قساوة المياه ( عسر المياه)
يتم وصف المياه بالقسوة أو العسرة عند وجود تركيز لمعادن ذائبة و لاسيما الكالسيوم و المغنسيوم.المياه العسرة ليست خطرة على الصحة و لكن التعامل معها مزعج لما تسببه من تراكم الترسبات في المواسير و الأجهزة المنزلية إضافة إلى ضعف أداء مواد و مساحيق التنظيف و تأثيراته على معايير النظافة.مصادر وجود المواد المسببة للعسرة في مياه الشربالمياه مادة مذيبة تلتقط الشوائب بسهولة, و المياه الصافية او النقية تتميز بعدم وجود طعم أو لون أو رائحة و عندما تتحرك المياه خلال التربة و الصخور في باطن الأرض, تحلل كميات قليلة من المعادن و لاسيما الكالسيوم و المغنسيوم و تدخلها في تركيبتها الأساسية لتصبح المياه بعد ذلك ذات قساوة أو عسرة.تزداد نسبة عسرة المياه كلما زادت نسبة الكالسيوم و المغنسيوم فيها.علامات عسرة الميا تعطل المياه العسرة كل نشاطات التنظيف من استحمام وغسيل و نضارة شخصية كما يعطي الثياب المغسولة بها خشونة مزعجة كما إن الأواني الزجاجية , جدران الحمامات الحنفيات و المغاسل كلها تبدو مبرقعة إضافة إلى أن الشعر يبدو باهتا و متعبا. و الأهم من كل ما سبق هو تكلس مواسير المياه و الاضطرار إلى تبديلها بشكل دوري
حيث يحدث العسر نتيجة لتفاعل ايونات (كتيونات) المعادن الثنائية divalent metal ions مثل الكالسيوم والماغنسيوم والحديد الثنائي والزنك وغيرها مع الايونات السالبة (كتيونات) الموجودة بالماء لتكون ترسبات عن الاستخدامات المنزلية وبعض الصناعات، وعادةً ما تكسب usually acquired المياه هذه الايونات (كتيونات والأنيونات) من ترشيح مياه الأمطار rain water percolates عبر مرورها خلال الصخور rock، ومعظم المياه تحتوي على ايونات الكالسيوم والماغنسيوم بصورة أساسية mainly بالإضافة إلى كميات قليلة trace amount من المعادن الأخرى. وعموماً ما يختلف تكّون عسر الماء من مكانٍ لمكان أخر اعتماداً على الطبيعة الجيولوجية nature of geology التي يمر بها الماء. وفي الغالب الأعم ما يكون عسر الماء بالنسبة للمياه السطحية surface water اقل من عسر الماء للمياه الجوفية ground water على الرغم من وجود كثير من المياه الجوفية اقل عسراً.
في العموم هنالك كتيونات وأنيونات تكون ذات رغبة في الاتحاد مع بعضها البعض مكونة عسر الماء ومثال لذلك ترابط ايونات Ca+2 مع HCO3-، وكتيونات Mg+2 مع أنيونات SO4-2، كتيونات Sr+2 مع أنيونات Cl-، كتيونات Fe+2 مع أنيونات NO3- وأخيراً كتيونات Mn+2 مع أنيونات SiO4-2. إلا أن ايونات الإسترانيوم، الحديد الثنائي والمنغنيز عادة ما يكون وجودها بالماء بتراكيز ضعيفة جداً، لذلك تُهمل تماماً في حسابات عسر الماء وهذا ما يؤكد أن العسر يعتمد أولاً وأخيراً على تراكيز ايونات الكالسيوم والماغنسيوم فقط. كما أن لأيوني الألمونيوم aluminum و الحديد الثلاثي ferric iron يستطيعان أن يؤثرا على العسر إلا أن ذوبانيتهما solubility تعتبر محدودة ومحصورة ضمن حدود pH طبيعة المياه water natural لذلك تركيز ايوناتهما يكون تافه ومهمل negligible. بصورة مختصرة فان ايونات كل من Ca+2, Mg+2, SO4-2, CO3-2 and HCO3- هي الأكثر توفراً abundant في الماء العسر.
