راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ راه اندازی٬ فرآیند پیش تصفیه٬ تجهیزات کلرزنی٬ تصفیه اولیه

تجهیزات و فرآیندهای مربوط به پیش تصفیه و تصفیه اولیه و راه اندازی صحیح آنها عاملی کلیدی برای عملکرد مناسب فرآیندهای معمول تصفیه ثانویه و تجهیزات مربوط به مدیریت لجن تولیدی می باشد. یکی از کارکردهای اصلی این تجهیزات جدا نمودن آشغال ها و حذف دانه ها (شن و ماسه)، چربی ها، مواد جامد حل شده و سایر موارد مضر برای فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی و آسیب رسان به تجهیزات تصفیه خانه می باشد.

با وجود آن که راه اندازی اغلب این تجهیزات تنها توسط یک دکمه صورت می گیرد، انجام تست های اولیه و بازرسی های دقیق و مناسب این واحد ها موجب پیشگیری از بروز مشکلات متعدد در زمان راه اندازی تصفیه خانه فاضلاب می شود. راه اندازی مناسب و مطلوب سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی کمک شایانی به اطمینان از بالا رفتن راندمان راه اندازی و کلی سیستم خواهد کرد.

در اینجا راه اندازی این تجهیزات را با توجه به اهداف کلی تعیین شده برای تصفیه خانه را مورد بررسی قرار می دهیم. اصول ذکر شده در این دفترچه راهنما به صورت کلی بوده و فارغ از ویژگی ها و خصوصیات منحصر به فرد موجود در هر تصفیه خانه، برای تمامی این واحدها قابل استفاده می باشد. برای درک بهتر مطالب و حصول نتیجه بهتر، مطالعه و فراهم نمودن شرایط ذکر شده در دفترچه راهنمای” آماده سازی برای راه اندازی یک تصفیه خانه فاضلاب ” ضروری می باشد.

آشغال گیرها

هدف اصلی استفاده از آشغال گیرها حذف و خارج نمودن ضایعات بزرگ موجود در فاضلاب که باعث ایجاد اختلال در عملکرد پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی می گردند، می باشد.

آشغال گیرها به دو صورت دستی و مکانیکی تمیز می شوند که در هر دو مورد آشغال های جمع‌آوری شده در نهایت به روش های مختلفی مانند دفن یا سوزاندن از سیستم دفع می شوند. در برخی موارد آشغال جمع آوری شده پس از قرار گرفتن در دستگاه های خردکن به جریان ورودی فاضلاب بازگردانده می شوند. زباله های ریخته شده در اطراف آشغال گیرها باید به صورت منظم و دوره ای برای جلوگیری از بروز حوادث و کاهش مشکلات مربوط به حشرات موذی و بوی نامطبوع، جمع آوری شوند.

بازرسی و تست های اولیه

دو عمل بسیار مهم در رابطه با آشغال گیرهای میله ای که به صورت دستی تمیز می شوند عبارتند از انجام بازرسی های دقیق و اطمینان از نصب صحیح آن و تعیین جدول زمان بندی دوره ای و منظم برای تمیز نمودن آن.

بازرسی آشغال گیرهای میله ای که به صورت مکانیکی تمیز می شوند نیز برای حصول اطمینان از نصب صحیح و عملکرد مناسب، مناسب بودن بازه زمانی عملکرد آن با توجه به دفترچه راهبری ارائه شده از سوی تامین کننده تجهیز و روانکاری مناسب بخش های دوار لازم می باشد.

زمانی که سیستم آشغال گیر آماده ی انجام تست های اولیه شد، باید بوسیله دست یا در صورت امکان توسط نیروی الکتریکی یک سیکل کامل را طی کند تا نحوه عملکرد کلی و تمیز نمودن آن به طور کامل بررسی گردد. هم چنین چک نمودن کلید اضافه بار (Overload Switch) آشغال‌گیر برای جلوگیری از صدمه رسیدن به سیستم در زمان های بحرانی، بسیار مهم می باشد. سپس تجهیز باید برای مدت ۳ تا ۴ ساعت در مدار قرار گیرد تا نحوه ی عملکرد و آمپر مصرفی آن به صورت کامل مشاهده و ثبت شود.

راه اندازی

در هنگام راه اندازی تصفیه خانه، آشغال گیرهایی که به صورت دستی تمیز می شوند نیاز به مراقبت و بررسی بیشتری دارند، چرا که ممکن است در این زمان حجم بسیار زیادی از آشغال در سیستم جمع آوری انباشته شود. گرفتگی در آشغال گیرها موجب انباشته شدن و در نتیجه بی هوازی شدن فاضلاب در سیستم جمع آوری می گردد. با رفع گرفتگی به دلیل ورود ناگهانی این بار آلودگی به سیستم، شوک بزرگی به تصفیه خانه وارد خواهد شد. در صورتی که پیش‌بینی می شود در زمان های خاصی میزان این آشغال ها از حد معمول بیشتر باشد، برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی نیاز به افراد بیشتری برای تمیز نمودن آشغال گیرها خواهد بود.

آشغال گیرهایی که به صورت مکانیکی تمیز می شوند کمتر دچار گرفتگی می شوند. اما ممکن است در برخی مواقع آشغال هایی به همراه فاضلاب وارد سیستم شود که این آشغال گیرها نیز قادر به دفع آن ها نباشند، لذا انجام بازرسی های دوره ای و مدون برای رفع این قبیل مشکلات باید به صورت از پیش تعیین شده در دستور کار اپراتورها یا سایر اشخاص مربوطه قرار گیرد. بسته به جهت چرخش مکانیسم تمیزکننده آشغال گیر، شیارهای موجود در آشغال گیر ممکن است به دلیل جمع شدن آشغال ها در کف آشغال گیر دچار گرفتگی شوند.

با وجود آن که احتمال رخ دادن این اتفاق بسیار پایین می باشد اما انجام بازرسی های پیشگیرانه، به خصوص در زمان راه اندازی لازم است. بررسی عملکرد صحیح اسکرابر که وظیفه جمع آوری آشغال ها از شیارها را بر عهده دارد نیز از دیگر نکات کلیدی مربوط به راه اندازی آشغال گیرهای مکانیکی می باشد. اگر اسکرابر وظیفه خود را به درستی انجام ندهد آشغال ها مجددا به فاضلاب برگردانده خواهند شد. در طول زمان راه اندازی برای اطمینان از تمیز شدن صحیح آشغال گیر، هماهنگی مناسب بین اجزا، سفت بودن تمام اتصالات و پیچ ها و نبود لرزش در سیستم، آشغال گیر باید به صورت مرتب مورد بازرسی قرار گیرد.

تجهیزات خردکن

آشغال های بزرگ باقی مانده در آَشغال گیر تا زمانی که برای عبور از دهانه ی آشغال گیر و ورود به تصفیه خانه به اندازه کافی کوچک نشده باشند، توسط این تجهیزات خرد می شوند. خردکن‌ها آشغال های موجود را به قدری ریز می کنند که مشکلی را برای پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی به وجود نیاورند. از دیگر مزایای خردکن ها می توان به کاهش بو در آشغال گیرها و کاهش کف ناشی از برگشت مواد جامد در هاضم های بی هوازی اشاره نمود.

بازرسی و تست های اولیه

خردکن ها نیز همانند آشغال گیرها بایستی مطابق با دستورالعمل های ارائه شده توسط تامین کننده ی تجهیز نصب شوند. روانکاری صحیح، تنظیم و تراز نمودن مناسب و تمیزکاری کافی از موارد مهمی می باشند که برای یک خردکن باید مورد بررسی قرار بگیرند. قبل از راه اندازی باید از کافی بودن میزان روان کننده ها و سالم بودن آژیرهای هشدار خطر و اضافه بار سیستم اطمینان حاصل نماییم.

پس از بازرسی و اطمینان از مناسب بودن نحوه ی نصب سیستم، برای بررسی تنظیم بودن و تمیز شدن کامل، تجهیز باید یک سیکل کامل را توسط چرخانده شدن به وسیله دست یا نیروی الکتریکی طی کند. در انتها، خردکن به مدت ۳ تا ۴ ساعت و برای انجام بررسی های دیگری از قبیل میزان لرزش، گرم شدن، سر و صدا و اندازه گیری آمپر مصرفی و ثبت آن ها، در مدار قرار خواهد گرفت.

راه اندازی

در حین راه اندازی بازرسی مداوم تجهیزات خردکن کمک شایانی به محافظت از تیغه های آن‌ها می نماید. برای این منظور اکثر واحدها دارای بخش هایی برای جدا کردن سنگ ها، فلزات و سایر مواد سخت می باشند. این واحدها نیز باید به صورت منظم و در فواصل زمانی مناسب تمیز و تخلیه شوند. برای کاهش حوادث و خطرات احتمالی منطقه قرارگیری خردکن ها باید همواره تمیز نگه داشته شود.

