دستگاه تصفیه آب صنعتی

 

در دهه های اخیر استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی – که با نام های آب شیرین کن صنعتی و دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس نیز شناخته می شود – به میزان وسیعی افزایش یافته است. دلیل عمده گسترش استفاده روز افزون این دستگاهها، كمبود شدید آب در کشورهای مختلف می باشد. علاوه بر تامین آب آشامیدنی استفاده از آب تصفیه شده برای صنایع بسیار ضروری است. وجود ناخالصی در آب مصرفی صنایع بسیار زیان بخش است که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

– ایجاد رسوب دردستگاههای حرارتی و برودتی، که رسوب زدایی آنها سخت و گاه غیرممکن است.

– تولید بخار با کیفیت پایین در دستگاه های تولید بخار و توربین.

– رسوب و خوردگی بویلر، دیگ بخار و دیگر سیستم های حرارتی و گرفتگی لوله ها.

– اتلاف مواد شیمیایی مانند صابون

– باقی گذاردن لکه روی محصولات غذایی و نساجی

 

مطلوب ترین آب برای اکثر صنایع، آب بدون یون می باشد. اما هزینه تصفیه آب تا رسیدن به مرحله آب بدون یون بسیار زیاد است. لذا برای صنعت مناسبترین آب، آبی است که هزینه تصفیه آن کمتر از مخارج درمان عواقب زیان بخش ناخالصیها باشد. برای اکثر صنایع رسیدن به این امر با استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی ( دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO ) امکان پذیر می باشد. با توجه به نیاز صنایع گوناگون کیفیت آب خروجی مورد انتظار برای این دستگاهها متفاوت خواهد بود.

 

نحوه عملکرد دستگاه تصفیه آب صنعتی 

فرایند اسمز پدیده ای طبیعی است. در این فرایند آب در دو طرف غشا از غلظت کم بطرف غلظت بیشتر جریان می یابد. این فرایند تا رسیدن به تعادل در دو طرف غشا ادامه می یابد. در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO عکس این فرایند و با عبور آب از غشاء نیمه تراوا  از طرف غلظت زیاد املاح به سمت دیگر انجام می شود. در این فرایند آب به وسیله پمپ فشاربالا، با عبور از غشاء نیمه تراوا به دو قسمت تقسیم میشود.

الف – آب شیرین : كه محصول نهایی دستگاه تصفیه آب می باشد(permeate).

ب- آب شور : كه حاوی املاح موجود در آب است و باید دفع گردد.(concentrate).

 

 

کاربردهای دستگاه تصفیه آب RO

تولید آب آشامیدنی : تصفیه آب شرب یکی از مهمترین مصارف تصفیه آب صنعتی است. آب شرب بهداشتی از طریق تصفیه آب چاه، آب رودخانه و همچنین تصفیه آب دریا تامین می شود.

صنایع نفت و پتروشیمی : تصفیه آب برای بسیاری از بخش های صنایع بزرگ مانند نفت و پتروشیمی مهم و کلیدی است.

صنایع و کارخانجات : کلیه صنایع فلزی، صنایع غذایی، مواد شوینده و بهداشتی، صنایع نساجی، لاستیک سازی و تولیدات گوناگون برای حفظ کیفیت تولیدات خود نیاز به آب تصفیه شده دارند.

صنایع داروسازی : تصفیه آب فوق خالص و تولید آب دیونیزه در صنایع دارویی کاربرد فراوان دارد.

صنایع کشاورزی و دامپروری : تصفیه آب چاه برای کشاورزی، تصفیه آب گلخانه ها، تصفیه آب دامپروری، تصفیه آب مرغداری ها و پرورش ماهی و آبزیان باعث افزایش بهره وری و کیفیت محصولات می گردد.

اجزای دستگاه تصفیه آب صنعتی RO

در این قسمت بخش های کلی دستگاه آب شیرین کن معرفی می شوند. طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی RO باید با آنالیز آب خام و تحلیل آن با دانش و نرم افزارهای روز دنیا انجام گردد. انتخاب قطعات مناسب از لحاظ ظرفیت و کیفیت باعث افزایش بازده و عمر مفید دستگاه خواهد شد. در مورد تصفیه آب صنعتی RO باید گفت در برخی موارد خاص از سیستم های مکمل در کنار دستگاه RO استفاده می شود. به عنوان مثال در برخی موارد که سختی آب بسیار بالا باشد از دستگاه سختی گیر به عنوان پیش تصفیه دستگاه RO استفاده می شود.

