مقایسه تصفیه آب به روش سنتی اسمز معکوس RO با اسمز معکوس مدار بسته CCRO

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند CCRO٬ ro٬ آب٬ اسمز٬ اسمز معکوس٬ تصفیه٬ تصفیه آب٬ ممبران

اصلی ترین تفاوت در سیستم های تصفیه آب صنعتی RO با CCRO مربوط به عملکرد آنها می باشد که باعث کاهش هزینه های عملیاتی می شود.

عملکرد CCRO، به صورتی است که چرخش آب تحت فشار تا رسیدن به سطح بازیابی مطلوب ادامه پیدا می کند. آب خوراک تازه در سیستم هم بدون توقف جریان آب تحت فشار به سیستم وارد می شود. در ساختار سیستم های تصفیه آب صنعتی CCRO، عملکرد دستگاه با چرخش مجدد آب در سیستم انجام می شود و ناشی از داشتن چند مرحله فیلتراسیون با ممبران ها نیست.

نرخ ریکاوری در CCRO، به اندازه 95 درصد می باشد و با توجه به این موضوع بهترین عملکرد را برای فیلتراسیون آب نسبت به سایر روش ها دارند. در این سیستم ها از مواد شیمیایی هم به صورتی استفاده می شود که باعث جلوگیری از ایجاد رسوب در ممبران ها و افزایش حداکثری تولید عمر ممبران می شوند.

روند کار CCRO، به صورتی است که فشار کمتری را به آب ورودی به سیستم وارد می کنند که این موضوع باعث کاهش مصرف انرژی می شود. این سیستم ها با استفاده برای فیلتراسیون آب دریا، می توانند مصرف انرژی را تا 1.45 kWh/m3 کاهش دهند.

ویژگی های برتر که روش CCRO را از روش اسمز متداول متمایز ساخته چیست؟

– استفاده کردن و طراحی فرآیند یک مرحله ای صرف نظر از درصد ریکاوری سیستم

– استفاده از سیستم فرآیندی نیمه پیوسته (100% recovery followed bu dumps of concentrate)

– استفاده از 3-4 المان غشایی در هر یک از تجهیزات فشاری

– کنترل دبی جریان متقاطع

– کنترل سرعت ریکاوری

– انعطاف پذیری فرآیندی در حد بالا

– کاهش رسوب گذاری و اسکالینگ

– کاهش تقریبی 35 درصد از مصرف انرژی به نسبت اسمز معکوس متداول

– بیش از 95 درصد ریکاوری و 75 درصد کاهش در هدر رفت آب

Kinetics and energetics trade-off in reverse osmosis desalination with different configurations - ScienceDirect

نرم افزارهای تصفیه آب

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند CADIX٬ HYD-RO-DOSE٬ IMS DESIGN٬ INGE٬ ro٬ ROSA٬ software٬ TORAY DESIGN٬ water٬ WAVE٬ WINFLOWS٬ نرم افزارهای تصفیه آب

نیاز به آب ومحدودیت منابع آب شیرین در دسترس ، استفاده از آب شور را در راس نیاز های ما قرار می دهد. با توجه به همین مساله، انتخاب روش های بهینه جهت نمک زدایی از آب های شور یک امر بسیار مهم می باشد .رشد روزافزون استفاده از سیستم های اسمز معکوس یا روش RO و روش های از این دست، استفاده از نرم افزارهای تصفیه آب جهت طراحی بهینه سیستم های تصفیه آب و فاضلاب را دارای اهمیت می کند.

نرم افزار ROSA

این نرم افزار ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب به روش اسمز معکوس RO و نانوفیلتراسیون NF میباشد.

ROSA به شما کمک می کند تا یک سیستم اسمز معکوس را طراحی کنید . در این نرم افزار کافیست مشخصات آب مورد نظر خود را وارد کنید تا فرآیند تصفیه برای شما طراحی شود.

نرم افزار CADIX

ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش IX.

CADIX موجب صرفه جویی در وقت در مرحله طراحی می شود . همچنین کمک می کند تا نظارت کاملی بر سلامت سیستم های demineralization یا نرم کننده با استفاده از رزین های تبادل یونی داشته باشید. این نرم افزار برای طراحی ستون های سختی گیر رزینی کاربرد دارد.

نرم افزار WAVE

این نرم افزار ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب فاضلاب یه روش RO و UF وIX می باشد.

به عبارت دیگر در این نرم افزار سه فن آوری در یک پکیج جمع آوری شده است.

تصفیه آب اغلب نیاز به بیش از یک فن آوری برای دستیابی به کیفیت آب مورد نظر برای یک برنامه خاص دارد. جمع آوری ابزارهای طراحی سیستم های تصفیه آب با فناوری های مختلف ممکن است دشوار باشد. بهینه سازی سیستم های با تکنولوژی چندگانه برای تولید آب به طور قابل اعتماد و با کمترین هزینه به این موضوع وابسته می باشد. نرم افزار طراحی WAVE سه فناوری پیشرو در صنعت – اولترافیلتراسیون UF، اسمز معکوس ROو مبادله یونIX – را به یک ابزار جامع با استفاده از یک رابط مشترک متصل می کند.همین امر فرایند طراحی با تکنولوژی چندگانه را ساده کرده و در نهایت به کاهش زمان طراحی سیستم های تصفیه آب کمک می کند.

WAVE بهترین ویژگی های نرم افزارهای قدیمی کمپانی DOWE FILMTEC مثل ، ROSA، UFLOW، IXCALC و CADIX را ارتقا داده. تکنولوژی های مختلف را با هم در یک رابط کاربری مشترک باعث شده تا این نرم افزار به عنوان پر کاربرد ترین نرم افزار استفاده می شود.

WINFLOWS

ساخت کمپانی GE آمریکا و به دو روش RO و UF به تصفیه آب می پردازد

این نرم افزار طراحی سیستم اسمز معکوس و شبیه سازی پیشرفته روش RO را به یک سطح کاملا جدید ارائه می دهد. همچنین با یک شبیه سازی بصری و کاربر پسند ، باعث می شود از ساده ترین تا پیچیده ترین سیستم ها به راحتی طراحی شود. Winflows اولین برنامه ای است که با ترکیب سایر بسته های شبیه سازی، می تواند مواد شیمیایی را قبل ازتصفیه و میزان مصرف آنها را در صورت نیاز توصیه نماید.

از خصوصیات این برنامه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیستم های ۳ گانه

نفوذ و تقسیم و بازیافت

تعیین دوز آنتی اسکالانت

دستگاه بازیابی انرژی

توانایی ترکیب مراحل

استفاده آسان

INGE

این نرم افزار ساخت کمپانی آلمانی برای طراحی سیستم های تصفیه آب به روش UF به صورت تخصصی می باشد.

IMS DESIGN

این نرم افزار ساخت کمپانی هایدروناتیک امریکا می باشد که برای طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش RO استفاده می شود.

HYDRAcap MAX یک سیستم شبیه ساز غشایی فوق العاده تصفیه شده است.

IMS DESIGN اولین برنامه مبتنی بر وب شرکت Hydranautics است که توسط صدها مشتری در سراسر جهان استفاده می شود. این بسیار مورد پسند کاربران است که با وارد کردن فقط چند ورودی، شبیه سازی تمام پارامترهای سیستم HYDRAcap MAX انجام می شود. همچنین اجازه می دهد تا کاربر به راحتی طرح های خود را متناسب با شرایط مورد نیاز تغییر دهد.این موضوع نتایج دقیقی را در طراحی در اختیار کاربر قرار می دهد.

اما بهترین ویژگی این نرم افزار شبیه ساز این است که نمودار دنباله فرایند را طراحی می کند. این ویژگی موجب صرفه جویی زیادی در زمان کار یک مهندس فرایند می شود.

HYD-RO-DOSE

نرم افزار مدل سازی هیدرو- دوز ، یک ابزار کاربردی برای مهندسان صنعت تصفیه آب و فاضلاب می باشد.

این نرم افزار به صورت مستقیم یک مقیاس کامل از سختی نمونه های آب را در اختیار کاربر قرار می دهد.

همچنین یک ابزار مدل سازی قوی و مناسب برای طراحی سیستم های اسمز معکوس ارائه کرده است.

این نرم افزار از پارامتر های مختلف در ارزیابی کیفی آب در زمینه سختی سنجی پشتیبانی می کند.

همین امر باعث شده تا محدوده عملکرد آن در بیش از بیست مقیاس مختلف کارایی داشته باشد.

این گستردگی در تحلیل ، نرم افزار هیدرو-دوز را به یک ابزار مناسب برای طراحی سیستم های اسمز معکوس تبدیل کرده است.

TORAY DESIGN

این نرم افزار ساخت کمپانی ژاپنی TORAY بوده که ازبزرگترین تولید کنندگان ممبران می باشند. هدف از توسعه این نرم افزار، طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش RO می باشد.

مقایسه کلی نرم افزار های تصفیه آب در قالب جدول

ردیف	نام نرم افزار	کاربری	توضیحات
۱	ROSA	RO-NF	✓ اولین نرم افزار طراحی RO شرکت DOW✓ آنالیز اقتصادی ✓ User Friendly – عدم وجود پیش تصفیه و پس تصفیه شیمیایی – عدم طراحی فیلتر کارتریجی وUF – خروجی excel ندارد
۲	CADIX	IX	✓ نرم افزار تخصصی تبادل یونی✓ وجود پارامترهای پیش فرض قوی – مشکل تأمین رزین های موجود در بازار
۳	WAVE	RO-NF-UF	✓ نرم افزار بسیار قوی در زمینه RO، UF، NF✓ آخرین و کامل ترین نرم افزار شرکت DOW ✓ آنالیز اقتصادی ✓ طراحی UF به صورت کامل ✓ طراحی بسیار دقیق – سخت بودن خروجی گرفتن بدون warning
۴	WINFLOWS	RO-UF	✓ آخرین و کامل ترین نرم افزار شرکت GE✓ طراحی کارتریج فیلتر ✓ پیش تصفیه و پس تصفیه قوی شامل تزریق آنتی اسکالانت و سختی گیر و دیگازور – طراحی UF ضعیف
۵	INGE	UF	✓ طراحی UF با ممبران های شرکت Hydranautics
۶	IMS DESIGN	RO	✓ طراحی RO با ممبران های شرکت Hydranautics
۷	TORAY DESIGN	RO	✓ طراحی RO با ممبران های شرکت Toray
۸	PURE DESIGN	IX	✓ نرم افزار تخصصی تبادل یونی برای رزین های برند Purolite– مشکل Register شدن نرم افزار

آب شیرین کن های ترکیبی، Hybrid desalination

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند Hybrid desalination٬ MSF٬ NF٬ ro٬ آب شیرین کن های ترکیبی

آب شیرین کن های ترکیبی

امروزه ترکیب آب شیرین کن های حرارتی و مکانیکی خصوصا در سیستم های تولید همزمان توان و حرارت بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

آب شیرین کن ترکیبی MSF RO

این سیستم از ترکیب آب شیرین کن RO با MSF ساخته شده است. این ترکیب باعث می شود که آب شیرین کن RO با TDS نسبی بیشتری کار می کند لذا تعویض ممبران آن دیرتر اتفاق می افتد. چنانچه از این طریق عمر مفید ممبران از 3 به 5 سال افزایش پیدا کند هزینه تعویض ممبران حدود 40 % کاهش می یابد. ویژگی اصلی این آب شیرین کن ها انعطاف پذیری در عملکرد، مصرف انرژی مخصوص کمتر، هزینه احداث کمتر و کوپلینگ بهتر با نیروگاه هاي حرارتی جهت تولید همزمان توان و آب شیرین می باشد.

