اسمز معکوس چیست؟
مفهوم اسمز معکوس
اسمز معکوس(Reverse Osmosis) که به اختصار RO گفته میشود، فرآیندی است که برای تولید آب بدون یون(ِDeionize) یا فاقد مواد معدنی(Demineralize) با استفاده از یک غشاء نیمه تروا(ممبران) به کار میرود.
اسمز
برای درک مفهوم و فرآیند اسمز معکوس(RO) در آغاز بایستی که مفهوم اسمز طبیعی را بدانیم.
اسمز یک پدیده طبیعی و یکی از فرآیند های مهم در طبیعت است. اسمز فرآیندی است که در آن یک محلول نمکی رقیق تمایل به مهاجرت به یک محلول نمکی غلیظ دارد. جذب آب توسط ریشه گیاهان از خاک و یا جذب آب توسط کلیه ها از جریان خون نمونه هایی از پدیده اسمز طبیعی هستند.
دیاگرام زیر عملکرد پدیده اسمز معکوس را نشان می دهد. محلولی که رقیق تر است یک کشش ذاتی برای مهاجرت به سمت محلولی که غلیظتر است دارد. برای مثال، اگر شما یک مخزن پر از آب با غلظت کم نمک داشته باشید و یک مخزن دیگر پر از آب با غلظت نمک بیشتر و این دو مخزن با یک غشاء نیمه تراوا از هم جدا شده باشند یعنی یک غشاء نیمه تراوا بین این دو مخرن باشد، آب نمکی رقیقتر شروع به مهاجرت به سمت آب نمکی غلیظتر میکند.
یک غشاء نیمه تراوا، غشایی است که فقط اجازه عبور برخی اتمها یا مولکول ها را از خود میدهد. یک مثال ساده، مانند در طوری که فقط اجازه عبور ملکول های هوا را میدهد نه آفات و یا چیزهای دیگری بزرگتر از سوراخ ها روی در طوری. مثال دیگر، مانند پارچه ضد آب یک لایه پلاستیکی بسیار نازک با رزونه های کوچک روی خود دارند. این سوراخها به اندازه ای بزرگ هستند که مولکول های بخار آب از آنها رد میشوند ولی کوچکتر از آن هستند که ملوکول های آب بصورت مایع بتواند از آنها عبور کند.
در حالیکه اسمز بطور طبیعی و بدون نیاز به انرژی رخ می دهد، اسمز معکوس(RO) نیاز به صرف انرژی دارد. ممبران یا غشاء اسمز معکوس که یک غشاء نیمه تراوا است به ملوکول های آب اجازه عبور میدهد ولی اکثر نمکهای محلول در آب، باکتریها و مواد آلی و ملوکول های زیستی اجازه عبور ندارند. هرچند که برای عبور آب از ممبران هم باید فشاری بیشتراز فشار اسمزی و در خلاف جهت آن وارد کنید.
دیاگرام زیر طرح کلی از فرآیند اسمز معکوس را نشان می دهد.
زمانیکه که فشار بر محلول غلیظ اعمال می شود، ملکول های آب از غشاء نیمه تراوا(ممبران) عبور میکنند و ناخالصی ها و آلودگی های محلول غلیظ در همان طرف باقی می مانند و این غشاء اجازه عبور به آنها نمی دهد حتی تحت فشار.
عملکرد اسمز معکوس
اسمز معکوس با استفاده از یک پمپ فشار قوی، فشار سمت محلول نمکی سیستم RO را افزایش می دهد و سبب عبور ملکول های آب از ممبران(غشاء نیمه تراوا) RO می شود که با این عمل بیش از95-99 درصد از نمکهای محلول پشت ممبران باقی می مانند. مقدار فشار بستگی به غلظت نمک های محلول در آب خوراک ورودی دارد. هرچه غلظت نمک های محلول TDS)) بیشتر باشد، مقدار فشار مورد نیاز برای غلبه بر فشار اسمزی نیاز بیشتر خواهد بود.
