تصفیه مقدماتی آب (pretreatment) به شیوه اسمز معکوس

تصفیه مقدماتی به منظور استفاده بهینه از غشاها و افزایش زمان کارکرد غشا انجام می گیرد و در طی این عملیات آب را آماده عبور از روی غشا می سازند. این عملیات عبارتند از:

الف) جداسازی ذرات جامد معلق موجود در آب ورودی:

مواد معلق و کلوئیدی موجود در آب سبب گرفتگی غشا می شوند. گرفتگی غشاها با اندیس گرفتگی تعیین می گردد و لازم است اندیس گرفتگی آب عبوری از روی یک غشای مشخص، زیر حد مجاز تعیین شده برای غشا باشد.

برای این منظور آب را از روی صافی های کارتریج 5 الی 10 میکرونی عبور می دهند.

ب) حذف میکرو ارگانیسم ها:

میکروارگانیسم ها همانند باکتری ها می توانند موجب گرفتگی غشاها شوند. حتی در برخی موارد نیز آنزیم های ترشح شده از میکروارگانیسم ها بر روی غشاها، اثر تخریبی داشته اند. به این منظور لازم است آب تغذیه پیش از عبور از روی غشا به وسیله تابش ماورا بنفش و یا کلرین ضدعفونی شود. در صورت استفاده از کلرین به خاطر جلوگیری از کاهش عمر مفید غشاها، باید کلرین اضافی حذف شود. این عمل با استفاده از صافی بستر ذغال فعال و سولفیت ها انجام می یابد. غشاهای سلولز استات در برابر میکروارگانیسم ها آسیب شدیدی دارند.

پ) تنظیم نمودن pH  آب:

تنظیم pH آب به منظور افزایش عمر غشا و جلوگیری از رسوب کردن برخی از املاح، امری ضروری است. عمر مفید غشاها در pH نامناسب به دلیل هیدرولیز شدن به مقدار زیادی کاهش می یابد. pH مناسب برای غشاهای پلی آمید بین 4 الی 11 می باشد در حالی که برای غشاهای سلولز استات بین 4.5 الی 6.5 است. لذا بهره برداری از غشاهای سلولز استات نیاز به دقت زیادی دارد.

ت) تنظیم دما:

برای حفاظت غشا بایست دمای آب تغذیه در زمان های مختلف در حد 20 الی 25 درجه سانتیگراد کنترل شود. بیشترین دمای مجاز برای غشاهای پلی آمید 35 درجه و غشاهای سلولز استات 30 درجه سانتیگراد است. دمای بالا در pH نامناسب سرعت هیدرولیز غشا را افزایش می دهد.

ث) کنترل عوامل رسوب کننده:

مواد اکسید شونده همانند اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن، منگنز و سیلیس می توانند در طی فرایند املاح زدایی با رسوب نمودن روی غشا مشکلاتی را به وجود آورند و در نتیجه کارایی غشا را کاهش دهند. ترکیب هگزا متافسفات را می توان برای کنترل این عوامل رسوب کننده، مورد استفاده قرار داد.

افزایش فشار آب تغذیه

آب تغذیه بعد از انجام تصفیه مقدماتی به وسیله یک پمپ فشرده می شود تا پتانسیل عبور از غشا را دارا باشد. حداکثر فشار مجاز برای غشاهای پلی آمید 28 اتمسفر و برای سلولز استات 60 اتمسفر با توجه به تجهیزات مورد استفاده می باشد. یک شیر کنترل به منظور تنظیم فشار مورد استفاده قرار می گیرد. برای آب های با T.D.S. بالا که نیاز به تامین فشار بالا است لازم است غشا از جنس سلولز انتخاب گردد.