آب شور در ابتدای ورود به سیستم به دو قسمت تقسیم می شود. سهمی وارد RO و مابقی وارد MSF می شود. محصول به دست آمده از MSF دارای خلوص بیشتری است. این دو محصول طوری با هم ترکیب می شوند که آب شیرین نهایی دارای TDS کمتر از 500 باشد.( استاندارد سازمان جهانی سلامت W.H.O)

آب شیرین کن ترکیبی NF-MSF

یک روش مناسب دیگر برای پیش تصفیه آب دریا استفاده از نانو فیلترها (NF) است. مزایای این روش کاهش و خارج کردن سختی هاي یونی Mg2+،Ca2+ از آب تغذیه است که رسوب زدگی در سطوح انتقال حرارت آب شیرین کن را کاهش می دهد. این موضوع باعث می شود که ماکزیمم دمای آب شور در آب شیرین کن های حرارتی و به تبع آن نسبت عملکرد افزایش یابد.

آب دریا پس از تصفیه وارد NF می شود. در آنجا پس از دفع بسیاری از سختی ها یونی وارد آب شیرین کن حرارتی MSF می گردد.
نتایج نشان می دهد که با این روش می توان ماکزیمم دمای آب شور را به 130 درجه افزایش داد و زمان مورد نیاز جهت رسوب زدایی از سطوح انتقال حرارت آب شیرین کن به 1200 ساعت افزایش می یابد.

آب شیرین کن ترکیبی NF-RO-MSF

آب دریا پس از تصفیه وارد NF می شود. در آنجا پس از دفع بسیاری از سختی های یونی وارد آب شیرین کن مکانیکی RO می شود. آب شور غلیظ شده (پساب خروجی) از RO وارد آب شیرین کن حرارتی MSF می شود و در نهایت محصول خروجی از RO و MSF باهم ترکیب شده و آب شیرین با TDS مورد نظر حاصل می گردد.

معرفی چند معیار برای عملکرد آب شیرین کن

جهت پی بردن به مقدار آب شیرین تولیدی و پارامترهای انتخابی چند معیار معرفی می گردد و سپس عملکرد آب شیرین کن ها با یکدیگر توسط این معیارها مقایسه می شود.

1) نسبت عملکرد (PR)

نسبت آب شیرین کن تولیدشده به مقدار بخار مصرفی را نسبت عملکرد آب شیرین کن حرارتی می گویند.
PR=mw/mm

2) سطح انتقال حرارت مخصوص (SA)

سطح حرارتی مورد نیاز آب شیرین کن حرارتی برای تولید 1کیلوگرم آب شیرین را سطح انتقال حرارت مخصوص می گویند. α=A/mD
کل سطح حرارتی موردنیاز که از مجموع سطح موثر و سطح کندانسور حاصل می شود. =A

3) انرژی مصرفی مخصوص

مقدار انرژی مصرفی جهت تولید یک کیلوگرم آب شیرین را انرژی مصرفی مخصوص می نامند.

بر اساس اطلاعاتی که از آژانس انرژی اتمی در سال 2006 منتشر نمود میزان حرارت و برق مصرفی مخصوص برای سه آب شیرین کن

مقایسه برق مصرفی آب شیرین کن ها

همانطور که مشاهده می شود آب شیرین کن مکانیکی RO دارای مصرف انرژی الکتریکی بیشتری به ازا تولید یک مقدار مشخص آب شیرین می باشد.

بر اساس آمار ارائه شده توسط اداره اطلاعات عمومی آب در سال 2009 میلادی مشاهده می گردد سهم تولید آب شیرین کن هاي MSF نسبت به MED بیشتر است.

سهم انواع آب شیرین کن ها در تولید آب شیرین جهان بر اساس آمار منتشر شده توسط اتحادیه بین المللی آب شیرین کنها در سال 2006 میلادی در نمودار اول نشان داده شده است

طراحی مشخصات فنی سیستمهای تصفیه آب صنعتی

ابزار دقیق٬ تجهیزات برقی٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند CIP٬ Detailed Design٬ NF٬ Piping٬ ro٬ UF٬ طراحی مشخصات فنی سیستمهای تصفیه آب صنعتی

مشخصات فنی دستگاه آب شیرین کن

تحلیل مهندسی مشخصات فنی آب شیرین کن های صنعتی پیش از انعقاد قرارداد با طراح و تولید کننده، پیش نیاز خرید آگاهانه و متناسب با نیازمندی مشتریان است. تناسب و یکپارچگی میان نتایج شبیه سازی فرایند اسمز معکوس با اجزای مختلف واحد آب شیرین کن، شرط لازم کارایی واحد آب شیرین کن است.

امروزه بکارگیری آب شیرین کن های صنعتی مبتنی بر فرایند اسمز معکوس(RO) بسیار رایج است. عدم وجود دانش فنی در بسیاری از تأمین کنندگان و سازندگان و همچنین آشنایی ناچیز مشتریان، ضرورت تحلیل مشخصات فنی آب شیرین کن صنعتی را پیش از عقد قرارداد یا خرید پکیج، مشخص می کند. با توجه به تعدد و تنوع اجزای تشکیل دهنده واحدهای آب شیرین کن صنعتی، طراحی فرایند اسمز معکوس و فرایندهای مختلف شیرین سازی از قبیل پیش تصفیه، فرایند RO، سیستم کنترل، ابزاردقیق و تصفیه نهایی مستلزم وجود دانش فنی و تخصص در این زمینه است.

آب شیرین کن صنعتی

مشخصات فنی آب شیرین کن صنعتی

طراحی واحد آب شیرین کن اسمز معکوس براساس آنالیز و کیفیت آب ورودی به تأسیسات و کیفیت آب مورد نیاز برای شیرین سازی انجام می شود. کیفیت آب ورودی نیز با توجه به آنالیز شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیکی و میکربی آب ورودی تعیین می شود. کیفیت آب ورودی تعیین کننده فرایند پیش تصفیه، تصفیه میانی و تصفیه نهایی خواهد بود.

پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی

ممبرانها در برابر آلودگیهای آب ورودی نظیر ذرات معلق، آلودگیهای آلی و بیولوژیکی بسیار آسیب پذیر هستند. کیفیت آب ورودی به واحد آب شیرین کن در بخش پیش تصفیه، برای ورود به غشاهای اسمز معکوس مناسب سازی شده و کدورت آن کاهش می باید. رسوب گرفتگی(Scaling)، فولینگ آلی(Organic fouling) و فولینگ بیولوژیکی(Biological fouling) از آثار تجمع آلودگی های آب ورودی بر سطح غشاهای اسمز معکوس است که تعدد و تکرر آن منجر به کاهش طول عمر ممبران می شود. بنابراین بررسی مشخصات فنی تجهیزات پیش تصفیه به عنوان یکی از اجزای اصلی واحدهای آب شیرین کن برای اطمینان از کارایی مجموعه تصفیه آب بسیار حایز اهمیت است. فیلتراسیون فیزیکی

مهمترین شاخص جهت سنجش کیفیت آب ورودی به غشاهای اسمز معکوس، SDI (Slit density index) است. شاخص SDI معیاری برای سنجش ذرات معلق نامحلول، ذرات کلوییدی، ذرات آلی و آلودگی های بیولوژیکی موجود در آب ورودی است. روش آزمایش SDI مربوط اندازه گیری زمان فیلتراسیون آب از فیلتر ۴۵/۰ میکرومتری برای حجم مشخص است. حداکثر مقدار مجاز SDI برای جلوگیری از فولینگ ممبران، برابر ۵ بوده و مقدار بهینه SDI برای محافظت از غشاهای اسمز معکوس مقادیر کمتر از ۳ است.

نوع فرایند پیش تصفیه وابسته به کیفیت آب تعیین می شود و هدف آن کاهش SDI آب به مقادیر مجاز ممبرانهای اسمز معکوس است. فیلتراسیون فیزیکی یکی از فرایندهای متداول در بخش پیش تصفیه است. فیلترهای شنی یا کربنی، فیلترهای دیسکی، فیلترهای خود شوینده و میکرو فیلترها از انواع مختلف روشهای فیلتراسیون فیزیکی هستند که در بخش پیش تصفیه به تناسب کیفیت آب ورودی مورد استفاده قرار می گیرند.

اولترافیلتراسیون(Ultrafiltration) یکی دیگر از فرایندهای بسیار کارآمد در بخش پیش تصفیه واحدهای اسمز معکوس است. در این فرایند ذرات معلق نامحلول در آب ورودی تا اندازه صدم میکرومتر با بهره گیری از فناوری غشایی جداسازی شده و آب با کیفیت بسیار بالا و SDI کمتر از ۳ برای ورود به ممبرانهای اسمز معکوس مهیا می شود.

شبیه سازی فرایند اسمز معکوس

ضرورت تعیین دقیق مشخصاتِ فنی ممبرانها به عنوان قلب واحد اسمز معکوس، از منظر مهندسی بدیهی است. شبیه سازی فرایند اسمز معکوس با استفاده از آنالیز شیمیایی آب ورودی و غلظت یونهای کاتیونی و آنیونی آب انجام می شود. نرم افزارهای شبیه سازی توسط تولید کنندگان ممبران توسعه داده شده و با توجه به مشخصات فنی ممبرانهای هر تولید کننده، شبیه سازی انجام می شود. تعداد، نوع، چیدمان و تعداد مراحل فرایند اسمز معکوس از نتایج اصلی شبیه سازی فرایند اسمز معکوس است.

در انواع مختلف فرایندهای اسمز معکوس اعم از تک مرحله ای، دو مرحله ای، تک پاس و دوپاس، تنظیم دقیق فلاکس، میزان ریکاوری، تعداد ممبرانهای هر vessel و انتخاب نوع و سایز ممبران متناسب با نوع کاربری و آنالیز آب در هر یک از مراحل طراحی بسیار با اهمیت است. از اینرو طراحی واحد اسمز معکوس نیازمند تسلط بر معیارهای متنوع طراحی RO و رویکرد یکپارچه طراحی دارد. تزریق مواد شیمیایی، اسید، باز یا مواد ضدرسوب نیز یکی دیگر از جنبه های طراحی فرایند اسمز معکوس است که با هدف بهینه سازی شرایط بهره برداری و با هدف حداکثر کارایی واحد RO در بلند مدت انجام می شود.

سیستم کنترل و ابزاردقیق

پیاده سازی فرایند اسمز معکوس با استفاده از طراحی صحیح و مهندسی، مستلزم به کارگیری سیستم کنترل و ابزاردقیق متناسب با نیازمندیهای فرایندی است. فرایند اسمز معکوس به دلیل وجود برخی از محدودیت های ذاتی که عموماً مربوط به شرایط نگهداری ممبرانها می باشد، نیازمند وجود سیستم کنترل کارآمد و ابزاردقیق مناسب جهت کنترل و پایش موثر فرایند است.

استفاده از ابزار دقیق در واحدهای اسمز معکوس با دو هدف انجام می شود. پایش متغیرهای عملیاتی نظیر فشار، دما، هدایت الکتریکی، PH و پتانسیل اکسیداسیون/احیا با هدف نگهداری سابقه عملیاتی واحد تولید انجام می شود. مدیریت اطلاعات عملیاتی مبتنی بر سابقه اطلاعات بهره برداری است که در پایش مستمر، اندازه گیری می شود. اصلاح، بهینه سازی، نگهداری و تعمیرات پیش گیرانه با استفاده از تحلیل اطلاعات بهره برداری واحد تولید میسر می شود.

