زمان تعویض ممبران صنعتی چه موقعی است؟

زمان تعویض ممبران های صنعتی در دستگاه های آب تصفیه آب اسمز معکوس، یکی از مهمترین سوالات و چالش هایی است که تیم بهره برداری با آن مواجه است. در پاسخ به این سوال، بسیاری از شرکت ها از یکسری قواعد تجربی کلی مانند موارد زیر استفاده می کنند:

- بعد از گذشت مدت زمان سه سال (زمان گارانتی ممبران توسط برخی شرکت های معتبر تولید کننده ممبران در سطح بین المللی)

- افزایش هدایت الکتریکی (Conductivity) آب تصفیه شده با توجه به الزامات تعریف شده برای خروجی دستگاه

- کاهش مقدار آب تصفیه شده تولید دستگاه با توجه به حد نصاب تعیین شده در طراحی

اما اتکای صرف به یک یا چند معیار ساده مانند معیارهای فوق ممکن است به تعویض زودهنگام ممبران ها و افزایش هزینه منجر شود.  ممبران های RO معمولاً برای عمر بیش از 10 سال بدون تغییر در میزان ممانعت از عبور نمک (Salt Rejection) و دبی آب تصفیه شده طراحی و ساخته می شوند. افت عملکرد ممبران صرفاً به دلیل عمر آن قاعدتاً می بایست بسیار به آهستگی و پس از گذشت چندین سال اتفاق بیفتد. به عبارتی دیگر، تعداد سالهایی که از ممبران استفاده شده است، نقش تعیین کننده ای در عمر ممبران ندارد. زمان تعویض ممبران بیش از هر چیزی تابع کیفیت "نگهداری" از ممبران و دستگاه تصفیه آب است. 

در ادامه این مقاله به بررسی چند عامل مهم تأثیرگذار بر زمان تعویض ممبران پرداخته شده و توضیحات کافی در خصوص آنها ارائه خواهد شد.

 

وجود کلر در آب

 

اگر یک ماده اکسید کننده قوی مانند کلر با ممبران تماس داشته باشد، طول عمر ممبران به شدت کاهش خواهد یافت. مقدار صدمه ای که ممبران در این حالت می بیند، بستگی به دو عامل میزان غلظت کلر آزاد و مدت زمانی که ممبران با کلر در تماس بوده، دارد.

ممبران های از جنس پلی آمید نسبت به ممبران های از جنس سلولز استات در مقابل کلر آزاد بسیار آسیب پذیرتر هستند. ممبران های پلی آمیدی در صورتی که بین 200 تا 1000 ساعت با 1 ppm کلر آزاد در تماس باشند، بشدت آسیب می بینند. اگر غلظت کلر آزاد از 1 ppm بالاتر باشد، این مدت زمان نیز به همان نسبت کاهش خواهد یافت.

میزان تخریب ممبران توسط کلر در pH های بالاتر و نیز در صورت وجود یون های فلزی در آب (مانند آهن) سرعت بیشتری نیز به خود می گیرد.

طولانی شدن زمان تماس کلر با ممبران باعث کاهش ممانعت عبور نمک و افزایش دبی آب تصفیه شده خروجی می شود که مقدار دقیق این افزایش را می توان با نرمالیزه کردن دبی خروجی با توجه به تغییرات دما و فشار کاری با دقت بهتری اندازه گیری کرد.

بنابراین، در صورت مشاهده وضعیت غیر قابل قبول کاهش ممانعت عبور نمک و افزایش دبی نرمال شده آب تصفیه شده بصورت همزمان، توصیه می شود که تمامی ممبرانهای دستگاه تعویض شوند. حتی در صورتیکه دستگاه آب شیرین کن دو مرحله ای باشد و امکان نفود آب حاوی کلر آزاد از مرحله اول به دوم وجود داشته باشد، در صورت مشاهده علائم فوق، ممبرانهای مرحله دوم نیز می بایست تعویض شوند.