آب های شوری که اصطلاحا دیونیزه می شوند را آب تولیدی یا permeate گویند. جریان آب هم که آلودگی های تغلیظ شده ای را که از ممبران عبور نکرده اند را حمل میکند، جریان reject یا concentrate یا جریان غلیظ شده گویند.
وقتیکه آب خوراک به سیستم RO تحت فشار (فشار مورد نیاز در حد غلبه بر فشار اسمزی) وارد میشود، ملکول های آب از ممبران(غشاء نیمه تروا) عبور کرده و نمک و سایر آلاینده ها را که مجاز به عبور از ممبران نیستند، از مسیر ریجکت تخلیه می شوند. به جریان ریجکت جریان غلیظ شده (concentrate)یا جریان آب شور (brine) نیز می گویند. این جریان می تواند از مسیر درین تخلیه شود و یا به جریان آب خوراک برگشت داده شود به جهت صرفه جویی در مصرف آب. به آبی که از سیستم ممبران RO عبور کرده اصلاحا آب تولیدی یا آب عبوری(permeate) گویند که معمولا 95-99 درصد از TDS آن حذف شده است.
در سیستم RO از روشcross filtration استفاده می شود بر خلاف فیلتراسیون استاندارد که در آن ناخالصی های در پشت فیلتر جمع می شوند. در فیلتراسیون جریان متقاطع، محلول از فیلتر عبور میکند و یا بر فیلتر وارد می شود، با دو خروجی. آب فیلتر شده از یک مسیر و آب حاوی ناخالصی ها از یک مسیر دیگر از فیلتر خارج میشود. این جریان متقاطع سبب می شود که سطح ممبران همیشه تمیز بماند.
آلودگی ها و ناخالصی هایی که با سیستم RO از آب حذف خواهند شد
سیستم RO قادر به حذف تا 99% از نمکهای محلول در آب (TDS)، کلوئید ها، مواد آلی، باکتریها و مواد ناشی از فعالیتهای زیستی از آب خوراک است (گرچه از یک سیستم RO نباید برای از بین بردن 100% باکتریها و ویروسها استفاده کرد). یک سیستم RO، آلودگی ها را بر اساس اندازه و بارشان تخلیه می کند. هر آلودگی ای که وزن ملوکولی بزرگتر از 200 داشته باشد به راحتی از سیستم RO که به درستی اپراتوری می گردد، ریجکت می گردد(جهت مقایسه وزن مولی آب 18است).به همین ترتیب آلودگی هایی با بار یونی بزرگتر قادر به عبور از ممبران RO نیستند. به عنوان مثال یون سدیم فقط یک بار مثبت دارد(تک ظرفیتی است) و به خوبی کلسیم که دو ار مثبت دارد از RO ریجکت نمی شود. چنانچه سیستم RO قادر به حذف CO₂ نمیباشد چون بار الکرتیکی ندارد و وزن ملوکولی کمی هم دارد. به دلیل اینکه سیستم RO قادر به حذف گازها نمی باشد، pH آب تولیدی کمی کمتر از حالت خنثی است و بستگی به میزان CO₂ دارد. گاز CO₂ در آب به اسید کربنیک تبدیل می گردد.
سیستم RO برای تصفیه آب شور، آب سطحی و زیر زمینی در فلو های یا جریان های زیاد و یا کم بسیار موثر است. کاربردهای صنعتی سیستم RO در صنایع دارویی، آب خوراک بویلر، صنایع غذایی و نوشابه سازی، آبکاری فلزات و کارخانجات نیمه رسانا ها و …. می باشد.