کنترل موثر و دقیق فرایند نیز نیازمند اطلاعات مربوط به اندازی گیری متغیرهای عملیاتی توسط ابزاردقیق دارد. محافظت تجهیزات در مقابل تجاوز یا کاهش فشار، دما و پتانسیل اکسیداسیون/احیا(ORP) از مقادیر مجاز، کنترل متغـیرهای عملیاتی با نقاط کنترلی(Set points)، ایجاد اخطار(Alarm) با اهداف حفاظتی و کنترل کیفیت محصول، از نیازمندیهای واحد بهره برداری برای تولید آب شیرین است.

با توجه به اهمیت سیستم کنترل، مشخصات فنی آن از اجزای مهم خصوصیات فنی واحد اسمز معکوس است. شرکت طراح و سازنده واحد آب شیرین کن موظف است که مشخصات فنی سیستم کنترل و ابزار دقیق را به صورت شفاف و تفصیلی در اختیار مشتری قرار دهد. کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه با استفاده از حذف یا تغییر فرایندهای اصلی اسمز معکوس، نظیر فلاشینگ اتوماتیک، عملیات CIP، سامانه افت فشار ممبران، پایش هدایت الکتریکی و PH در مقاطع فرایندی مهم، کاهش کارایی سیستم در کوتاه مدت و طول عمر پایین تجهیزات را به دنبال خواهد داشت.

پمپ فشار قوی فرایند اسمز معکوس

شیرین سازی آب شور در غشاهای اسمز معکوس نیازمند اعمال فشار بیشتر از فشار اسمزی است که این منظور توسط پمپ فشار قوی برآورده می شود. بنابراین پمپ فشار قوی، مهمترین و معمولاً گران قیمت ترین جزو واحدهای اسمز معکوس است. از اینرو توجه ویژه به مشخصات فنی پمپ فشار قوی و اطمینان از تناسب کامل مشخصات فنی آن با نتایج شبیه سازی فرایند، بسیار با اهمیت است.

نتایج شبیه سازی فرایند اسمز معکوس، دبی و فشار پمپ فشار قوی را تعیین می کند. انتخاب پمپ فشار قوی براساس منحنی مشخصه پمپ(characteristic curve) و با توجه نوع و مشخصات فنی پمپ انجام می شود. گزینه های متعدد و انواع مختلف پمپ، برای تأمین فشار و دبی مورد نیاز وجود دارند. ولی انتخاب پمپ بر مبنای پوشش نقطه کاری در محدوده بهینه عملکرد پمپ انجام می شود. در صورتی که نقطه کاری پمپ خارج از محدوده بهینه کاری پمپ انتخاب گردد، استهلاک پمپ افزایش یافته و از طول عمر آن کاسته می شود.

پمپ فشار قوی

لیست مشخصات فنی آب شیرین کن صنعتی

مشتریان و مصرف کنندگان نهایی واحدهای اسمز معکوس برای اطمینان از کارایی عملکرد واحد، ضروری است که مشخصات فنی آب شیرین کن صنعتی را پیش از انغقاد قرارداد با دقت بررسی کنند. پیشنهاد فنی طراح و سازنده واحد نیز باید به صورت شفاف حداقل شامل عناوین ذیل باشد:

مشخصات فنی پیش تصفیه: تعیین نوع پیش تصفیه و مشخصات فنی تجهیزات با ارائه جزییات در پیشنهاد فنی ضروری است. به عنوان مثال سرعت فیلتراسیون، سایز ذرات، خصوصیات لایه بندی، اندازه و تعداد نازلها، نحوه تأمین آب بک واش، فشار و دبی بک واش و ….
شبیه سازی فرایند اسمز معکوس: ارائه نتایج شبیه سازی با نرم افزارهای معتبر به عنوان بخشی از پیشنهاد فنی ضروری است. نتایج شبیه سازی باید فاقد اخطار بوده و سازنده، کیفیت آب شیرین را مطابق آن تضمین نماید.
مشخصات فنی پمپ فشار قوی: تعیین مدل پمپ فشار قوی و ارائه منحنی مشخصه منطبق با نتایج شبیه سازی در پیشنهاد فنی بسیار مهم است. تناسب متریال پمپ با سیال ورودی نیز یکی از ملاحظات با اهمیت مربوط به انتخاب پمپ است. تجهیز الکتروموتور به soft starter یا کنترل کننده دور موتور(VFD) برای محافظت از پمپ، ممبران و اتصالات در خروجی پمپ در بسیاری از شرایط الزامی است.
لوله، اتصالات و شیرآلات: متریال مناسب لوله، شیر و اتصالات با آب ورودی و تناسب متریال با فشار کاری از ضروریات طراحی و ساخت واحد آب شیرین کن است. پیش بینی شیرهای مناسب با فرایند، با تعداد مشخص در مسیرهای ارتباطی نیز ضروری است. انتخاب نوع شیرهای ایزولاسیون، تنظیم دبی، فشار شکن و … از تخصص های مهندسین فرایند برای کارکرد بهینه شرایط عملیاتی است.
سیستم کنترل و ابزاردقیق: پیش بینی ابزاردقیق های مورد نیاز جهت پایش و کنترل فرایند به تعداد کافی در مسیرهای مختلف، واجب است. در صورت استفاده از PLC برای کنترل فرایند، تنظیم دقیق برنامه PLC مبتنی بر شرایط بهینه عملیاتی فرایند اسمز معکوس، با هدف پاسخگویی به نیازمندیهای مربوط به پایش و کنترل بهینه فرایند، ضروری است.
سیستم فلاشینگ اتوماتیک و CIP: پیش بینی تمامی تجهیزات و ملزومات مربوط به فلاشینگ اتوماتیک و شستشوی شیمیایی(CIP) برای آب شیرین کن صنعتی یا دستگاه تصفیه آب صنعتی بسیار ضروری است. تجهیزات اختلاط، ابزار دقیق مورد نیاز برای کنترل دما و دبی جریانِ مواد شستشو دهنده ممبران در کنار نصب پمپ مخصوص شستشوی شیمیایی به طور مجزا، از جانب سازندگان ممبرانهای اسمز معکوس، اکیداً ضروری تشخیص داده شده است.

مصرف برق دستگاههای تصفیه آب صنعتی

تجهیزات برقی٬ تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند ro٬ Water Treatment٬ WTP٬ تصفیه آب صنعتی٬ مصرف برق

مصرف برق یا انرژی الکتریکی در دستگاه های تصفیه آب صنعتی یا واحدهای آب شیرین کن به عنوان یکی از عوامل موثر در هزینه های بهره برداری حایز اهمیت است. مصرف انرژی ویژه واحدهای آب شیرین کن از ۸ کیلووات ساعت به ۳ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب در سه دهه اخیر کاهش یافته است.

میزان مصرف برق در دستگاه تصفیه صنعتی به عنوان یک عامل کلیدی بر هزینه های تولید آب شیرین تاثیرگذار است. به همین جهت، امروزه بازیابی و استفاده مجدد از انرژی در صنعت آب شیرین کن بسیار مورد توجه است. اما دستیابی به حداقل میزان مصرف انرژی برای بازیابی آب به دلایل پلاریزاسیون غلظت، رسوب غشاء های اسمز معکوس و مقاومت هیدرولیک نفوذ، امکان پذیر نیست. با توجه به محدودیت های موجود بازیابی انرژی به همراه بازچرخانی آب، عامل بهبود مصرف انرژی و هزینه های ناشی در انواع دستگاه های تصفیه صنعتی است.

مصرف انرژی فرایند شیرین سازی آبهای شور

به طور کلی دستیابی به آب شیرین بدون صرف هزینه، تقریبا غیر ممکن خواهد بود. حتی اگر آب شیرین در زیر سطح زمین قابل دسترس باشد نیاز به پمپاژ و صرف انرژی جهت بهره مندی از آن هستیم. به عنوان مثال برای برداشت آب از منابع زیر زمینی و پمپاژ آن در حدود ۱۰۰ الی ۲۰۰ فوت به ازای هر متر مکعب، ۰٫۲۴ کیلووات ساعت انرژی مورد نیاز است. اخیراً به دلیل رشد بیش از حد جمعیت و افزایش فناوری های صنعتی برای جبران میزان عرضه و تقاضا در مصرف آب، فرایندهای آب شیرین کن برای شیرین سازی آبهای شور توسعه پیدا کرده اند. آب شیرین کن ها به دسته ای از فناوری تصفیه آب اطلاق می شود که جهت دستیابی به آب شیرین، از آب های سطحی و زیرزمینی با میزان بالا ذرات جامد حل شده مورد استفاده قرار می گیرد. در اوایل سال ۱۹۵۰ سیستم های آب شیرین کن غالبا با بهره گیری از فناوری های حرارتی مانند فرایند های تقطیر چند مرحله ای MED، MSF و MVC با صرف میزان قابل توجه ای از انرژی حرارتی مورد استفاده قرار گرفتند. با ظهور فناوری اسمز معکوس و پیشرفت چشمگیر آن در زمینه عملکرد غشایی و مصرف انرژی، این فناوری رقیب سرسخت فرایندهای حرارتی نمک زدایی شد.

فرایند های غشایی دارای چندین مزیت در بخش نمک زدایی آبهای شور هستند. مصرف انرژی کمتر، کاهش هزینه های عملیاتی، سرمایه گذاری اولیه پایینتر، بهره برداری و نگهداری آسان تر، تشکیل شدن از واحد های فشرده تر و همچنین قابلیت افزایش ظرفیت در این واحد ها در مدت زمان کوتاه، کاهش مدت زمان راه اندازی و تحویل پروژه، جدا شدن نیروگاه ها و سیستم های آب شیرین کن، انجام فرایند در دمای محیط و کاهش تاثیرات زیستت محیطی از جمله مواردی است که امروزه باعث علاقه مندی جهت استفاده از فرایند های غشایی در واحدهای نمک زدایی شده است.

انرژی لازم جهت نمک زدایی با استفاده از غشاء

دو محفظه را که به وسیله یک غشاء از هم جدا شده باشند را در نظر بگیرید. با این فرض که غشاء فقط توانایی نفوذ آب را داشته باشد و همچنین دو سمت غشاء حاوی آب دریا و آب شیرین با دمای ۲۵ درجه سانتی گراد باشد؛ طبیعی است که آب شیرین به دلیل پتانسیل غلظت به وجود آمده از طریق غشاء نفوذپذیر به سمت آب دریا نفوذ کند و باعث رقیق شدن آن شود. در صورتیکه با بهره گیری از عامل فشار خارجی به سیستم باعث ایجاد پدیده معکوس و یا تعادل در آن شویم، به مقدار فشار مورد نیاز جهت حفظ تعادل داخل سیستم فشار اسمزی می گویند.

