سیستم RO
فرایند اسمز معکوس (Reverse Osmosis)، که به اختصار RO نامیده می شود، فرایندی است که در طی آن نمک های محلول و آلاینده های موجود در یک مایع با استفاده از یک قانون طبیعی از مایع حامل جدا شده و مایع به اصطلاح خالص میگردد. امروزه این فرایند به طور وسیعی در تصفیه آب، پساب و صنایع مختلف نظیر صنایع غذایی، نساجی، داروسازی و …. جهت تهیه آب و سایر مایعات با درجه خلوص مورد نظر مورد استفاده قرار می گیرد.
برای درک هدف و فرایند اسمز معکوس ابتدا باید به طور طبیعی فرایند ایجاد اسمز را درک کنید.اسمز یک پدیده ی طبیعی و یکی از مهمترین فرایندهای طبیعت است. فرایندی که در آن آب از محلول رقیق تمایل به مهاجرت به سمت محلول غلیظ دارد. نمونه های اسمز شامل جذب آب توسط ریشه های گیاهان از خاک و جذب آب از خون توسط شش ها هستند.
پدیده اسمز تمایل حلال خالص برای وارد شدن در محلول است که توسط یک غشاء نیمه تراوا (غشایی که نسبت به حلال تراوا و نسبت به حل شونده ناتراواست) از حلال جدا شده باشد. بدین ترتیب آب خالص که توسط یک غشاء نیمه تراوا از محلول آب نمک جدا شده است، به طرف محلول آب نمک جریان می یابد (اسمز طبیعی)
از آن جایی که ماده حل شده در محلول غلیظ تر نمی تواند از درون ممبران عبور کند و به محلول رقیق تر نفوذ نماید. (زیرا ممبران آن مواد را از خود دفع می کند) لذا با حرکت حلال از محلول رقیق تر و افزایش پتانسیل شیمیایی حلال در محلول غلیظ تر سیستم به سوی تعادل پیش می رود. این عمل (انتقال حلال به محلول غلیظ تر) تا زمانی که پتانسیل شیمیایی حلال در هر دو محلول غلیظ و رقیق با هم برابرشود، ادامه می یابد، این تعادل نهایی را اصطلاحا ً (تعادل اسمزی) می نامند. اختلاف سطحی که پس از برقراری حالت تعادل در دو محلول غلیظ و رقیق مشاهده می شود فشاراسمزی نام دارد.
شکل زیر دیاگرام روش کار کردن اسمز را نمایش می دهد. محلول با غلظت کم به طور طبیعی تمایل به مهاجرت به سمت محلول با غلظت بیشتر دارد. به عنوان مثال، یک ظرف پر از آب با یک غلظت کم نمک و یک ظرف دیگر پر از آب با غلظت نمک بالا را در نظر بگیرید. این دو ظرف توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا شده اند مشاهده می شود آب در محلول با غلظت کم نمک شروع به مهاجرت به سمت مخزن با غلظت بالای نمک می کند.
اسمز معکوس یک فرآیند اسمز به صورت معکوس است. در حالی که اسمز به طور طبیعی بدون نیاز به انرژی اتفاق میافتد، برای معکوس کردن فرایند اسمز نیاز به استفاده از انرژی برای محلول با شوری زیاد است. یک غشای اسمز معکوس، غشایی نیمه تراوا است که اجازه ی عبور به مولکول های آب را می دهد. این امکان برای مهاجرت نمک های محلول، مواد آلی، باکتری ها و pyrogen ها وجود ندارد. با این وجود، باید آب را از طریق غشای نیمه تراوا با به کارگیری فشار به سمت جلو فشار دهید. این فشار به طور طبیعی از فشار اسمزی جهت نمک زدایی ( یونیزه کردن ) آب در فرایند بیشتر است. شکل زیر دیاگرام نشان دهنده ی فرایند اسمز معکوس است. هنگام اعمال فشار به محلول غلیظ، به مولکول های آب نیرویی برای عبور از غشای نیمه تراوا وارد میشود. ولی آلاینده ها مجاز به عبور نیستند.