 

گرفتگی ممبران ناشی از ذرات معلق

 

گرفتگی ممبران آب شیرین کن

 

یکی از مهمترین دلایل افت عملکرد در ممبران های اولیه دستگاه می تواند به دلیل وجود گرفتگی (Fouling) ناشی از ذرات معلق موجود در آب خام ورودی باشد.

گرفتگی (Fouling) شدید، متداولترین دلیل کاهش عمر ممبران است. زمانی گرفتگی ممبران، "شدید" محسوب می شود که افت فشار آب تغلیظ شده (Concentrate) نسبت به آب خام (Feed) بیش از 15% افزایش و یا دبی نرمالیزه شده آب تصفیه شده (Permeate) بیش از 15% کاهش پیدا کند.

افزایش هدایت الکتریکی آب تولیدی معمولاً یکی از نشانه هایی است که احتمال نیاز به تعویض ممبران ها را زیاد می کند. اما قبل از اقدام برای تعویض همه ممبران ها، بهتر است تا میزان هدایت الکتریکی در هر پرشر وسل را اندازه گیری کرد. 

در برخی موارد، ممکن است تعویض تعداد محدودی از ممبرانها در یک بخش از دستگاه آب شیرین کن مشکل افزایش هدایت الکتریکی آب خروجی را حل کرده و به این ترتیب نیازی به تعویض کل ممبران ها نباشد.

 

 

بنابراین در صورت مشاهده افزایش عبور نمک از ممبران های دستگاه، توصیه می شود که هدایت الکتریکی آب در خروجی هر پرشر وسل بصورت جداگانه بررسی شود تا ضمن شناسایی منطقه مشکل دار، تنها نسبت به تعویض ممبرانهای همان پرشر وسل ها اقدام شود.   

در صورت ایجاد گرفتگی بیولوژیکی و یا ته نشینی و فشردگی سیلیس بر روی سطح ممبران، شستشوی ممبران نیازمند زمان بیشتری خواهد بود. اگر ذرات معلق درشت تر نیز بر روی این مواد تجمع کرده و باعث گرفتگی و بسته شدن کانالهای عبور آب از منافذ ممبران شوند، شرایط دشوارتر شده و عملاً مواد شوینده امکان دسترسی به مناطق دچار گرفتگی را نخواهند داشت. در این حالت اگر عملیات شستشوی ممبران در محل دستگاه باعث بازگرداندن میزان ممانعت عبور از نمک و دبی آب تصفیه شده به حالت پیش از گرفتگی نشود، می بایست از شستشوی خارج از محل (Offsite Cleaning) استفاده شود.

 

 

 

انواع مواد شوینده ممبران

 

همانطور که گفته شد، گرفتگی ممبرانها باعث افت دبی نرمال آب تصفیه شده در ممبران شده و این اتفاق در ممبرانهای اولیه شدت بیشتری دارد، چون میزان آب تصفیه شده در آنها بیشتر است. بتدریج که میزان تولید آب در ممبران های ابتدایی به دلیل گرفتگی کاهش می یابد، ممبران های بعدی مجبور به تولید آب بیشتر شده و بتدریج گرفتگی در آنها نیز گسترش پیدا می کند.

در صورتی که دبی آب نرمال تولیدی دستگاه به دلیل گرفتگی ممبران ها با انجام عملیات شستشوی قوی نیز به حالت اولیه برنگردد، می بایست تمامی ممبران های مرحله اول دستگاه تعویض شوند.

 

گرفتگی بیولوژیکی ممبران

 

در صورت وجود ذرات بیولوژیکی در مسیر لوله کشی و اجزای سیستم پس از بخش حذف کلر (Dechlorination)، احتمال نفوذ و قرار گرفتن آنها در لایه جدا کننده (spacer) ممبرانهای اولیه سیستم افزایش می یابد. ته نشینی مواد بیولوژیکی باعث افزایش افت فشار میان آب خام (Feed) و آب تغلیظ شده (Concentrate) در ممبرانهای ابتدایی در مرحله اول دستگاه آب شیرین کن می شود. در صورتی که این افت فشار به بیش از 60 psi برسد، احتمال آسیب و یا حتی ایجاد شکستگی در ممبرانهای انتهایی  پرشر وسل های ابتدایی سیستم وجود خواهد داشت.