پمپ تغذیه Feed pump

پمپ تغذیه Feed pump فشار اولیه آب ورودی را برای دستگاه تصفیه آب RO تامین می کند. جنس پمپ ها با توجه به نوع آب خام، استیل 316 یا استیل 304 یا چدن میباشد.عموما پمپ چدنی و استیل 304 برای آب لب شور Brakish water و استیل 316 برای آبهای شور Sea water  کاربرد دارد. البته در مواردی نیز بنا به اهمیت پروژه و شرایط آب و هوایی محل بهره برداری، از پمپ های استیل استفاده می شود. پمپ های استیل کیفیت، عمر و دوام و بالطبع قیمت بالایی دارند. برندهای معتبر موجود در بازار Lowara ,Ebara ,Grundfos و نیز برندهای CNP ,LEO هستند.

پیش تصفیه – سیستم های ضدعفونی

در صورت وجود آلودگی میکروبی در آب خام، سیستم ضدعفونی برای دستگاه  تصفیه آب صنعتی در نظر گرفته می شود. روشهای ضد عفونی آب شامل تزریق کلر یا ازن یا اشعه UV است اما ضدعفونی به عنوان پیش تصفیه معمولا توسط کلرزنی انجام می شود. کلرزنی آب ورودی به سیستم باید پیش از فیلتراسیون انجام گردد. زیرا آلودگی میکروبی می تواند باعث آلودگی و لجن در فیلترها گردد. کلرزنی آب به وسیله پمپ تزریق Dosing pump از داخل منبعی که به این منظور در نظر گرفته شده انجام می شود. تزریق ازن به وسیله دستگاه ازن ژنراتور انجام می شود. ازن ژنراتور و لامپ UV معمولا برای سیستمهایی که از لحاظ بهداشتی حساس هستند استفاده می شوند.

پیش تصفیه – فیلتر شنی Sand Filter

فیلتر شنی Sand filter برای حذف ذرات معلق در آب کاربرد دارد. این ذرات باید پیش از وارد شدن به ممبران دستگاه تصفیه آب RO حذف شوند. فیلتر شنی حاوی سیلیس یا مخلوطی از سیلیس و آنتراسیت و گارنت است. دانه های سیلیس معمولا با دو یا سه درجه بندی از لحاظ اندازه ذرات مورد استفاده قرار می گیرند. در حالت طبیعی دانه های درشت و با وزن مخصوص بیشتر در پایین و دانه بندی ریز در بالای آن قرار می گیرند. این موضوع باعث ایجاد فشار منفی داخل مخزن می شود. راه حل معمول این مشکل، جریان معکوس آب از پایین به بالاست. راه حل دیگر استفاده از آنتراسیت و گارنت به همراه سیلیس است. در این دانه بندی سه لایه، از پایین به بالا گارنت، سیلیس و آنتراسیت قرار می گیرند.

پیش تصفیه – فیلتر کربنی Carbon Filter

فیلتر کربنی Carbon filter حاوی کربن فعال یا کربن اکتیو Activated Carbon است. کربن فعال ماده ای جامد به صورت دانه های سیاه رنگ است. کربن اکتیو برای حذف بو و رنگ و مواد آلی آب استفاده می شود. در این مرحله از پیش تصفیه، مواد آلی حذف می گردند تا از تجمع و رسوب آنها بر روی ممبران جلوگیری شود. رسوب مواد آلی باعث گرفتگی ممبران RO می گردد. از لحاظ ترتیب قرارگیری در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس، فیلتر کربنی پس از فیلتر شنی قرار می گیرد. با توجه به نوع آب خام در برخی موارد نیازی به قرارگیری فیلتر کربنی در دستگاه تصفیه آب RO نیست.