اسمز معکوس یک روش جدا سازی ناخالصی ها از آب می باشد که نیروی محرکه جدا سازی اعمال فشار مکانیکی است. این فرآیند را گاهی فرافیلتراسیون می نامند. با این تفاوت که در فیلتراسیون، فشار اسمزی بسیار ناچیز است و اصولاً نقشی ندارد. در فیلتراسیون اندازه ذرات مهم است ولی در اسمز معکوس علاوه بر اندازه ذرات فاکتورهای دیگری هم مطرح است. هر چه اندازه مولکول های ناخالصی بزرگتر باشد فشار اسمزی هم بیشتر است. دما باعث افزایش فشار اسمزی می گردد و در همان حال موجب کاهش ویسکوزیته محلول نیز می شود. واحد اسمز معکوس به صورت پیوسته کار می کند و می تواند TDS آب خام را تا ۹۹ % کاهش دهد. در عمل کاهش TDS تا ۹۵ % طبیعی است. حذف باکتری ها، ویروسها و دیگر میکروب ها با اسمز معکوس صد درصد است. اما به علت عدم آب بندی کامل مدول اسمز معکوس، مقدار کمی از این گونه ناخالصی ها ممکن است در آب تصفیه شده دیده شوند. این فرآیند برای تهیه آب آشامیدنی از آب هایی که حاوی املاح زیاد و ناخالصی های آلی می باشد بسیار مناسب است و حتی قادر است که از آب دریا با ppm 50000 ناخالصی و آب های شور، آب آشامیدنی تهیه کند. بازده یک فرآیند اسمز معکوس با توجه به شکل زیر و معادله شماره (۳) به صورت زیر تعریف می شود:
که در معادله فوق Cib غلظت ناخالصی i در آب شور Cip غلظت ماده ناخالصی در جریان عبورکرده از ممبران و Cif غلظت ناخالصی در آب ورودی می باشد.
اسمز معکوس چیست؟
اسمز معکوس یکی از متداول ترین روش های نمک زدایی از آب های لب شور و شور و همچنین آب دریا است که در نهایت آب قابل شرب و یا آب با کیفیت بهتر از آب شرب از آن حاصل می گردد. برای درک هدف و فرآیند اسمز معکوس ابتدا باید به طور طبیعی فرایند ایجاد اسمز را درک کنید.
صفر تا صد اسمز معکوس
اسمز یک پدیده طبیعی و یکی از مهم ترین فرایندهای طبیعت است. فرایندی که در آن آب از محلول رقیق تمایل به مهاجرت به سمت محلول غلیظ دارد. نمونه های اسمز شامل جذب آب توسط ریشه های گیاهان از خاک و جذب آب از خون توسط شش ها هستند.
پدیده اسمز تمایل حلال خالص برای وارد شدن در محلول است که توسط یک غشاء نیمه تراوا (غشایی که نسبت به حلال تراوا و نسبت به حل شونده ناتراواست) از حلال جدا شده باشد. از آن جایی که ماده حل شده در محلول غلیظ تر نمی تواند از درون ممبران عبور کند وبه محلول رقیق تر نفوذ کند؛ لذا با حرکت حلال از محلول رقیق تر به محلول غلیظ تر، سیستم به سوی تعادل پیش می رود و این عمل تا زمانی ادامه دارد که پتانسیل شیمیایی حلال در هر دو محلول غلیظ و رقیق باهم برابر شود.
فرایند اسمز معکوس
اسمز معکوس یک فرایند اسمز به صورت معکوس است. در حالی که اسمز به طور طبیعی بدون نیاز به انرژی اتفاق می افتد، برای معکوس کردن فرایند اسمز نیاز به استفاده از انرژی برای محلول با شوری زیاد است.
یک غشای اسمز معکوس ، غشایی نیمه تراواست که اجازه ی عبور به مولکول های آب را می دهد. این امکان برای مهاجرت نمک های محمول ، مواد آلی ، باکتری ها و pyrogen ها وجود ندارد. با این وجود باید آب را از طریق غشای نیمه تراوا با به کارگیری فشار به سمت جلو فشار دهید.
بنابراین اسمز معکوس یک روش جداسازی ناخالصی ها از آب می باشد که نیروی محرکه جداسازی ، اعمال فشار مکانیکی است. واحد اسمز معکوس به صورت پیوسته کار می کند و می تواند TDS آب خام را تا ۹۹% کاهش دهد.
حذف باکتری ها ، ویروس ها و دیگر میکروب ها با اسمز معکوس صد در صد است اما به علت عدم آب بندی کامل مدول اسمز معکوس ، تعداد کمی از این گونه ناخالصی ها ممکن است در آب تصفیه شده دیده شوند. این فرایند برای تهیه آب آشامیدنی از آب هایی که حاوی املاح زیاد و ناخالصی های آبی می باشد بسیار مناسب است وحتی قادر است که از آب دریا با PPM 50,000 ناخالصی و آب های شور ، آب آشامیدنی تهیه کند.
مدول های فرآیندهای ممبرانی
ممبران ها یا مدول ها همواره در درون محفظه ای به نام Pressure Vessel قرار می گیرند. انواع مدول های اسمز معکوس با مزیت های گوناگونی وجود دارند اما در عمل یک یا دو مدول خاص استفاده بیشتری دارند که براساس آنالیز آب خام و همچنین کیفیت آب تصفیه شده مورد نیاز و بالا بودن نسبت سطح به حجم مدول انتخاب می شوند.