تا زمانی که افت فشار مرحله اول در دستگاه اسمز معکوس از 60 psi تجاوز نکرده است، می توان تنها با تعویض ممبران های اولیه وضعیت عملکرد سیستم را اصلاح کرده و به حالت اولیه بازگرداند. اما در صورت افزایش افت فشار به بیش از 60 psi علاوه بر ممبران های اولیه می بایست ممبرانهای آسیب دیده انتهایی پرشروسل های مربوطه نیز تعویض شوند.

 

رسوب گذاری روی ممبران

 

رسوب گذاری در ممبران آب شیرین کن

 

شایعترین دلیل افت عملکرد ممبران های انتهایی به دلیل رسوب گذاری (Scaling) و ته نشینی نمک های اشباع روی سطح ممبران است.

تشکیل رسوب بر روی ممبران ها می تواند به دلایل مختلفی از جمله خرابی پمپ تزریق آنتی اسکالانت و یا احیای ضعیف دستگاه سختی گیر رزینی تعبیه شده در بخش پیش تصفیه دستگاه اتفاق بیفتد. انواع زیادی از رسوبات و نمک ها می توانند منجر به افزایش افت فشار در مرحله آخر دستگاه اسمز معکوس شوند.

 

 

اگر جنس غالب رسوبات از نوع نمک کربنات کلسیم باشد که موجب افرایش هدایت الکتریکی قابل توجه آب تصفیه شده می شود، معمولاً با انجام عملیات شستشوی در محل (CIP) قابل حل بوده و می توان عملکرد دستگاه را اصلاح نمود. اما در صورت وجود نمک های سولفات در آب و با توجه به حلالیت پایین تر این نوع نمک نسبت به کربنات کلسیم، معمولاً نیاز به تعویض ممبران های مرحله آخر که نمک سولفات بر روی آنها رسوب کرده است، خواهد بود.

اگر رسوب گذاری باعث افت فشار در ممبران های مرحله آخر دستگاه شده و این مشکل با عملیات شستشو هم قابل حل نیست، لازمست تا ممبران هایی انتهایی تعویض شوند.

رسوب سیلیس معمولاً در مناطقی اتفاق می افتد که میزان سیلیس محلول در آب بالای 40 میلیگرم بر لیتر بوده و دمای آب نیز نسبتاً پایین است. رسوب سیلیس باعث بسته شدن منافذ ممبران های انتهایی شده و منجر به کاهش دبی نرمال آب تولید تصفیه شده می شود. بتدریج با بسته شدن منافذ ممبران های انتهایی، انسداد ممبران ها شروع به گسترش در ممبران های قبلی که تحت فشار برای تولید آب تصفیه شده بیشتر قرار دارند، می کند.

در صورت وجود رسوب سیلیس، می بایست ممبران های انتهایی تعویض شوند. تعداد ممبرانهای انتهایی نیازمند تعویض معمولاً متناسب با افت درصد افت تولید آب نرمال شده در نظر گرفته می شود.

تشخیص علت اصلی و ریشه ای افت عملکرد دستگاه آب شیرین کن اسمز معکوس باعث کاهش تعداد ممبرانهای تعویضی و به تبع آن کاهش هزینه جدی در نگهداری دستگاه است. ضمناً شناسایی دقیق این مشکلات می تواند منجر به اصلاحاتی مانند بهبود بخش پیش تصفیه و یا افزایش تعداد دفعات شستشوی دستگاه شود که موجب افزایش عمر ممبرانهای باقی مانده و جدید خواهد شد. در صورت عدم شناسایی دقیق مشکل به وجود آمده، حتی هزینه برای تخریب یک یا چند ممبران استفاده شده برای نمونه برداری و شناسایی دقیق مشکل ایجاد شده توجیه خواهد داشت.   

 

 انواع ممبران صنعتی

نوشته شده توسط : محمدرضا برابی
منبع : www.kuritaamerica.com

نظرات

CAPTCHA reload_32

دسته بندی مقالات