فناوری های غشایی از انرژی های الکتریکی و مکانیکی استفاده می کنند که در اکثر کاربرد ها با بهره گیری از سوخت های فسیلی صورت می گیرد؛ و در آینده با عدم اطمینان در تأمین منابع انرژی مورد نیاز، کاهش و حفظ انرژی های مرسوم در فرایند های تصفیه به عنوان عامل اصلی بهینه سازی فرایندها به شمار می رود؛ جدا از عامل بیان شده کاهش مقدار هزینه مصرف انرژی تا ۷۵% از هزینه کل بهره برداری در سیستم های اسمز معکوس از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. مصرف انرژی در سیستم های نمک زدایی غشایی با روش های مختلف کاهش می یابد و به نظر می رسد که مصرف انرژی در فرایند های غشایی تا نزدیک شدن به حداقل انرژی تئوری به راحتی کاهش می یابد؛ اگر چه کماکان دستیابی به این امر تا کنون به دلایل زیر در صنعت حاصل نشده است:

برای تولید یک حجم ثابت از آب شیرین با کمترین میزان مصرف انرژی نیاز به مقادیر زیادی از آب دریا خواهیم داشت و برای وقوع این امر وجود فرایند های پیش تصفیه قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس ضروری است؛ فرایند پیش تصفیه دارای مراحل مختلفی شامل تزریق مواد شیمیایی و عملیات های فیلتراسیون می باشد. در مقایسه با مقدار ظرفیت تولیدی و هزینه های فرایند اسمز معکوس، انرژی مصرفی و هزینه های فرایند پیش تصفیه برای چنین حجم وسیعی از آب دریا بسیار زیاد است.
محدودیت نسبت بازیابی (Recovery) در فرایند اسمز معکوس از جمله عوامل تاثیر گذار بر روی هزینه شیرین سازی آب شور در فرایند اسمز معکوس است. با افزایش نسبت بازیابی می توان افزایش نیاز به انرژی و هزینه های پیش تصفیه آب دریا را بهبود بخشید. افرایش نسبت بازیابی باعث کاهش هزینه های فرایند پیش تصفیه می شود. اما در ادامه باعث افزایش هزینه مرتبط با غشاء های فرایند اسمز معکوس شده و همچنین کاهش نسبت بازیابی باعث کاهش هزینه انرژی در غشاء فرایند می شود. بنابراین برای دستیابی به نقطه بهینه بهره برداری از فرایند اسمز معکوس باید طراحی های صورت گرفته شده بر اساس ایده ال ترین حالت از دو عامل بیان شده صورت گیرد.

کیفیت آب تولیدی نیز در تعیین شرایط بهینه طراحی موثر است و مستقیما بر روی هزینه های کلی سیستم نمک زدایی تاثیر گذار است. لذا باید قبل از انجام طراحی سیستم های نمک زدایی به آن توجه کرد.

مصرف انرژی ویژه آب شیرین کن ها

مصرف انرژی ویژه(SEC) در فرایندهای مختلف به عنوان انرژی مصرف شده به ازای تولید واحد محصول گفنه می شود. انرژی ویژه واحدهای آب شیرین کن به انرژی مصرف شده برای تولید آب شیرین بر حسب KJ/Kg گفنه می شود. کمترین میزان انرژی تئوری لازم جهت تولید آب شیرین از مقدار بسیار زیاد آب دریا و حذف ذرات، به میزان ۰٫۷۱ کیلووات ساعت بر متر مکعب ( میزان شوری ۳٫۴۳% و دمای ۲۵ درجه سانتی گراد) می باشد و همچنین حداقل میزان انرژی ویژه تئوری لازم جهت تولید آب شیرین با افزایش میزان بازیابی آب به ۲۵%، ۵۰% و ۷۵% به ترتیب در حدود ۰٫۸۱، ۰٫۹۷ و ۱٫۲۹ کیلووات ساعت بر متر مکعب که در شکل زیر هم اشاره شده، افزایش پیدا می کند. ایجاد انرژی لازم جهت غلبه بر فشار اسمزی آب دریا به وسیله پمپ های فشار قوی تامین می شود و با به کار گیری از این تجهیز انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود و باعث روانه سازی جریان ورودی به سیستم اسمز معکوس و تولید آب شیرین می شود؛ و به طور معمول ۵۰ الی ۷۵ درصد از انرژی مصرفی در سیستم های آب شیرین کن آب دریا، صرف راه اندازی پمپ فشار قوی موجود در ورودی این سیستم می شود که در حدود ۳۵% از هزینه کلی راه اندازی سیستم نمک زدایی را در بر می گیرد.

مقدار هزینه انرژی مصرفی به ازای حجم آب تصفیه تولیدی در فرایند اسمز معکوس از اهمیت بالایی بر خوردار است و مستقیما مرتبط با مقدار فشار مورد نیاز جهت غلبه بر فشار اسمزی، وابسته به نوع آب برداشتی بوده و برای آب دریا در حدود ۸۰-۱۰۰ بار و آب لب شور در محدوده (bar 15-40) است. دو امکان برای کاهش میزان انرژی مصرفی در فرایند اسمز معکوس وجود دارد. مسیر اول مربوط به توسعه و رشد غشاهای اسمز معکوس و تولید غشاء با مصرف انرژی پایین است. راه دوم نیز ترکیب سیستم های نمک زدایی با دستگاه های بازیاب انرژی که با توجه به این دو عامل می توان در راستای بهینه سازی انرژی اقدامات مورد نیاز را صورت گرفته شود.

در اواخر دهه ۱۹۷۰ میزان مصرف انرژی ویژه(SEC) فرایند شیرین سازی آب دریا با استفاده از سیستم اسمز معکوس در حدود ۲۰ کیلووات ساعت گزارش شده است. اما با پیشرفت مداوم در تولید غشاهای اسمز معکوس، افزایش راندمان پمپ فشار قوی سیستم RO و بازیابی انرژی در فرایند، مصرف انرژی ویژه در اواسط دهه ۱۹۸۰ به حدود ۸ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب آب شیرین کاهش پیدا کرده است. اگرچه پیشرفت های چشمگیری در زمینه بهینه سازی فرایند نمک زدایی به وجود آمده است اما کماکان میزان مصرف انرژی در این سیستم، ۴۰ تا ۷۵ درصد از کل هزینه بهره برداری سیستم های آب شیرین کن دریایی را شامل می شود. با معرفی فناوری های جدید بازیابی انرژی، میزان راندمان سیستم ها در حدود ۹۳ الی ۹۷ درصد افزایش پیدا کرده و همچنین طبق نمودار زیر باعث کاهش SEC به حدود ۳ کیلووات ساعت بر متر مکعب شده است.

مصرف خاص انرژی

انرژی مصرفی فرایند اسمز معکوس

میزان مصرف انرژی در اجزای اصلی فرایند اسمز معکوس طبق شکل زیر نمایش داده شده است که شامل: ۱- برداشت آب ۲- سیستم پیش تصفیه ۳- پمپ های فشار قوی (مجهز به سیستم بازیاب انرژی و یا بدون این عامل) ۴- غشاء (ممبران) اسمز معکوس ۵- تصفیه ثانویه و ۶- ذخیره جریان تولیدی می باشد. میزان کیفیت آب ورودی و همچنین نوع سیستم پیش تصفیه به کار گرفته شده قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس نقش اساسی در انتخاب و چگونگی قرار گیری غشاء های آن ایفا می کند؛ در بعضی از موارد انتقال آب دریا از محل برداشت تا سیستم تصفیه مورد نظر دارای مسافت بالا است که همین عامل باعث صرف انرژی و هزینه قابل توجهی جهت انتقال می باشد. به طور خلاصه انرژی مورد نیاز در فرایند اسمز معکوس به صورت معادله زیر بیان می شود:

E_T = E_in + E_pt + E_hp + E_A – E_ERD

E_T معرف کل انرژی مورد نیاز در سیستم، E_in برابر با مقدار انرژی مورد نیاز برای انتقال جریان به سیستم از منابع برداشت آب، E_pt معرف مقدار انرژی لازم جهت انجام فرایند های پیش تصفیه و تصفیه ثانویه (میکروفیلتراسیون و پمپاژ)، E_hp نشانگر میزان انرژی مورد نیاز پمپ فشار قوی، E_A معرف میزان انرژی مورد نیاز سایر لوازم جانبی دستگاه (تزریق شیمیایی، سیستم CIP و پمپاژ محصول تولیدی) و E_ERD میزان انرژی بازیابی شده با استفاده از سیستم های بازیاب انرژی معرفی می شود. شکل زیر نشان دهنده الگوی مصرف انرژی در فرایند اسمز معکوس و همچنین هزینه های به کار رفته در سیستم های آب شیرین کن است.

انرژی مصرفی فرایند اسمز معکوس

جدول زیر نیز میزان انرژی مصرفی یک واحد آب شیرین کن را به تفکیک مصرف کننده های مختلف برای تولید ۱ متر معکب بر ساعت و ریکاوری ۴۵ درصد نشان می دهد. جدول زیر نمایش دهنده مصرف انرژی در بخش های پیش تصفیه، تزریق مواد شیمیایی، پمپ فشار قوی، تصفیه ثانویه و سیستم شستشو آب شیرین کن می باشد و محاسبات موجود در جدول بدون بهره گیری از از سیستم بازیاب انرژی صورت گرفته شده است.

انرژی مصرفی تجهیزات آب شیرین کن

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.

چگونگی تصفیه و حذف نیترات و روشهای آن

فرآیند BAC٬ Biological Active Carbon Filter٬ N٬ ro٬ Waste Water Treatment٬ Water Treatment٬ WTP٬ WWTP٬ آزمایش٬ اسمز معکوس٬ اکتیو کربن فعال بیولوژیکی٬ الکترودیالیز٬ حذف نیترات٬ روشهای حذف٬ مبادله یونی٬ نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی٬ نیترات زدایی بیولوژیک٬ نیترات زدایی شیمیایی

اشكال معمول نيتروژن در فاضلاب، نيتروژن آلي، آمونياك، نيتريت و نيترات هستند. تجزيه تركيبات آلي درون فاضلاب نيز منجر به افزايش غلظت آمونياك ميگردد. در شرايط بي هوازي، رشد باكتريهاي نيتريت ساز، منجر به مصرف آمونياك و توليد يون نيتريت و پس از آن نيترات خواهد شد. نيتروژن موجود در فاضلابها ناشي از فضولات انساني، شيرابه زباله و فاضلابهاي صنعتي خصوصا فاضلاب صنايع غذايي است.

به طور تقريبي، ميزان چهل درصد از نيتروژن فاضلات خام در قالب آمونياك و الباقي ماهيتي آلي دارد. متوسط غلظت نيتروژن در فاضلاب خام انساني در حدود ۳۵ ميليگرم بر ليتر است. حدود پانزده درصد از نيتروژن درون فاضلاب خام، با ته نشيني اوليه در قالب لجن اوليه از فاضلاب حذف ميگردد. با توجه به محتواي كربن و فسفر درون فاضلاب نیز حدود ده درصد از ميزان غلظت نيتروژن طي فرايند بيولوژيكي قابل حذف مي باشد.

ميزان باقيمانده نيتروژن كه بالغ بر ۲۵ ميلي گرم در ليتر است ميبايست طي فرايند نيتريفيكاسيون، از حالت آمونياكي به حالت نيتريت و متعاقب آن نيترات تبديل گردد.

حضور نيترات نيز در درون فاضلاب و متعاقب آن وارد شدن به آبهاي زيرزميني و منابع آّب شرب خطرات بهداشتي زيادي به دنبال دارد. در فرايند دنيتيريفيكاسيون با حضور باكتريهاي هتروتروفيك در يك راكتور قالبي بي هوازي داراي همزن در كف مخزن، نيترات موجود درون فاضلاب به گاز نيتروژن تبديل شده و دفع ميگردد. فرايند توليد گاز نيتروژن به صورت كنترل نشده درون كلاريفايرهاي ثانويه منجر به پديده معروف توده اي شدن و شناور شدن مجدد لجن ته نشين می شود كه يكي از مشكلات رايج در تصفيه خانه هاي فاضلاب به دلیل بهره برداري ضعيف و غير اصولي است و منجر به افزايش كدورت در خروجي است.