برای انتخاب ممبران مناسب بایستی موارد ذیل را در نظر گرفت:
در دسترس بودن ممبران ، رسوب گذاری ، تمیز کردن آسان ، غلظت ذرات جامد ، اصول بهداشتی ، غلظت ذرات حل نشده ، ویسکوزیته ورودی،پلاریزاسیون غلظتی ، افت فشار ، انعطاف پذیری ، هزینه های ممبران ، توان سرویس دهی ، سابقه
آب شیرین کن صنعتی
سیستم RO صنعتی (Reverse Osmosis) یا اسمز معکوس (آب شیرین کن) جهت تولید آب شرب از آب های شور و لب شور و همچنین تهیه آب با خلوص بسیار بالا (آب مقطر) مورد نیاز صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از این سیستم جهت نمک زدایی از آب هایی با TDS بالا توصیه می گردد زیرا استفاده از سایر روش های نمک زدایی (مثل رزین های تعویض یونی) در این درجه از شوری آب به لحاظ سرمایه گذاری و بهراه برداری بسیار هزینه بر می باشد. ذکر این نکته در این بخش ضروری است که یک سیستم RO صنعتی که با اصول مهندسی طراحی و ساخته می شود درهر پروژه متفاوت است زیرا طراحی و ساخت هر دستگاه بر اساس مشخصات فیزیکی ,شیمیایی و بیولوژیکی آب خام انجام شده که در هر منطقه با منطقه دیگر متفاوت می باشد.
لذا شرکت آبسان سازه آپادانا در ابتدا براساس مشخصات کیفی آب خام که توسط هر متقاضی ارایه می شود, دستگاه را به صورت منحصر به فرد (و نه به صورت سری سازی) طراحی نموده ودر نهایت با توجه کامل به این موضوع که بهره برداری از سیستم به صورت آسان و بی زحمت برای خریدار باشد, اقدام به ساخت دستگاه از بهترین برند و ماتریال موجود دربازار می نماید.
هر سیستم ساخته شده سپس در محل مورد نظر خریدار به صورت رایگان نصب شده و در خصوص بهره برداری از سیستم آموزش های کامل به خریدار محترم ارایه می گردد.
همچنین پس از نصب دستگاه , کارشناسان بخش خدمات پس از فروش این شرکت به صورت مداوم با خریدار در تماس بوده و صحت عملکرد دستگاه را کنترل می نمایند.
تعدادی از پروژه های ساخت RO شرکت آبسان سازه آپادانا
سیستم تصفیه آب صنعتی کارخانه تولید مواد غذایی
امکانات دستگاه به شرح زیر است:
- طراحی ساده و استاندارد جهت سهولت در سرویس و نگهداری
- پیش تصفیه مناسب جهت بالا بردن طول عمر ممبران و بازیافت پسماند آب
- فیلترهای قابل شستشو و با طول عمر بالا
- امکان شستشوی سریع در پیش فیلتراسیون
- کنترل کننده های میزان آبدهی دارای
- دارای کنترل کننده های میزان فشار در تمام نقاط سیستم نشان دهنده میزان املاح آب تصفیه شده به صورت آنلاین
- tdsmeter دارای محفظه های فیلتر ضد زنگ
- دارای شیرهای اتوماتیک مغناطیسی
- دارای سنسور های اضطراری در فشار بالا و فشار پایین
- شیر اخطلاط جهت تنظیم مقدار املاح آب خروجی نسبت به نوع مصرف
- دارای دو نمونه خروجی آبدهی مجزا (قابل تنظیم)
- دارای سنسور های کنترل سطح مخازن دارای سیستم ایمنی برق (محافظ جان)
- دارای سیستم پرکن اتوماتیک مواد ضد رسوب
- سیستم دفع املاح انباشه شده در ممبران شاسی کربن استیل با پوشش ضد زنگ استاتیک
- دارای چهار پیش فیلتراسیون شامل فیلتر شنی با محفظه بسیار مقاوم فایبر گلاس(حذف املاح معلق تا ۱۰۰میکرون)
- فیلتر کربنی با محفظه بسیار مقاوم فایبر گلاس(حذف کلر مازاد، رنگ و بو)
- فیلتر میکرونی (جهت حذف املاح معلق ۵ میکرون)
- فیلتر میکرونی (جهت حذف املاح معلق۱میکرون)
اسمز معکوس چیست؟
برای توضیح اسمز معکوس ابتدا بایستی با فرایند طبیعی اسمز آشنا باشیم. معنی لغوی اسمز تراوش و یا نفوذ کردن بوده و این کلمه برای توصیف یک قانون در طبیعت بهکار برده میشود. مطابق با این قانون، هرگاه دو محلول با غلظت های متفاوت در مجاور یکدیگر قرار گیرند و توسط یک پرده (غشاء) نیمه تراوا از هم جدا شوند، مولکول های حلال (معمولا آب) محلول رقیق تر از غشا عبور کرده و به سمت محلول غلیظتر حرکت میکند.
