ظرفیت 100متر مکعب(RO)

اسمز معکوس می تواند برای تصفیه آب یا تغلیظ آب استفاده شود و جامدات محلول در آب خوراک را بازیابی نماید (که به عنوان آبگیری شناخته می شود). رایج ترین کاربرد RO جایگزینی آن با سیستم تبادل یونی است. کیفت آب تولیدی توسط سیستم اسمز معکوس تا حدی است که بخوبی می تواند آب جبرانی بویلرهای کم فشار و بویلرهایی که در فشار متوسط بهره برداری می شوند را فراهم نماید. برای بویلرهای فشار بالا، معمولاً سیستم RO، همراه با سیستم تبادل یون استفاده می گردد بطوریکه معمولا به عنوان پیش تصفیه در سیستم های تبادل یون دوبستره یا بستر مخلوط به کار گرفته می شود. استفاده از اسمز معکوس قبل از تبادل یون به طور قابل ملاحظه ای فرکانس احیاء رزین ها را کاهش می دهد و از این طریق مقدار اسید و قلیاء مصرفی و زائدات تولیدی درد سرساز را که باید مدیریت و ذخیره سازی شوند را به شدت کاهش می دهد. در برخی از موارد، یک واحد RO ثانویه می تواند جایگزین تبادل یون باشد و آبی با کیفیت بالاتر تولید گردد.

شستشوی ممبران

پس از مدتی ممبران ها به دلایل مختلف از جمله مواد معلق، مواد  آلی، فلزات و عوامل بیولوزیکی دچار گرفتگی می شوند. در این مواقع فشار مورد نیاز برای ثابت نگه داشتن جریان افزایش می یابد، افت فشار افزایش می یابد و زدایش نمک دچار اختلال می شود. اگر شستشوی به موقع ممبران ها صورت نگیرد و تشکیل رسوبات افزایش یابد، ممکن است ممبران ها تلسکوپی گردند و یا منجر به آسیب غیر قابل برگشت ممبران ها گردد. به منظور جلوگیری از مشکلات بیان شده باید با موارد زیر آشنا شویم:

• جمع اوری داده ها
• آشنایی با نشانه های گرفتگی غشاء
• آشنایی با اجزای یک سیستم CIP

• پایش د اده ها

پایش داده ها به بهره بردار کمک می نماید قبل از اینکه سیستم دچار گرفتگی شدید گردد از این موضوع مطلع گردد و اقدامات لازم را انجام دهد. جمع اوری داده ها بصورت چندین بار در هفته و تبدیل آنها به داده های نرمال کارایی سیستم در طول زمان را مشخص می نماید. یک یا چندین مورد از موارد زیر نشان دهنده فولینگ ممبران است:

جریان اب نرمال شده تا 10-15% نسبت به مرجع (استارت سیستم) کاهش یابد.

افت فشار تا 10-15% افزایش یابد.

زدایش نمک در طول زمان بطور قابل ملاحظه ای کاهش یابد (TDS آب تولیدی افزایش یابد.

توجه نمایید که حتما از داده های نرمال شده استفاده نمایید. داده های نرمال شده تاثیر دما بر عملکرد دستگاه را تصحیح می نمایند. به عنوان مثال، اگر دما کاهش یابد، انتظار می رود فشار مورد نیاز برای دستیابی به جریان یکسان افزایش یابد. کاهش جریان ناشی از کاهش دما به معنی گرفتگی ممبران ها نیست.

پیش تصفیه سیستم های  نمک زدایی غشایی

هدف از سیستم پیش تصفیه حذف کافی و کارامد عوامل فولینگ از منبع آب شور و حصول اطمینان از عملکرد صحیح و پایدار ممبران های RO می باشد که وظیفه آنها نمک زدایی از آب پیش تصفیه شده می باشد.

بسته به کیفیت آب خام، پیش تصفیه مورد نیاز برای واحدهای نمک زدایی ممکن است شامل یک یا چند واحد پیش تصفیه از قبیل آشغالگیری، تیمار شیمیایی، زلال سازی توسط شناورسازی هوای محلول یا ته نشینی ثقلی، فیلتراسیون با بستر گرانولی، میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون و کارتریج فیلتر باشد. پیش از انجام عملیات ته نشینی و/ یا فیلتراسیون، منبع آب شور مورد استفاده در نمک زدایی، توسط افزودن مواد شیمیایی (بیوساید، منعقد کننده، لخته ساز، آنتی اسکالانت و ...) تیمار می گردد تا از این طریق عملکرد فرآیندهای تصفیه پایین دستی بهبود یابد.