مخاطرات نیتریت ونیترات در آبهای آشامیدنی وعوارض آن

سیار ی از مردم دررابطه با وجود نیترات در آب های آشامیدنی سؤالاتی را مطرح میکنند،نتایج پایش کیفی آبهای زیرزمینی پنسیلوانیا حاکی از غلظت کم نیترات درآبها میباشد، اما درمناطق کشاورزی غلظت نیتروژن –نیترات بیشتر از حد مجاز اعلام شده توسط EPA ،۱۰ ميلي گرم درليترمیباشد ( حد مجاز نيترات بر حسب نيتروژن- نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر و برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر ميباشد.). بعلاوه محل های دفع فاضلاب ، دفع مواد زائد جامد ، سپتیک ،دفن زباله ،‌میتواند از علل غلظت بالای نیتروژن – نیترات در آبهای آشامیدنی باشد.نیتروژن یکی از اجزاء اصلی پروتئین مورد نیاز موجودات زنده است ، در محیط زیست به فرم های مختلف درآب وجود دارد و فرم آن نیز در چرخه ازت تغییر می کند، به هر حال افزایش غلظت نیترات و نیتریت در آب های آشامیدنی خطراتی را از نظر سلامتی بالاخص برای کودکان و زنان بار دار دارد.

منابع نیترات در آبهای آشامیدنی :

نیتروژن بعنوان یک ماده مغذی ( کود) به مقدار زیاد در چمنزار وباغات و محصولات کشاورزی کاربرددارد علاوه بر کود، نیتروژن ،در خاک به فرم آلی از تجزیه گیاهان و حیوانات بوجود می آید . فرمهای مختلف نیتروژن درخاک توسط باکتریها به نیترات (یون NO۳)تبدیل میشود. مطلوب این است که نیتروژن به فرم نیترات جذب گیاهان شود.به هر حال نیترات ، به راحتی با عبور آب از لایه های خاک به زمين نفوذ پیدا کرده و در اثر بارش ياآبیاری های شدید ، به ریشه گیاهان و نهایتاً به آبهای زیر زمینی می رسد. نیترات در آبهای زیر زمینی يا از منابع نقطه ای مانند دفع فاضلاب ، دامداریها و یا منابع غیر نقطه ای مانند مصرف کود کشاورزی در پارک ها ، زمین های گلف ،‌چمن زارها و باغات نشا ت ميگيردو یا طبیعی اتفاق ميافتد. حفر چاه آب در محل مناسب و بهسازی آن میتواند در کاهش بار آلودگی به نیترات مؤثر باشد.

نشانه های نیترات :

نیترات بدون رنگ ،‌بدون بو و بدون طعم بوده و در آبهای آشامیدنی بدون آزمایش قابل تشخیص نميباشد لذاپیشنهاد می گردد، آب مصرفی گروه سنی کودکان ، زنان باردار،‌مادران شیرده و سالمندان آزمايش ونيترات آن محاسبه گردد.گروه ها ي مذكور جز ء گروه هاي در معرض خطرآلودگی آب به نیترات و نیتریت هستند.نیترات بطور طبیعی در حدغلظت کمتر از حد مجاز ، در آبهای آشامیدنی و آبهای زیرزمینی وجود دارد . آزمایش اولیه ، برای تعیین میزان نیترات منابع آب ضروری است ، بنا براین اگر تا کنون نیترات منابع آبی آزمايش نگردیده ، لازم است آزمایش اوليه انجام گیرد . هر نوع فعالیتی در نزدیک چاه هاي آب میتواند سبب آلودگي شود.در صورت وجود منابع نقطه ای آلوده کننده مانند محل زندگی دام ها، محل دفع فاضلاب درمجاورت چاه هاي خانگی ، لازم است حداقل سالی یک بار آزمایش نیترات انجام و با پایش کیفی آن تغییرات غلظت نیترات بررسی گرددودر صورتیکه چاه درمعرض منابع غیر نقطه ای مانند کاربرد کودهای کشاورزی قرار گرفته باشد ، پایش کیفی برای بررسی تغییرات غلظت نیترات کمتر مورد نیاز میباشد ، حداقل هر دو یا سه سال يكبار،‌بمنظور بررسی ضریب افزایش غلظت نیترات باید آزمایش شوند ( نیتریت،نیترات،آمونیاک،TKN) و اگر کودیا فضولات حیوانی در اطراف منابع آب پراکنده شده باشد باید هر چه سریعتر نسبت به جمع آوری و دفع آن اقـدام و آب چاه ( منبع آب) آزمایش گردد. متاسفانه ، نیترات ناشی از پراکندگی کود یا فضولات حیوانی دراطراف منابع آب ،ممکن است نتواند به سرعت در لایه های خاک حرکت و به آب نفوذ پیدا کند ، بنا بر این بمنظور بررسی اثرات آلوده کننده ها ، آزمایش سالیانه نیترات جهت پایش کیفی آن توصيه ميگردد.

اثرات زیان بار بر سلامتی :

خطر اولیه نيترات در آبهای آشامیدنی زمانی اتفاق میافتد که در دستگاه گوارش فرم نیترات به نیتریت تبدیل شود .نیتریت باعث اكسيد شدن آهن موجود در هموگلوبين گلبولهاي قرمز شده ونهايتا نمي تواند اكسيژن را با خود حمل كند،به اين حالت متهموگلوبینميا گویند (بعضی آن را بعنوان سندرم کودکان آبی شناخته اند) در صورت عدم حضور اكسيژن ، سلولهای بدن ممکن است بميرند ويا‌ پوست کبود شود. در افراد بالای یکسال ،توانایی سریع تبدیل متهموگلوبین به هموگلوبین وجود دارد و علی رغم سطح بالای نیترات و نیتریت ، مقدار متهموگلوبین در سلولهای قرمز خون کمتر باقی می ماند، به هر حال در کودکان زیر شش ماه ، سیستم آنزیمی آنها به دلیل عدم تكامل ، توانایی کاهش متهموگلوبین به هموگلوبین را ندارند و متهموگلوبینميا اتفاق میافتد. همچنین در افراد سالمند که به دلایلی سیستم آنزیمی آنها صدمه دیده ممکن است ، همين اتفاق بیافتد.درسال ۱۹۶۲ ، انجمن بهداشت عمومی امریکا: حد مجاز نیترات درآب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن ۱۰ ميلي گرم در ليتر( بر حسب نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر)توصیه نمود .این استاندارد بمنظور حفظ سلامت کودکان، براساس دانسته هاي قابل دسترس تعيین شد ، عامل بالقوه خطرناک دیگر برای سایر افراد بستگی به واکنش های فردی و دریافت نیتریت و نیترات از همه منابع دارد. در طی دوره سال های ۱۹۹۲-۱۹۷۰ ایالات متحده ، دربررسي زمین شناسی ، میزان نیتروژن – نیترات ۹% از چاههای خصوصی را بیشتر از حد مجاز ۱۰ ميلي گرم درليتر بر حسب نيتروژن اعلام نمود. از آن زمان به بعد سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) حداکثر سطح مجاز نیترات در آب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن نيترات ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)و سطح مجاز نيتروژن- نیتریت ۱ ميلي گرم درليتر( بر حسب يون نيتريت ۳ ميلي گرم در ليتر) پذیرفت .در بررسي های بعدی برای تغییر استانداردها ، دلایلی برای تغییر آن وجود نداشت ، به هر حال تعیین سطح دقیق غلظت نیتروژن در آب برای اعلام سالم یا ناسالم بودن آن مشکل است. مسئله اي كه باید مورد توجه قرار گیرداين است كه نیتروژن ممکن است از غذا و یا سایر منابع دیگر نيز دریافت گردد .علي رغم اينكه حداکثر سطح مجاز ( MCL)) نیتروژن _ نیترات در آب آشامیدنی ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)تعیین شده ، موارد ی از تماس كودكان با آبهاي آشاميدني بالاتر از حد مجاز وجود داشته كه متهموگلوبینميا در بين آنان مشاهده نشده است .راهنمای قطعی برای اینکه در يك محدوده خاص متهموگلوبینما رخ دهد ،تعیین نشده است. بنا بر این بهتر است در صورتیکه نیترات آب بیشتر از حدمجاز باشد ، برای تهیه غذا و شیر کودکان از سایر منابع آبی دیگر استفاده نمود، همچنین ، گزارشاتي مبنی بر نقص هایي در هنگام زایمان به دلیل مصرف آب آشاميدني آلوده به نيترات وجود دارد .بنابر این توصیه میگردد ، مادران باردار از آب آشامیدنی که نیترات آن بالاتر از حد مجاز است مصرف ننمایند. همچنین توصیه میگردد مادران شیر ده نیز به دلیل انتقال نیترات از راه شیر به بچه ، از آبهای دارای نیترات بالاتر از حد مجاز مصرف ننمایند.در افراد بزرگسال که در معرض محدوده بالاتر از میزان تعیین شده ،قرار گرفته اند اثرات سوء بر سلامت آنان کمتر مشاهده شده است و بدون اینکه اثرات سمی داشته باشند میتوانند آبهای آشامیدنی با غلظت بالاتر رامصرف نمایند .اما چون ممکن است درمدت زمان طولانی مصرف آبهای دارای نیترات بالا ، اثرات مزمن بر جای بگذارد ،توصیه می شود که کمتر مصرف شود .اگر به استناد نتایج آزمایشات ، سطح نیترات آب بالاتر از حدمجاز اعلام شدو فقط بزرگسالان يا بچه های بزرگتراز آن آب مصرف می کنند لازم است با پزشک محل مشورت وتوصیه های درمانی را مد نظر قرارداد.خطر بروز سرطان درآبها و یا غذاهایی که نیترات ونیتریت داشته اند ،گزارش شده است ،احتمالاً نیترات در بدن با آمین ها یا آمیدها واکنش نشان داده ونیتروز آمین تشکیل می شود که عامل شناخته شده سرطان میباشد. قبل از تشکیل نیتروز آمین ،نیترات باید به نیتریت تبدیل شود.اهمیت خطربروز سرطان به دلیل وجود نیترات در آبهای آشامینی شناخته شده نیست .آلودگی باکتریولوژیکی در آب ممکن است بطور خاصی به قابلیت حضور نیترات در آب کمک کند منابع آبهای آشامیدنی که نیترات آن بر حسب نيتروژن بالاتر از ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر) می باشد ،باید از نظر آلودگی باکتریولوژیکی نیز آزمایش شوند .وجود هم نیترات و هم آلودگی باکتریولوژیکی ،در چاههای غير بهسازي، ممکن است به دلیل نفوذ آبهای سطحی، مواد زائد جامد، فاضلاب يا منابع دیگر باشد

آزمایشات :

آزمایش آب برای تعیین میزان نیترات ، توسط يكي از مراکز پايش کیفی ادارات محیط زیست ، آزمایشگاههای مراكزبهداشت شهر یا استان يا آزمایشگاههای خصوصي ضروری است .آزمایشگاهی باید انتخاب گردد که کیت مناسب راجهت تعیین میزان نیترات داشته باشد ،اين کیت شامل بطری استریل نمونه برداری، فرم ثبت اطلاعات ،دستورالعمل نمونه برداری و جعبه ارسال نمونه می باشد. دستورالعمل نمونه برداری ، بمنظور نحوه نمونه گیری نيزباید تهیه شود.نمونه برداری بر اساس دستورالعمل مربوطه و با دقت کامل بنحویکه نمونه بدست آمده نماینده کل نمونه باشد، باید انجام گیردو سپس نمونه با مشخصات کامل، فوراً به آزمایشگاه ارسال گردد. از ارسال نمونه در آخر هفته یا تعطیلات اجتناب کنید ،اگر چه کیت های صحرایی برای اندازه گیری میزان غلظت نیترات دردسترس است اما دقت آنها به اندازه روش های آزمایشگاهی نیست چرا كه حضورمواد شیمیایی و یا تغییر درجه حرارت ممکن است در زمان استفاده از کیت ،بر روی نتایج آن تاثیر بگذارد .تستهای آزمایشگاهی ،نتایج دقیق و قابل اعتمادی راارائه میدهند.