اجزا سیستم اسمز معکوس

غشا جز اصلی در تصفیه می باشد ولی در سیستم اسمز معکوس وسایل و تجهیزات زیر وجود دارد:

• مخازن تهیه محلول و تزریق کننده های اسید فسفات: این وسایل به منظور تهیه اسید با غلظت مناسب و تزریق آن به آب تغذیه به منظور تنظیم pH آب و تامین و تزریق فسفات به آب به دلیل جلوگیری از رسوب املاح کلسیم و منیزیم می باشد.
• صافی کارتریج و کربن فعال: این تجهیزات به منظور افزایش عمر غشا، با وارد نمودن آب عاری از مواد معلق و حذف باقی مانده کلرین ناشی از گندزدایی آب است.
• پمپ فشار قوی: پمپ به منظور خنثی نمودن فشار اسمزی، جبران نمودن افت فشار ناشی از وجود غشا و تجهیزات موجود در مسیر مورد نیاز است.
• قاب ها (مدول ها): غشاها فوق العاده حساس و صدمه پذیرند. به دلیل فشار بالای سیستم اسمز معکوس از قاب ها استفاده می شود. قاب ها محفظه های مستحکم فلزی و یا پلیمری هستند که غشا را در خود جای می دهند. قاب ها سطح غشا را در حجم پایینی جای می دهند. مدول ها وظیفه هدایت سیال را عهده دار هستند.

ویژگی های مدول با عملکرد بالا

طراحی نامناسب مدول سبب کاهش کارایی عملکرد غشاها می شود. یک مدول با طراحی مناسب، باید دارای ویژگی های زیر باشد.

• در اختیار قرار دادن مقاومت مکانیکی لازم
• در بر گرفتن سطح بالایی از غشا
• کنترل مناسب حرکت سیال
• سهولت در تمیز نمودن فیزیکی و شیمیایی غشا
• سهولت در تعمیر و نگهداری

انواع غشاهای اسمزی

غشاهای اسمزی صنعتی از مواد پلیمری مختلفی ساخته می شوند و از لحاظ شکل هندسی و مواد به کار رفته متنوع هستند. مهمترین غشاها عبارتند از:

غشاهای لوله ای (tubular membrane)

این غشاها اکثرا از ترکیب پلی سلولز استات ساخته شده است و به شکل لوله هایی به قطر 20 الی 30 میلی متر و با طول 200 تا 250 سانتی متر است. حدود 20 عدد از این غشاها در درون یک قاب فولادی قرار می گیرند.

غشاهای حلزونی شکل (Spiral-Wound membrane)

این گونه غشا نیز از ترکیب پلی سلولز استات با ضخامت 100 میکرون ساخته می شود. دو یا سه لایه از این غشاها که بین آنها تور پلاستیکی قرار گرفته است را به دور یک لوله پلیمری مشبک و یا فولادی مشبک می پیچند و مجموعه را در درون قاب قرار می دهند.

غشاهای الیافی (Hollow fiber Membrane)

این غشاها به شکل الیاف پلاستیکی مجوف و از جنس پلی آمید هستند. یک دسته از این الیاف مشتمل بر هزاران رشته از آن در درون یک قاب قرار می گیرند. آب تغذیه از روی غشا عبور داده می شود و آب تصفیه شده به درون حفره طولی الیاف تراوش می کند. مجموعه آب های تراوش شده به بیرون از قاب هدایت می شود.

شستشوی ممبران دستگاه تصفیه اسمز معکوس

با تصفیه مقدماتی آب جهت افزایش زمان کارکرد غشا پس از مدتی در نهایت به دلیل عبور آب از روی سطح غشا ذرات کلوئیدی، رسوبات، آلودگی های میکروبی و املاح محلول در آب ایجاد گرفتگی می کنند که نیاز است بصورت دوره ای عملیات شستشوی ممبران اسمز معکوس (CIP) انجام گردد. شرکت آبریزان جهت حذف این آلودگی ها محلول های تخصصی شستشوی ممبران را تولید و به صنایع عرضه کرد.

ابزار دقیق و وسایل اندازه گیری اسمز معکوس

لوازم کنترل اتوماتیک فشار، دما، pH، هدایت سنج الکتریکی، مانومترها و جریان سنج ها از دیگر لوازم به کار گرفته شده در یک سیستم اسمز معکوس است.