تکنولوژی دستگاه آب شیرین کن

تکنولوژی دستگاه آب شیرین کن

تکنولوژی به کار گرفته شده در دستگاه آب شیرین کن دریایی و آب شیرین کن صنعتی، فرایند اسمز معکوس Reverse osmosis می باشد. در این فرایند آب خام (تصفیه نشده) توسط پمپ با فشار به داخل محفظه ای که دارای غشاء نیمه تراوا یا ممبران membrane می باشد رانده می شود. چون ناخالصی ها تقریبا قادر به عبور از غشاء نیستند، در یک طرف آب تقریبا خالص یا آب شیرین (permeate) و در طرف دیگر آب تغلیظ شده از ناخالصی ها (concentrate) وجود خواهد داشت.

اساس کار آب شیرین کن اسمز معکوس RO

اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود. جهت طبیعی حرکت حلال (از پتانسیل شیمیایی بیشتر به پتانسیل شیمیایی کمتر) به گونه ای است که بتدریج محلول غلیظ، رقیق تر می شود تا جایی که غلظت نمک در دو طرف غشاء یکسان شود. این فرایند طبیعی، اسمز نامیده می شود.

هدف در تصفیه آب RO ، تولید آب شیرین از آب شور است. بنابراین با اعمال فشار مکانیکی می توان مولکولهای آب را وادار کرد که از سمت محلول رقیق تر به سمت محلول غلیظ تر حرکت کنند. یعنی برعکس جهت طبیعی حرکت کنند و بدین ترتیب مولکولهای آب از مولکولهای نمک جدا می شوند. این همان پدیده ای است که در اسمز معکوس اتفاق می افتد و باعث نمکزدایی و شیرین شدن آب های شور می گردد. اساس کار تمام دستگاه های آب شیرین کن، همین تکنولوژی است.

  اجزاء اصلی دستگاه اسمز معکوس RO

1. پمپ : برای تأمین فشار لازم آب ورودی (برای آبهای شور 25-12 بار و برای آب دریا 80-45 بار)
2. غشای نیمه تراوا یا ممبران تصفیه آب RO
3. شیر کنترل : در مسیر آب شور برای کنترل درجه تغلیظ قرار میگیرد.

دستگاه آب شیرین کن می تواند به طور پیوسته کار کند و املاح را تا 99% کاهش دهد. در این روش باکتری ها، ویروس ها و دیگر میکروارگانیسم ها یا ذرات بزرگتر از میکرون تقریبا به طور 100% حذف می شوند. اما به علت عدم آب بندی کامل سیستم اسمز معکوس، مقدار کمی از این ناخالصی ها ممکن است از غشاء عبور کرده و در آب تصفیه شده دیده شوند.

این فرایند برای تولید آب آشامیدنی از آب هایی که حاوی املاح زیاد و ناخالصی های آلی می باشند بسیار مناسب است. حتی با این روش می توان از آب دریا با املاح ppm 45000 نیز آب آشامیدنی تهیه کرد.

تکنولوژی ممبران اسمز معکوس (RO membrane)

در واقع پیشرفت تکنولوژی اسمز معکوس از یک پدیده ساده آزمایشگاهی به یک روش بسیار مهم صنعتی برای تصفیه آب صنعتی ، مرهون پیشرفت تکنولوژی ساخت ممبران بوده است. مبران (ممبرین) معمولا از استات سلولز، پلی آمید و پلی فنیل اکسید تهیه می شود. دبی آب تصفیه شده به مساحت و ضریب تراوایی ممبران بستگی دارد. از این رو ساخت غشاء از دو جنبه پیشرفت کرده است :

• قرار دادن مساحت بیشتری از صفحات غشاء در حجم کمتر
• استفاده از غشاهای با راندمان بالاتر

برای افزایش مساحت غشاء از چند روش استفاده می شود. از جمله استفاده از لوله های بسیار باریک، استفاده از صفحات متعدد و نیز صفحات حلزونی شکل لوله شده. ممبران اسمز معکوس در دو نوع کلی ممبران آب لب شور BW و ممبران آبهای شور SW وجود دارد. ممبران دریایی برای تصفیه آب دریا به وسیله آب شیرین کن دریایی کاربرد دارد.