این حرکت تا وقتی ادامه مییابد که هر دو محلول به غلظت برابر دست یابند(هم غلظت شوند)، در این حالت حرکت حلال متوقف میشود. بنابراین میتوان دید که پدیده اسمز از قانون کلی تعادل در طبیعت تبعیت میکند.
یکی از نکات کلیدی در این پدیده، غشاء نیمه تراوا است. مهمترین خصوصیت این غشاء، نیمه تراوا بودن آن است و این به آن معنی است که تنها برخی از مواد اجازه عبور از این غشاء را دارا میباشند. این که چه موادی میتوانند از غشاء نیمه تراوا بگذرند، به اندازه مولکول های موجود در محلول و منافذ غشاء و همچنین غلظت محلول در دو طرف غشاء بستگی دارد. اسمز یک پدیدهی طبیعی است که بدون نیاز به مصرف انرژی صورت می گیرد. عبور مواد از غشای نیمه تراوای سلول زنده، بخشی از عملکرد کلیه‌ها و بالا رفتن شیره گیاهی در درختان، مهمترین نمونه‌های اسمز است.
در شکل شماره (۱) این پدیده به صورت شماتیک ترسیم شده است.
شکل شماره (۱): فرایند طبیعی اسمز آب شیرین کن صنعتی
همانطور که در شکل دیده میشود، پس از حرکت حلال از قسمت رقیق تر به قسمت غلیظتر، سطح مایع در بخش غلیظ افزایش مییابد. فشار ستون مایع حاصل ازاین اختلاف سطح در دو طرف غشاء را فشار اسمزی میگویند. همین فشار، تامین کننده نیروی لازم جهت حرکت حلال از محلول رقیق به محلول غلیظ است.
حال اگر قصد داشته باشیم که برعکس این نیروی طبیعی عمل نماییم، یعنی مولکولهای حلال را از محلول غلیظ به سمت محلول رقیق حرکت دهیم، بایستی از یک نیروی بیرونی کمک گرفته و با اعمال فشاری معادل با فشار اسمزی این کار را انجام دهیم واین همان چیزی است که در سیستم اسمز معکوس اتفاق میافتد.
شکل شماره (۲): فرایند اسمز معکوس (سیستم RO)
استفاده از اسمز معکوس در تصفیه ی آب و پساب
در صنعت تصفیه آب و پساب، فرایند اسمز معکوس جزئی از فرایندهای غشایی(ممبران Membrane) محسوب میگردد که در آن، با استفاده از غشاهای مصنوعی و فرایند اسمز معکوس، املاح و آلاینده های موجود در آب و پساب تصفیه میگردند.
در این فرایند، آب آلوده و دارای املاح که بایستی تصفیه گردد و به اصطلاح خوراک (Feed) نامیده میشود توسط یک پمپ با فشار متناسب به داخل یک محفظه که حاوی غشاء نیمه تراوا میباشد، رانده میشود. به علت خاصیت انتخابی غشاء، مولکولهای آب به میزان زیاد از آن عبور نموده و ناخالصی ها و آلاینده ها را پشت سر میگذارند. بنابراین در نهایت در یک طرف غشاء آب تقریبا خالص و در طرف دیگر شورابهی غلیظی که حاوی املاح و آلایندهها است، خواهیم داشت. این شورابه که آب دورریز (Drain or Brine) نام دارد، جهت دفع به خارج از محفظه (Vessel) هدایت میشود.
فرایند اسمز معکوس اغلب در صنایعی که نیازمند آب با املاح بسیار کم هستند، مناطقی که به علت کمبود آب نیازمند تهیه آب آشامیدنی از آب شور و یا آب دریا میباشند و همچنین بازیافت پسابهای خانگی و صنعتی استفاده میشود.
