اسمز معکوس یک فرایند فیزیکی برای کاهش املاح آب می باشد که قادر است تا ۹۸ درصد از املاح آب را کاهش دهد . اساس این روش بر پایه فیلتراسیون می باشد. استفاده از یک فیلتر با قطر منافذ یک آنگستروم.
اسمز معکوس Reverse osmosis عالیترین سطح از بین روشهای فیلتراسیون موجود می باشد. اسمز معكوس(RO) تكنولوژي مدرني است كه آب را براي مصارف متعددي از جمله صنایع غذایی، تكنولوژي زيستي، صنایع دارویی، توليد برق، نمك زدايي آب دريا، مصارف شهري، تولید و پرورش دامی و … ، تصفيه مي نمايد.
امروزه با افزايش روز افزون میزان تقاضا براي آب خالص (تصفيه شده)، روند رشد صنعت اسمز معكوس نیز با افزايش رو به رشدی همراه شده است.
اساس کار این دستگاه های آب شیرین کن گروه صنعتی مهراس بر عبور مولکولهای غیر یونی مثل آب، از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است.
این غشاها به صورتی ساخته شده اند که مولکولهای خنثی را به راحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس جریان آب ورودی به دو جریان آب تصفیه شده و پساب تبدیل می شود. دراین سیستم ، غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد.
زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز، ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. پدیده اسمز زمانی رخ میدهد که آب خالص موجود در محلول نمکی رقیقی از میان ممبران به داخل محلول نمکی دیگری با غلظت بالاتر جریان پیدا کند.
بنابراین وقتی محلول نمک در یک طرف و آب خالص در طرف دیگر قرار می گیرد، ممبران به آب اجازه میدهد که به سمت دیگر تراوش پیدا کرده ولی نمک از ممبران عبور نکند.
بنابراین این سیستم سعی دارد به حالت تعادل برسد و غلظتهای هر دو طرف ممبران یکسان باشد و تنها راه رسیدن به این تعادل، عبور آب از میان بخش مربوط به آب خالص به سمتی است که دارای نمک می باشد تا محلول نمکی رقیق شود.
ممبران سیستم RO به عنوان یک مانع برای تمام نمکهای محلول و مولکولهای غیر آلی و مولکولهای آلی با وزن مولکولی تقریبی بیش از ۱۰۰ عمل میکند. به عبارت دیگر فقط مولکولهای آب به طور آزاد از میان ممبرین عبور کرده و جریان خالصی را تولید می کند و عملیات حذف نمکهای حل شده به مقدار ۹۵ الی ۹۹% انجام می پذیرد.
در اين سيستم تصفيه آب در دو مرحله انجام مي گيرد.
مهم ترین بخش در یک واحد آب شیرین کن یا RO ممبران آن می باشد چون قطر منافذ ممبران یک آنگستروم یعنی۱۰- ۱۰ متر می باشد
اگر آب ورودی به ممبران از نظر ذرات معلق گل و لایι کدورت کلر آزاد به صورت کنترل نشده وارد ممبران شود این مسئله گرفتگی ممبران را در پی خواهد داشت و باعث پیداشدن مشکلاتی در واحد آب شیرین کن خواهد شد.
مشکلاتی از قبیل کم شدن آب دهی ι کم شدن دفع املاح و در بدترین حالت پاره شدن یا از کار افتادن ممبران. پس وجود یک واحد پیش تصفیه برای این که بتواند مشخصات آب ورودی به ممبران را به حد مجاز برساند الزامی می باشد.
برای مثال کلر آزاد باقی مانده در آب باعث اکسید شدن و تخریب ممبران می شود پس وجود کلر در آب برای ممبران خطر ناک است.
فرم اکسید شده آهن و منگنز در ورودی آب به ممبران˛ صدمات شدیدی را به ممبران وارد می کند . بخش اعظم پیش تصفیه برای یک واحد آب شیرین کن در واقع رفع مشکلات ظاهری و شاخصه کدورت آب می باشد .