مخازن دانه گیری

هدف اصلی استفاده از مخازن دانه گیری حذف شن و ماسه، سنگریزه ها و مواد غیرآلی سنگین می باشد. مخازن دانه گیری موجب حذف سریع این مواد شده و در نتیجه از تجهیزات مکانیکی در مقابل سایش محافظت می کند، از ایجاد رسوب در لوله ها، کانال ها و مجاری آب جلوگیری می‌کند و باعث کاهش میزان ورود مواد غیرآلی به واحدهای فرآیندهای بیولوژیکی می شوند.

دانه گیرهای ثقلی غالبا مستطیلی شکل هستند و برای حذف دانه ها متکی به سرعت فاضلاب عبوری از مخزن می باشند. سرعت این جریان معمولا با استفاده از آبراه های مناسب، اوریفیس‌ها و ناودانی در ۰۱/۰ متر بر ثانیه نگه داشته می شود. این سرعت به مواد غیرآلی سنگین تر اجازه ته نشینی و خروج از سیستم به صورت دستی یا مکانیکی را می دهد و حجم مواد آلی معلق نیز کاهش می یابد.

اکثر دانه گیرهای معمول از دیفیوزرها یا پروانه ها برای ایجاد جریانی چرخشی با سرعت کنترل شده ای در سیال استفاده می کنند که این کار باعث می شود تا مواد غیرآلی سنگین تر پایین این جریان چرخشی ته نشین شده و مواد آلی به صورت معلق باقی بمانند. سرعت این جریان چرخشی توسط دبی و سرعت انتشار هوای دیفیوزرها، پروانه ها یا شکل مخزن دانه گیری کنترل می شود. برخی از دانه گیرها به جای سرعت کنترل شده، وابسته به ابزار مکانیکی حذف کننده می باشند.

برخی از آن ها از یک چنگک شیب دار مستغرق برای جداسازی و معلق نمودن مجدد مواد آلی سبک تر از مواد غیرآلی استفاده می کنند. نوع دیگر آن ها با بهره گیری از اصول مربوط به نیروی گریز از مرکز اقدام به جداسازی مواد می کنند. هر دوی این مخازن دانه گیری، عمل جداسازی و دسته بندی مواد ته نشین شده را با راندمان بهتری نسبت به دانه گیرهای کنترل کننده سرعت انجام می دهند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای مخازن دانه گیری با توجه به تجهیزات مکانیکی به کار رفته در آن ها، متفاوت می باشد.

بازرسی دانه گیرهای ثقلی شامل بررسی نوع و کیفیت ساخت مخزن و چک نمودن تجهیزات اندازه گیری جریان و نصب صحیح آن ها می باشد.

دانه گیرهای دارای جریان چرخشی باید از حیث نوع و کیفیت ساخت و باقی نماندن آشغال و زباله در مخزن پس از ساخت، مورد بررسی قرار گیرند. تجهیزات چرخان نیز مانند بلوئرها (دمنده ها) و موتورها نیز از لحاظ نصب صحیح، استقرار درست و محکم و روانکاری به اندازه کافی مورد بررسی قرار بگیرند.

دانه گیرهای مکانیکی بایستی کاملا مطابق با دستورالعمل های سازنده یا تامین کننده آن نصب شوند. دستورالعمل ارائه شده از سازنده یا تامین کننده نیز باید دارای چک لیستی برای بررسی تجهیزات باشد. در حالت کلی بررسی مناسب بودن میزان و نوع روانکار بسیار حائز اهمیت می‌باشد. تمامی فواصل و ترازهای سیستم باید به دقت بررسی شده و دستگاه بوسیله دست یا نیروی الکتریکی چرخانده شود تا یک سیکل کامل را چک کند. سپس واحد باید برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت در مدار قرار گرفته شود تا مواردی همچون داغ شدن بیش از حد موتور، تجهیزات ایمنی، نصب صحیح حفاظ ها، میزان لرزش و صدای سیستم و نصب مورد بررسی قرار گیرد.

بخش دیگر دانه گیر که نیاز به بازرسی و تست اولیه دارد، مکانیزم حذف دانه ها می باشد. این مکانیزم نیاز به بررسی در بخش های نحوه ی استقرار و نصب، نوع روانکار و نحوه ی روانکاری، رعایت فواصل و ترازها دارد. قبل از بهره برداری از این بخش باید تست اولیه ای از موتور الکتریکی آن (روانکاری صحیح، سالم بودن خود موتور و آمپر مصرفی) صورت گیرد.

راه اندازی

در طول مرحله راه اندازی دانه گیر باید به صورت منظم برای اطمینان از عملکرد صحیح حذف کننده دانه ها، مورد بازرسی قرار بگیرد. ممکن است نیاز باشد تا در زمان راه اندازی تناوب عملیات حذف دانه ها به دلیل انباشتگی بیش از حد آن ها در سیستم جمع آوری، در حالتی بیشتر از حد معمول قرار داده شود.

واحد شناوری

شناوری واحدی می باشد که در آن ذرات معلق و محلول بر روی سطح آب شناور می شوند و سپس به صورت دستی یا مکانیکی از سیستم حذف می شوند. ذرات موجود در آب بوسیله حباب های آب شناور می شوند و سپس با چسبیدن به ذرات معلق و محلول دیگر باعث شناور شدن آن ها در سطح آب می شوند. از واحدهای شناوری برای تغلیظ لجن نیز استفاده می شود.

مخازن شناورسازی به سه دسته ی شناور سازی با هوا، شناور سازی با هوای محلول و شناورسازی با خلا طبقه بندی می شوند. نتیجه نهایی در هر سه سیستم یکسان می باشد و شامل وارد کردن حباب های هوا به درون سیال، برای تشکیل لایه ی شناوری از کف می باشد. در تانک‌های شناورسازی با هوا برای وارد نمودن حباب های هوا به سیال و تشکیل لایه ی شناور کف، از دیفیوزرهای هوادهی یا پروانه ها استفاده می شود.

در واحدهای شناورسازی با هوای محلول، هوا زمانی به فاضلاب اضافه می شود که فاضلاب تحت فشار می باشد. در اینجا سیال بوسیله هوا فوق اشباع می شود و سپس به مخزن دیگری با فشار اتمسفریک وارد می گردد. کاهش سطح فشار موجب می شود تا حباب هایی در طول حجم مایع تولید شود و تشکیل لایه شناور کف کمک کند.

اصول مورد استفاده در واحدهای شناورسازی خلا نیز مانند واحدهای هوای محلول می باشد. اما در این واحدها هوا در یک مخزن با فشار اتمسفریک به فاضلاب اضافه می شود و بوسیله هوا فوق اشباع می گردد. سپس فاضلاب به مخزن دیگری که خلا در آن وجود دارد برده می شود و در نتیجه با کاهش فشار حباب ها تشکیل می شوند و این امر منتج به تشکیل لایه شناور کف می گردد.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و تمیز نمودن مخازن شناورسازی پس از اتمام مراحل ساخت از نکات مهم در مورد این تجهیز می باشد. مواردی که بایستی مورد بررسی دقیق گیرند عبارتند از بازرسی نصب صحیح خطوط هوا، شیرها و پمپ ها در صورتی که واحد شناورسازی از نوع مخازن خلا یا تحت فشار باشد. موارد مورد بررسی در مخازن شناورسازی با هوا عبارتند از نصب صحیح پروانه و موتور یا خطوط هوا، دیفیوزرها و بلوئرها.

فارغ از نوع مخازن شناورسازی، مکانیزم های دفع لجن می بایست برای مواردی مانند مناسب بودن فواصل و تراز بودن آن ها و روانکاری مناسب و مطابق با دستورالعمل های سازنده، مورد بررسی قرار گیرد.

قبل از در مدار قرار دادن شناور ساز برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت، واحد دفع لجن می بایست یک سیکل کامل را طی نموده و از تنظیم بودن و عملکرد صحیح آن (تنظیم بودن فواصل، تنظیم بودن بخش های دوار و مناسب بودن عمق مستغرق چنگک ها) اطمینان حاصل نمود. پمپ های فشار یا خلا نیز باید برای نصب محکم و صحیح، عملکرد روان، داغ نشدن بیش از حد، لرزه و صدای غیرطبیعی و … مورد بازرسی قرار گیرند. آمپر مصرفی و فشار پمپ ها نیز باید به دقت بررسی و ثبت شود.

راه اندازی

در خلال راه اندازی واحد، برای اطمینان از عملکرد درست مکانیزم جمع آوری (Skimming) و بیش از حد بزرگ یا قطور نشدن لایه ی کف تشکیل شده، باید به صورت منظم بازرسی صورت پذیرد.

مخازن ته نشینی

مخازن ته نشینی غالبا تنها برای تصفیه اولیه فاضلاب مورد استفاده قرار نمی گیرند و از دیگر کاربردهای آن ها می توان به فرآیندهای تصفیه ثانویه مانند لجن فعال و صافی های چکنده اشاره نمود. هدف استفاده از مخازن ته نشینی اولیه حذف ذرات جامد بزرگ معلق و مواد شناور از فاضلاب، پیش از تخلیه به واحدهای تصفیه ثانویه یا آب های سطحی می باشد. مخازن ته‌نشینی اولیه به طور موثری ۶۵-۵۰ درصد از ذرات جامد معلق و ۴۰-۲۵ درصد BOD₅ را از فاضلاب های خانگی حذف می کند.