نمونه هایی از کاربرد سیستم اسمز معکوس (سیستم ro) و آب شیرین کن صنعتی به شرح ذیل می باشد:
۱- تامین آب آشامیدنی در مناطق دارای آّب شور یا لبشور
۲- شیرین سازی آب دریا (Sea water) جهت مصارف صنعتی و خانگی(به ویژه در مناطق ساحلی و یا جزایر)
۳- تامین آب با EC پائین برای کارخانجات و صنایع
۴-پتروشیمی و پالایشگاهی : جهت آب cooling و blow down
۵-فولادی و صنایع فلزی : آب DM برای خنک کاری
۶-صنایع لبنی : آب بدون یون جهت مصارف کارخانه
۷-صنایع بسته بندی گوشت و فراورده های غذائی
۸-صنایع داروئی : آب بدون املاح و باکتری
۹-بخش کشاورزی و دامی، مرغداری : تامین آب کشاورزی از چاه های بسیار شور
۱۰- تولید آب فرایندی در صنایع نوشابه سازی و نوشیدنیها
۱۱- تولید آب فوق خالص برای صنایع میکروالکتریک
۱۲- صنایع رنگ
۱۳- بیمارستانها
۱۴- صنایع شیشه
۱۵- صنایع پزشکی
۱۶- صنایع نساجی
۱۷- صنایع شیمیایی
۱۸- صنایع ساختمانی
۱۹- صنایع کاغذ سازی
۲۰- صنایع باطری سازی
۲۱- موسسات تحقیقاتی
۲۲- صنایع لاستیک و پلاستیک
۲۳- کلیه سیستمهای حرارتی و برودتی
۲۴- شهرکها و مجتمع های ورزشی ، تفریحی و هتلها
۲۵- تصفیه‌ی پساب برای بازیافت مواد مصرفی در فرآیند، مانند فلزات در صنایع فلزکاری و رنگ‌های استفاده شده در فرآیندپارچه‌بافی
۲۶- بازیافت آب از فاضلاب شهری و صنعتی
اسمز معکوس چه آلاینده هایی را حذف میکند؟
همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، فرایند اسمز معکوس جهت حذف کلیه ی مواد محلول در آب (یونها و نمک های فلزی و غیرفلزی) بهکار میرود. این سیستم میتواند TDSآب را به میزان ۹۹% و مواد آلی و کلوئیدی را تا ۹۷% کاهش دهد.
سیستمهای اسمز معکوس دامنه‌ای از آبهای شیرین با غلظت ۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر تا آب دریا با غلظت ۶۰۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر را پوشش می‌دهند. دلیل این گستردگی کاربرد غشاهای اسمز معکوس، وجود انواع مختلفی از این غشاها از بسیار کم‌فشار، کم فشار تا غشاهای ویژه آب دریا یا غشاهای پرفشار میباشد.
حد بالای غلظت قابل تحمل برای غشاهای اسمز معکوس ۶۰۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر است در غلظت‌های بالاتر از این مقدار فشار اسمزی بسیار بالا و امکان تأمین چنین فشاری میسر نیست. به طور معمول غلظت نمک در آب دریاها بین ۳۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر است.
به عنوان مثال این غلظت در دریای مدیترانه حدود ۳۵۰۰۰ و در خلیج‌فارس حدود ۵۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر میباشد. غلظت نمک در آبهای لب شور بین ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر و به طور معمول بین ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر است و آبهای با غلظت ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر جامدات محلول جزء آبهای شیرین طبقه‌بندی میکنند.
در سیستمهای اسمز معکوس و آب شیرین کن صنعتی به طور معمول با دو نوع سیستم یا دو نوع غشاء روبرو هستیم. غشاء‌های فشار بالا ( High Pressure) با فشار تا ۸۰ بار که برای شیرین‌سازی آب دریا استفاده میشود و غشاهای فشار پایین (Low Pressure) که برای تصفیه آبهای لبشور و آب رودخانه به کار میرود و فشار کار آنها بین ۱۰ تا ۲۰ بار است.
طبیعتاً میزان فشار لازم برای معکوس نمودن جریان متناسب با فشار اسمزی و به عبارت ساده‌تر متناسب با غلظت نمک میباشد. به همین دلیل است که برای شیرین‌سازی یا نمک‌زدائی از آب شور دریا به فشار بیشتری در مقایسه با نمک‌زدائی از آبهای لبشور نیاز است. طبق یک قاعده سرانگشتی به ازاء هر ppm 100 ناخالصی ( TDS) فشار اسمزی به اندازه یک واحد psi افزایش می یابد.
لازم به ذکر است که این فرایند قادر به حذف کلیهی اشکال میکروبی( باکتریها، ویروسها، تخم انگلها، اووسیت ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم) و همچنین مواد آلی محلول در آب می باشد. کوچکی حفرات غشاهای اسمز معکوس کمتر از ۰/۰۰۱ میکرون است در حالی که اندازه باکتری ها بین ۰/۱ تا ۳۰ میکرون و ویروس ها ۰/۰۱ تا ۰/۱ میکرون هستند.
شکل شماره (۳) توانایی حذف غشاهای مختلف بر اساس اندازه مواد محلول و آلاینده را نشان میدهد.