پیش تصفیه – فیلتر کارتریج Cartridge Filter

فیلتر کارتریج Cartridge Filter یا فیلتر میکرونی بخشی از ذرات معلق موجود در آب را حذف می کند. کارتریج فیلتر در داخل محفظه ای قرار می گیرد که به آن هوزینگ می گویند. هوزینگ ها می توانند حاوی یک یا چند کارتریج فیلتر باشند. هوزینگ تک المان، هوزینگ دو المانه و سه المانه و… از جنس پلی پروپیلن PP یا استیل ساخته می شوند. فیلتر کارتریج می تواند از جنس الیافی کنفی یا PP باشد. فیلتراسیون به عنوان یک فرایند پیش تصفیه شامل گذر آب از فیلترهایی است که بنا به تشخیص طراح در خط تصفیه آب RO قرار می گیرند. فیلتر کارتریج آخرین مرحله فیلتراسیون پیش از ورود به ممبران تصفیه آب RO می باشد.

پمپ فشار بالا High pressure pump

پمپ فشار بالا  High Pressure pump فشار لازم برای عبور آب از داخل ممبران را تامین می کند. آب برای عبور از منافذ ممبران RO باید فشار بالایی داشته باشد. مانند پمپ تغذیه جنس پمپ High pressure نیز با توجه به نوع آب خام می تواند استیل 316 یا استیل 304 یا چدن باشد. پمپ های معتبر موجود در بازار Lowara ,Ebara ,Grundfos و نیز برندهای CNP ,LEO هستند.

سیستم تزریق – دوزینگ پمپ Dosing pump

پمپ تزریق (دوزینگ پمپ) Dosing pump همانطور که از نامش پیداست برای تزریق مواد شیمیایی کاربرد دارد. تزریق مواد شیمیایی گوناگون که در خط تصفیه RO به آب افزوده می شوند توسط چند دوزینگ پمپ انجام می شود. تزریق آنتی اسکالانت ، تزریق متابی سولفیت سدیم SMBS، کلر، اسید و قلیا و هر ماده شیمیایی که در روند تصفیه آب RO استفاده می شود توسط دوزینگ پمپ انجام می شود. در سیستم تزریق اتوماتیک ، دوزینگ پمپ ها توسط سیستم فرمان مرکزی دستگاه کنترل می شوند و در زمان مورد نیاز فعال می شوند. در سیستم تزریق نیمه اتوماتیک ، دوزینگ پمپ با تنظیم کاربر تزریق را به صورت مداوم انجام می دهد.

فیلتر ممبران RO

ممبران RO یا ممبرین RO membrane یا غشای اسمز معکوس یکی از مهمترین قسمت های دستگاه تصفیه آب صنعتی است. کیفیت ممبران دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس در عملکرد دستگاه بسیار تاثیرگذار است. ممبران اسمز معکوس در دو طبقه کلی دسته بندی می شود. یکی ممبران آب شور یا ممبران دریایی Sea Water که مخصوص آبهای با TDS بسیار بالا و آب دریاست. دیگری ممبران آب لب شور Brakish Water که برای تصفیه سایر آبها هستند. برندهای معتبر در این زمینه ممبران فیلمتک Filmtec و ممبران Hydranautics امریکا هستند.

پرشر وسل Pressure vessel

پرشر وسل Pressure vessel محفظه سیلندر شکلی است که ممبران تصفیه آب RO داخل آن قرار می گیرند. هر وسل می تواند حاوی یک یا چند ممبران اسمز معکوس RO باشد. با توجه به فشار بسیار بالای جریان آب داخل وسل ها، جنس وسل ها و اتصالات آنها اهمیت فراوانی دارد. فشار عملکردی پرشر وسل ها معمولا بیش از 300psi / 20bar می باشد. مهمترین برندهای پرشروسل موجود در ایران  Winder, ROPV, Pyro, Codeline هستند.

تابلو برق و سیستم پایش

برای دستگاه آب شیرین کن داشتن یک تابلو برق ساده کافی نیست. سیستم پایش اتوماتیک مجهز به کنترل پنل HMI علاوه بر کنترل کلیه قطعات دارای مانیتوری است که کلیه اطلاعات سیستم را در اختیار کاربر قرار می دهد.  بروز هرگونه خطا در این سیستمها به راحتی قابل تشخیص و رویت است. از اینرو یک کاربر با آموزش اولیه قادر به راهبری دستگاه تصفیه آب RO خواهد بود.