نوع ثانویه مخازن ته نشینی، وظیفه تصفیه پساب های بیولوژیکی واحد را بر عهده دارد. عملکرد این مخازن مانند مخازن نوع اولیه می باشد با این تفاوت که بارگذاری سطحی و حجم لجن در آن ها معمولا کمتر از نوع اولیه می باشد. مخازن ته‌نشینی میانی در میان صافی چکنده و برای افزایش بازدهی مورد استفاده قرار می گیرند و عملکردی مشابه با مخازن اولیه و ثانویه دارا می باشند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای زلال سازهای اولیه بسیار مهم می باشد چرا که این تجهیز یک واحد اصلی در تصفیه خانه می باشد و دارای بخش های مکانیکی زیادی می باشد که در طول عملکرد خود به صورت مستغرق می باشند. خطوط لوله و مخزن آن باید عاری از هرگونه جسم خارجی و آشغال باشد. عملکرد روان تمام دریچه های کنترلی و شیرها، استقرار صحیح آن ها و مکانیزم جمع آوری لجن (تراز بودن، مناسب بودن فواصل و روانکاری مناسب) باید مورد بررسی قرار بگیرد. بررسی تجهیزات دوار (نصب محکم و مناسب، تنظیم بودن بخش دوار، فواصل، تجهیزات ایمنی و روانکاری) و سطح سرریزها از دیگر نکات مهم است.

سیستم برای مدت زمانی در حدود ۳ الی ۴ ساعت باید در مدار قرار گیرد تا فاضلاب به طور کامل وارد آن شود. در این زمان موتورها باید از نظر داغ نشدن بیش از حد، داشتن سروصدا و لرزش های غیرعادی و اندازه گیری و ثبت آمپر مصرفی مورد بررسی قرار گیرند. عملکرد تجهیزات مربوط به جمع آوری و حذف کف موجود نیز باید به دقت بررسی شود.

راه اندازی

در زمان راه اندازی زلال ساز اولیه، لجن خامی که بر اساس نتایج آزمایش های مربوط به جامدات کلی یا معلق دارای ۴ تا ۸ درصد ذرات جامد خشک باشد، باید از زلال ساز (مخزن ته نشینی) خارج شود. معمولا نمونه برداری لجن خام از مخزن (گودال) لجن و قبل از پمپاژ صورت می‌گیرد. لجن در مخزن (گودال) مخلوط می شود و نمونه مستقیما از چاه برداشته می شود. در بعضی موارد نمونه برداری از دریچه های لوله ها در نزدیکی پمپ های لجن یا از خود پمپ صورت می‌گیرد.

در زمان انجام پمپاژ به هاضم ها، لجن باید تا جای ممکن غلیظ باشد و سرعت برداشت (پمپاژ) لجن نیز برای جلوگیری از ورود آب به لجن، تا جای ممکن باید پایین باشد. پس از حذف نمودن لجن موجود، میزان دانه های در آن نیز باید مورد بررسی قرار بگیرد. در صورتی که مقدار آن ها قابل توجه باشد، حذف بیشتر آن ها (دانه گیری بیشتر) و بررسی تجهیزات دانه‌گیری ضروری می باشد.

پرسنل بهره بردار در زمان عملکرد زلال ساز باید آموزش ببینند و با برنامه زمانی مناسبی اقدام به پمپاژ لجن در زمان راه اندازی و عملکرد عادی سیستم نمایند. زمانی که با بازرسی بصری صورت گرفته، لجن رقیق به نظر رسید (زیاد بودن مقدار آب) پمپاژ باید متوقف شود. با وجود آن که آزمایش ذرات جامد تنها ابزار دقیق برای برای اندازه گیری چگالی لجن می باشد، اما برای کنترل و نظارت بر روی عملکردهای معمول پمپاژ بسیار کند و زمان بر می باشد.

بسیاری از اپراتورها برای بررسی سریع از آزمایش گریز از مرکز استفاده می کنند در حالی که اغلب اپراتورهای با تجربه به صورت چشمی عمق لجن می توانند تشخیص بدهند که چگالی لجن برای پمپاژ مناسب است یا خیر. عمق ظاهری لجن به اپراتور برای تخمین حجم لجن و زمان مورد نیاز برای پمپاژ آن کمک می کند. نمونه برداری و انجام آزمایشات در آزمایشگاه درستی تشخیص اپراتور را نشان می دهد و هم چنین برای ثبت اطلاعات عملکرد تصفیه خانه ضروری می باشد. سایر آزمایشات مورد نیاز برای تصفیه خانه عبارت است از DO، BOD، ذرات جامد معلق و ذرات قابل ته نشینی. دفترچه راهنمای بهره برداری و تعمیر و نگه داری تصفیه خانه باید شامل لیستی از آزمایش های مورد نیاز برای زلال ساز باشد.

سه مشکل اساسی در بهره برداری که بر روی عملکرد مخازن ته نشینی تاثیر گذار است، تغلیظ بیش از حد لجن، بی هوازی شدن لجن و اتصال کوتاه (SHORT CIRCUITING) می باشند.

یکی از دلایل عملکرد نامنظم تجهیزات دفع (حذف) لجن، تغلیظ بیش از حد لجن می باشد. پس از انجام بازرسی های لازم و اطمینان از نبود نقص در عملکرد سیستم‌های مکانیکی، باید شروع به انجام مراحل دفع لجن غلیظ شده نمود. برای جلوگیری از بروز و حل این مشکل باید دفع لجن و نظارت بر آن در فواصل زمانی کوتاه تری صورت گیرد. در صورت وجود امکان آسیب رسیدن به تجهیزات، خالی کردن آب مخازن و دفع لجن باید به صورت دستی انجام شود.
اگر لجن به صورت منظم و مناسب از سیستم دفع نشود، بی هوازی خواهد شد که از نشانه های آن بویی شبیه به تخم مرغ فاسد و رشد پتوی لجن می باشد. در چنین مواقعی یکی از راه حل ها، کلرزنی محتویات زلال ساز برای کاهش بو و به تعویق انداختن فرآیند تجزیه فاضلاب در زمان انجام اقدامات اصلاحی برای رفع مشکل می باشد. کلرزنی محتویات زلال ساز باید با دقت فراوانی صورت گیرد، چرا که ممکن است بر روی فرآیندهای بیولوژیکی پیش رو تاثیرگذار باشد. در صورت عدم وجود اشکال در تجهیزات مکانیکی باعث رفع و پیشگیری از بروز چنین مشکلاتی خواهد شد.
اتصال کوتاه از دیگر مشکلاتی می باشد که ممکن است در زمان راه اندازی رخ دهد. این اتفاق زمانی مشاهده می شود که ناحیه ای با سرعت زیاد در مخزن وجود داشته باشد و از نشانه های آن می توان به بالا آمدن لجن، وجود ذرات لجن در پساب خروجی و فاضلاب بی هوازی اشاره نمود. معمولا استفاده از بافل های مناسب، نوع و ارتفاع سرریز و نوع طراحی ورودی، بوسیله ایجاد تغییر در رژیم جریان زلال ساز باعث پیشگیری یا کاهش این مورد می شود.

کلرزنی

کلر گازی سنگین تر از هوا، به شدت سمی و خورنده در فضای مرطوب می باشد. این گاز باعث تحریک غشاهای مخاطی بینی، حلق، ریه ها شده و قرار گرفتن بیش از حد در معرض آن می تواند منجر به مرگ شود. تمام افرادی که به نوعی با کلر سروکار دارند باید از این نکات آگاه باشند. آموزش اپراتور باید شامل آگاه سازی آن ها از این خطرات، استفاده از تجهیزات اضطراری و کیت های تعمیر کننده، جعبه کمک های اولیه و روش ها و رویه های کار با ظروف حاوی کلر باشد.

با وجود آن که از کلر در تصفیه خانه های فاضلاب اغلب به عنوان گندزدا استفاده می شود، اما این ماده کاربردهای گسترده ی دیگری را نیز دارا می باشد. در واحدهای پیش کلرزنی، از کلر به عنوان گندزدا و عامل کنترل کننده بو استفاده می شود، اما این کار برای کاهش بار BOD تصفیه خانه، کمک به ته نشینی، کنترل کف کردن و حذف روغن نیز موثر است.

در قسمت های مختلف تصفیه خانه ممکن است از اضافه کردن کلر به فاضلاب برای اهداف دیگری همچون کنترل و جلوگیری از ایجاد بو، کنترل خورندگی، کنترل کف در هاضم ها، کمک به تغلیظ لجن، جلوگیری از پدیده بالکینگ لجن، جلوگیری از جمع شدن آب بر روی فیلتر بر اثر گرفتگی و دفع حشرات موذی و جلوگیری از ازدیاد آن ها بر روی فیلترها استفاده نمود.

گندزدایی به معنای تخریب و از بین بردن تمام ارگانیسم های بیماری زا می باشد. با از بین بردن ارگانیسم های بیماری زا و غیربیماری زا، کلر به جلوگیری از ایجاد بوهای ناخوشایند و محافظت از منابع آب شهری، سواحل و سایر مناطق تفریحی در مقابل بیماری های ناشی از آب آلوده کمک شایانی می کند.