کارکرد و محاسبات طراحی سیستم RO
تعداد انگشت شماری محاسبات برای ارزیابی عملکرد یک سیستم RO و همچنین شرایط طراحی آن وجود دارد. یک سیستم RO ابزار دقیق هایی دارد که کیفیت آب ورودی و تولیدی، جریان، فشار و سایر دیتاها را مانند دما یا ساعت های کارکرد را نشان می دهد. به منظور اندازه گیری دقیق عملکرد یک سیستم RO، شما حداقل پارامترهای عملیاتی زیر نیازمندید:
فشار آب خوراک
فشار آب تولیدی
فشار آب ریجکت یا غلیظ شده
هدایت الکتریکی یا TDS آب تولیدی یا permeate
مقدار جریان آب خوراک
مقدار جریان آب تولیدی
دمای محیط عملیات
درصد حذف نمک(SALT REJECTION %)
این معادله به شما می گوید که چگونه ممبران های RO بطور موثر، آلاینده ها را از آب حذف میکنند. ولی به شما نشان نمی دهد که چگونه هر ممبران بطور جداگانه عمل میکند، ولی نسبتا نشان میدهد که سیستم بطور معمول چگونه عمل میکند. یک سیستم RO درست طراحی شده با کارکرد صحیح ممبران ها، 95-99% آلودگی های آب را حذف میکند( که دارای اندازه وبار الکتریکی مشخصی هستند). شما می توانید تشخیص دهید که چگونه ممبران های RO در حذف آلاینده ها موثر هستند با استفاده از معادله :
حذف نمک بیشتر، یعنی عملکرد بهتر سیستم. حذف نمک کم میتواند به معنای این باشد که ممبران ها نیاز به شستشو یا تعویض دارند.
درصد عبور نمک (SALT PASSAGE %)
درصد مقدار نمک عبوری از ممبران که در اب تولیدی وجود دارد. مقدار بالای این درصد یعنی اینکه ممبران نیاز به تعویض یا شستشو دارد.
درصد راندمان(RECOVERY %)
درصد ریکاوری مقداری از آب که به عنوان آب permeate از آب خوراک ورودی تولید میشود یا مقدار آبی که از آب خوراک ورودی ریجکت نمیشود. درصد ریکاوری بیشتر یعنی آب کمتری ریجکت شده یا از سیستم RO تخلیه شده و آب تولیدی بیشتری گرفته ایم. هرچند که طراحی درصد ریکاوری بالاتر، برای سیستم RO مشکلاتی مانند رسوبگذاری معدنی و آلی را منجر می گردد. درصد ریکاوری برای یک سیستم RO با کمک نرم افزار طراحی که چندین المان و پارامتر در آن در نظر گرفته شده است مانند شیمی آب خوراک و سیستم پیش تصفیه قبل از سیستم RO می باشد. بنابراین درصد ریکاوری مناسب برای یک سیستم RO بستگی به این دارد که این سیستم برای چه منظوری طراحی می شود. با محاسبه درصد ریکاوری به سرعت میتوان تشخیص داد که آیا سیستم خارج از طراحی مورد نظر بهر برداری می شود یا نه. محاسبه درصد ریکاوری به صورت معادله زیر می باشد:
برای مثال اگر درصد ریکاوری را 75% در نظر بگیریم به این معناست که به ازاء هز 100 گالن آب خوراک ورودی به سیستم RO شما 75 گالن را به عنوان آب تولیدی بدست خواهید اورد و 25 گالن از طرق درین تخلیه می گردد.
در سیستم RO صنعتی به طور معمول راندمان از 50-85 درصد تعریف می گردد که بستگی به ویژگی های آب خام ورودی و سایر پارامتر های طراحی نیز دارد.
فاکتور تغلیظ(CONCENTRATION FACTOR)
فاکتور تغلیظ به ریکاوری سیستم RO مربوط می گردد و یک معادله مهم برای طراحی سیستم RO است. آب بیشتری که شما تولید میکنید به عنوان آب permeate( ریکاوری بالاتر)، یعنی نمک غلیظ شده بیشتر و آلودگی بیشتری در جریان غلیظ شده(concentrate) جمع می کنید. این جریان به پتانسیل رسوب گذاری بیشتر روی سطح ممبران RO می انجامد در زمانیکه فاکتور تغلیظ برای طراحی سیستم و ترکیب آب خوراک ورودی خیلی بالا باشد.
این مفهوم برای بویلر یا کولینگ تاور هم صدق می کند. در هر دو آب تصفیه شده از سیستم خارج می شود به صورت بخار و محلول غلیظ شده را در سیستم به جا می گذارند. وقتی که درجه غلظت نمک ها افزایش یابد، محدودیت های انحلال ممکن است که از بین برود و روی سطوح تجهیزات رسوب گذاری کنند.