تفسيرنتایج آزمایشگاهی :

غلظت نیترات بر حسب میلی گرم در لیتر یا قسمت در میلیون (ppm) گزارش می گردد . بعضی از آزمایشگاهها نیترات رابر حسب نیتروژن –نیترات ( N-NO۳) بیان می کنند ،که منظور مقدار نیتروژن در نیترات می باشد و بعضی از آزمایشگاهها کل نیترات را (NO۳) گزارش می دهند. .برای اطمینان ،گزارشات را بر اساس میزان نيتروژن- نيترات یا يون نيترات کنترل کنید و آن را در سیستم گزارش دهی مقایسه کنید ، بر حسب نيتروژن –نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر وبر حسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر تعيين شده است.سازمان حفاظت محیط زیست آزمایش منظم را برای تعیین نیترات و نیتریت در سیستم آبرسانی عمومی ضروری دانسته و نتایج بایستی در دسترس متوليان امر قرار گیرد .اگر نتایج تست، حاكي از افزایش غلظت نیترات بالاتر از حدمجاز استاندارد باشد، ،به معنی اعلام خطر بوده و تصفیه باید انجام گیرد .اغلب برای تصفیه، آب رابا منبع آب دیگر که میزان نیترات آن کمتر از حد مجاز است مخلوط نموده ( اختلاط) تا به حد متوسط و یا حد استاندارد EPA برسد.

روش های حذف نیترات

نیترات یک یون پایدار و محلول در آب است و پتانسیل کمتری برای جذب و یا ترکیب با گونه های دیگر را دارد.
این خصوصیات باعث می شود حذف نیترات از آب به روش سختی زدایی و با کمک آهک و یا فیلتر کردن، با مشکل مواجه شود.
روش هایی که مرسوم هستند، عبارتند از:

اسمز معکوس
مبادله یونی
نیترات زدایی بیولوژیک
نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی
نیترات زدایی شیمیایی
الکترودیالیز
اکتیو کربن فعال بیولوژیکی – Biological Active Carbon Filter – BACF

با توجه به متداول بودن روشهای ذکر شده ما تنها به معرفی روشهای زیر اکتفا می کنیم

اکتیو کربن فعال بیولوژیکی – Biological Active Carbon Filter – BACF

روش نوین دیگری نیز وجود دارد که از باکتری های اتوتروفیک استفاده می شود. این باکتری ها مانند نیترات زداینده های تیوباسیلیوس و نیترات زداینده های تیومیکروسپرا، توانایی احیای نیترات با گاز نیتروژن را دارند. در این شیوه، انرژی لازم برای میگروارگانیسم های زداینده تامین می گردد.
نیترات زداینده های اتوتروفیک به ترکیبات کربنی معدنی به عنوان منبع کربن نیاز دارند. بر خلاف آن ها برای نیترات زدایی هتروفیک هیچ منبع کربنی ای، نیاز نیست. نیترات زدایی اتوتروفیک نیز به 2 دسته برپایه سولفور و هیدروژن تقسیم می شود.
عمده ترین مزیت این روش استفاده از لجن به جای باکتری بی هوازی است که یک روش آسان، سریع و ارزان برای حذف نیترات، از آب های زیرزمینی است.

مبادله یونی

مبادله یون، بهترین انتخاب برای حذف نیترات از آب های زیرزمینی که حاوی مقادیر اندکی از ترکیبات آلی محلول هستند، در مقیاس کوچک یا متوسط است. مقادیر بالای ترکیبات آلی محلول در آب باعث پُرشدن ظرفیت مبادله می شود. این مشکل در اسمز معکوس نیز وجود دارد. همچنین اسمز معکوس نیازمند مصرف انرژی بالایی برای غلبه بر جریان طبیعی است و بنابراین هزینه فرآیند در مقایسه با دیگر پروژه ها بیشتر است.

اساس روش تبادل یونی، جایگزین کردن آنیون‌های کلرید با اجزای غیر مطلوب آب مثل آلاینده‌ها، ذرات جامد حل شده و … است. فرایند حذف نیترات به روش تبادل یونی شبیه به روش کاهش سختی آب است و تفاوت اصلی آن در نوع رزین پلیمری مورد استفاده است.

در این روش کلرید جایگزین نیترات آب می‌شود. برای احیاء مجدد رزین کافی است آن را چندین بار با آب نمک (حاوی NaCl) شست و شو دهند تا کلرید دوباره احیاء شود.

پارامترهای مختلفی همچون غلظت نیترات اولیه، میزان TDS، نوع رزین و غلظت سایر یون‌ها مثل سولفات بر روی بازده این روش موثر هستند.

بعنوان مثال بازده روش زمانی که غلظت نیترات ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و میزان TDS 400 میلی گرم بر لیتر باشد، حدود ۸/۹۹% است. در حالیکه اگر غلظت نیترات بین ۱۸ تا ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و مقدار TDS در حدود ۵۳۰ میلی گرم بر لیتر و غلظت سولفات ۴۳ میلی گرم بر لیتر باشد، بازده بین ۴۵ تا ۶۶% خواهد بود.

حذف بیولوژیکی

حذف بیولوژیکی نیترات به صورت بسیار گسترده در اروپا به کار گرفته شده است. سرعت حذف نیترات در این روش بسیار بالا است و استفاده گسترده ای دارد.
این روش در مقایسه با مبادله کننده های یونی، قابلیت حفظ کیفیت آب را دارد. روش پیشنهادی بر اساس استفاده از لجن به جای کشت نیترات زدا، یک روش بسیار ارزان، مفید و سریع و همچنین غیرآلوده کننده بوده و می تواند برای حذف نیترات از آب های آشامیدنی به کار گرفته شود.

فرايند بيولوژيكي به تنهايي قادر به حذف كامل نيتروژن از پساب نبوده و جهت جداسازي صد در صد اين عنصر، لازم است پساب تصفيه شده پس از پيش تصفيه مناسب، توسط واحد اسمز معكوس و يا در صورت لزوم فرايندهاي تبادل يون مورد تصفيه نهايي قرار گيرد.

اساس روش‌های بیولوژیکی تبدیل نیترات به نیتروژن در شرایط عدم حضور اکسیژن است. در عدم حضور اکسیژن، نیترات بعنوان ترمینال دریافت الکترون توسط باکتری عمل کرده و باعث تشکیل نیتروژن می‌شود.

سرعت کاهش نیترات بسته به نوع و غلظت کربن موجود در سیستم (نسبت C/N) است. بازده حذف نیترات گزارش شده برای روش‌های بیولوژیکی برای نیترات اولیه ۵۰۰ و ۴۶۰ میلی گرم بر لیتر، به ترتیب ۸۶ و ۸۹% است.

اسمز معکوس

روش اسمز معکوس یکی از روش‌های اصلی کاهش مقدار نیترات در آب آشامیدنی شناخته می‌شود. این روش می‌تواند برای حذف انواع آلاینده‌ها به صورت همزمان، استفاده شود. اساس کار اسمز معکوس عبور انتخابی مواد است، به گونه‌ای که در این روش منافذ غشاء اسمز معکوس به گونه‌ای انتخاب می‌شود که فقط اجازه عبور آب را می‌دهد.

میزان بازده روش اسمز معکوس وابسته به مقدار اولیه آلاینده‌های محلول در آب است. مقدار بازده بهینه در حذف نیترات در این روش حدود ۹۳% است. علاوه بر مقدار نیترات اولیه، نوع غشاء مورد استفاده نیز می‌تواند در بازده حذف نیترات موثر باشد. بعنوان مثال افزایش مقدار نیترات اولیه از ۲۵ به ۲۰۰ میلی گرم بر لیتر باعث کاهش بازده حذف از ۵/۹۳ به ۵/۸۲ می‌شود.

الکترودیالیز

اساس حذف نیترات و سایر آلاینده‌های آب در روش الکترودیالیز استفاده از جریان الکتریکی است. در این سیستم از دو غشاء نیمه تراوا کاتدی و آنیونی به همراه دو الکترود استفاده می‌شود. از این روش می‌توان برای کاهش یا حذف آلاینده‌های غیرآلی آب آشامیدنی مثل رادیوم، پرکلرات، بورومید، فلوراید، آهن، منگنز و نیترات استفاده کرد.

بازده این روش بین ۵۰ تا ۹۹% درصد متغیر است که وابسته به مقدار اولیه آلاینده دارد. بعنوان مثال بازده کاهش مقدار نیترات از ۴۲ میلی گرم بر لیتر به کمتر از ۱۰ میلی گرم بر لیتر با استفاده از فرایند الکترودیالیز در حدود ۷۶% است.

حذف نیترات به روش شیمیایی

از مواد شیمیایی مختلفی برای حذف نیترات از آب استفاده می‌شود. در بین این مواد، ترکیبات شیمیایی مثل آهن صفر ظرفیتی، نانو آلومینا و منیزم بیشتر از همه رایج هستند.

اساس روش‌های شیمیایی، انجام واکنش شیمیایی بین عامل شیمیایی و نیترات موجود در آب است. در نتیجه این واکنش، نیترات مضر (NO₃) تبدیل به عوامل بی خطری مثل N₂، هیدروکسید و NH₃ می‌شود.

مقدار بازده روش‌های شیمیایی وابسته به عوامل مختلفی همچون نوع و اندازه ذرات ماده شیمیایی اولیه، pH، مورفولوژی و ساختار مواد نانومتری و زمان واکنش است.

بعنوان مثال میزان بازده حذف نیترات بوسیله آهن صفر ظرفیتی با مقدار نیترات اولیه ۵۰ میلی گرم بر لیتر، زمان تماس ۶۰ دقیقه، با غلظت مواد نانومتری ۱۵ گرم بر لیتر در pH آب ۴، در حدود ۹۵% است.

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.

انواع ممبران اسمز معکوس- RO

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند Brackish Water٬ BW٬ Fortilife٬ FW٬ membrane٬ ro٬ Sea Water٬ SW٬ Tap Water٬ TW٬ اسمز معکوس٬ ممبران

با پیشرفت تکنولوژی بشر به این فکر افتاد تا برای مقابله با کم آبی و استفاده بهینه از آبهای چشمه ها و دریاها دستگاهی را اختراع کنند . در سال 1960 در آمریکا دو دانشمند آمریکایی موفق به ساخت فیلتر اسمز معکوس شدند که ساختار کاری آن همانند ساقه درختان و گیاهان می باشد .غشاهای اسمز معکوس برای حذف نمک های حل شده از آب طراحی شده اند. در حالی که آب به راحتی از طریق غشای RO عبور می کند، نمک حل شده خیلی آهسته از آن عبور می کند. در شرایط طبیعی اسمز، آب از طریق یک غشای نیمه نفوذ به سمت ناحیه ای از غلظت نمک بالاتر پخش می شود تا قدرت محلول در هر دو طرف غشاء برابر شود. به منظور غلبه و معکوس کردن این گرایش اسمزی، فشار به آب خوراک وارد می شود و بدین ترتیب یک خالص تولید می شود .این نوع فیلتر دارای غشایی است که می تواند آب شور و شیرین را از هم جدا کند. غشای این نوع فیلترها به دلیل منافذ ریزی که دارد مانع عبور موادی با قطر مولکولی بیشتر از 0.00001 میکرون ( یک صد هزارم میکرون ) می شود.در حال حاضر این نوع فیلترها در ابعاد و ظرفیت های مختلف برای کاربرد گوناگون ساخته می شوند. از فیلترهایی برای مصارف خانگی گرفته تا تصفیه آب دریا .هم اکنون این فیلتر در بیش ده کشور از آمریکا و ژاپن گرفته تا چین و کره جنوبی در مارک های مختلف ساخته شده و روانه بازار می شوند.در دستگاه های تصفیه آب با ظرفیت اسمی بیش از 5 هزار لیتر در شبانه روز تا دستگاه های تصفیه آب با 300 هزار لیتر در شبانه روز استفاده می شوند. باید توجه داشته باشید که این فیلترها در ظرفیت های مختلفی و اندازه های مختلف از 2 اینچ الی 8 اینچ تولید می شوند و برای اهداف کاری مناسب شما باید از فیلتر مناسب آن کار استفاده کنید که در زیر به آن می پردازیم.