بازرسی و تست های اولیه

همانطور که گفته شد در هنگام آموزش در محل اپراتورها، وجود فردی متخصص و با تجربه در محل (در زمینه کار و استفاده از کلر) پیش از راه اندازی برای آموزش پرسنل و انجام بازرسی و تست های اولیه ی تجهیزات کلرزنی لازم و ضروری می باشد. در حالت کلی بازرسی از تجهیزات کلرزنی شامل بررسی نصب صحیح و دقیق، تنظیم بودن آن ها و ثبت فشار نشانگرها می باشد. اتصالات باید بوسیله آب آمونیاک در حالتی که کلرزن نیمه باز می باشد، چک شود. نیمه باز گذاشتن کلرزن به دلیل کاهش خطرات و کمک به تسریع خروج کلرزن از مدار کاری در صورت نیاز، توسط اپراتور می باشد. و

ضعیت و نحوه ی استقرار تمام شیرها باید چک شود. کامل بودن و دسترسی به تجهیزات ایمنی و ابزارآلات تعمیر و نگهداری نیز باید به دقت بررسی شود. کتابچه ی راهنمای کلرزنی که توسط جورج کلیفورد وایت نوشته شده است، جزئیات کامل و شرایط مورد نیاز برای راه اندازی تجهیزات کلرزنی را به طور مفصل مورد بررسی قرار داده است.

راه اندازی

در اغلب مواقع با وجود صورت گرفتن بازرسی ها و تست های اولیه، راه اندازی منجر به ایجاد برخی مشکلات مکانیکی می گردد. اپراتور می بایست با اندازه گیری میزان کلر مصرفی سیستم و مقدار کلر باقی مانده، حالت بهینه را برای فرآیند و سیستم با توجه به استانداردهای موجود فراهم کند.

روش و مراحل نصب ممبران – Membrane Installation

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ راه اندازی٬ فرآیند Membrane Installation٬ روش نصب ممبران

روش نصب ممبران صنعتی وابسته به سایز و نوع ممبران است. نصب ممبران اسمز معکوس یا جایگذاری ممبران در Pressure vessel نیازمند تخصص در این زمینه است. آماده سازی اولیه، نحوه جایگذاری ممبران، اتصال ممبرانها به یکدیگر، بستن کَپ های انتهایی هر vessel و راه اندازی از مراحل اصلی نصب ممبران می باشد. آگاهی کامل اصول نصب بر اساس دستورالعملهای سازندگان ممبران و vessel شرط لازم و اجرای صحیح این اصول شرط کافی برای راه اندازی اصولی ممبران تحت فشار است.

نصب ممبران اسمز معکوس

نصب ممبران در آب شیرین کن های صنعتی، نیازمند پرسنل کارآزموده و مجهز به تجهیزات مورد نیاز نصب است. کفش ایمنی، عینک ایمنی، دستکش لاستیکی، روان کننده های سیلیکون(ترجیحاً DOW Corning / Molykote 111)، گلیسیرین، ابزارآلات شامل آچار آلن، لوازم مناسب برای شستشوی Pressure vessel شامل آب با فشار مناسب، اسفنج با میله بلند برای شستشوی تمامی سطح داخل Pressure vessel پیش نیازهایی هستند که قبل از نصب ممبران باید آماده سازی شوند.

مراحل نصب ممبران اسمز معکوس

پیش از نصب ممبران، کَپ های انتهای Pressure vessel در دو طرف را جدا نمایید. به وسیله آب پر فشار تمامی گرد و غبار داخل vessel را شستشو دهید. سپس با کمک توده الیافی یا اسفنجی، با محلول ۵۰ درصد آب شرب و گلیسیرین سطح داخلی استوانه vessel را شستشو و روغن کاری نمایید. پس از حصول اطمینان از عاری شدن سطح داخلی vessel از هرگونه آلودگی و گرد و غبار نسبت به انجام مراحل زیر اقدام نمایید.

رینگ نگهدارنده ممبران در بخش concentrate

۱- نصب Thrust ring در بخش انتهایی خروجی شورابه: قبل از هر چیز رینگ نگهدارنده بخش انتهای vessel در خروجی شورابه را نصب نمایید. این رینگ با نامهای Thrust ring یا retaining ring شناخته می شود. روش نصب ممکن است در Vessel های شرکتهای سازنده مختلف کمی متفاوت باشد.

هشدار: عدم نصب یا نصب ناصحیح این رینگ، خطر آسیب به ممبران را در پی دارد.

۲- نام گذاری و ثبت طرح جایگذاری ممبرانها: تمامی vessel ها را نام گذاری نموده و ترتیب جایگذاری ممبرانها با سریال درج شده روی هر یک از ممبرانها را در vessel مربوطه به دقت ثبت و نگهداری کنید.

توجه: سابقه کارکرد ممبران و محل قرار گیری آن در vessel برای برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری واحد آب شیرین کن بسیار حایز اهمیت است.

۳- جایگذاری ممبران در vessel: ممبران اول را از محل ورودی آب به vessel در جهت مشخص شده مربوط به حرکت جریان ممبران وارد vessel نمایید. ممبران را تا نیمه وارد vessel نمایید و نسبت به نصب inter connector یا رابط بین دو ممبران اقدام نمایید. ارینگ مربوط به رابط را به کمک روان کننده سیلیکونی مجاز مورد تأیید شرکت سازنده، روغنکاری نمایید و در داخل لوله مرکزی ممبران اول وارد و محکم نمایید. انتهای دیگر رابط را نیز برای ورود به ممبران دوم روغنکاری نمایید.(در صورت در دسترس نبودن روان کننده سیلیکونی، امکان استفاده از گلیسیرین وجود دارد ولی حتی المقدور توصیه نمیشود.) ممبران دوم را به صورت افقی و هم مرکز با ممبران اول به رابط میان دو ممبران متصل کنید و دو ممبران اول و دوم را به صورت افقی و هم مرکز به آرامی و به صورت یکپارچه به داخل vessel داخل نمایید تا جایی که نیمی از ممبران دوم به داخل Vessel وارد شود. این عملیات را برای تمامی ممبرانهای vessel تا ممبران انتهایی ادامه دهید.

توجه: نصب ممبرانهای نسل جدید نیازمند به inter connector یا رابط نمی باشد. این ممبرانها به نام (iLEC™ (Interlocking Endcap شناخته می شوند. برای اتصال این نوع ممبرانها مطابق دستور العمل شرکت سازنده عمل کنید.

۴- نصب end cap در دو سر ابتدا و انتهای vessel: پس از ورود نیمی از آخرین ممبران به vessel، نوبت به نصب کَپ های انتهایی هر vessel می رسد. ابتدا نسبت به نصب مجموعه مربوط به آب بندی در بخش خروج شورابه Vessel اقدام کنید.

اجزا و قطعات pressure vessel در هنگام نصب ممبران

تمامی اجزای مربوط به sealing انتهایی vessel را با دقت نصب نمایید. قیف انتهایی نگهدارنده، اورینگ و رابط انتهایی را به همراه end cap با دقت نصب نمایید. برای اتصال ممبران مجاور بخش خروجی شورابه، مجموعه ممبرانها را تا انتها به vessel وارد کنید که رابط مربوط به end cap انتهایی به ممبران آخر متصل شود. جهت حصول اطمینان از نصب صحیح رابط انتهایی، ممبران آخر را به کمک قیف نگهدارنده بچرخانید. پس از نصب کامل end cap نهایی، عملیات مشابه را برای کَپ مربوط به محل ورود آب ورودی در vessel انجام دهید. ابتدا اورینگ و سپس رابط متصل شونده به کَپ انتهایی را نصب نموده، سپس به عنوان مرحله آخر end cap محل ورود آب به vessel را نصب و در محل خود محکم نمایید.

معمولا به دلیل صعوبت نصب end cap ابتدایی در مرحله آخر نصب، از ابزاری برای هل دادن ممبرانها به داخل Vessel استفاده می شود. استفاده از این ابزار صرفا برای داخل نمودن ممبرانها در مراحل انتهایی نصب یعنی در ۲۰ یا ۳۰ سانتیمتر انتهایی ممبران با استفاده از فشار پیچ و مهره آن می باشد. استفاده از این ابزار به دلیل خطر آسیب به ممبران نیازمند تجربه و دقت کافی در زمان نصب است.

شیم گذاری(Shimming Elements)

در بسیاری مواقع جهت جلوگیری از حرکت طولی ممبرانها در vessel خصوصاً در زمانهای استارت و shut down آب شیرین کن از شیم گذاری استفاده می شود. حرکت طولی ممبرانها در زمانهای راه اندازی و خارج شدن سیستم از حالت بهره برداری علاوه بر بالا بردن ریسک پارگی اورینگها احتمال آسیب به ممبرانها را نیز به دنبال دارد. شیمها واشرها یا رینگهای پلاستیکی هستند که فقط در بخش اتصال کَپ ابندایی هر vessel به کار می روند. ضخامت هر شیم معمولا ۵ میلیمتر بوده و بعضاً با توجه به نوع vessel یک تا سه عدد مورد استفاده قرار می گیرد. تعداد و نوع شیم مورد نیاز به شرایط نصب و pressure vessel مورد استفاده بستگی دارد.

