reverse osmosis
reverse osmosis
RO
RO


دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO): 

اسمز معکوس (Ro) از جمله شیوه هایی است که امروزه به طور گسترده در شیرین سازی آب دریا، جدا سازی مواد آلی و سمی از پساب های صنعتی بکار برده می شود.

بطور کلی این روش بر پایه انتقال جرم حلال با استفاده از غشای نیمه تراوا و نیز فشار هیدرواستاتیک استوار است. جهت آشنایی با فرآیند اسمز معکوس، شناخت پدیده اسمز از اهمیت بالایی برخوردار است.

اگر بین دو محلول با غلظت های مختلف یک غشاء نیمه تراوا قرار گیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود.

جهت طبیعی حرکت به گونه ای است که محلول غلیظ تر، رقیق می شود، پس آب خالص از غشاء عبور کرده و وارد آب شور می شود.

اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود در آن صورت سطح آب نمک آن از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح بوجود آمده در دو طرف غشاء را فشار اسمزی گویند.

اما در اسمز معکوس آب توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشاء نیمه تراوا می باشد رانده می شود و چون ناخالصی ها قادر به عبور از غشاء نیستند. از این رو، در یک طرف غشاء آب تقریبا خالص و در طرف دیگر آن آب تغلیظ شده از ناخالصی ها وجود خواهد داشت.

این فرآیند برای تهیه آب آشامیدنی از آبهایی که حاوی املاح معدنی زیاد و ناخالصی های آلی می باشند بسیار مناسب بوده و حتی قادر خواهد بود از آبهایی با TDS بالا مانند دریا که حدود  50000ppm می باشد، نیز آب آشامیدنی تهیه نماید.

روش اسمز معکوس قادر به جداسازی مواد غیر آلی حل شده و حتی ویروس ها و باکتریها می باشد.

اسمز معکوس در صنایع غذایی، تولید آب میوه ها، صنایع داروسازی و غیره مورد استفاده قرار میگیرد.

طراحی دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس ( RO) :

برای طراحی یک سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس در ابتدا باید آنالیز آب یا حداقل TDS آب ورودی به دستگاه و TDS مورد مصرف آب را داشته باشیم.

با مشخص کردن TDS آب و دیگر پارامترها از قبیل pH و دبی مورد نیاز می توان با استفاده از نرم افزار مربوطه تعداد ممبران، فشار مورد نیاز، دبی  و کیفیت آب خروجی را مشخص کرد و از صحت طراحی سیستم اطمینان پیدا کرد. اما قبل از طراحی سیستم لازم است چند تعریف را بدانیم:

1 . ممبران :غشایی از جنس پلی آمید با منافذی به قطر 1 آنگسترم که فقط به ملکول های آب اجازه عبور می دهد. ممبران های صنعتی دردو سایز  3 و 4 اینچ وجود دارد.

2 . پرشل وسل : محفظه ای که در آن ممبران قرار میگیرد که دارای یک ورودی آب و دو خروجی یکی برای آب تولید شده و دیگری برای آب دورریز ( Drain) می باشد.

3 . بازیافت : میزان آب تولید شده به آب ورودی، بازیافت دستگاه گفته می شود.

4 . پلاریزاسیون : اگر میزان آب دورریز ممبران از مقدار حداقلی که شرکت سازنده ممبران تعیین کرده است کمتر باشد و یا میزان بازیافت دستگاه بیشتر از حد ظرفیت ممبران باشد املاح در سطح ممبران رسوب میکند و باعث کاهش ظرفیت آبدهی ممبران میشود.

5 . آنتی اسکالانت : مواد ضد رسوب می باشد که برای جلوگیری از رسوب کردن آن دسته از املاحی که  خاصیت چسبندگی به ممبران را دارند ( مانند : بی کربنات و کربنات ها  و….) می شود که این مواد را به آب ورودی به ممبران یا آب خام اضافه می کنند.