برای مثال اگر دبی جریان آب خوراک 100 گالن بر دقیقه باشد و دبی آب تولید 75 گالن بر دقیقه، آنگاه درصد ریکاوری 75% می باشد. پس فاکتور تغلیظ طبق فرمول می شود
4=(1-75%)/1
فاکتور تغلیظ 4 یعنی جریان غلیظ شده ای که از سطح ممبران می گذرد 4 برابر نسبت به آب خوراک ورودی پتانسیل رسوب گذاری دارد. اگر که رد این مثال TDS آب خام ورودی500ppm باشد، TDS جریان غلیظ شده می شود 500×4=2000ppm
شار(FLUX)
برای مثال:
سیستم RO آبی به ظرفیت 75 گالن بر دقیقه تولید میکند و 3 وسل 6 المانه دارد. بنابراین در مجموع 18 ممبران دارد. نوع ممبرانی که در این سیستم استفاده شده است DOW Filmtec BW30-365 می باشد. این نوع از ممبران سطحی معادل 365فوت مربع دارد. برای پیدا کردن فلاکس این ممبران از معادله زیر استفاده می گردد:
فلاکس آن می شود 16.
این عدد به این معناست که 16 گالن آب از هر فوت مربع این ممبران در روز عبور میکند. این عدد می تواند خوب و یا بد باشد و این بستگی به شیمی آب خام ورودی و طراحی سیستم دارد.
در زیر یک روش کلی برای رنج فلاکس برای منابع آبی مختلف است و میتواند بیشتر کمک کند به همراه نرم افزار طراحی RO.ممبران های مختلف فلاکس های مختلفی دارند. پس انتخاب نوع ممبران در طراحی RO وبهره برداری و طول عمر ممبران مهم است.
موازنه واحد (MASS BALANCE)
یک معادله موازنه واحد برای کمک به تشخیص این است که ابزار دقیق جریان آب و کیفیت آن به خوبی کار میکند ویا نیاز به کالیبراسیون دارد. اگر ابزار دقیق به خوبی کار نکنند، داده های عملکردی دستگاه در واقه بلا استفاده می شوند یعنی بی ارزش هستند. داده هایی که لازم است از ابازر دقیق دستگاه RO خوانده شوند:
1- جریان آب خوراک (gpm)
2- جریان آب تولیدی (gpm)
3- جریان آب غلیظ شده (gpm)
4- هدایت الکتریکی آب ورودی (µs)
5- هدایت الکریکی آب تولیدی (µs)
6- هدایت الکتریکی جریان غلیظ شده (µs)
(Feed flow1 x Feed Conductivity) = (Permeate Flow x Permeate Conductivity)+ (Concentrate low*Concentrate Conductivity)
1Feed Flow equals Permeate Flow + Concentrate Flow
طبق معادله بالا می شود:
7×500=5×10+2×1200
3500≠2450
حالا درصد انحراف رو بدست می آوریم:
(Difference/Sum) * 100
((3500-2450)/(3500+2450))*100= 18%
⦁ درصد اختلاف +/-5% خوب است،
⦁ درصد اختلاف +/-5% – 10% مناسب است.
⦁ درصد اختلاف بیشتر از +/-10% غیر قابل قبول است و ابزار دقیق ها نیاز به کالیبراسیون دارند.
⦁ در این مثال ابزار دقیق ها از رنج خارج شده اند و نیاز به بازبینی دارند
فرق بین گذر ( pass )و مرحله( stage )در سیستم RO
اغلب اصلاح stage و pass در سیستم RO به اشتباه گرفته می شوند و اپراتورها رو به اشتباه میاندازند. فهم اختلاف بین 1 و2 stage بودن دستگاه و یا 1 و 2 pass بودن آن مهم است.
در یک سیستم RO تک stage، آب خوراک از یک مسیر وارد RO می شود و از یک مسیر دیگر بعنوان آب permeate ویا آب concentrate خارج میشود.