شستشوی شیمیایی ممبرانها – (CIP)

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند CIP٬ NF٬ ro٬ UF٬ شستشوی شیمیایی ممبرانها

شستشوی شیمیایی (CIP)

شستشوی شیمیایی(CIP) با هدف عاری سازی ممبرانها از هر گونه رسوبات آلی و معدنی و همچنین گرفتگی های بیولوژیکی انجام می شود. کاهش جریان عبوری و تقلیل راندمان حذف املاح جریان ورودی به طور طبیعی در ممبرانهای اسمز معکوس در طول کارکرد آنها رخ می دهد. آلاینده های موجود در آب ورودی نظیر رسوبات معدنی و یا بیولوژیکی با توجه به گذشت زمان باعث گرفتگی ممبران ها می شوند. شرکت مهندسی فران به اتکای کارشناسان متخصص در زمینه بهره برداری از واحدهای اسمز معکوس راه حل های مناسب برای گرفتگی های مختلف ممبرانها به صنایع ارائه می نماید.

با فرا رسیدن زمان شستشوی شیمیایی، ممبرانها مطابق با دستورالعمل سازنده باید شتستشو شوند. انتخاب محلول شیمیایی شستشو و نحوه انجام عملیات نیازمند تخصص، تجربه و آگاهی از شرایط کارکرد ممبران ها می باشد.

به طور معمول زمان شستشوی شیمیایی را با توجه به عوامل ذیل می توان تعیین نمود:

کاهش دبی جریان آب تولیدی (۱۰ تا ۱۵ درصد)
افزایش TDS جریان آب تولیدی (۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش کیفیت)
افزایش افت فشار بین ورودی و خروجی ممبران ها

با توجه به ارسال کلیه اطلاعات مورد نیاز نظیر دبی، TDS و فشار جریان های مورد نیاز در پکیج های اسمز معکوس به سیستم کنترلی و ثبت این اطلاعات، اپراتور با توجه به فرا رسیدن هر یک از علائم بالا سیستم را وارد عمل شستشوی شیمیایی می کند. لازم به ذکر است که فواصل زمانی مورد نیاز CIP در سیستم اسمز معکوس وابسته به شرایط بهره برداری، دمای آب ورودی و همچنین ساعات کارکرد غشاها است. اما به طور كلي ميتوان فاصله زماني مناسب براي هر بار شستشو را ۳ تا ۱۲ ماه در نظر گرفت.

در صورت نياز به شستشوي ماهيانه اسمز معكوس بايستي سيستم پيش تصفيه مورد بازبینی قرار گرفته و ارتقاء يابد. اما اگر سيستم شما نياز به مدت زماني ما بين يك تا سه ماه جهت شستشو دارد، بايستي تمركز خود را بر روي ارتقاء عملكرد تجهيزات و سيستمهاي موجود قرار دهيد.

اين نكته قابل ذكر است كه شستشوي ممبران های واحدهای شیرین سازی آب بايستي در زماني كه گرفتگي به ميزان كم رخ داده است انجام پذیرد و در صورت به تعويق انداختن آن و شستشو در زمان گرفتگيهاي شديد، اختلال در نفوذ ماده شوینده به عمق رسوب و جداسازي آن بوجود ميآيد و اگر كاهش عملكرد ممبران در حدود ۳۰ تا ۵۰% مقدار نرمال باشد امكان بازگشت آن به شرايط اوليه وجود نخواهد داشت.

جهت کاهش گرفتگي و متعاقبا کاهش دفعات شستشوي ممبرانها بايستي اقداماتي نظير فلاشينگ ممبران توسط آب توليدي(Permeate) و خيساندن ممبرانها در آب Permeate درمدت زمان در سرويس نبودن سيستم به مدت كوتاه، لحاظ شود.

شستشوی شیمیایی ممبران

شستشوی شیمیایی ممبرانهای اسمز معکوس در آب شیرین کن های صنعتی مستلزم پیش بینی پیش نیازهای لازم در مرحله طراحی و ساخت آب شیرین کن است. درصورت عدم وجود تجهیزات مناسب، استفاده از بهترین محلول های شستشو دهنده نیز اثربخشی مطلوبی نخواهد داشت. تصویر زیر فرایند شستشوی شیمیایی را به سادگی نمایش می دهد. حداقل پیش نیازهای مورد نیاز عملیات CIP عبارتند از:

شستشوی شیمیایی

مخزن CIP:

مخزن CIP جهت نگهداری و سیرکولاسیون محلول شستشو در زمان عملیات شستشوی شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. حجم مخزن متناسب با حجم pressure vessel ها و لوله های ارتباطی جهت چرخش محلول شستشو انتخاب می شود. جنس مخزن نیز باید مقاوم در برابر محلولهای شیمیایی مختلف اسیدی و بازی انتخاب شود. در صورتی که محلول سازی در داخل مخزن انجام شود، استفاده از میکسر یا تجهیزات مورد نیاز برای اختلاط کامل در این مخزن ضروری است.

تجهیزات کنترل دما:

عملیات شستشوی شیمیایی با توجه به نوع گرفتگی با ماده شستشوی مناسب و در دما و دبی مشخص انجام می شود. کنترل دمای محلول شستشو در زمان سیرکولاسیون محلول در بازدهی عملیات شستشوی شیمیایی بسیار حایز اهمیت است. به طور معمول از هیتر الکتریکی برای گرمایش محلول در فصول سرد سال استفاده می شود. میزان گرمایش به وسیله کنترلر دما که متشکل از ترموستات و دماسنج الکتریکی است، کنترل شده و دمای محلول شستشو روی مقدار تعیین شده توسط دستورالعمل شستشو کنترل می شود.

پمپ سیرکولاسیون:

شستشوی شیمیایی ممبرانهای اسمز معکوس از طریق سیرکولاسیون محلول شستشو به مدت زمان معین انجام می شود. عملیات سیرکولاسیون ماده شستشو دهنده نیز توسط پمپ CIP انجام می شود. این پمپ با ظرفیت متناسب با تعداد ممبرانهای آب شیرین کن و با فشار پایین(کمتر از ۳ بار) برگزیده می شود. نوع و جنس پمپ نیز متناسب با محلولهای شیمیایی مورد استفاده در عملیات CIP انتخاب می شود.

تجهیزات کنترلی:

پایش مستمر شاخصهای هیدرولیکی، شیمیایی و فیزیکی محلول شستشوی شیمیایی از عوامل موثر در اثر بخشی عملیات CIP است. کنترل دبی محلول در حین سیرکولاسیون از طریق فلومتر و شیر تنظیم جریان انجام می شود. فشار جریان نیز از طریق گیج های فشار یا ترانسمیترهای فشار مورد پایش قرار می گیرد. به طور طبیعی در حین عملیات CIP این متغیرها تغییر می کند که تنظیم آنها مطابق دستور العمل حایز اهمیت است. تنظیم PH محلول شستشو دهنده نیز با توجه به مقادیر اندازه گیری شده توسط PH متر با استفاده از محلول سازی مستمر انجام می شود.

میکروفیلتر:

محلول شستشوی شیمیایی از مخزن CIP توسط پمپ به سمت ممبرانهای اسمز معکوس روانه شده و پس از عبور از ممبرانها به داخل مخزن باز می گردد. جریان برگشتی به مخزن حاوی آلودگیهای مختلف معدنی، آلی یا بیولوژیکی است که باید از رسیدن مجدد آنها به ممبرانها ممانعت کرد. بدین منظور در خروجی پمپ CIP از میکرو فیلتر برای جداسازی ذرات معلق نامحلول استفاده می شود.

خنثی سازی:

پس از اتمام عملیات شستشوی شیمیایی ممبرانها، خنثی سازی محلول شستشو جهت دفع به محیط زیست حایز اهمیت است. به طور معمول محلولهای اسیدی با استفاده از کاستیک و محلولهای بازی توسط اسید سولفوریک در شرایط کنترل شده خنثی می شود. پس از رسیدن PH محلول به ۷ محلول خنثی سازی شده آماده دفع خواهد بود.

محلولهای شستشوی شیمیایی ممبران

عوامل بسياري در انتخاب يك ماده شيميايي مناسب جهت شستشوي ممبرانها در تصفیه خانه های صنعتی دخیل می باشد. در قدم اول بايستي توصيه هاي تولید کنندگان ممبرانها در زمينه نحوه نگهداري و شستشوي ممبرانها مورد توجه و بررسي قرار گرفته و متناسب با آن محلول شستشوي مناسب تهيه و نحوه استفاده صحيح آن را به كار گرفت.

معمولاً محصولهاي شيميايي با PH هاي متفاوت جهت شستشوي ممبران به كار گرفته ميشود. بدين ترتيب كه ابتدا از محلول با PH پايين جهت حذف رسوبهاي معدني استفاده كرده و متعاقب آن از محلول با PH بالا جهت حذف مواد آلي و گرفتگی های بیولوژیکی استفاده ميشود. عدم تناسب مواد شيميايي و يا توالی نادرست استفاده از آنها ميتواند باعث نتيجه معكوس و افزايش ميزان گرفتگي در ممبرانها شود.