التعامل مع المياه العسرة يسبب إزعاجا حيث يزداد استهلاك مساحيق التنظيف و كميات الصابون التي لا تتفاعل جيدا مع هذه النوعية من المياه و يترك طبقة رقيقة جدا من الدبق تمنع إزالة الجراثيم و الغبار و الأوساخ المتراكمة.كما تساهم المياه العسرة في التقليل من كفاءة الأجهزة المنزلية ذات الصلة بالمياه مثل الغسالات , الجلايات و سخانات المياه و ترفع كلفتها و خاصة عند تراكم الترسبات و انسداد المواسير و إجراء أعمال صيانة مكلفة ماديا.من الناحية الصحية و بالرغم من وجود دراسات تشير إلى ترابط بين المياه العسرة و بعض الأمراض القلبية إلا أنها لا تتعدى الأبحاث الإحصائية التي تنصح بالمزيد من الدراسات قبل تقديم النتائج النهائية.عوامل و مميزات غير مرغوبةيوجد في المياه مجموعة من العوامل ذات المميزات الغير مرغوبة و يمكن تصنيف ايوناتها و خصائصها بالتالي:تمنح المياه صفة العسرة كالسيوم ++ Ca مغنسيوم ++Mg عند التعرض للهواء تتحول المياه إلى اللون البرتقالي الأحمر و تؤدي إلى بقع صدأ و اهتراءحديد ++ Fe عند التعرض للهواء تتحول المياه إلى اللون الأسود و تؤدي إلى بقع صدأ و اهتراءمنغنيز ++ Mn فحص المياه يمكن إجراء فحص لعسرة المياه بإحدى طريقتين:
الأولى: اخذ عينة من المياه إلى احد المختبرات المعتمدة و التي تتقاضى أجرا بسيطا على هذا الفحص و لا يتعدى ما يعادل 10 دولارات اميركية في معظم الأحوال. الثانية : شراء لوازم فحص قساوة المياه و سعرها غير مرتفع و متوفرة في غالب الأحيان لدى المؤسسات المتخصصة في معالجة المياه … كما إنها تتميز بسهولة استعمالها و دقة نتائجها.تفسير نتائج الفحصنتيجة الفحص سوف تعتمد على واحدة من المقاييس التالية:ميليغرام بالليتر (mg/l ) المقياس الاميركي بي بي ام ppm أو جزء بالمليونغراين بالغالون حيث كل غرين يساوي 17.1 ميليغرام بالليتر او جزء بالمليون ppm.مؤسسة الحماية الاميركية وضعت أساسا للمواصفات الخاصة بمياه الشرب تقوم على فئتين هما: الأولى و الثانية.الفئة الأولى و تعتمد على اعتبارات صحية الفئة الثانية و تعتمد على الطعم, الرائحة, اللون, نسبة التآكل, الرغوة و مواصفات الصبغ للمياه. المياه العسرة لا تخضع لمقاييس الفئتين الأولى
و الثانية و لكنها مصنفة فعليا حسب التالي: غراين بالغالون ميليغرام بالليتر \ جزء بالمليون التصنيفصفر 1 صفر - 17.1 لينة 1 - 3.5 17.1 - 60 عسرة هزيلة 3.7 - 7 60 - 120 عسرة معتدلة 7 - 10.5 120 - 180 عسرة عادية 10.5 - و ما فوق 180 - و ما فوق عسرة مرتفعة هذا التصنيف قد يختلف و لكن بشكل ضئيل جدا في أماكن أخرى و لكن الأساس يبقى واحدا.الخيارات يوجد عدة وسائل للتحكم بعسرة المياه و يمكن تفصيلها كالتالي:
الوسيلة الترسيبية: و تتضمن إضافة مواد كيماوية كالصودا و البوركس حيث تتفاعل مع الكالسيوم و المغنسيوم و يمنع الايونات المعدنية من تعطيل فعالية التنظيف, ألا أنها تمنح المياه لونا غيميا ابيضا و تؤدي إلى ارتفاع نسبة القلويات في السائل الذي يؤذي البشرة و يساهم في تهالك الأغراض المغسولة. تتوفر هذه المواد تحت مسميات تجارية مختلفة و يوجد منها أنواع تتعامل مع المياه ذات نسبة الحديد المرتفعة في نفس الوقت.