پایپینگ Piping

دقت در انتخاب جنس لوله کشی داخلی دستگاه تصفیه آب صنعتی RO و نحوه انجام اتصالات بسیار مهم است. عدم انجام صحیح اتصالات باعث نشت آب و خوردگی قطعات می گردد. جنس لوله ها با توجه به شرایط محیطی و نوع آب میتواند استیل یا upvc باشد. دستگاههای تصفیه آب معمول با پایپینگ upvc ساخته می شوند. پایپینگ و اتصالات استیل 304 و استیل 316 برای آبهای شور مناسب می باشد. همچنین در مواردی که دستگاه در آب و هوای مرطوب کار می کند و در معرض خوردگی می باشد استفاده از لوله کشی استیل توصیه می شود. پایپینگ استیل دوام و طبیعتا قیمت بالایی دارد.

مخازن

مخازن دستگاه بر اساس نیاز میتواند شامل مخزن آب ورودی، مخزن مواد شیمیایی، رزین تبادل یونی ، مخزن CIP و… باشد. مخازن دستگاه تصفیه آب RO از جنس پلی اتیلن، FRP، GRP، استیل ساخته میشوند. مخازن ورق فلزی غیر استیل برای ذخیره مواد شیمیایی مناسب نیستند. زیرا به مرور زمان دچار زنگ زدگی و خوردگی و نهایتا آسیب به کل دستگاه می شوند. مخزن FRP پرکاربردترین نوع مخازن مورد استفاده در تصفیه آب صنعتی است.

شاسی و بدنه دستگاه

شاسی دستگاه با توجه به شرایط محیطی محل نصب دستگاه تصفیه آب صنعتی RO میتواند استیل یا چدن باشد. شاسی چدنی بایستی دارای رنگ کوره ای مقاوم در برابر آسیب های فیزیکی باشد. شاسی استیل معمولا در دستگاه آب شیرین کن دریایی در شرایط آب و هوایی مرطوب استفاده می شود. مقاومت شاسی در برابر بار مخازن و تجهیزات دستگاه تصفیه آب صنعتی اهمیت فراوان دارد و باعث عمر بیشتر کل دستگاه می گردد. دقت در جوشکاری آهن آلات و اتصالات پیچی باعث حفظ کیفیت دستگاه آب شیرین کن در درازمدت می گردد.

سایر اجزای سیستم

ابزارهای اندازه گیری شامل فشارسنج، PHمتر، فلومتر، TDSمتر برای اندازه گیری پارامترهای مهم سیستم ضروری است. ابزارهای کنترلی شامل گیج فشار، سوئیچ ها و نیز شیرهای دستی و اتوماتیک بخش هایی هستند که کنترل ورود و خروج بموقع آب و مواد شیمیایی را در دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO انجام می دهند.

قیمت دستگاه تصفیه آب صنعتی

در انتخاب دستگاه آب شیرین کن از سازندگان مختلف تنها هزینه اولیه دستگاه را نباید مدنظر قرار داد. انتخاب یک دستگاه تصفیه آب صنعتی ارزان همیشه مقرون به صرفه نیست. زیرا باید به عمر دستگاه تصفیه آب صنعتی، میزان برق مصرفی، ریکاوری و هزینه مواد شیمیایی دستگاه تصفیه آب توجه کرد. انتخاب یک دستگاه با طراحی نادرست قطعا باعث افزایش هزینه نگهداری دستگاه تصفیه آب صنعتی RO و یا حتی عدم کارایی درست دستگاه و عمر کوتاه آن خواهد شد. ظرفیت دستگاه تصفیه آب صنعتی از 5 مترمکعب در شبانه روز تا چندهزار مترمکعب در شبانه روز قابل تامین است. بدیهی است برآورد درست مقدار مورد نیاز باعث کاهش هزینه و قیمت دستگاه آب شیرین کن می گردد. همچنین پیش بینی نیاز آتی باعث جلوگیری از هزینه مجدد جهت ارتقای دستگاه تصفیه آب RO خواهد بود.