جدول زير مواد شيميايي به كار برده شده به طور معمول جهت شستشو ممبرانها را بر اساس نوع آلاينده يا رسوب طبقه بندي كرده است:

آلاينده (رسوب)	شستشوي ملايم	شستشوي شديد
رسوب كربنات كلسيم	۱	۴
رسوب سولفات كلسيم، باريم و استرونتیوم	۲	۴
اكسيد فلزات (Fe ,Mn, Cu, Zn)	۱	۵
ذرات كلوييدي معدني	۱	۴
رسوب سليس پليمر شده	—	۷
عوامل بيولوژيكي	۲	۳ يا ۶
رسوبهاي كلوييدي آلي و معدني	۲	۶

مشخصات محلولها:

محلول شماره ۱: محلول با PH پايين (تا ۴) شامل اسيد سيتريك با درصد وزنی مشخص مورد استفاده در حذف رسوبات معدني و اكسيدهاي فلزي، ذرات كلوييدي با پايه معدني.

محلول شماره ۲: محلول با PH بالا (تا ۱۰) شامل سديم تريپوفسفات و Na-EDTA با درصد اختلاط مشخص جهت حذف رسوب سولفات كلسيم، و مقدار كم تا متوسط از رسوبات آلي با منشأ طبيعي.

محلول شماره ۳: محلول با PH بالا (تا ۱۰) شامل سديم تريپوفسفات و Na-DDBS با درصد اختلاط مشخص مورد استفاده جهت حذف مقادير بالاي رسوبهاي آلي با منشأ طبيعي.

محلول شماره ۴: محلول با PH پايين (تا ۲٫۵) شامل HCL با درصد وزنی مشخص جهت حذف رسوبات معدني، اكسيدهاي فلزي و رسوبات كلوييدي با پايه معدني. اين محلول باید قوي تر از محلول شماره ۱ باشد.

محلول شماره ۵: محلول با PH بالا (تا۱۱٫۵ ) شامل درصد وزنی مشخص سديم هايدروسولفيت جهت حذف اكسيدهاي فلزي و هيدرواكسيدها و كاهش رسوبات سولفات كلسيم، باريم و استرونتيوم.

محلول شماره ۶: محلول با PH بالا ( تا ۱۱٫۵) شامل هيدروكسيد سديم و SDS با درصد اختلاط مشخص جهت حذف رسوبهاي آلي با منشأ طبيعي، ذرات كلوييدي آلي و معدني و توده هاي بيولوژيكي ( نظير قارچ، لجن، بیوفیلم …)

محلول شماره ۷: محلول با PH بالا (تا ۱۱٫۵) شامل هيدروكسيد سديم با درصد وزنی مشخص جهت حذف رسوب سليس پليمري.

انتخاب محلول مناسب عملیات شستشوی شیمیایی گام اول و شرط لازم برای اجرای یک عملیات موثر CIP است. ولی انتخاب روش صحیح اجرا شرط کافی و مکمل می باشد. رویه و شرايط عملياتي شستشوی شیمیایی نظير دما، فشار، ميزان غلظت محلول شيميايي و زمان مورد استفاده در شستشو و طريقه مصرف بايستي براساس رویه ارائه شده توسط سازنده ممبران و شرایط بهره برداری تنظیم شود.

بازدهی عملیات CIP بر احیای شاخصهای عملکردی ممبران

احیای ممبرانهای دچار گرفتگی یا فولینگ، تنها از طریق شستشوی شیمیایی ممبران(CIP) متناسب با نوع گرفتگی و با استفاده از محلول شیمیایی مناسب میسر است. بازدهی عملیات CIP وابستگی بالایی با محلول شستشو، فرایند مورد استفاده و نوع گرفتگی غشاهای اسمز معکوس دارد.

آب شیرین کن های صنعتی در مرحله بهره برداری، همواره با مشکل گرفتگی(Fouling) ممبرانها همراه هستند. گرفتکی یا فولینگ از رویدادهای اجتناب ناپذیر ممبرانهای اسمز معکوس در طول عمر بهره برداری است. به طور معمول غشاهای اسمز معکوس پس از استفاده در یک دوره زمانی وابسته به شرایط بهره برداری و آنالیز آب ورودی دچار فولینگ می شوند که بر کارایی ممبران ها تأثیر گذار بوده و موجب کاهش جریان تولیدی، افزایش اختلاف فشار میان جریان ورودی و شورابه و افزایش TDS آب شیرین تولیدی ممبران ها می شود. با توجه به تنوع مواد محلول و نامحلول موجود در آب شور ورودی و شرایط بهره برداری واحد آب شیرین کن یا دستگاه تصفیه آب صنعتی، طیف وسیعی از گرفتگی یا فولینگ در ممبران محتمل است که به گروه های ذیل تقسیم می شود:

مواد بیولوژیکی
ترکیبات آلی
رسوبات سیلیسی
رسوب گرفتگی کربنات کلسیم
رسوب گرفتگی سولفات کلسیم
ترکیب رسوب گذاری کربنات کلسیم و سیلیس
گل و لای
ترکیبات فلزی
ترکیب مواد معدنی و آلی
اکسید های هالوژن

علایم آسیب یا گرفتگی ممبران

شناسایی دقیق نوع گرفتگی، شاه کلید موفقیت عملیات CIP و احیای ممبرانها است. بررسی سابقه عملیاتی دستگاه آب شیرین کن صنعتی نظیر دبی، فشار، دما و TDS در جریانهای ورودی(Feed)، آب شیرین(Permeate) و شورابه(Concentrate) برای شناسایی نوع فولینگ ضروری است. از اینرو ثبت و بایگانی اطلاعات عملیاتی واحد آب شیرین کن بسیار حایز اهمیت است.

یکی از نشانه ها و شاخصهای معمول برای شناسایی و تشخیص گرفتگی در مرحله اول اسمز معکوس افزایش افت فشار میان فشار آب شیرین تولیدی(Permeate) و جریان شورابه(Concentrate) است. افت فشار اگرچه نشانه مشترک میان تمامی انواع فولینگ در غشاهای اسمز معکوس است ولی میزان افت فشار در فولینگ های مختلف ممبران متفاوت است. اغلب گرفتگی های ممبرانها از طریق رسوبات معدنی(مانند گرفتگی فلزی یا گل و لای) یا تجمع و انباشت مواد بیولوژیک(مانند گرفتگی آلی) منجر به افزایش اختلاف فشار سیستم می شوند. اگرچه کلیه گرفتگی ها موجب افزایش افت فشار و زوال ممبرانها می شوند اما کاهش جریان نیز از آثار تبعی دیگر گرفتگی ممبرانهای اسمز معکوس است. گرفتگی های آلی و ترکیب آلی/ معدنی کمترین کاهش جریان را به میزان ۷۵% جریان معمول نشان می دهند. بر خلاف آن گرفتگی ممبران ها با ترکیبات فلزی تا ۴۰% سبب کاهش جریان عبوری از ممبرانها می شود.

احیای ممبران و بازدهی عملیات CIP

احیای ممبران و بازدهی عملیات CIP وابسته به نوع و میزان گرفتگی و کیفیت عملیات شستشو است. فولینگ ممبرانها زمانی برگشت پذیر خواهد بود که منجر به آسیب فیزیکی به ممبران نشود. انواع آسیبهای فیزیکی به ممبران از قبیل تلسکوپی شدن، فشردگی، خراشیدگی و جابجایی Spacer با انجام عملیات CIP بازگشت پذیر نخواهد بود. اگرچه دلیل آسیبهای فیزیکی به ممبران محدود به منشأ فولینگ ممبران نمی شود ولی آسیبهای فیزیکی ناشی از فولینگ نیز توسط CIP درمان نمی شوند.

به طور معمول گرفتگی های مربوط به کلسیم سولفات، کلسیم کربنات و سیلیس کمترین پاسخ را به شستشوی شیمیایی پس از فولینگ را می دهند. افزایش غلظت این ترکیبات معدنی در جریان عبوری از ممبران به مقادیر بیش از حد اشباع خصوصاً در ممبرانهای انتهایی، منجر به تشکیل کریستالهای برنده و تیز روی سطوح ممبران می شود. جابجایی اندک این کریستالها در زمانهای روش یا خاموش شدن ممبران منجر به خراشیدگی سطح ممبران و آسیب غیر قابل بازگشت به غشا می شود. با توجه به اینکه فولینگهای ناشی از کلسیم سولفات، کلسیم کربنات و سیلیس در بسیاری از مواقع پیامد آسیب فیزیکی ممبران ناشی از خراشیدگی را به دنبال دارد، بازدهی عملیات CIP در این نوع فولینگ ها بسیار پایین است.

