وبلاگ

نحوه عملکرد سیستم های شیرین سازی آب به روش اسمز معکوس

آب خام با استفاده از پمپ فید که در محل استخر ذخیره آب خام نصب می باشد به فیلترهای شنی منتقل گردیده و تعداد ، اندازه و دانه بندی این فیلترها بر اساس حجم و کیفیت آب خام ورودی مشخص و طراحی می گردد. این فیلترها قابلیت حذف ذرات تا 20 میکرون را داشته و با افزایش ذرات بر جای مانده در فیلترهای شنی اختلاف فشار بین ورودی و خروجی افزایش یافته و سیستم بطور اتوماتیک نسبت به خارج کردن فیلتر از مدار و شستشوی معکوس (Back wash) اقدام نموده و فیلتر مجددا به سرویس باز خواهد گشت .
آب خروجی از سندفیلترها، به لحاظ کیفیت مناسب ورود به غشاهای اسمز معکوس نیست، به همین دلیل لازم است بسته به شرایط و کیفیت، مراحل پیش‌تصفیه‌های تکمیلی نیز انجام شود.

– ضدعفونی یا گندزدایی: برای جلوگیری از آلودگی میکروبی غشاهای RO، از کلر استفاده می‌شود که به صورت هیپوکلریت سدیم محلول تزریق می شود.

– حذف کلر آزاد موجود در آب : وجود کلر آزاد و یا هر اکسید کننده دیگری برای غشاهای اسمز معکوس مضر بوده و باعث از بین رفتن کارایی آن می شود، لذا برای خنثی سازی کلر آزاد موجود، از سدیم متا بی‌سولفیت (SMBS) و یا فیلترهای کربنی استفاده می‌شود.

– جلوگیری از رسوب گذاری با تزریق آنتی اسکالانت: به دلیل وجود ترکیبات کربنات و سولفات کلسیم و … وبا توجه به اینکه با پیشروی در داخل محفظه‌های تحت فشار و غلیظ شدن پساب، غلظت این یون‌ها نیز در آب بیشتر و به تبع آن پتانسیل رسوب‌گذاری نیز بالا می رود، از آنتی اسکالانت برای جلوگیری از تشکیل رسوب و به عبارت دیگر محلول نگه داشتن این یون‌ها استفاده می‌شود.
– تنظیم pH :pH آب ورودی به غشاهای اسمز معکوس متناسب با شرایط و کیفیت آب خام باید تنظیم شود، برای این کار از اسید برای کاهش pH و از سود برای افزایش pH استفاده می شود.

در نهایت آب خام برای حذف ذرات کوچکتر از 5 میکرون وارد فیلترهای کارتریج می‌شود (تعداد و نوع کارتریج انتخابی، ارتباط مستقیم با کمیت و کیفیت آب ورودی دارد)، و سپس برای انجام فرآیند شیرین‌سازی وارد مرحله تصفیه می‌شود.

تئوری اسمز معکوس

پدیده اسمز زمانی اتفاق می افتد که مولکول های آب از سمت با غلظت بالاتر (آب شیرین‌تر) به سمت محلول رقیق تر (آب شورتر) از طریق یک لایه غشایی عبور می کند.
به عنوان یک قانون بنیادی در طبیعت، این انتقال تا زمانی اتفاق می‌افتد که تعادل در محلول برقرار شود. برای غلبه بر این پدیده، نیاز به اعمال فشاری وجود دارد تا جریان آب برعکس شده و از محلول شورتر به محلول شیرین تر انتقال یابد. این فشار در واقع همان فشار اسمزی است. البته لایه غشایی مورد استفاده باید در مقابل مولکول های نمک نفوذ ناپذیر باشد.

پدیده اسمز زمانی اتفاق می افتد که مولکول های آب از سمت با غلظت بالاتر (آب شیرین‌تر) به سمت محلول رقیق تر (آب شورتر) از طریق یک لایه غشایی عبور می کند.

ممبرین های اسمز معکوس RO

تکنولوژی اسمز معکوس از غشاهای نیمه تراوا برای عبور مولکول‌های آب و به طور همزمان ممانعت از عبور مولکول‌های یون‌های محلول، استفاده می‌کند. با استفاده از اعمال فشار بر آب خوراک، مولکول‌های آب از غشا عبور کرده و وارد مسیر محصول (آب شیرین) شده و یون‌های محلول و ناخالصی ها در سمت پساب (آب شور تغلیظ شده) باقی می‌ماند.میزان بازدارندگی ممبرین ها بسته به نوع و کاربرد بین 90 تا 98 درصد می‌باشد.