الوسيلة غير الترسيبية: و تتم عبر استعمال البولي فوسفات لعزل ايونات الكالسيوم و المغنسيوم و بالتالي فان الترسبات تصبح غير موجودة, و نسبة القلويات لا تلحظ أية ارتفاع, كما يساعد على تحلل رغوة الصابون لفترة زمنية معينة.وسيلة التليين الميكانيكيةو تستلزم أعمال تركيب سمكرة ( سباكة ) و تعديل في التمديدات الصحية لتأمين إزالة العسرة من المياه بشكل مستمر , و يتألف من أنبوب التليين المزود برأس تحكم أوتوماتيكي إضافة إلى خزان المحلول الملحي
1- وحدة التليين Softener Vessel و تكون عادة مصنوعة من مادة الفيبر غلاس , أما المقاييس الصناعية الكبيرة فتصنع من الحديد مع طلاء عازل و مانع للصدأ من الداخل.هذه الوحدة تتحمل ضغطا يصل إلى 10 بار و تحتوي في داخلها على حبيبات الرزين
2 - خزان المحلول الملحي Brine Tank و يحتوي في داخله على محلول المياه و الملح الذي يستعمل لإعادة تنشيط الرزين
3 - رأس التحكم الأوتوماتيكي Automatic Control Valve و يقوم بمهمة تحديد وقت إعادة تنشيط الرزين إضافة إلى المراحل المطلوب تنفيذها لإجراء هذه العملية بطريقة سليمة تتضمن الغسيل العكسي,التنشيط, الغسيل من المياه المالحة و إعادة تعبئة خزان المحلول الملحي
4 - مدخل المياه الخام Raw Water Inlet5 - مخرج المياه اللينة Soft Water Outlet6 - أنبوب شفط المحلول الملحي Brine Sucking Tube7 - الموزع داخل وحدة التليين Distributor و الذي يؤمن الطريق لحركة المياه بعد تليينها إلى الخروج إلى خط الخدمة 8 - المحلول الملحي Brine Solution 9 - مادة الرزين و التي تقوم بعملية تبادل الايوناتكما يوجد من خلف الرأس الأوتوماتيكي مخرج للمياه الناتجة عن أعمال الغسيل العكسي و ذات الملوحة و ترمى إلى التصريف.
يعتمد نظام التليين هذا على مبدأ عملية تبادل الايونات .عندما تمر المياه خلال طبقة الرزين المؤلفة من حبيبات sulfonated polystyrene و المشبعة بالصوديوم تعلق ايونات الكالسيوم و المغنسيوم بها فيما ايونات الصوديوم تنطلق مع المياه في نفس الوقت.عندما تصبح حبيبات الرزين مشبعة بالكالسيوم و المغنسيوم يتم شحنها مجددا و إعادة تنشيطها من خلال مرور محلول ملحي بها حيث تجري عملية تبادل عكسية فتعلق ايونات الصوديوم بالرزين و تخرج منها ايونات الكالسيوم و المغنسيوم إلى مجرى المياه المرمية.يجدر الإشارة إلى أن هذه العملية تتطلب إضافة صوديوم بمقدار 8 ميليغرام بالليتر لكل غرين من المياه العسرة.مثال تطبيقيإذا احتوت المياه على نسبة عسرة 10 غرين بالغالون , فهذا يعني أنها ستحتوي على 80 ميلغرام بالليتر من الصوديوم بعد تليينها و إزالة المواد المسببة للعسرة كليا.نشير إلى أن بعض الأشخاص ملزمين بالحذر و عدم استعمال المياه الملينة لغاية الشرب و الطبخ لاحتوائها على الصوديوم و عند الضرورة يمكن تمديد خط تجاوزيBy pass لوحدة تليين المياه و توصيلها إلى حنفية مستقلة.ملاحظات لا ينصح باستخدام المياه الملينة لري المزروعات ,المساحات الخضراء و الحدائق. يمكن استعمال مادة بوتاسيوم الكلورايد كبديل عن الصوديوم في عملية تبادل الايونات و تنشيط الرزين. عند اختيار وحدة تليين المياه يلزم الأخذ باعتبارات مثل:طريقة تنشيط الرزين و ينصح باعتماد المؤقت الآلي الذي يعتمد على الوقت أو الكمية أو نسبة العسرة.قدرة إزالة العسرة و الفترات الزمنية بين كل عملية تنشيط للرزين و أخرى.نسبة الحديد المتوفرة في المياه , و في حال وجوده بنسبة عالية فقد يؤثر سلبا على أداء الرزين و بالتالي فشله كليا
يتبع…