موفقیت احیا پذیری ممبرانها در مرحله اول اسمز معکوس وابسته به میزان کاهش جریان مشاهده شده قبل از شستشوی شیمیایی است. ممبران های دارای گرفتگی آلی و ترکیب آلی/معدنی، پاسخ خوبی به CIP می دهند و جریان عبوری از آنها به جریان استاندارد یا کمی بیشتر از جریان استاندارد ممبران باز می گردد. درحالی که ممبران های دارای گرفتگی فلزی با کاهش جریان شدید، حداکثر تا ۹۰% جریان معمول احیا می شود. ممبران های دارای گرفتگی فلزی بیشترین مقدار تراکم (اسیب ممبران در مواد نگهدارنده ممبران) در بین ممبران ها را دارا هستند. با افزایش فشار ممبران ها به مقادیر بالاتر از استاندارهای شرکت سازنده، ممبران ها دچار تراکم و آسیب فیزیکی می شوند. تآخیر عملیات CIP در این نوع گرفتگی به دلیل افزایش فشار ورودی منجر به آسیب دیدگی فیزیکی بیشتر ممبران و افزایش احتمال بازگشت ناپذیری پس از شستشوی شیمیایی می شود.

اگرچه ممبران های دارای گرفتگی آلی و ترکیب آلی/ معدنی پاسخ خوبی به عملیات CIP نشان می دهند، اما تأخیر در عملیاتCIP در صورت بروز این نوع گرفتگی، منجر به اسیب فیزیکی ممبرانها، نظیر تلسکوپی شدن، جابجایی Spacer، ترک در محفظه و ایجاد چروک در داخل المان ها می شود. در صورت آسیب فیزیکی به ممبرانها، بازدهی عملیات شستشوی شیمیایی متناسب با مقدار آسیب وارد شده کاهش پیدا می کند.

شرکت مهندسی فران با بهره گیری از کارشناسان زبده و متخصص اسمز معکوس آماده ارائه مشاوره در زمینه طراحی، ساخت، بهره برداری و احیای ممبران های آسیب دیده آب شیرین کن های صنعتی می باشد.

شستشوی ممبران های اسمز معکوس – الزام، تجهیزات مورد نیاز و مراحل آن

بهره برداری٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند membrane٬ ro٬ الزام٬ الزامات شستشو٬ تجهیزات شستشو٬ شستشو٬ مراحل شستشو٬ ممبران های اسمز معکوس

شستشوی بموقع و صحیح ممبرانهای اسمز معکوس (RO) در یک دستگاه تصفیه آب صنعتی، یکی از مهمترین فعالیت هایی است که باعث افزایش طول عمر کارکرد و سطح عملکرد دستگاه تصفیه آب دارد. در این مقاله، نکات و پیشنهادات مهمی در مورد شستشوی ممبرانها که توسط شرکت DOW در خصوص ممبرانهای تولید این شرکت که با برند FILMTEC در بازار وجود داشته و از پرمصرف ترین ممبرانهای صنعت هستند، ارائه خواهد شد. البته این موارد، برای ممبرانهای سایر برندها نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

الزامات شستشوی ممبرانها

ممبرانهای اسمز معکوس، در طول زمان کارکرد، به تدریج توسط رسوبات معدنی، مواد بیولوژیکی، ذرات کلوئیدی و مواد آلی غیر محلول، دچار گرفتگی می شوند. با جمع شدن لایه های رسوب روی سطح ممبران، شاهد کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده، کاهش میزان نرمال دفع املاح و یا هر دو مورد خواهیم بود.

المانهای ممبران اسمز معکوس، با تحقق هر کدام از شرایط زیر، می بایست توسط مواد شیمیایی مناسب شستشو شوند:

– کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده (Normalized Permeate Flow) به میزان 10%

– افزایش مقدار نرمال عبور نمک (Normalized Salt Passage) به میزان 5% تا 10%

– افزایش میزان افت فشار (تفاضل فشار آب ورودی و فشار پساب) نرمال شده (Normalized Pressure Drop) به میزان 10% تا 15%

در صورت بوجود آمدن هر کدام از شرایط فوق و تعلل در شستشوی ممبرانها، احتمال این موضوع وجود خواهد داشت که دیگر ممبران به عملکرد اولیه خود برنگشته و ضمناً مدت زمان بین شستشوها کوتاه شده و میزان گرفتگی ممبرانها نیز سرعت بیشتری پیدا کند.

میزان افت فشار هر مرحله (Stage) از سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، می بایست بصورت منظم اندازه گیری و ثبت شود. در صورت وجود گرفتگی منافذ ورودی ممبران، مقدار این افت فشار، افزایش پیدا خواهد کرد.

نکته ای که می بایست در نظر داشت، این است که جریان آب تصفیه شده خروجی دستگاه در صورت کاهش دمای آب ورودی، افت می کند. در این شرایط، این یک پدیده طبیعی است و الزاماً نشان دهنده نیاز ممبران به شستشو نیست.

پیش تصفیه نامناسب سیستم، عدم کنترل فشار و یا افزایش بازیافت، عواملی هستند که می توانند باعث کاهش جریان آب تصفیه شده و یا افزایش عبور نمک شوند. لذا با مشاهده این علائم، پیش از اقدام به شستشوی ممبران، می بایست ابتدا علل فوق را بررسی نمود. چه بسا با بررسی و رفع مشکلات فوق الذکر، نیازی به شستشوی ممبران نباشد.

نکاتی مهم در خصوص شستشوی ممبرانها

1- از هر ماده شیمیایی که برای شستشوی ممبرانها استفاده می کنید، به نکات ایمنی بیان شده توسط شرکت سازنده آن در زمان حمل، نگهداری، استفاده و حتی دور ریز توجه کرده و آنها را به دقت رعایت کنید.

2- پیش از شروع شستشوی ممبران ها و سیرکوله شدن مواد شیمیایی در سیستم، اطمینان حاصل کنید که ماده شیمیایی مورد استفاده به صورت کاملاً محلول در آمده باشد.

3- توصیه می شود که ممبرانها، پس از شستشو با مواد شیمیایی، با آب با کیفیت بالا و عاری از کلر و با دمای بالاتر از 20 درجه سانتیگراد شسته شوند. برای این منظور، می توان از آب تصفیه شده شده سیستم (Permeate) و یا آب مقطر استفاد نمود. برای انجام این کار، ممبرانها پس از شستشو با مواد شیمیایی، ابتدا با دبی و فشار کم با آب تمیز شستشو داده شوند تا در این بخش، عمده مواد شیمیایی از سیستم خارج شود. سپس با جریان و فشار نرمال، این فلاشینگ ادامه پیدا کند. لازم به ذکر است حتی با انجام عملیات فلاشینگ، باز هم احتمال حضور مواد شیمیایی در بخش آب تصفیه شده (Permeate) دستگاه RO وجود خواهد داشت. لذا، پس از شستشوی ممبرانها با مواد شیمیایی، آب تصفیه شده تولیدی (Permeate) دستگاه به مدت زمان حداقل 30 دقیقه می بایست به مجرای تخلیه فاضلاب (Drain) هدایت شده و سپس دستگاه RO در مدار قرار گیرد.

4- در طول سیرکولاسیون مواد شیمیایی در دستگاه اسمز معکوس، باید از عدم افزایش دما از حد مجاز مراقبت نمود. حداکثر دمای مجاز، بستگی به PH و نوع ممبران دارد. جدول زیر، اطلاعات لازم را در این خصوص ارائه می دهد:

جدول شماره (1) – بازه دما و PH قابل قبول در زمان شستشوی ممبرانها

5- برای المنت های با قطر بیش از 6 اینچ، جهت جریان شستشوی ممبران می بایست با جهت جریان در حالت نرمال کارکرد دستگاه یکسان باشد. این قاعده، به جهت جلوگیری از تلسکوپی شدن ممبران تعیین شده است. حتی برای ممبرانهای با قطر کمتر از 6 اینچ هم رعایت این نکته توصیه شده است.

تجهیزات سیستم شستشوی ممبرانهای RO

تجهیزات مختلف برای سیستم شستشوی دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO) در شکل زیر نشان داده شده اند:

نکاتی در مورد انتخاب و طراحی تجهیزات سیستم شستشو را در نظر داشته باشید:

– مخزن محلول ماده شیمیایی می بایست از جنس پلی پروپیلن و یا FRP باشد.

– در نظر گرفتن درب و یا کاور متحرک و نیز گیج دما برای این مخزن از الزامات است.

– شستشوی ممبرانها در دمای بالاتر، اثربخشی آن را افزایش می دهد. توصیه می شود که میزان PH و دمای محلول شستشو مطابق معیارهای راهنمای جدول شماره (1) رعایت شود. از استفاده از محلول شستشو در دمای زیر 20 درجه سانتیگراد اجتناب شود. زیرا در این دما، اثربخشی محلول شستشو کاهش می یابد. ضمن اینکه برخی مواد شوینده با فرمولهای شیمیایی مشخص (مانند Sodium Lauryl Sulfate) در دمای پایین ممکن است رسوب کنند.

– در برخی مناطق جغرافیایی، ممکن است نیاز به سرمایش محلول شستشو داشته باشیم. بنابراین برای طراحی کامل سیستم شستشوی ممبرانها، می بایست هم الزامات گرمایش و هم الزامات سرمایش را در صورت نیاز در نظر داشته باشیم.