شکل شماره (۳): توانایی حذف غشاهای مختلف بر اساس اندازه مواد محلول و آلاینده
همان گونه که در شکل میتوان دید، طیف وسیعی از مواد گوناگون توسط این فرایند از آب جدا میشوند. جدول شماره (۱) درصد حذف این مواد توسط اسمز معکوس را نشان میدهد.
جدول شماره (۱): درصد حذف مواد مختلف توسط فرایند اسمز معکوس
۱- وجود مواد معلق و کلوئیدی در آب ورودی به سیستم سبب گرفتگی غشاء شده و عبور آب را دچار اختلال مینماید. با توجه به اینکه گرفتگی غشاء قابل برگشت نیست، لذا پس از مدتی غشاء کاملا̋ بلا استفاده میگردد. نتیجهی این امر اجبار در تعویض زود هنگام غشای مصرفی است که در کل اقتصاد طرح را با مشکل مواجه میسازد.
۲- میکروارگانیسم های موجود در آب خام بر روی غشاء تشکیل لایهای موسوم به ” بیوفیلم “داده و از مواد آلی محلول در آب استفاده میکنند. وجود بیوفیلم بر روی غشاء، علاوه بر ایجاد اختلال در عبور آب، سبب آلودگی آب نیز خواهد شد
۳- وجود برخی مواد اکسیدان مانند کلر به غشاهای سنتتیک مصرفی در فرایند حمله کرده و موجب اضمحلال آنها میشوند.
بنابراین برای جلوگیری در تئوری، حذف باکتری ها، ویروس ها و دیگر میکروبها به وسیله اسمز معکوس صد در صد است اما به علت عدم آببندی کامل این سیستم، مقدار کمی از این گونه ناخالصی ها ممکن است در آب تصفیه شده دیده شود.
پیش تصفیه در اسمز معکوس و آب شیرین کن صنعتی
با توجه به اینکه غشاهای مورد استفاده در فرایند اسمز معکوس قابلیت حذف طیف وسیعی از مواد، از جمله مواد معلق و کلوئیدی، مواد آلی، نمکها و یونهای محلول، و کلیه اشکال میکروبی را دارا می باشند، بنابراین به طور بالقوه در معرض گرفتگی و تخریب قرار دارند. اگر غشای مورد استفاده در این فرایند به طور مستقیم در معرض آب آلوده واقع شود، به دلایلی که در ذیل خواهد آمد، به سرعت تخریب شده و در کل عمر مفید سیستم به شدت کاهش خواهد یافت. از جمله دلایل تخریب غشا میتوان به این موارد اشاره نمود:
از بروز این مشکلات و افزایش طول عمر سیستم استفاده از تجهیزات پیش تصفیه قبل از اسمز معکوس ضروری است. این تجهیزات با توجه به مشخصات آب ورودی به سیستم تصفیه، به صورت منفرد و یا ترکیب با یکدیگر به کار برده می شوند.
این تجهیزات به طور معمول شامل موارد ذیل میباشند:
- فیلتراسیون سطحی یا عمیق
- میکروفیلتر
- اولترافیلتر
- تنظیم PH
- تزریق کلر، آنتی اسکالانت و سایر مواد شیمیایی مورد نیاز
- فیلتر کربنی
- و گندزدایی نهایی.
- مزایای استفاده از اسمز معکوس
برخی از مزیتهای استفاده از این سیستم در ذیل آورده شده است:
۱- نیاز به حداقل شستشو
۲- سیستم پیوسته ومداوم (۲۴ ساعت در شبانه روز)
۳- عدم آلودگی محیط زیست
۴- صرفه اقتصادی ومصرف کم انرژی و راندمان بالای سیستم در مقایسه با سایر فرایندهای آب شیرین کن
۵- میزان بازدهی بالا در کل سیستم
۶- قابلیت دریافت ورودی آب خام با TDSبالا
۷- استفاده از حداقل مواد شیمیایی در سیستم
۸- سهولت در بهره برداری و کاهش هزینه های تعمیراتی و نگهداری
۹- امکان استفاده از منابع نامتناهی آب دریاها و زیر زمینی دراین سیستم
۱۰- حذف باکتری ها و ویروس ها
۱۱- حذف نیترات آب و کدورت و جامدات محلول
۱۲- هزینه های جاری پائین در مقایسه با سایر سیستم های تصفیه
۱۳- کنترل کاملا اتوماتیک
۱۴- عدم استفاده از مواد شیمیائی مضر برای انسان
۱۵- تولید آب با کیفیت استانداردهای مورد تائید NASAو WHO
۱۶- قابلیت حذف موثر تمامی املاح محلول موجود در آب
۱۷- جداسازی ترکیبات مولد رنگ، مزه و بو در آب
۱۸- قابلیت حذف تمامی آلاینده های آلی، غیر آلی و میکروبی از آب
۱۹- قابلیت تولید آب با خلوص بسیار بالا (آب مقطر) متناسب با نیاز مشتری
۲۰- قابلیت طراحی و ساخت دستگاه درون کانتینر بصورت پرتابل
معایب استفاده از اسمز معکوس
مانند هر دستگاه و یا هر فرایندی، استفاده از این سیستم علاوه بر داشتن مزایای بسیار دارای معایبی نیز میباشد. در ادامه به برخی از این معایب اشاره میشود.