به منظور انتخاب و اجرای پیش تصفیه لازم است آنالیزهای کافی و با دقت بالا بر روی نمونه های آب و پساب انجام شود و پس از تحلیل داده ها، طراحی و اجرای واحدهای پیش تصفیه صورت پذیرد. بارها مشاهده شده است که به دلیل عدم وجود و یا طراحی نامناسب سیستم های پیش تصفیه، سیستمهای غشایی از جمله RO، کارایی لازم را نداشته و پس از مدت کوتاهی عملاً بهره برداری از سیستم متوقف شده است. بنابراین اهمیت دارد تا همواره توجه خاص به فرآیند پیش تصفیه داشته باشیم. کارشناسان شرکت مهندسی زلال آب صنعت با داشتن دانش و تجربه کافی همواره آماده ارائه خدمات مشاوره به کارفرمایان محترم و اجرای پروژه های پیش تصفیه و شیرین سازی آب و استحصال پساب هستند.

انواع فولانت که موجب فولینگ ممبران های RO می شوند و باید توسط سیستم پیش تصفیه حذف گردند عبارتند از:

• فولانت های معلق (عمدتاً شامل جامدات معلق و سیلت)؛
• فولانت های کلوئیدی با اندازه کوچک (2-1 micron) که بیشتر به صورت مواد شبه رس هستند.
• فولانت های ناشی از اسکیلینگ مواد معدنی غیر آلی (نمک های Ca، Mg، Ba و Sr)، که ممکن است در حین فرایند جداسازی رسوب نموده و بر روی سطح ممبران اسکیل تشکیل دهند (نظیر سولفات و کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیوم). در برخی از مواقع فولانت های معدنی نظیر آهن و منگنز لایه جداسازی ممبران را بلاک می نمایند.
• فولانت های آلی طبیعی ناشی از مواد آلی طبیعی (NOM) که می توانند به ممبران بچسبند و ایجاد فولینگ نمایند.
• فولانت میکروبی ناشی از ارگانیزمهای دریایی و همچنین مواد آلی آزاد شده توسط انها که می تواند به عنوان غذا توسط میکروارگانیزم ها مصرف شوند و منجر به تشکیل فولینگ بیوفیلمی گردند و از این طریق عبور آب از میان ممبران کاهش می یابد.

به منظور سنجش فولانت های معلق، اندازه گیری و سنجش پارامترهایی همچون TSS، کدورت و SDI مورد نیاز است که در بخش های بعدی در مورد هر یک از این پارامترها بحث خواهیم کرد.

همانطور که قبلاً بیان شد فولانت های معلق مواد معلق آلی و غیر آلی هستند که در منابع آب یافت می شوند نظیر مواد زائد ریز، پلانکتون ها،  و سیلت. این مواد  جامد معلق که ماهیتا غیر محلول هستند، نمی توانند از درون ممیران عبور نماید و بسته به شرایط هیدرودینامیک ممبران و سایز و بارالکتریکی ذرات می توانند در طول ممبران عبور نمایند و همراه با جریان دور ریز از ممبران خارج شوند و یا اینکه در سطح ممبران به دام بیفتند و با تجمع در روی ممبران مقدار تولید را در طول زمان کاهش دهند. این مواد بخوبی توسط پیش فیلتراسیون آب خام ورودی قبل از ورود به ممبران حذف می شوند.

فولانت های معلق دارای اندازه متوعی هستند. اگرچه، بیشترشان از جمله پیکوپلانکتون های آب شور از 0.1 میکرون بزرگترند. یک سیستم پیش تصفیه که از طراحی و بهره برداری خوبی برخوردار باشد، فاقد ذرات بزرگتر از 20 میکرون خواهد بود. معمولاً، ذراتی با اندازه بزگتر از 100 میکرون موجود در آب های شور قابل ته نشینی می باشند و می توانند توسط زلال ساز و قبل از فیلتراسیون حذف شوند. اگرچه، بسیاری از باکتری هایی که در اب دریا زندگی می نمایند کوچکتر از 0.45 میکرون هستند و تنها توسط تکنولوزی های پیش تصفیه پیشرفته قابل حذف هستند. همین امر پیش تصفیه آب های دریا را با چالش مواجه می کند. در بخش های بعدی به روش های سنجش این نوع از فولانت ها می پردازیم.

کدورت:

کدورت آب یک پارامتر کیفی آب است که محتوی ذرات معلق را اندازه گیری می نماید. کدورت آب شاخصی برای وجود رس، سیلت، مواد الی معلق و موچودات میکروسکوپی نظیر فیتو و زئوپلانکتون ها است. این پارامتر به صورت واحدهای کدورت نفلومتریک (NTUs) بیان می شود.

کدورت آب اقیانوس های آزاد و آب های لب شور سطحی بین 0.1 و چندصد NTU متغییر است، اگر چه در شرایط آب و هوایی خشک نرمال بین 0.5 و 2 NTU است. بارندگی، شکوفایی جلبک، سیلاب، ذوب برف ها، تخلیه رودخانه ها و فعالیت های انسانی (نظیر تخلیه فاضلاب و کشتیرانی و غیره)، منجر به افزایش و تغییرات معنی دار کدورت می شود.

معمولاً، آب های شور با کدورت کمتر از 0.05 گرفتگی بسیار کمی در ممبران های RO ایجاد می نماید. اکثر سازندگان ممبران های RO پیشنهاد می نمایند که کدورت آب خوراک به سیستم اسمز معکوس 1NTU یا کمتر باشد، اگرچه در عمل این مقدار از کدورت، بالا می باشد. بنابراین باید کدورت آب خوراک RO به کمتر از 0.1 NTU کاهش یابد تا از فولینگ ناشی از ذرات معلق در ممبران های RO جلوگیری شود.

اگرچه کدورت شاخص خوبی برای محتویات جامدات معلق آب به حساب می اید، اما پارامتر کمی کافی برای مشخص نمودن فولینگ ذره ای یا سایر انواع فولینگ ها نمی باشد. کدورت اطلاعاتی در مورد نوع و اندازه ذزات در منبع آب ارائه نمی دهد و قادر نیست مقادیر مربوط به فولینگ ناشی از مواد آلی، غیر آلی و میکروبی را به صورت کمی بیان نماید.  اندازه ذرات در منبع آب اهمیت دارد زیرا اسپیسرهای دورریز و خوراک ممبران اسمز معکوس که آب شور در درون ممبران ها توزیع می گردد عرض محدودی دارند ( معمولاً 0.7- 0.9 mm).

جامدات معلق کل (TSS=Total Suspended Solids)

غلظت جامدات معلق کل عبارت است از وزن جامدات باقیمانده آب که بر حسب میلیگرم بر لیتر mg/L) بیان می شود. TSSمقدار TSS از طریق فیلتر نمودن حجم مشخصی از آب (معمولا 1 لیتر) ، از میان یک فیلتر فایبر گلس که از قبل توزین شده است به دست می آید، به اینصورت که فیلتر همراه با جامدات موجود در روی ان که در دمای 103 درجه سانتیگراد خشک شده است، وزن میشود. اختلاف میان وزن فیلتر خشک شده و فیلتر تمیز و سپس تقسیم عدد به دست امده از این اختلاف بر حجم نمونه فیلتر شده، مقدار TSS موجود در نمونه آب را مشخص می نماید.

در حالت مقایسه، کدورت بستگی به اندازه ذرات، شکل و رنگ دارد و بازتابی از ذرات بسیار ریز (ذرات 0.5  میکرون و کوچکتر) نظیر سیلت رز و پیکوپلانکتون ها نمی باشد.

پروفایل توزیع ذرات

پروفایل توزیع  ذرات تعداد ذرات جامد در منبع آب برای رنج ذرات مختلف است. معمولاً، ذرات در بازه کمتر از 1 میکرون تا بزرگتر از 50 میکرون طبقه بندی می شوند. ذرات کمتر از 1 میکرون به مقدار بسیار کمی توسط فیلتراسیون دانه ای متداول و زلال سازی DAF، حذف می شوند. پاتوزن های کلیدی نظیر زیاردیا و کریپتوسپریدیوم که اندازه ای در حدود 2 تا 10 میکرون دارند تا حدود 2 واحد لگاریتمی توسط فیلتراسیون گرانولی و تا میزان 4 تا 6 واحد لگاریتمی توسط فیلتراسیون غشایی از نوع MF یا UF حذف می شوند. ذرات 20 میکرون یا بزرگتر بخوبی توسط پیش تصفیه گرانولی و غشایی حذف می شوند.  معمولا، سیستم پیش تصفیه زمانیکه آب  پیش تصفیه شده حاوی کمتر از 100 ذره در هر میلی لیتر با اندازه 2 میکرون و یا کمتر باشد  و فاقد ذرات بزرگتر باشد، از عملکرد خوبی برخوردار است.