به صورت پیش فرض و در یک فرم کلی در دستگاه های آب شیرین کن(RO) گروه صنعتی مهراس یک مرحله از فیلتر شنی محتوی سیلیس یا آنتراسیت ι یک مرحله کربن اکتیو(ذغال فعال ) و یک مرحله کارتریج فیلتر (MF) استفاده می شود.
البته در بعضی از آب های دارای شرایط خاص می توان از سختی گیر نیز برای کنترل برخی از املاح که قابلیت چسبندگی در سطح ممبران را دارند استفاده کرد. به طور کلی پیش تصفیه شامل بخش هایی است که با عث افزایش کارایی و طول عمر ممبران می باشد که بر اساس آنالیز آب طراحی می شود.
در گروه صنعتی مهراس برای طراحی یک واحد آب شیرین کن ابتدا با توجه به آنالیز آب یا حداقل TDS آّب ودیگر مشخصات آب از قبیل PH و دبی مورد نیاز می توان با استفاده از نرم افزار مربوط به شرکت های مختلف سازنده ممبران ι تعداد ممبران ι فشار مورد نیاز ιدبی ˛کیفیت آب خروجی را مشخص می شود و از صحت درست بون طراحی اطمینان حاصل می گردد. اما برای استفاده کردن از این نرم افزار ابتدا باید با چندتعریف آشنا شد.
غشاء نیمه تراوا یا ممبرانmembrane)) : غشایی از جنس پلی آمید یا سلولز استات با قطر منافذ یک آنگستروم که آبدوست بوده و فقط به مولکول های آب اجازه عبور می دهد. ممبران در سه سایز ۲٫۵ ι۴ و ۸ اینچ در بازار موجود است.
پرشروسل(pressure vessel): محفظه ای است که ممبران در آن قرار می گیرد. و شامل یک ورودی برای و دو خروجی برای آب تولیدی(permeate) و دور ریز (concentrate)می باشد.
آنتی اسکالانت: مواد ضد رسوبی است که برای جلوگیری از رسوب کردن املاحی در آب که خاصیت چسبندگی به ممبران را دارند مانند کربنات و بی کربنات ها و… به آب ورودی یا خوراک تزریق می شود.
ویژه گی های بارز آب شیرین کن (RO) گروه صنعتی مهراس
طراحی دقیق و شبیه سازی با نرم افزار های مربوطه مانند Rosa و Revit با توجه به آنالیز آب
تمام اتوماتیک و مجهز به نمایشگر
زیبایی ساختاری
گارانتی یک ساله و ۱۰ سال خدمات پس از فروش
طول عمر مفید بسیار بالا
دفع حداکثری املاح مازاد
زیبایی و ساختار مناسب
تمامی تجهیزات مورد استفاده در آب شیرین کن های گروه صنعتی مهراس از برند های روز دنیا می باشد.
طراحی و ساخت بر اساس نوع مصرف(درمانی، صنعتی ، شرب دام و طیور، شرب انسان).
دستورالعمل تنظيم و بهره برداري از دستگاههای آب شیرین کن (RO) گروه صنعتی مهراس
در اين مرحله مواد معلق توسط سيليسهاي موجود در ستون فيلتر شني، تا ميزان ۲۰۰ ميكرون از آب عبوري حذف مي شود و فيلترها پس از مدتي كاركرد اشباع مي شوند كه نياز به شستشو دارند.
نحوه شستشوي فيلتر شنی ( (Back Wash به شرح زير است:
در حالت عادي جريان آب در داخل فيلتر از بالا به پائين است كه در حالت شستشویBack wash، اين روند بايد بر عكس شود تا مواد معلق جمع شده در بالاي فيلتر به بيرون هدايت شود. در روي هر فيلتر يك شيرنيمه اتومات نصب شده كه با تغيير حالت شير مي توان سيليسها و كربن داخل فيلتر را احياء كرد.
شير مجهز به يك اهرم تنظيم كننده است كه توسط اين اهرم ما مي توانيم مسير عبور آب از فيلتر را تغيير دهيم. در حالت نرمال يا كار، اهرم شير را بر روي شماره ۱ به نام ( filtration ) قرار مي دهيم. در اين حالت جريان آب از بالا به پائين است و مواد معلق موجود در آب ورودي تا حدود ۲۰۰ ميكرون حذف مي شود.