روش کلی تصفیه آب در دستگاه RO:

در این دستگاهها آب در دو مرحله تصفیه می شود:

مرحله اول : سیستم پیش تصفیه:

پیش تصفیه ممکن است شامل فیلتر میکرونی، کربن اکتیو، سختی گیر و فیلتر شنی باشد که با توجه به سختی آب تعیین می گردد.

علاوه بر تصفیه مقدماتی لازم برای هر نوع اسمز معکوس برای جلوگیری از آلودگی غشاء گاهی تصفیه مقدماتی ویژه، برای نوع بخصوصی از غشاء هم لازم می شود.

مثلا اگر آب کلر داشته باشد جهت رفع این مشکل باید از یک غشاء پلی آمیدی استفاده نمود و یا جهت تنظیم آب ورودی برای جلوگیری از هیدرولیز، غشاء از جنس استات سلولز ضروری می باشد.

اما به طور معمول از فیلتر های زیر استفاده می گردد:

مرحله دوم : سیستم آب شیرین کن

  • فیلتر میکرونی
  • غشای نیمه تراوا (ممبران) 
  • چگونگی تصفیه آب به طریق اسمز معکوس:
  1. فیلتر شنی موجود در مخازن :

در این مرحله مواد معلق توسط سنگهای سیلیس موجود در مخازن تا میزان 200 میکرون از آب عبوری حذف می شود.

البته باید توجه داشت که این فیلترها بعد از گذشت مدت زمانی اشباع می شوند که نیاز به Back wash (شستشوی معکوس) دارند.

نحوه Back wash  کردن فیلترها :

در شستشوی معکوس مسیر آب برعکس حالت عادی میباشد یعنی جریان آب از پایین به بالای مخزن می باشد تا مواد معلق جذب شده توسط سیلیس به بیرون هدایت شود.

در روی هر مخزن  یک شیر (اتوماتیک، نیمه اتوماتیک و یا دستی) نصب شده است که می توان با استفاده از آن کربن و سیلیس موجود در مخزن را شست.

    2. فیلتر کربنی موجود در مخازن :

در فیلترهای کربنی  با استفاده از کربن فعال موجود در مخزن مقداری از کلر، مواد آلی، مواد معلق، رنگ و بو از آب حذف می شود. زمان احیای این فیلترها با توجه به اختلاف فشار ورودی و خروجی مخزن تعیین می گردد.

   3. فیلتر میکرونی:

در مرحله سوم آب از فیلتر الیافی عبور میکند که ذرات تا اندازه 5 میکرون از آب حذف می شوند.

    4. ممبرانها :

قلب یک دستگاه، غشاء آن می باشد که ممبران نامیده می شود.  آب با فشار زیادی از این فیلتر عبور میکند و با استفاده از فشار اسمزی تصفیه می گردد.

ممبران ها معمولا از استات سلولز، پلی آمید، پلی فنیل اسید و غیره تهیه می شود. غشاء انتخاب شده برای اسمز معکوس باید ویژگی های خاص داشته باشد.

مثلاً در برابر مواد شیمیایی یا بیولوژیکی مقاوم بوده و قدرت تحمل فشار اعمال شده را داشته باشد و از همه مهمتر در برابر تغییرات مقاوم باشد.

طول عمر ممبران بستگی به نحوه نگهداری و راهبردی سیستم دارد که تقریبا 1 تا 3 سال می باشد.

ممبران باید هرچند ماه یکبار با موادشیمیایی (CIP) شستشو داده شود.

سیستم شستشوی ممبران: (Cleaning In place)

سیستم CIP در اسمز معکوس از یک مخزن ذخیره و پمپ فشارجهت تزربق مواد شستشو به داخل ممبران تشکیل شده است.

این مخزن ها که برای مخلوط کردن مواد شستشو استفاده میشود باید از جنس پلی پروپیلن یا فایبرگلاس با مقاومت در محدوده  1 تا 12 pH باشد.