 

ویژگیهای ممبران مناسب برای دستگاه آب شیرین کن اسمزمعکوس

• تراوایی آن برای آب زیاد و برای املاح بسیار کم باشد.
• قدرت تحمل فشار اعمال شده را داشته باشد.
• در برابر تغییراتpH مقاوم باشد.
• در برابر مواد شیمیایی یا بیولوژیکی مقاومت کافی داشته باشد.

 

اهمیت پیش تصفیه آب خوراک دستگاه آب شیرین کن

بخش بزرگی از فرایند تصفیه آب اسمز معکوس، پیش تصفیه Pre-treatment آب خوراک، قبل از ورود به سیستم می باشد. با توجه به نوع آب خام، معمولا آب قبل از ورود به آب شیرین کن در معرض فرایند های مختلف پیش تصفیه قرار میگیرد. زلال سازی آب و جداسازی مواد معلق از آن به وسیله فرایند انعقادسازی و لخته سازی در کلاریفایر و عبور آب خام از بستر فیلتر شنی از روش های متداول در صنعت تصفیه آب می باشد. یکی از مهمترین دلایل پیش تصفیه آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، جلوگیری از آلودگی ممبران می باشد. منظور از آلودگی غشا تجمع ذرات روی سطح آن و یا داخل حفره های آن است که باعث گرفتگی ممبران تصفیه آب RO و اختلال در عملکرد آن می شود.

 

 آلودگی ممبران اسمز معکوس

آلودگی ممبران می تواند ناشی از موارد زیر باشد:

• ذرات معلق و کلوئیدی
• اکسیداسیون موادی چون H₂S , Mn²⁺ , Fe²⁺
• فوق اشباع شدن نمکهای کم محلول
• فعالیت میکروارگانها و مواد بیولوژیکی

کنترل آلودگی بیولوژیکی روی غشاء ممبران

کاهش رشد فعالیت مواد بیولوژیکی در یک سیستم غشایی از اهمیت خاصی برخوردار است. این باکتریها در غیاب کلر آزاد و pH پایین در غشاء سلولز استات رشد می نمایند و باعث گرفتگی ممبران RO می شوند. گرفتگی ممبران ها موجب افت فشار دستگاه آب شیرین کن و افزایش هدایت الکتریکی آب خروجی دستگاه می شود. عوامل مذکور کاهش راندمان دستگاه آب شیرین کن را در پی دارد که عاملی نامطلوب محسوب میگردد.

راههای جلوگیری از آلودگی بیولوژیکی ممبران

1. بسترهای کربن فعال یا فیلتر کربنی : برای جلوگیری از رشد مواد بیولوژیکی روی سطح ممبران قبل از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس ، یک دستگاه فیلتر کربنی نصب می گردد. کربن اکتیو مواد آلی و میکروارگانیسم های موجود در آب را جذب و سپس تجزیه می کند.
2. تزریق هیپوکلریت سدیم : راه دیگر پیشگیری از رشد مواد بیولوژیک، تزریق ماده ضدعفونی کننده هیپوکلریت سدیم به آب خام می باشد. تزریق کلر باعث می شود آب اندکی ماهیت میکروب کشی داشته باشد و مانع گرفتگی ممبران دستگاه تصفیه آب RO ها به وسیله آلودگی بیولوژیکی گردد.

نقش کارتریج فیلتر

استفاده از فیلتر کارتریج در آخرین بخش سیستم پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب RO است. قرار گیری آن قبل از ورود آب خوراک سیستم آب شیرین کن به پمپ فشار بالا یا پمپ مرکزی دستگاه توصیه می شود. تقریبا تمام دستگاه های تصفیه آب RO نوعی فیلتر کارتریج در بالادست خود دارند. سطح فیلتر کارتریج زیاد نیست، از این رو فقط برای جذب آخرین ذرات باقی مانده مواد معلق از آب خوراک به کار می رود. چنانچه مواد معلق آب زیاد باشد، این فیلترها به سرعت مسدود می شوند. در نتیجه برای استفاده اقتصادی و بهینه از آنها، باید ابتدا آب خوراک را از بستر فیلتر شنی یا فیلتر کربنی عبور داد.