علی رغم کاربرد و توانایی بالای سیستمهای اسمز معکوس در مقیاس خانگی و تجاری، یکی از معایب این سیستمها هدر دادن زیاد آب جهت تولید آب مورد نیاز میباشد.این سیستمها حداکثر ۵۰ درصد از آب ورودی به سیستم را بازیافت کرده و مابقی به شبکه فاضلاب وارد میشود. به عنوان مثال برای داشتن آب تصفیه شده به میزان ۲۰۰ لیتر در روز، بایستی دو برابر این میزان یعنی ۴۰۰ لیتر در روز آب به دستگاه وارد نمود که این امر موجب هدر رفتن مقادیر زیادی از آب می گردد.
همچنین ذکر این نکته ضروری است که به‌دلیل درصد تصفیه بالای این سیستم استفاده از آنها در مواردی که میزان شوری آب ورودی بالا نیست، سبب می گردد کیفیت آب خروجی در محدوده آب مقطر و یا با املاح بسیار پایین باشد. آشامیدن آب با درصد پایین املاح برای طولانی مدت برای سلامتی انسان مضر شناخته شده است. مطابق استاندارد اعلام شده از سوی سازمان جهانی بهداشت (WHO) میزان کل نمک های محلول در آب برای آب آشامیدنی می‌باید بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ میلی گرم بر لیتر می باشد.
سیستمهای اسمز معکوس خانگی برای مناطقی از ایران مانند قم، ساوه، شهرهای جنوبی و… که آب شهری با کیفیت پایین یا سختی بسیار بالا دارند توصیه میگردد. در حالی که استفاده از این سیستمها در شهرهایی نظیر تهران حتی با هدف کاهش نیترات احتمالی موجب تولید آب مقطر شده و به نحوی دیگر سلامتی را به خطر می‌اندازد.
توصیه کارشناس سیستم RO
روشهای متعددی جهت تصفیه آب با توجه به درجه تصفیه ی مورد نظر وجود دارد که انتخاب درست هر روش به موارد مختلفی از جمله کیفیت آب خام، کیفیت آب مورد نیاز، امکانات موجود، هزینه ها و … وابسته است. به عنوان مثال علیرغم کاربرد وسیع اسمز معکوس در تهیهی آب با خلوص بالا، در صورتی که غلظت املاح آب کمتر از mg/l 700 باشد استفاده از اسمز معکوس دارای صرفه اقتصادی نیست.
همچنین بسته به اینکه مواد محلول در آب که مایل به حذف آنها می باشیم متشکل از یونهای یک ظرفیتی هستند یا چند ظرفیتی، تکنولوژی استفاده از غشاها را دستخوش تغییر میسازد.
پارامتر های شیمیایی جهت آزمایش برای تصفیه آب طبق جدول زیر است:
بهترین راه حل جهت تصمیم گیری درست برای انتخاب سیستم مناسب تصفیه، اطمینان به دانش و تجارب کارشناسی است که برای انجام این کار در نظر میگیرید.
نیروی محرکه اسمز معکوس
در فرآیند اسمز معکوس، نیروی محرکه اولیه جهت انتقال حلال از میان ممبران اختلاف فشار در دو طرف ممبران و نیروی محرکه اولیه برای انتقال ماده حل شده، اختلاف غلظت آن در دو طرف ممبران است.
بازیافت
عبارت است از کسری از جریان ورودی که در یک سیستم اسمز معکوس می تواند به صورت جریان عبور کرده خارج شود و در برخی مراجع به آن Productivity نیز می گویند. طبق این تعریف بازیافت از رابطه زیر محاسبه می شود:
𝑌=QP/Qf×۱۰۰
که Qp دبی محصول و Qf دبی ورودی می باشد. غالبا بازیافت و جداسازی را برحسب درصد بیان می کنند. واحد دبی در این فرمول لیتر بر ثانیه می باشد.
مدول های فرآیندهای ممبرانی
ممبران ها یا مدول ها همواره در درون محفظه ای به نام Pressure Vessel قرار می گیرند. انواع مدول های اسمز معکوس با مزیت های گوناگونی وجود دارند اما در عمل یک یا دو مدول خاص استفاده بیشتری دارند که بر اساس آنالیز آب خام و همچنین کیفیت آب تصفیه شده مورد نیاز و بالا بودن نسبت سطح به حجم مدول انتخاب می شوند.