براي احياءاهرم را بر روي شماره ۲ به نام Back wash مي چرخانيم. حال جريان عبوري معكوس شده و شدت آب مواد معلق انباشته شده بر روي فيلتر را از دريچه دورريز به مسير فاضلاب هدايت مي كند.
درفيلترهاي كربني از طريق كربن فعال استفاده شده در فيلتر، مقداري از مواد عالي آب و كلر و مواد معلق حذف مي شود و كربن در حذف رنگ و بو نيز نقش بسزائي دارد.
شستشوي فيلتر كربني نيز همانند فيلتر شني است و زمان شستشوي اين فيلترها با توجه به اختلاف فشار ورودي و خروجي تعيين مي شود.
در مرحله سوم آب از فیلترهای کارتریج عبور می کند كه در اين مرحله مواد معلق تا ۵ ميكرون قابل حذف است.
مهمترين و اصلي ترين قسمت اين دستگاه، فيلتر كردن آب توسط فيلترهاي فشار بالائي به نام ممبران است. عمر ممبرانها با توجه به راهبري و نگهداري دستگاه و كيفيت آب ورودي تعيين ميشود كه عمرآنها از ۱ الي ۳ سال تخمين زده ميشودو اين فيلترها هر چند ماه يكبار بايد با مواد شیمیایی مخصوص شستشو شوند.
پارامترهای لازم برای انجام نصب دستگاه Ro:
الف – چک کردن میزان دبی آب ورودی و میزان فشار اولیه ( حداقل ۲ بار )
ب – کنترل مشخصات برق ورودی و تطبیق آن با شرایط دستگاه Ro
ج – برآورد متراژ و آماده سازی محل استقرار سر پوشیده دستگاه RO
د – کنترل و آماده سازی مسیر آب دوریز ( فاضلاب )
ه – چک کردن وجود مخازن ذخیره و تطبیق ظرفیت آنها با میزان ورودی و تولید دستگاه RO
و – قرار نگرفتن دستگاه در معرض آب و هوای بسیار متغیر
م – تعیین یک پمپ کمکی در صورت وجود اختلاف سطح دستگاه با مخزن ذخیره اولیه و یا کمبود فشار اولیه به هر دلیل.
مراحل کلی نصب پکیج
الف – وصل لوله های آب خام ورودی ( مخزن ذخیره اولیه ) از پمپ به ورودی پیش تصفیه ( فیلترهای شنی و زغالی)
ب – وصل لوله های خروجی پیش تصفیه به واحد RO
ج – وصل خروجی آب تولیدی از دستگاه RO به مخزن ذخیره ثانویه
د – وصل خروجی آب دوریز ( فاضلاب ) به منبع مورد نظر
سيستم شستشوي ممبرانها( CIP)
به طور کلی این سیستم از یک مخزن ذخیره و پمپ فشار جهت تزریق مواد شستشو به داخل ممبرانها تشکیل شده است. ممبرانهابا مواد خاصي شستشو مي شوند از جمله آنها اسيد مخصوص، باز و … مي باشند. شستشوي ممبرانها نياز به تخصص خاصي دارد و براي اين عمل بايد از افراد متخصص و مجرب استفاده شود.
میزان TDS خروجی افزایش می یابد. ۲ – اختلاف فشار (membrane in و membrane out ) 3 – میزان تولید Permeate کاهش می یابد.
تزريق آنتي اسكالانت
مواد ضد رسوب آنتي اسكالانت موادي است كه در آب ورودي دستگاه تزريق ميشود تا از رسوب در ممبرانها جلوگيري كند و تزريق اين مواد در آب ورودي بسيار مهم و حائز اهميت است.
تزريق اين مواد نيز با دوزينگ پمپ انجام گرفته و رنج تزريق اين مواد از ۳ تا ۵ گرم در هر متر مكعب آب نوسان دارد. مواد آنتي اسكالانت را در مقياس معيني در ۲۰ ليتر آب حل كرده و در سيستم تزريق مي كنيم.