در سیستم RO دو stage جریان ریجکت یا concentrate از استیج اول به عنوان جریان ورودی به استیج دوم وارد می شود. آب تولیدی از استیج اول با آب تولیدی از استیج دوم با هم در یک مخزن جمع می شوند. استیج دوم درصد ریکاوری را افزایش میدهد.
چیدمان پرشروسل ها(Array)
در یک سیستم RO یک چیدمان در واقع ترتیب فیزیکی وسل ها را در سیستم 2 استیجه نشان می دهد. پرشر وسل ها از یک تا 6 المان یا ممبرانه هستند. هر استیج شامل تعداد مشخصی از پرشروسل ها است. ریجکت هر استیج یا مرحله هم جریان ورودی به استیج بعدی است. استیج دوم سیستم RO رسم شده اصلاحا آرایش یا چیدمان 2ب 1 یا 2:1 نامیده میشود یعتی جریان ریجکت 2 وسل از استیج 1 به یک وسل از استیج 2 به عنوان جریان خوراک وارد می شود.
سیستم RO با جریان برگشتی
با یک سیستم RO که به درستی بصورت استیج شود، یک جریان برگشتی از جریان ریجکت میتواند به عنوان کمکی به جریان ورودی اضافه شود و ریکاوری سیستم را افزایش دهد.
سیستم RO تک مرحله (Single Pass) و 2 مرحله ای (Double Pass)
اختلاف بین یک سیستم تک مرحله ای و دو مرحله ای در این است که آب تولیدی از مرحله اول به مرحله دوم به عنوان جریان خوراک وارد می شود. و این باعث می شود که آب تولیدی از مرحله دوم بسیار با کیفیت و خالص ساز باشد زیرا از دو RO عبور کرده است.
در کناره تولید آب permeate با کیفیت خیلی بالا، یک سیستم Double RO همچنین این امکان رو به شما میدهد که گاز کربن دی اکسید را از آب تولیدی در فاصله بین دو RO، حذف کند. با استفاده از افزودن سود(NaOH) و قلیایی کردن pH که شرایط سبب تبدیل شدن CO₂ به بی کربنات و کربنات که از ممبران ها بهتر ریجکت می شوند. در سیستم تک RO این امکان وجود ندارد چون در حضور یون کلسیم سبب تشکیل رسوبات کربناتی روی ممبران ها می شود.
پیش تصفیه RO(RO Pretreatment)
در پیش تصفیه مناسب هر دو روش تصفیه مکانیکی و شیمیایی برای جلوگیری از رسوب گذاری ممبران و هزینه های ناشی از تخریب ممبران ها و نیاز به شستشوی مکرر، حیاتی است. در زیر برخی از مشکلات ناشی از عدم پیش تصفیه مناسب یک سیستم RO آمده است:
رسوب گذاری مواد آلی و بیولوژیکی(Fouling)
فولینگ زمانی رخ می دهد که آلودگی ها بر روی سطح موثر ممبران انباشته شوند. آلاینده های زیادی در آب خوراک ورودی به سیستم وجود دارد که برای سلامتی انسان مضر هستند ولی به اندازه ای نیستند که به سرعت روی ممبران آنها فولینگ ایجاد کنند. فولینگ معمولا در انتهای سیستم RO تشکیل می شود و سبب افت فشار و کاهش دبی تولید می گردد. این امر سبب افزایش هزینه های اپراتوری بالا و نهایتا انجام CIP و تعویض ممبران ها می گردد.
فولینگ نهایتا باتوجه به اندازه سوراخ های ریز یک ممبران و صرفه نظر از اینکه چقدر پیش تصفیه شما موثر است و چقدر برنامه CIP شما منظم است اتفاق خواهد افتاد. البته با داشتن یک پیش تصفیه مناسب، مشکلات مربوط به رسوب گذاری کمتر خواهد شد.