وظایف محفظه تحت فشار
محفظه تحت فشار به عنوان محل استقرار ممبران سه وظیفه مهم را انجام می دهند:
نگهداری ممبران
کنترل حرکت سیال
افزایش نسبت سطح ممبران به فضای اشغال شده توسط ممبران
انواع ممبران
این مدول ها که در واقع اشکال صنعتی مدول های واحدهای اسمز معکوس هستند به چهار گروه اصلی تقسیم
می شوند:
- ممبران های لوله ای
- ممبران قاب و صفحه
- ممبران های الیاف توخالی
- ممبران های حلزونی
انتخاب ممبران
برای انتخاب یک ممبران مناسب موارد زیر را باید در نظر گرفت:
- در دسترس بودن ممبران
- رسوب گذاری
- تمیز کردن آسان
- غلظت ذرات جامد
- اصول بهداشتی
- غلظت ذرات حل نشده
- ویسکوزیته ورودی
- پلاریزاسیون غلظتی
- افت فشار
- انعطاف پذیری
- هزینه های ممبران
- نگهداری و تعمیرات
- هزینه های تعویض ممبران
- توان سرویس دهی
- سابقه
انواع مدول ها مزایا و معایب گوناگونی دارند،که با توجه به موارد بالا و شرایط موجود در سیستم مناسب ترین
مدول را انتخاب میکنیم.
جنس ممبران ها
ممبران های مورد استفاده در صنعت نمک زدایی به روش اسمز معکوس و نانو فیلتر، سلولوزی یا غیر سلولوزی هستند. ممبران های سلولوزی شامل استات سلولز ، مخلوط با استات سلولز ، تری استات سلولز و انواع غیر سلولوزی عبارت از پلی آمید ها، پلی اوره ، پلی سولفون ، پلی فوراسولفونه ، پلی پپرازید و مشتقات پلی وینیل الکل و سایر ترکیبات هستند.
جنس ممبران های مورد استفاده برای میکروفیلتر ها و اولترا فیلتر ها عبارتند از : فلوراید پلی وینیل ، پلی پروپیلن ، پلی اترسولفون ، پلی سولفون، پلی اکریل نیتریل.
متداول ترین ممبران های مورد استفاده برای تولید آب شرب عبارتند از المان های فیبرهای ظریف توخالی و یا المان های صفحات پیچیده و نوع دیگر لوله ای می باشد.
هر کدام از جنس های ممبران ها تحت شرایط خاصی بهترین راندمان را دارند.
نحوه ی عملکرد اسمز معکوس
اسمز معکوس با استفاده از یک پمپ فشار بالا برای بالا بردن فشار سمت محلول نمکی فعالیت میکند. این فشار نیرویی را به آب برای عبور از غشای نیمه تراوا وارد می نماید. آب از این طریق تمام ( حدودا ۹۵ تا ۹۹ درصد ) نمک های حل شده را ترک می کند. مقدار فشار مورد نیاز بستگی به غلظت آب خوراک دارد. هرچه غلظت آب خوراک بیشتر باشد، فشار بیشتری برای غلبه کردن به فشار اسمزی نیاز است. آب یونیزه شده، آب پرمیت یا محصول نامیده می شود. جریان آب که حاوی آلاینده های غلیظ است و از طریق غشای اسمز معکوس عبور نمی کنند، جریان ریجکت یا غلیظ نام گذاری شده است.
هنگامی که آب خوراک به غشای اسمز معکوس تحت فشار وارد می شود (فشار کافی برای غلبه بر فشار اسمزی)، مولکول های آب از غشای نیمه تراوا عبور می کنند و نمک ها و دیگر آلاینده ها اجازه ی عبور ندارند؛ در همین حال این مواد به جریان ریجکت (جریان غلیظ یا آب نمک) تخلیه می گردد. همچنین آب ریجکت می تواند وارد زهکش یا به آب خوراک اضافه شود. در شرایط خاصی این آب به سیستم اسمز معکوس برگشت داده می شود تا در مصرف آب صرفه جویی نمایند. آب عبوری از غشاها پرمیت یا محصول نامیده می شود و معمولا حدود ۹۵ تا ۹۹ درصد نمک های حل شده از آن حذف می گردند.
برای دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان سیستم RO با کارشناسان ما تماس بگیرید
همراه و واتس اپ : ۰۹۱۰۳۵۹۲۰۰۶
تلفن: ۰۳۱۳۶۵۱۸۹۸۱ – ۰۳۱۳۶۵۱۶۴۲۹
مطالب مرتبط : تصفیه آب صنعتی – سپتیک تانک – چربی گیر – تصفیه فاضلاب شهری – تجهیزات تصفیه خانه