دستگاه های اسمز معکوس بر حسب نوع ممبرین به 3 دسته تقسیم میشوند:
1- TW.RO (Tap Water) برای تصفیه آبهای شهری تا TDS 3000 ppm
2-BW.RO (Brackish Water) برای تصفیه آبهای لب شور تا TDS 5000 ppm

3- FW.RO (Fortilife) برای تصفیه آبهای نیمه شور تا TDS 15000 ppm
4- SW.RO (Sea Water) برای تصفیه اب دریا TDS 45000 ppm

این فیلترها در انواع مختلف ساخته می شوند:

نوع TW که مخفف کلمه TAP WATER یا همان آب شیر می باشد و برای دستگاه های تصفیه آب خانگی ساخته می شوند و از ظرفیت 50 گالن یا 200 لیتر در روز تا 200 گالن در روز یعنی 800 لیتر ساخته می شوند و ظرفیت تولید آب آنها محدود است.

مشخصات عملکرد این فیلترها به شرح زیر می باشد:

نوع غشای فیلتر: پلی آمید

حد اکثر دمای کارکرد:45 درجه سانتیگراد

حداکثر فشار آب:300 PSI یا 21 BAR

نوع BW که مخفف کلمه BRACKISH WATER یا همان آب شور می باشد .منظور از آب شور آبی است که حد وسط آب شیر و آب دریا تا سختی 4000 باشد.این نوع فیلتر دارای بالاترین سطح غشای فعال است که در صنعت هزینه استفاده را به حداقل رسانده است.بدین معنی که این فیلتر با این سطح از غشای فعال می تواند تا 10 درصد آب بیشتری نسبت به مدل های مشابه تولید کند که خود می تواند هزینه تامین انرژی برای تولید آب را کاهش دهد.این فیلتر معمولا برای تصفیه آب چاه ها ، دریاچه ها و رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد و در مدل های BW30-365–BW30-400–BW30-440 ساخته می شود که نشان دهنده ظرفیت تصفیه آب این فیلترها می باشد.

نوع SW که مخفف کلمه SEA WATER یا همان آب دریا می باشد.این ممبران ها برای تصفیه آب های خیلی شور دریا تا 100 گرم نمک در هر لیتر ساخته شده اند.این فیلترها قادرند تا10 هزار لگالن آب را در روز تصفیه کنند.این فیلترها در مدلهای SW30HRLE-400-440-440i ساخته می شوند که نشان دهنده ظرفیت آنها می باشد.عمر مفید ممبرانهای صنعتی بسته به کیفیت آب ورودی، نوع فیلترهای پیش تصفیه و طراحی با توجه به اعلام شرکت سازنده بین ۳تا ۷ سال است.این نوع فیلتر ها را می توان شستشو داد و احیاء کرد که این کار را بوسیله اسید آنتی اسکالانت انجام می دهند و این عمل باعث می شود تا دوباره فیلتر ممبران بتواند آب را همانند گذشته تصفیه کند.باید به دو نکته اساسی در مورد استفاده بهینه از ممبران توجه کرد.اول این که این ممبران ها نباید هیچگاه خشک شوند و باید سطح آنها مرطوب باشد و دوم اینکه باید به موقع این فیلترها را شستشو داد تا از آسیب جدی که باعث خرابی و تعویض آنها می شود جلوگیری کرد

فیلمتک دو نوع مختلف از غشاهای پلی آمید را برای استفاده در تصفیه آب تولید می کند. اولین ماده شیمیایی FT30 است که یک پلی آمید معطر است و در تمام غشاهای اسمز معکوسفیلمتکو غشای نانو فیلتر NF90 که توسطجان کادوتدر شرکت فیلمتک در سال 1969 به ثبت رسیده است، استفاده می شود. نوع دوم یک پلی آمید آروماتیک آلیفاتیک مخلوط است که در تمام غشاهای نانوفیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرد .سی سال نوآوری بیشتر در فیلمتک منجر به گسترده ترین طیف وسیعی از غشاهای نانو فیلتراسیون و اسمز معکوس در صنعت شده است.

عیب یابی ممبران اسمز معکوس

تجهیزات_مکانیکی٬ فرآیند ro٬ اسمز معکوس٬ عیب یابی٬ ممبران

عیب یابی ممبران روش نظام مند شناسایی عیوب ممبران های اسمز معکوس است. تشخیص دقیق عیب شرط لازم برای شناسایی روش احیا و بازیابی ممبران است. فولینگ، آسیبهای فیزیکی، اکسیده شدن و رسوب گرفتگی از معایب اصلی ممبرانهای اسمز معکوس است.

بهره برداری از ممبرانهای اسمز معکوس در تصفیه آبهای شور خصوصاً آب دریا نیازمند رعایت ملاحظات بسیاری در پایش شرایط بهره برداری است. ممبرانهای اسمز معکوس در مقابل ورود ترکیبات اکسید کننده، ذرات معلق با سایز بالای ۵ میکرون، گرفتگی های بیولوژیکی و آلودگی های آلی و همچنین شوکهای هیدرولیکی بسیار آسیب پذیر می باشند. آسیبهای وارد شده از جانب منابع بالا می تواند به شکل بازگشت پذیر یا غیر قابل بازگشت منجر به افت عملکرد ممبرانها در حین بهره برداری گردد. مهمترین نشانه های آسیب دیدگی ممبرانها را می توان در سه نشانه افزایش شوری یا افزایش ذرات محلول در آب خروجی، افزایش افت فشار ممبران ها یا افزایش دبی خروجی آب شیرین خلاصه نمود. تشخیص علل آسیب دیدگی نیازمند تخصص و بررسی سابقه شرایط بهره برداری از واحد اسمز معکوس می باشد.

عیب یابی ممبرانهای اسمز معکوس و آب شیرین کن های در حال بهره برداری مستلزم شناخت دقیق نشانه های نقص عملکرد در سیستم است. به طور معمول نقص کارایی واحد آب شیرین با بروز یک یا همزمان مشکلات زیر قابل شناسایی است:

کاهش میزان جریان نرمالیزه شده در آب شیرین: در این شرایط معمولا فشار آب ورودی افزایش پیدا می کند تا دبی آب شیرین کاهش یافته جبران گردد.
افزایش میزان نمک عبوری نرمالیزه شده: معمولاً میزان هدایت الکتریکی در آب تصفیه شده افزایش پیدا می کند.
افزایش افت فشار: اختلاف فشار در آب خام ورودی و شورابه افزایش پیدا میکند.

کاهش دبی آب شیرین تولیدی

عیب یابی ممبران و آب شیرین کن در حال کاری که از کاهش میزان جریان نرمالیزه شده آب شیرین تولیدی رنج می برد، مستلزم بررسی احتمالات ذیل است:

احتمال اول اینکه مرحله اول دچار مشکل شده باشد. بافت ممبران دچار اسیب شده است یا ممبران دچار فولینگ بیولوژیکی اولیه شده است. در حالت دوم احتمال دارد که استیج نهایی دچار مشکل شده باشد و ممبران دچار رسوب گرفتگی معدنی شده است. این احتمال نیز وجود دارد که کلیه استیج ها دچار مشکل شده باشند یا ممبران ها دچار فولینگ بیولوژیکی پیشرفته شده است.

نکته: کاهش میزان جریان آب تصفیه شده معمولا به همراه افزایش، کاهش و بدون تغییر در نمک عبوری است. بسته به اینکه کدام میزان نمک عبوری به همراه کاهش آب تصفیه شده رخ داده است مشکل ممبران قابل تشخیص است.

نتایج عیب یابی ممبران با نقص کاهش دبی آب شیرین همزمان با نرمال بودن نمک عبوری معمولا نشان دهنده وجود فولینگ بیولوژیکی و مواد آلی در ممبران است. میزان نمک عبوری در ابتدا به صورت نرمال است ولی با گذشت زمان با زیاد شدن فولینگ افزایش می یابد. در این شرایط دبی آب تولیدی در فشار و ریکاوری ثابت کاهش می یابد. ولی در صورتی که ریکاوری در فشار ثابت کاهش پیدا کند، احتمال وجود فولینگ بیولوژیکی پیشرفته وجود دارد.

در صورتی که فشار ورودی افزایش پیدا می کند در حالیکه ریکاوری ثابت است. این بدان معناست که افزایش فشار، اولین مقابله سیستم برای جبران آب کاهش یافته است که در صورت عدم رسیدگی، در بلند مدت مشکلات جدی برای سیستم به وجود خواهد آمد. در صورت افزایش فولینگ بیولوژیکی یا همراه شدن با گرفتگی های رسی، اختلاف فشار افزایش پیدا میکند.

عیب یابی ممبران و شناسایی فولینگ بیولوژیکی به غیر از علایم بالا از طرق دیگر نیز ممکن است. به عنوان مثال تعداد زیاد میکروارگانیسم ها در آب نمونه گیری از آب تصفیه شده یا شورابه نشان میدهد که فولینگ بیولوژیکی رخ داده است. راه دیگر شناسایی از طریق عوامل ظاهری است. فولینگ بیولوژیکی کاملا قآبل لمس بوده و در اکثر اوقات بوی نامطبوعی دارد. آتیش زدن لکه تشکیل شده بر روی ممبران یکی دیگر از راههای تشخیص فولینگ بیولوژیکی است که بوی ناشی از سوختگی شبیه بوی سوختن مو می باشد.

راه های اولیه جلوگیری و از بین بردن فولینگ بیولوژیکی

پس از عیب یابی ممبران ها و شناسایی دقیق منشأ فولینگ، اولین قدم فلاشینگ کل سیستم ازجمله پیش تصفیه و ممبران ها است. در مرحله بعدی شستشوی شیمیایی ممبران ها با محلول با PH بالا مطابق با رویه های متناسب عملیات CIP است. اقدام اصلاحی نیز قراردادن سیستم مناسب پیش تصفیه جهت کاهش ریسک فولینگ بیولوژیکی خواهد بود. البته با پیشرفت قابل توجه فناوری تولید ممبران، ممبران های مقاوم در برابر فولینگ (FR) تا میزان زیادی مشکلات فولینگ ممبران را کاهش می دهند.