تصفیه آب با استفاده از تکنولوژی اسمز معکوس

این کاربرد از ممبرین های RO نیاز به درک صحیح از مکانیسم و محدودیت های RO و پیش تصفیه های مورد نیاز، دارد. سیستم اسمز معکوس از دو بخش اساسی شامل پمپ هایپرشر و ممبرین‌ها تشکیل شده است. طراحی سیستم باید به گونه‌ای صورت گیرد که حداقل آب مورد نیاز برای عبور از ممبرین‌ها تأمین شود. این پارامتر برای عملکرد بهینه ممبرین ها بسیار حائز اهمیت است. زیرا عبور آب از ممبرین باعث می‌شود تا آب در سمت پساب به مرور غلیظ تر شده و تشکیل یک لایه مرزی در سطح ممبرین بدهد. تأمین آب کافی برای عبور از سطح ممبرین باعث می شود تا این لایه مرزی به طور مرتب شسته شده و مانع از تجمع آب با غلضت بالا بر روی سطح ممبرین شود.
علاوه بر این هنگام خاموشی، سیستم باید با مقدار کافی از آب با کیفیت خوب از طریق پمپ فلاشینگ شستشو داده شود تا آب شور موجود بر روی ممبرین ها و درون لوله‌های استیل (برای جلوگیری از خوردگی) شسته شود.
طبیعی است هرچه کیفت آب ورودی بهتر باشد، کیفیت آب شیرین تولیدی نیز بهتر خواهد بود. و در ضمن هرچه سیستم در میزان بازیافت (Recovery) کمتری کار کند، کیفیت آب تولیدی بهتر خواهد بود.
آب تولیدی در سیستم RO، با فشار اتمسفریک بوده و معمولاً در یک تانک ذخیره تخلیه می شود. باید به این نکته توجه کرد که در مسیر پروداکت یا آب محصول نباید فشاری وجود داشته باشد. زیرا وجود فشار مانع از ایجاد اختلاف فشار کافی برای تولید آب شده و در ضمن می تواند به علت عبور آب در مسیر برعکس، باعث آسیب ممبرین ها شود.
جهت حرکت آب در ممبرین‌های RO از سمت خوراک به سمت محصول بوده و این ممبرین ها قادر به تحمل جهت برعکس آب از سمت محصول به سمت خوراک را ندارند و در صورت حرکت برعکس آب باعث آسیب دیدگی ممبرین ها خواهد شد. برای جلوگیری از این اتفاق، معمولاً از یک شیر یکطرفه در مسیر آب تولیدی استفاده می‌شود.
پس از طی مراحل تصفیه و تولید آب شیرین، برای اینکه این آب با استانداردهای لازم برای آب شرب و قابل توزیع در شبکه مطابقت داشته باشد، نیاز به مراحل پس تصفیه می باشد. البته لازم به ذکر است با توجه به کیفیت و شرایط آب شیرین تولیدی، ممکن است به فراخور ممکن است فقط برخی از این مراحل مورد نیاز باشد.

1. تنظیم pH: با توجه به اینکه گازهای محلول در آب از جمله دی اکسید کربن، از غشاهای اسمز معکوس عبور می‌کنند، لذا در اکثر مواقع (علی الخصوص در صورت پائین بودن pH آب خوراک) pH محصول نیز پائین می باشد که برای تنظیم آن از سود (NaOH) استفاده می‌شود. در صورت بالا بودن pH آب تولیدی، از اسید (معمولاً اسید سولفوریک) برای پائین آوردن pH انجام می‌شود.

2. افزایش سختی آب: از آنجایی که کلیه یون‌های موجود در آب از جمله یون بی‌کربنات توسط غشاهای اسمز معکوس پس زده می شود، لذا سختی آب تولیدی در برخی موارد پائین بوده که علاوه بر عدم مطابقت با استاندارد آب اشامیدنی، باعث خوردگی در تأسیسات و شبکه توزیع آب می‌شود. برای حل این مشکل و افزایش سختی آب از بی کربنات سدیم استفاده می‌شود.

3. ضدعفونی: با توجه به اینکه آب تولیدی وارد شبکه توزیع آب می‌شود، لذا جهت اطمینان از عدم آلودگی آب هنگام استفاده توسط مصرف کننده، این آب در ابتدای شبکه باید در حدود ppm1-  0/5 کلر آزاد داشته باشد که این کار با تزریق هیپوکلریت کلسیم انجام می شود. برای گندزدایی بیشتر در موارد استفاده خاص می‌توان از لامپ‌های UV و یا تزریق ازن برای ضدعفونی استفاده کرد.

4. گرفتن بو و رنگ: ممکن است در مواردی آب تولیدی بو، طعم و رنگ نا مطبوع داشته باشد. برای رفع این مشکل می توان از فیلترهای کربنی استفاده کرد.