عوامل موثر در تشکیل رسوب:
⦁ مواد کلوئیدی یا ذرات ریز( گر د و غبار، خاک،…)
⦁ مواد آلی بیولوژیکی( اسید هومیک/فلویک،…)
⦁ میکروارگانیسم ها(باکتریها،…). باکتریها یکی از شایع ترین مشکلات رسوبگذاری RO هستند که قادر به تحمل مواد ضد عفونی کننده ای مانند کلرین نیستند. میکروارگانیسم ها قادر به ازیاد و رشد روی سطح ممبران هستند. آنها بایوفیلمی تشکیل میدهند که سطح ممبران را می پوشاند و یک فولینگ سنگین ایجاد میکنند.
⦁ نشتی در فیلترهای بالادستی سیستم RO،اگر در فیلترهای کربن اکتیو و یا سختی گیر رزینی نشتی وجود داشته باشد، این مدیاها می توانند به سیستم RO اسیب برسانند.
با انجام تست های آنالیزی، میوان پی برد که آب خوراک ورودی تا چه اندازه پتانسیل رسوب گذاری دارد. برای پیشگیر از فولینگ در RO معمولا از فیلترهی مولتی مدیا و میکرونی استفاده می شود. در برخی مواد فیلتر کاتریج کافی خواهد بود.
رسوب گذاری مواد معدنی(Scaling)
وقتی غلظت ترکیبات محلول خاصی(مواد معدنی) بیش از حد شود، سپس رسوب گذاری اتفاق می افتد. در اثر این رسوب گذاری افت فشار زیاد و کاهش دبی تولید و افزایش عبور نمک از ممبران (یعنی کاهش کیفیت آب تولیدی) را داریم. رایج ترین رسوب تشکیل شده روی ممبران، رسوب کلسیم کربنات است.
آسیب های شیمیایی(Chemical Attack)
نسل جدید ممبران های کامپوزیتی که در حال حاضر استفاده می شوند، تحمل موادی مانند کلرین یا کلرآمین ها را ندارند. اکسید کننده های مثل کلر، سوراخ های رو در حفره های ممبران ایجاد می کتتد که میتواند اسیب های جبران ناپذیری را سبب شود. در اثر این تخریب شیمیایی دبی آب تولیدی افزایش میابد(به دلیل سوراخ شدن ممبران) و درصد عبور نمک هم افزایش میابد(آب تولیدی با کیفیت پایینتر). به همین دلیل است که میکرو ارگانیسم ها به راحتی روی سطح ممبران رشد می کنند که سبب رسوب گذاری بیولوژیکی روی ممبرانRO میشود، چرا که هیچ بایوسایدی برای مقابله با رشد آنها در محیط وجود ندارد.
آسیب مکانیکی(Mechanical Damage)
بخشی از ساختار پیش تصفیه و بعد از سیستم RO، لوله کشی است. اگر استارت شدید باشد، ممبران ها آسیب مکانیکی میبینند. به همین ترتیب اگر فشار خیلی زیادی پشت سیستم RO نیز باشد اسیب مکانیکی رخ می دهد. به همین دلیل توصیه می شود که از درایو برای استارت پمپ فشار قوی استفاده شود و با نصب چک ولو ها و یا شیر های فشار شکن برای جلوگیری از فشار بیش از حد به واحد RO استفاده شود که این فشار میتواند اسیب برگشت ناپذر به ممبران بزند.
راهکارهای پیش گیرانه(Pretreatment Solutions)
در زیر برخی روش های پیش گیرانه برای سیستم های RO پیشنهاد می شود که میتواند انواع رسوبگذاری و آسیب های شیمیایی به سیستم را کاهش دهد.
فیلتر های مولتی مدیا(Multi Media Filter /MMF)
فیلتر های مولتی مدیا به عدم فولینگ روی ممبران کمک می کنند. یک فیلتر مولتی مدیا بطور معمول از 3 لایه تشکیل شده است که شامل، آنتراسیت، شن و سیلیس که لایه سنگین تر در زیر قرار میگیرد. این مدیا ها ازنظر دانسیته و سایز با هم متفاوت هسند. آنتراسیت لایه بالایی و شن در پایین است. ذرات الاینده بزرگتر در بالای این فیلتر توسط ذرات مدیا کوچکتر از آب حذف می شوند و فیلتر می شوند. این امر باعث می شود که این فیلتر مدت زمان بیشتری کار کند و زمان های بین بک واش ها را طولانی تر کند و راندمان بیشتری در حذف ذرات داشته باشد.س
یک فیلتر مولتی مدیا خوب ذرات بین 15-20 میکرون را از آب حذف میکند. با افزودن یک منعقد منعقد کننده به آب میتوان ذرات را تا 5-10 میکرون هم حذف کرد. برای اینکه یک دیدی نسبت به این فیلتر ها داشته باشیم بطور مثال عرض تار موی انسان 50 میکرون است.