– به عنوان یک قاعده سرانگشتی برای تخمین حجم مخزن ذخیره محلول شستشو، می بایست حجم کل محفظه های تحت فشار ممبران (Pressure Vessel) ها را با کل حجم داخلی لوله و اتصالات مسیر رفت و برگشت سیستم شستشو جمع کنیم. به عنوان مثال، فرض کنید که یک سیستم RO شامل 10 پرشر وسل 8 اینچ که 6 المنت در هر کدام از آنها جای می گیرد، بوده و طول کل مسیر لوله کشی حدود 50 فوت و با سایز 4 اینچ یاشد. محاسبه تخمین حجم مخزن محلول شستشو به شرح زیر خواهد بود:

بنابراین برای مثال ذکر شده، حجم مخزن محلول شستشو را حدود 550 گالن (2.1 متر مکعب) در نظر می گیریم.

– سایز پمپ شستشوی ممبرانها می بایست بر اساس دبی و فشارهای مشخص شده در جدول شماره (2) تعیین شود. فشارهای مشخص شده، با در نظر گرفتن فشار لازم برای غلبه بر افت فشارهای ناشی از لوله کشی و کارتریج فیلترها محاسبه شده اند. جنس قطعات به کار رفته شده در پمپ می بایست از جنس استنلس استیل 316 و یا جنس کامپوزیت پلی استر غیر فلزی باشد.

جدول شماره (2) – دبی جریان توصیه شده برای هر پرشر وسل در زمان شستشوی ممبرانها

– شیرالات، فلومتر و گیج فشار به تعداد مناسب و در محلهای مورد نیاز می بایست در نظر گرفته شده و نصب شوند. خطوط سیستم شستشوی RO می توانند از جنس لوله و یا شیلنگ باشد. اما به هر صورت، دبی جریان شستشو می بایست حداکثر 10 فوت بر ثانیه (3 متر بر ثانیه) باشد.

شش مرحله شستشوی ممبران های اسمز معکوس

1- آماده کردن محلول شستشو

2- پمپاژ با جریان کم (Low flow pumping)

محلول شستشوی ممبران را ضمن انجام گرمایش، با نرخ جریان کم (حدود نصف مقادیر مشخص شده در جدول شماره 1) و فشار پایین به داخل پرشر وسل ها پمپاژ کرده تا این محلول جایگزین آب موجود در آنها شود. فشار پمپ باید تنها به اندازه افت فشار آب ورودی (Feed) نسبت به آب تغلیظ شده (Concentrate) باشد. عملاً در این فشار، محلول تغلیظ شده بسیار ناچیزی تولید خواهد شد. در این حالت، محلول تغلیظ شده خروجی را به فاضلاب هدایت کرده و از برگشت آن به مخزن محلول شوینده جلوگیری کنید.

جدول شماره (1) – دبی جریان توصیه شده برای هر پرشر وسل در زمان شستشوی ممبرانها

3- سیرکولاسیون (Recycle)

بعد از اینکه محلول شستشو بصورت کامل، جایگزین آب داخل سیستم شد، محلول غلیظ شده در جریان Concentrate وارد شده و قابل مشاهده خواهد بود. پس از رسیدن به این وضعیت، اجازه دهید تا خروجی محلول شستشو در هر دو جریان Permeate و Concentrate مجداً به سمت مخزن محلول سیرکوله شود. در این پروسه، اقدامات لازم برای کنترل دما و PH محلول شستشوی ممبران را انجام دهید.

4- غوطه ور سازی (Soak)

پمپ را خاموش کرده و اجازه دهید تا ممبرانها در محلول شستشوی موجود در پرشر وسل ها بصورت غوطه ور باقی بمانند. در شرایط عادی، مدت زمان یک ساعت برای این مرحله مناسب است. اما در صورتی که میزان و نوع رسوب و گرفتگی بالا باشد، این مدت زمان می تواند به 10 تا 15 ساعت هم برسد. در این صورت، این کار را در نیمه شب انجام دهید. برای پایدار نگه داشتن دمای محلول شستشو، این جریان را با سرعت بسیار کم (حدود 10 درصد مقادیر نشان داده شده در جدول شماره 1) در مدار شستشو سیرکوله کنید.

5- پمپاژ با جریان بالا (High flow pumping)

محلول شستشو را با فشار مشخص شده در جدول شماره (1) به مدت 30 – 60 دقیقه در داخل سیستم پمپاژ کنید. جریان و فشار بالای محلول در این حالت باعث می شود تا رسوبات جدا شده از سطوح ممبران، شسته شده و از سیستم خارج شوند. در صورت گرفتگی شدید ممبرانها، شاید لازم باشد تا نرخ شستشو را تا 50% بیش از مقادیر جدول شماره (1) هم افزایش داد. البته در صورت شستشو با این دبی های بالا، باید مراقب افت فشار جریان محلول شستشو در سیستم بود. در این حالت، حداکثر افت فشار مجاز برای هر ممبران 15 psi و برای هر پرشر وسل چند المانه 50 psi (هر کدام زودتر محقق شد) می باشد. افت فشار بیش از این مقادیر، احتمال صدمه دیدگی ممبران ها را در پی خواهد داشت.

6- فلاشینگ (Flash out)

توصیه می شود برای فلاشینگ سیستم، از آب مقطر یا آب تصفیه شده خروجی دستگاه اسمز معکوس استفاده شود. از آب خام تصفیه نشده برای انجام فلاشینگ می بایست اجتناب شود. زیرا املاح موجود در آب خام ممکن است با محلول شستشو واکنش شیمیایی داده و باعث رسوب گذاری مجدد روی ممبرانها شود. حداقل دمای آب مورد استفاده در فلاشینگ، 20 درجه سانتیگراد می باشد.

چند نکته مهم در مورد شستشوی ممبرانهای RO

– توصیه جدی می شود که هر مرحله (Stage) دستگاه اسمز معکوس (و یا دستگاه نانو فیلتراسیون)، بصورت جداگانه شستشو شود. این توصیه، به جهت جلوگیری از ورود رسوبات جدا شده از ممبران در هر مرحله به مرحله بعد و کاهش عملکرد شستشو می باشد. البته برای دستگاه های دارای چند مرحله، می توان عملیات “غوطه ور ساختن” و “فلاشینگ” را بصورت همزمان برای تمامی Stage ها انجام داد. در صورت کدر شدن و یا تغییر رنگ محلول شستشو، لازم است تا محلول جدید آماده و مورد استفاده قرار گیرد. عملیات پمپاژ با فشار بالا می بایست حتماً برای هر مرحله دستگاه بصورت جداگانه انجام شود. برای انجام این کار، می توان با یک پمپ شستشو هر مرحله را شستشو داده و سپس به سراغ مرحله بعد رفت و یا با چند پمپ جداگانه برای هر Stage، این کار را همزمان برای همه مراحل انجام داد.

– توصیه Filmtec برای شستشو این است که ممبران ها ابتدا با شوینده های قلیایی شسته شوند. تنها در مواقعی ممبران ها ابتدا با مواد شوینده اسیدی شسته می شود که مطمئن باشیم که گرفتگی ممبران ها به دلیل رسوب کربنات کلسیم یا اکسید / هیدروکسید آهن باشد.

در صورتیکه گرفتگی ممبرانها ناشی از ترکیب عوامل مختلفی از جمله عوامل کلوئیدی، مواد آلی، میکروارگانیسم ها به همراه رسوب کربنات کلسیم باشد، می بایست از شستشوی دو مرحله ای استفاده کرد. در این حالت، می بایست ابتدا شستشو با شوینده قلیایی و سپس با شوینده اسیدی انجام گیرد. شستشو با شوینده قلیایی باعث حذف رسوبات آلی، کلوئیدی و بیوفیلم شده و در ادامه، شوینده اسیدی، رسوبات کربنات کلسیم را از روی ممبرانها شسته و از سیستم خارج خواهد نمود.

– همواره PH را در طول فرآیند شستشو اندازه گیری کنید. در صورت افزایش PH بیش از 0.5 واحد، از اسید و در صورت کاهش PH بیش از 0.5 واحد، از هیدروکسید سدیم استفاده و به محلول شوینده اضافه شوند.

– در صورت طولانی شدن بیش از حد زمان “غوطه ور سازی” و ثابت ماندن محلول شستشو، احتمال اشباع محلول شوینده و رسوب کردن مجدد مواد محلول در آن روی سطح ممبران و نیز کاهش دما وجود خواهد داشت. به همین دلیل، توصیه شده است که محلول شستشو در طول زمان غوطه ور سازی، با سرعت کم سیرکوله شده و مواد شیمیایی لازم برای تنظیم PH در طول فرآیند شستشو به محلول اضافه شود.

– محلول شستشو در صورت کدر و یا تیره شدن، می بایست با محلول شستشوی تازه جایگزین شده و عملیات شستشو با محلول شوینده تازه تکرار شود.

– در صورتیکه به هر دلیل لازم باشد تا سیستم به مدت بیش از 24 ساعت خاموش ( در حالت Shut down) باشد، می بایست ممبرانها را در محلول 1% متا بی سولفیت سدیم نگهداری نمود.

بعدی ←