و املاح موجود در آب ) نموده است تا با استفاده از این اطلاعات در مورد سختی آب هر منطقه و مقدار املاح درون آب آن منطقه ، شماوره مناسبی را به مشتریان در مورد خرید دستگاه تصفیه آب مناسب هر منطقه به مشتریان خود ارائه دهد. اطلاعات بیان شده در زیر به صورت کلی می باشد اما برای دریافت اطلاعات بیشتر به صفحه سختی آب مناطق مختلف تهران مراجعه نمایید تا اطلاعات کامل تری را بدست آورید.

سختی آب در نقاط مختلف تهران به شرح زیر می باشد :

سختی آب در غرب شهر تهران

از 420 الی 560

سختی آب در مناطق مرکزی تهران

از330 الی 470

سختی آب در دریاچه چیتگر

از400  الی 550 بدلیل استفاده از آب چاه

سختی آب در جنوب تهران

از 450 الی680

سختی آب در شمال تهران

از 210 الی390

سختی آب در شرق تهران

از 240 الی370

 

سختی آب در شهرهای حومه تهران

در اکثر شهرهای حومه تهران سختی آب کمی بالاتر از تهران است البته این مقدار برای اب لوله کشی شهری صدق می کند و نه آب چاه . مقدار بیان شده سختی آب حومه تهران نه به صورت رسمی بلکه از طریق اندازه گیری سختی آب توسط تعدادی از همکارن و شرکت های مربوطه که در زمینه فروش دستگاه تصفیه آب فعالیت دارند جمع آوری شده است و به نیمه دوم سال 1401 مربوط می شود .

سختی آب شهر رباط کریم

از 450 الی 650 ppm

سختی آب شهر پرند

از 460 الی 680 ppm

سختی آب شهر شهریار

از 430 الی 640 ppm

سختی آب شهر اندیشه

از 395 الی 650 ppm

سختی آب شهر اسلامشهر

از 445 الی 690 ppm

سختی آب شهر قدس

از 420 الی 645 ppm

سختی آب شهر لواسان

از 350 الی 580 ppm

سختی آب شهر پردیس

از 340 الی 490 ppm

سختی آب شهر دماوند

از 340 الی 510 ppm

سختی آب شهر فیروزکوه

از 290 الی 460 ppm

سختی آب شهر آبسرد

از 285 الی 430 ppm

جهت کسب اطلاعات بیشتر از جزئیات سختی آب مناطق مختلف تهران از این صفحه بازدید کنید

 

سختی آب در مناطق مختلف کشور

مقدار سختی آب بیان شده در جدول زیر مربوط به نیمه دوم سال 1401 می باشد

منبع :مقالات آب و فاضلاب وزارت نیرو