کاهش دبی آب شیرین به همراه افزایش شوری آب

محتمل ترین عیب در ممبران ها کاهش آب تصفیه شده به همراه افزایش شوری آب می باشد که مهترین دلایل آن را می توان در رویدادهای ذیل جستجو کرد:

فولینگ کلوئیدی: این نوع فولینگ ناشی از تجمع ذرات کلوییدی به روی ممبران است. برای شناسایی این نوع فولینگ ابتدا باید سوابق SDI اندازه گیری شده آب خام ورودی بررسی شود. آنالیز از پد فیلترهای SDIنیز جهت عیب یابی صحیح لازم است. قدم بعدی آنالیز ذرات تجمع یافته بر روی سطح میکروفیلترها و در انتها آنالیز و بازرسی ذرات ته نشین شده بر روی ممبران اول مرحله اول برای شناسایی فولینگ ذرات کلوئیدی است.

شستشوی شیمیایی مناسب برای از بین بردن فولینگ کلوییدی کارایی بالایی دارد.. اصلاح یا تنظیم پیش تصفیه یکی دیگر از راه های موثر و البته پر هزینه برای جلوگیری از رخ دادن این مشکل است.

فولینگ ناشی از اکسید فلز: این نوع فولینگ معمولاً در مرحله اول(Stage one) فرایند اسمز معکوس رخ میدهد. وجود آهن و آلومینیوم در آب ورودی می تواند باعث فولینگ ناشی از اکسید فلز در سطح ممبران شود. هیدروژن سولفاید به همراه هوا باعث سولفید فلز می شود. خورده شودن لوله اتصالات، وسل ها و تجهیزات بالا دست ممبران نیز از عوامل تاثیر گذار در فولینگ ناشی از اکسید فلز هستند. آنالیز آب خام ورودی و بررسی غلظت فلزات مذکور در آب خام ورودی بهترین روش تشخیص احتمال فولینگ اکسیدهای فلزی است. رویت خوردگی نیز اقدام دیگر جهت تشخیص فولینگ ناشی از اکسید فلز است.

رسوب گرفتگی معدنی: رسوب گرفتگی معدنی ناشی از رسوب مواد معدنی در ممبران ها است. سناریوی اصلی در آب های لب شور با ریکاوری بالا بدون پیش تصفیه مناسب رخ می دهد. این رویداد معمولاً در اخرین مرحله رخ می دهد و به صورت آرام و یکنواخت به مراحل بالا دست سرایت می کند. آب ورودی با میزان بالای کلسیم، بیکربنات ها و سولفات می تواند موجب رسوب گرفتگی معدنی در ممبران شود. رسوب گرفتگی معدنی ناشی از باریوم و فلوراید معمولا به صورت خیلی آهسته رخ می دهد.

اولین اقدام در عیب یابی ممبران، چک کردن پتانسیل رسوب گرفتگی معدنی در آنالیز آب خام ورودی می باشد. انالیز شورابه برای میزان کلسیم، باریوم، استرانیوم، سولفات، فلوراید، سیلیکا و PH و محاسبه میزان بالانس بودن این ذرات در آب ورودی حائز اهمیت است. اقدام بعدی، بازرسی شورابه جهت مشاهده رسوب گرفتگی معدنی است. مرحله سوم، وزن کردن ممبران زیرا ممبران با فولینگ اکسیدهای معدنی بسیار سنگین می باشد. اقدام بعدی، کالبد شکافی ممبران است که یکی دیگر از راه های شناسایی می باشد. در نهایت، رسوب گرفتگی معدنی بسیار سخت بوده و با لمس کردن قابل برطرف شدن نیست.

اگر نتایج عیب یابی ممبران فولینگ با اکسیدهای فلزی بود. قدم اول شستشوی ممبران با محلول های اسیدی مناسب است. قدم بعدی بهینه کردن میزان شستشو ممبران وابسته به میزان و نوع رسوب گرفتگی معدنی است. هنگامی که کربنات زیادی در آب وجود دارد PH پایین و تنظیم میزان تزریق انتی اسکالانت راه موثری می تواند باشد. زمانی که سولفات زیادی در اب خام ورودی وجود دارد. اگر فلوراید قابل توجهی در اب ورودی وجود دارد، ریکاوری پایین و تنظیم میزان تزریق انتی اسکالانت راه موثری است.

کاهش دبی آب شیرین به همراه کاهش شوری آب

عیب یابی ممبران با نشانه های کاهش دبی آب شیرین و کاهش شوری آب به یکی از احتمالات زیر منجر می شود:

فشردگی و فرورفتگی ممبران: فشردگی ممبران معمولاٌ ناشی از فشار اعمال فشار و دما بر سطح ممبران می باشد که باعث کاهش فلاکس و شوری آب می شود. فرورفتگی به تغییر شکل پلاستیک ممبران گفته می شود که ناشی از اعمال نیروی زیاد بر روی فضای Spacer ممبران ها می باشد. فرورفتگی معمولا به همراه کاهش جریان می باشد. معمولا دفرمگی و فشردگی همزمان با هم رخ می دهند که تشخیص آنها از هم تقریباً غیر ممکن می باشد. این نقیصه معمولاٌ در اختلاف فشار بالا، دمای بالای ورودی، ضربه قوچ ناشی از ورود آب که معمولاً زمانی رخ میدهد که پمپ فشار قوی شروع به کار می کند و در وسل ها هوا وجود دارد.

فولینگ ارگانیک یا آلی: جذب ذرات ارگانیک موجود در آب خام ورودی روی سطح ممبران باعث کاهش فلاکس به خصوص در استیج اول می شود. معمولا این لایه های تشکیل شده به عنوان یک سد در مقآبل ذرات محلول قرار می گیرند. مواد ارگانیک با جرم مولکولی بالا و هایدروفوبیک یا گروه کاتیونی باعث این مشکل می شوند. به عنوان مثال روغن یا مواد پلی الکترولیت کاتیونی که بعضی اوقات در پیش تصفیه استفاده می شوند از این دسته مواد قرار دارند.

روشهای عیب یابی فولینگ آلی ممبران عبارتند از: آنالیز ذرات ته نشین شده بر روی کارتریج های میکروفیلتر، آنالیز آب ورودی برای روغن و گریس، چک کردن پیش تصفیه و استفاده از سیستم انعقاد و لخته سازی به خصوص کاتونیک پلی الکترولیت، چک کردن مواد شستشو دهنده بالادست ممبران ها از راه های موثر در تشخیص فولینگ ارگانیک می باشند.

تصحیح پیش تصفیه مناسب به منظور کاهش میزان تزریق مواد انعقاد کننده و همچنین، اصلاح پیش تصفیه و جدا کننده های روغن از جمله راه های موثر برای پیشگیری از فولینگ آلی ممبران ها هستند.

افزایش شوری آب تولیدی در واحد آب شیرین کن

افزایش شوری آب تولیدی در آب شیرین کن ممکن است همراه با افزایش دبی آب شیرین کن یا عدم تغییر آن باشد. در صورت ثابت ماندن دبی آب شیرین احتمالات ذیل وجود دارد.

نشتی اورینگ :نشتی اورینگ به راحتی قآبل تشخیص است. اورینگ کوپلینگ، اداپتور و پلاگ انتهایی بازرسی گردد. اورینگ ها ممکن است هنگامی که در مجاورت مواد شیمیایی خاص قرار بگیرند و یا تنش مکانیکی و ضربه قوچ دچار نشتی شوند. گاهی ممکن است اورینگ فراموش شود و یا به صورت نامناسب جا زده شود.

تلسکوپی شدن: ممبران ها می توانند دچار مشکل مکانیکی شوند که به اصطلاح تلسکوپی شدن می نامند. جایی که سطح خارج ممبران باز می شود و یا کش می آید. لزوما به این معنا نیست که ممبران به صورت آشکار اسیب دیده است اما در اکثر اوقات لایه چسبی ممبران اسیب می بیند و ممبران پاره می شود. تلسکوپی به دلیل افت شدید فشار مآبین آب ورودی و شورابه اتفاق می افتد. پیش از نصب از حضور رینگ دور ممبران در ممبران های ۸ اینچی که به عنوان ساپورت لایه خارجی استفاده می شود اطمینان حاصل فرمایید.

خراش و ساییدگی ممبران: کریستاله شدن و یا سطح تیز فلزی در آب ورودی می تواند باعث این مشکل شود. این مشکل باعث عبور ذرات محلول و شوری آب تصفیه شده می شود. بررسی میکروسکوپی سطح ممبران می تواند بروز این نقیصه را تأیید کند. پیش تصفیه در این نوع موارد باید اصلاح گردد. مطمئن شوید که هیچ ذرات معلقی از پایپینگ و پمپ فشار قوی وارد سطح ممبران نمی شود.

فشار معکوس آب تولیدی(Permeate back pressure): زمانی که فشار آب تولید شده بیشتر از ۰٫۳ بار نسبت به آب شورابه شود، امکان پارگی ممبران وجود دارد. این نوع مشکل از طریق کالبد شکافی ممبران قآبل رویت است.

در صورت افزایش همزمان شوری و دبی آب شیرین تولیدی احتمال بروز یکی از رویدادهای زیر وجود دارد:

اکسیداسیون ممبران: افزایش شوری آب به همراه افزایش میزان آب تولید شده معمولا ناشی از اکسیداسیون ممبران است. زمانی که کلر آزاد، ازن و یا دیگر مواد شیمیایی اکسید کننده در مجاورت ممبران قرار گیرند معمولا آخرممبران اولی بیشترین آسیب را می بیند. این نوع مشکل گاهی اوقات بر اساس اکسید کننده های ضد عفونی کننده در آب و یا زمانی که اکسید کننده ها در حضور اهن و دیگر فلزات کاتالیز رخ می دهند.

نشتی: آسیب جدی مکانیکال باعث عبور آب ورودی و شورابه به داخل ممبران می شود. با استفاده از تست وکیوم می شود این اسیب را شناسایی کرد.

افت فشار: اختلاف فشار زیاد مآبین آب ورودی و شورابه به اصطلاح افت فشار ممبران نامیده می شود. این مشکل زمانی رخ میدهد که ممبران اولی با فلاکس بالا کار کند درحالی که ممبران آخری فلاکس پایینی داشته باشد.

فشار ورودی افزایش پیدا می کند و بدین معنی است که انرژی زیادی در سیستم مصرف می شود. اختلاف فشار بالا در ممبران باعث به وجود آمدن نیروی زیادی در جهت جریان ممبران می شود. بیشترین فشار بر روی ممبران آخری در وسل می باشد. بیشترین میزان مجاز اختلاف فشار در سیستم های چند وسله ۳٫۵ بار می باشد و برای سیستم تک المانه در حدود ۱ بار مجاز می باشد. وقتی این اختلاف فشار برای حتی به مدت کوتاه رخ دهد ممبران تلسکوپی شده و اسیب مکانیکی جدی به آن وارد می شود. ممبران های ۸ اینچ در راستای شعاعی و یا کپ انتهایی دچار مشکل می شوند.

افزایش اختلاف فشار در ممبران ها معمولا ناشی از حضور ذرات معلق، منعقد کننده ها یا رسوب گرفتگی معدنی است. اختلاف فشار می تواند ناشی از آب ورودی بیشتر از طراحی نیز باشد همچنین در هنگام راه اندازی سیستم اگر فشار به صورت آنی افزایش یآبد می تواند باعث ضربه قوچ آسیب به ممبران شود.

عملکرد نامناسب میکروفیلتر: کارتریج فیلترها وظیفه جلوگیری از ورود ذرات معلق بزرگتر ار ۵ میکرون به سیستم RO را دارند. زمانیکه تعوض به موقع نگردند و یا به طور صحیح نصب نشوند ذرات را از خود عبور داده و باعث افت فشار در ممبران می شوند.

جدول زیر، راهنمایی برای عیب یابی صحیح نقص عملکرد در ممبرانهای اسمز معکوس است.

→ قبلی