گیج فشار
۴ گيج فشار بر روي پانل سيستم نصب شده است كه دو گيج براي آب ورودي و خروجي كارتريجها و دو گيج براي آب ورودي و خروجي ممبرانها تعبيه شده است كه گيجهاي ورودي كارتريجها با Filter in و خروجي با filter out بر روي پانل نام گذاري ميشود و گيج ورودي ممبرانها را با membrane in و خروجي ممبرانها را با membrane out را نام گذاري مي كنند.
دبي سنجها (flow meter)
بر روي پانل دو ستون شيشه اي نيز نصب شده است كه ميزان آب توليدي و دور ريز را به ما نشان مي دهد كه فلومتر توليد را با permeate و فلومتر دورريز را با concentrate مشخص مي كنند.
شير كنترل
يك شير كنترل نيز بر روي پانل دستگاه وجود دارد كه ميزان فشار سيستم و ميزان دور ريز و توليد دستگاه با اين شير تنظيم ميشود.
TDS متر
حسگر اين دستگاه در مسير آب توليدي قرار مي گيرد كه مواد جامد محدود آب را اندازه گرفته و توسط شير ميكس مواد محلول آب در حد استاندارد و دلخواه تنظيم مي شود.
نکات مهم در بهره برداری از آب شیرین کن های (RO) گروه صنعتی مهراس:
در جدول زیر مشکلات احتمالی برای دستگاهها آب شیرین کن گروه صنعتی مهراس(RO) و راه های رفع مشکل آن به طور اجمالی بحث شده است
مشکلات در بهره برداری از آب شیرین کن صنعتی(RO) ناشی از دبی کم آب تولیدی در حالت های مختلف و روش حل آن
| شرایط دفع املاح یا کاهش TDS | علت وقوع | معلول | روش حل مشکل |
| معمولی | پیش تصفیه نامناسب | گرفتگی ممبران | اصلاح پیش تصفیه و شستشوی ممبران |
| استفاده از آنتی اسکالانت نامناسب | گرفتگی ممبران | شستشوی ممبران | |
| عدم وجود رطوبت کافی | خشک شدن ممبران | نگه داری غشاء در آب تحت فشار ۱۰ بار برای مدت نیم ساعت یا خیساندن غشاء در اسید نیتریک یک درصد برای مدت یک الی ۲۴ ساعت | |
| بالا | ورود مواد کلوئیدی در آب ورودی به سیستم | رسوب گرفتگی ممبران | اصلاح پیش تصفیه و شستشوی ممبران |
| حضور یون های فلزی بیش از حد مجاز | اصلاح پیش تصفیه و شستشوی ممبران | ||
| کم | فشار یا ذمای بیش از اندازه یا وجود ضریه قوچ | فشردگی غشاء | تعویض ممبران آسیب دیده |
| ورود مواد آلی با جرم مولکولی بالا یا ذرات روغنی | جرم گرفتگی مواد آلی | اصلاح پیش تصفیه و شستشوی ممبران |
مشکلات در بهره برداری از آب شیرین کن صنعتی(RO) ناشی از دفع املاح پایین در آب تولیدی در حالت های مختلف و روش حل آن
| شرایط دبی آب ورودی | علت | معلول | روش های حل مشکل |
| معمولی | نشت در اتصالات و کپ های پرشر وسل | ترکیب آب تصفیه شده با آب ورودی | چک کردن اتصالات و کپ ها |
| تغییر وضعیت غشا | اختلاف فشار خیلی بالاι ضربه قوچ و ….. | اصلاح شرایط عملیاتی | |
| زیاد | وجود مواد اکسنده ماننده کلر | اکسید شدن ممبران | اصلاح پیش تصفیه و حذف کلر |
| افزایش فشار دو طرف ممبران | بر هم خوردن ساختار ممبران | اصلاح شرایط عملیاتی | |
| کم | وجود مواد ریز و کلوئیدی | گرفتگی ممبران | اصلاح پیش تصفیه و شستشوی ممبران |