دمای مناسب جهت شستشو بین 40 تا 350 درجه سانتی گراد می باشد و در زمانی که سرعت شستشو پایین است نباید دما کمتر از 15 درجه سانتی گراد باشد.

 حجم مخزن CIP با توجه  به اندازه حجم پرشل وسل، حجم آب خام و لوله کشی های برگشت تعیین میشود.

ممبرانها با مواد خاصی شستشو داده می شوند. شستشوی ممبران کار بسیار تخصصی  می باشد و نیاز به کارشناس مجرب دارد.

عوامل تعیین کننده زمان شستشوی ممبران:

  1. زمانی که میزان TDS خروجی به میزان 5 تا 10 درصد افزایش پیدا  کند.
  2. زمانی که اختلاف فشار آب  (تفاضل فشار آب ورودی و فشار آب پساب) بین 10 تا 15 درصد از حالت اولیه پس از 24 تا48 ساعت از کارکرد دستگاه باشد.
  3. زمانی که تولید آب به میزان 10 تا 15 درصد کاهش پیدا کند.

مراحل شستشوی ممبران:

مخزن شستشو را با آب تصفیه شده سیستم RO پر می کنیم. حجم محلول شستشو باید به اندازه ای باشد که پرشل وسل ها و لوله های مربوطه را پرکند.

سپس محلول شستشو را طبق محاسبه به مخزن اضافه کنیم که با استفاده از همزن کاملا مخلوط شوند. توجه داشته باشید مواد قبل از اختلاط کامل نباید وارد پرشل وسل و ممبرانها گردند.

ابتدا آب موجود در سیستم RO باید کامل تخلیه گردد، به این منظور در ابتدا محلول شستشو را با فشار کم وارد پرشل وسل میکنیم.

وارد کردن آرام محلول شستشو باعث تخلیه آب اضافی از ممبران می گردد. این کار را تا زمانی ادامه می دهیم که محلول شستشو در آب پساب و یا لوله های برگشتی مشاهده شود. سپس دبی و فشار را تنظیم میکنیم.توجه کنید که شیر فشار شکن جریان پساب حتما باید باز باشد.

 به منظور افزایش تأثیر شستشو دمای محلول باید طبق استاندارد دستور سازنده مواد شیمیایی و فشار آب ورودی حداکثر 4/5 بار  باشد.

مشاهده هرگونه تیرگی  و کدورت در محلول شستشو نشان دهنده این است که شستشوی خوبی انجام میگردد و برای ادامه شستشو باید از محلول شستشوی جدید استفاده شود.

زمانی که در شستشوی اسیدی از محلول اسیدی استفاده میکنیم کنترل pH بسیار مهم است.

اگر میزان pH بیشتر از 0.5 واحد افزایش یابد باید از اسید بیستری استفاده گردد.

بعد از ورود محلول شستشو به دستگاه پمپ ها را خاموش میکنیم تا عمل مکش مواد شستشو دهنده  در ممبرانها انتقال یابد.

مدت زمان لازم جهت انتقال در بعضی مواقع 1 ساعت و زمانی که رسوب گذاری زیاد باشد 10 تا 15 ساعت میباشد.

بعد از شستشوی ممبران ها و راه اندازی مجدد دستگاه RO، به مدت 30 دقیقه آب را از مدار خارج میکنیم تا مصرف نشود. زیرا ممکن است مواد شیمیای هنوز در ممبرانها باشد.

همچنین هنگام شروع کارکرد مجدد دستگاه کم کم فشار و دما را افزایش میدهیم. در سیستم چند مرحله ای بهتر است هرمرحله جداگانه شستشو داده شود.