زمانیکه شاخص چگالی لجن(Silt Density Index/SDI) بزرگتر از 3 باشد و یا کدورت از 0.2 NTU بیشتر باشد، استفاده از فیلتر مولتی مدیا پیشنهاد می گردد. قاعده دقیقی وجود ندارد ولی دستورالعمل های بالا بایستی اجرا شود تا از فولینگ روی ممبران ها جلوگیری شود.
این خیلی مهم است که یک فیلتر کارتریج تا 5 میکرون هم بعد از فیلتر مولتی مدیا قرارداده شود. این فیلتر کارتریج از احتمال آسیب رساندن مواد ناشی از نشتی فیلتر مولتی مدیا به ممبران ro جلوگیری میکند.
میکروفیلتراسیون(MF)
میکروفیلتراسیون در حذف ذرات کلوئیدی و باکتری مفید هستند و اندازه منافذ آن از 0.1-10 micron میباشد. میکروفیلتراسیون بسیار در کاهش پتانسیل فولینگ روی سیستم RO موثر است. پیکربندی ممبران در برندهای مختلف متفاوت است ولی نوع فیبر توخالی(hollow fiber) آن رایج تر است. به طور معمول آب از بیرون این ممبران ها پمپ می شود و آب تمیز در وسط این ممبران جمع می شود .
آنتی اسکالانت و بازدارنده های رسوب گذاری(AntiScalant and Scale Inhibitor)
آنتی اسکالانت و بازدارنده های رسوب گذاری، هماهنطور هم که از نامشان مشخص است، مواد شیمیایی هستند که به آب تزریق می شوند قبل از واحد RO که به کاهش پتانسیل رسوبگذاری آب ورودی کمک میکند. آنتی اسکالانت و بازدارنده رسوب گذاری حلالیت ترکیبات معدنی را افزایش میدهند. با افزایش این حلالیت شما میتوانید غلظت نمک ها را بالاتر ببرید و سیستم را باریکاوری بالاتر اجرا کنین. مکانیسم عمل آنتی اسکالانت ها، دخالت در تشکیل رسوب و رشد بلور ها است. نوع آنتی اسکالانت و بازدارنده رسوب و دوز مصرفی آنها بستگی به وضعیت شیمیایی آب خوراک ورودی و طراحی سیستم RO دارد.
سختی گیری با تبادل یون(Softening by Ion Exchange)
سختی گیر میتواند برای کمک به پیشگیری از رسوب گذاری در سیستم RO از طریق تبادل یونهای رسوب گذار با یونهای غیر رسوب گذار استفاده شود. یک فیلتر میکرونی هم بعد از سیستم سختی گیر مبادله کننده یون گذاشته میشود.
تزریق سدیم متا بی سولفیت(SMBS or SBS)
با تزریق SMBS به عنوان یک عامل کاهنده به جریان آب وردی و قبل از واحد RO با یک دوز مناسب میتوان کلر باقیمانده در آب را حذف کرد.
کربن اکتیو گرانولی(GAC)
کربن اکتیو گرانولی برای حذف آلودگی های مواد الی و هم برای حذف باقیمانده مواد ضدعفونی کننده آب مانند کلر استفاده می شود. کربن اکتیو از ذغال سنگ و یا پوسته خشکبار یا چوب تولید میشود. کربن اکتیو باقیمانده کلر را با واکنش های شیمیایی یعنی با انتقال یک الکترون از ترکیبات خود و احیا کلر باقیمانده جذب میکند. یون کلر توانایی اکسید کنندگی ممبران را ندارد.
مزایای استفاده از کربن اکتیو قبل از واحد RO، جذب سریع کلر در بالای بستر فیلتر کربنی است. همچنین کربن اکتیو مواد آلی را در مسیر بستر کربنی جذب خواهد کرد. که این مواد الی می توانند به عنوان غذایی برای باکتری ها باشند که بنابراین یک بستر کربنی میتوناد یک زمینه ای برای رشد و تکثیر باکتریها باشد. به همین ترتیب یک بستر کربنی میتواند با تولید ذرات ریز کربنی که به واحد RO نفوذ می کنند سبب فولینگ شوند.
جمع آوری اطلاعات RO
ممبران های RO در واقع قلب یک سیستم RO هستند و اطلاعاتی آن بایستی جمع آوری بشوند برای تشخیص سالم بودن ممبران ها.این اطلاعات شامل فشار سیستم، دبی ها، TDSو دما. دمای آب رابطه مستقیمی با فشار آب دارد. وقتی که دمای آب کاهش میابد یعنی ویسکوزیته آب افزایش یافته و دبی جریان آب permeate کاهش میابد و نیاز به فشار بیشتری برای عبور آب از میان ممبران هست. به همین ترتیب وقتی که دمای آب افزایش یابد، دبی تولید افزایش می یابد. در نتیجه داده های اجرایی سیستم RO بایستی نرمال شود که تغییرات دبی بصورت غیر طبیعی تفسیر نشود وقتیکه مشکلی پیش نیا مده است.
دیتاهای جریان های نرمال شده، فشار ها و درصد عبور نمک جمع آوری شده و روی نمودار با دیتاهای اولیه ( دیتاهای حاصل از طراحی سیستم) مقایسه می شوند. تا نوع مشکل سیستم و راه حل آن معلوم شود. وقتی که اختلاف دیتاهای حاصل ±15% از دیتاهای طراحی باشد، یعنی باید روی سیستم عملی را انجام دهید. اگر عمل CIP یا شستشوی ممبران ها را در این وضعیت انجام ندهید نمیتوانید ممبران ها را به وضعیتی نزدیک به حل پایه نگه دارین.
شستشوی ممبران های RO(Ro Membrane Cleaning)
ممبران ها به شستشوی دوره ای نیاز دارند، حدود 1 تا 4 مرتبه در سال که البته بسته به کیفیت آب خام ورودی . بطور معمول اگه افت فشار و یا عبور نمکی حدود 15% از حالت طراحی یا پایه داشته باشیم، زمان شستشو ممبران می باشد. شما می توانید ممبران ها را در همان سیستم ROشسشتو دهید ویا ممبران ها خارج کنید و در جای دیگه ای انجام دهید.
شویند های ممبران در pH های بالا و پایین موجود هستند تا تمام انواع آلودگی ها را از ممبران پاک کنند. رسوبات معدنی با شویند های با pH پایین یا اصلاحا اسیدی از بین می روند و الودگی های کلوئیدی و آلی و بیولوژیکی با شونده های با pH بالا. در شستشوی ممبران ها به غیر از مواد شیمیایی شستشو دهنده فاکتور های دیگری را نیز باید در نظر داشته باشیم مانند دبی شستشو، دمای آب و کیفیت آب محلول شستشو.
خلاصه
اسمز معکوس یک روش موثر و یک تکونولوژی اثبات شده در تولید آب مناسب برای کاربردهای صنعتی است. تصفیه پیشرفته بعد از سیستم RO مانند دیونایزرهای میکس بد میتواند سبب افزایش کیفیت آب permeate گردد و میتواند آن را برای کاربردهای مهم دیگر مناسب تر کند. پیش تصفیه مناسب و اپراتوری درست از هزینه های تعیمرات و نگهداری سیستم RO جلوگیری میکند. با یک طراحی درست، برنامه نگهداری و سرویس های پشتیبانی خوب، سیستم RO شما برای سالیان طولانی، آب با کیفیت تولید خواهد کرد.
پالاب صنعت پارس
طراحی، ساخت و نصب و راه اندازی و بهره برداری از سیستم های تصفیه آبRO
تلفن تماس:86028662