نکاتی جهت شستشوی ممبران:

  1. مواد شستشوی اسیدی قابلیت از بین بردن مواد غیرآلی مانند آهن را دارند و مواد شستشوی قلیایی قابلیت از بین بردن مواد آلی را دارند.برای شستشوی ممبرانها نباید از اسید سولفوریک استفاده شود، زیرا باعث رسوب سولفات کلسیم می شود.
  2. جهت آماده سازی محلول شستشو برای ممبران بهتر است از آب تولید دستگاه استفاده شود ولی میتوان از آب خام هم استفاده کرد ولی باید مقدار بیشتری ازمحلول اسیدی یا بازی استفاده کرد.
  3. برای محلول اسیدی 2pH و برای محلول بازی 12pH و دمای 30 درجه سانتی گراد مناسب است و در دمای 35 درجه، PH  محلول باید بین 2 تا 11 باشد و برای دمای 50 درجه سانتی گراد PH بین 3 تا 10 باشد.
  4. در صورت عدم استفاده از دستگاه اسمز معکوس و خاموش بودن دستگاه بیش از 24 ساعت، میتوانیم از سدیم بی سولفات 1% و فرمالدئید 0.5% برای جلوگیری از خشک شدن ممبران استفاده گردد.

کاربرد اسمز معکوس (Reverse osmosis) در صنایع مختلف:

1-حذف املاح و سختی از آب بویلرها و دیگ بخار توسط فرآیند اسمز معکوس (Pure water for boilers at Powerplant)

2-تولید آب دیونایز شده (آب دمین) برای صنایع دارویی(Deionized water)

3-تولید هیدروژن

4-تولید آب مناسب برای شرب برای جوامع شهری

5-استفاده از اسمز معکوس جهت تامین آب مناسب صنایع غذایی

6-استفاده در کارواشها و شستشویی دستگاه های صنعتی

7-مورد استفاده در گلخانه ها

انواع دستگاه RO

دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس (Reverse osmosis) معمولاً به دو صورت صنعتی و خانگی طراحی و مورد استفاده قرار میگیرد.

1) دستگاه RO خانگی:

در این دستگاه ها غشاء به گونه ای طراحی میگردد که با فشار آب لوله کشی شهری (فشار معمولاً 2-4 bar) کار کند، بدین صورت که آب با فشار داخل لوله وارد پیش تصفیه ها و در نهایت وارد غشاء میگردد و با توجه به جنس غشاء مقداری از املاح در آب تصفیه شده حفظ میگردد و این املاح جهت آشامیدن مناسب به جا میباشد.

مزایای دستگاه تصفیه آب خانگی:

1-تصفیه آب و مطبوع کردن آب به علت حذف املاح مضر

2-حذف بوی کلر یا گازهای فاضلابی و نا مطبوع دیگر

3-حذف کدورت آب توسط دستکاه تصفیه خانگی

4-حذف رسوبات و زنگ آهن داخل آب

5-حذف سختی آب توسط فیلتر اسمز معکوس تصفیه خانگی

2) دستگاه RO صنعتی:

معمولاً این دستگاه ها برای حجم های بیش از 5m3/day در نظر گرفته میشود و راندمان تصفیه در حدود 98% میباشد.

بنابر این آب خروحی تقریبا عاری از املاح میباشد. انتخاب دستگاه مناسب بستگی به فاکتورهای زیادی از جمله TDS، آب ورودی، دبی آب و فراوانی و ارزانی و … دارد.

دستگاه تصفیه آب به روش RO از بخش های زیر تشکیل شده است:

1) شاسی استقرار
2) پمپ تحت فشار
3) ممبران
4) لوازم اندازه گیری الکتریکی

معمولاً ابعاد ممبران ها به صورت صنعتی در اندازه های 4 و 8 اینچ موجود میباشد.

شرکت کمال صنعت تولید کننده انواع دستگاه تصفیه آب خانگی و صنعتی میباشد. جهت مشاوره با کارشناسان ما با شماره 88022859 تماس حاصل نمایید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست