نکاتی مهم در مورد شستشوی ممبران های اسمز معکوس

شستشوی بموقع و صحیح ممبرانهای اسمز معکوس (RO) در یک دستگاه تصفیه آب صنعتی، یکی از مهمترین فعالیت هایی است که باعث افزایش طول عمر کارکرد و سطح عملکرد دستگاه تصفیه آب دارد. در این مقاله، نکات و پیشنهادات مهمی در مورد شستشوی ممبرانها که توسط شرکت DOW در خصوص ممبرانهای تولید این شرکت که با برند FILMTEC در بازار وجود داشته و از پرمصرف ترین ممبرانهای صنعت هستند، ارائه خواهد شد. البته این موارد، برای ممبرانهای سایر برندها نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. البته، در صورت وجود دفترچه راهنمای سازنده یک دستگاه RO، موارد مندرج در آن دفترچه در خصوص شستشوی ممبرانها، بر مطالب این مقاله ارجح خواهد بود.

الزامات شستشوی ممبرانها

ممبرانهای اسمز معکوس، در طول زمان کارکرد، به تدریج توسط رسوبات معدنی، مواد بیولوژیکی، ذرات کلوئیدی و مواد آلی غیر محلول، دچار گرفتگی می شوند. با جمع شدن لایه های رسوب روی سطح ممبران، شاهد کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده، کاهش میزان نرمال دفع املاح و یا هر دو مورد خواهیم بود.

المانهای ممبران اسمز معکوس، با تحقق هر کدام از شرایط زیر، می بایست توسط مواد شیمیایی مناسب شستشو شوند:

- کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده (Normalized Permeate Flow) به میزان 10%

- افزایش مقدار نرمال عبور نمک (Normalized Salt Passage) به میزان 5% تا 10%

- افزایش میزان افت فشار (تفاضل فشار آب ورودی و فشار پساب) نرمال شده (Normalized Pressure Drop) به میزان 10% تا 15%

در صورت بوجود آمدن هر کدام از شرایط فوق و تعلل در شستشوی ممبرانها، احتمال این موضوع وجود خواهد داشت که دیگر ممبران به عملکرد اولیه خود برنگشته و ضمناً مدت زمان بین شستشوها کوتاه شده و میزان گرفتگی ممبرانها نیز سرعت بیشتری پیدا کند.

میزان افت فشار هر مرحله (Stage) از سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، می بایست بصورت منظم اندازه گیری و ثبت شود. در صورت وجود گرفتگی منافذ ورودی ممبران، مقدار این افت فشار، افزایش پیدا خواهد کرد.

نکته ای که می بایست در نظر داشت، این است که جریان آب تصفیه شده خروجی دستگاه در صورت کاهش دمای آب ورودی، افت می کند. در این شرایط، این یک پدیده طبیعی است و الزاماً نشان دهنده نیاز ممبران به شستشو نیست.

پیش تصفیه نامناسب سیستم، عدم کنترل فشار و یا افزایش بازیافت، عواملی هستند که می توانند باعث کاهش جریان آب تصفیه شده و یا افزایش عبور نمک شوند. لذا با مشاهده این علائم، پیش از اقدام به شستشوی ممبران، می بایست ابتدا علل فوق را بررسی نمود. چه بسا با بررسی و رفع مشکلات فوق الذکر، نیازی به شستشوی ممبران نباشد.

نکاتی مهم در خصوص شستشوی ممبرانها

1- از هر ماده شیمیایی که برای شستشوی ممبرانها استفاده می کنید، به نکات ایمنی بیان شده توسط شرکت سازنده آن در زمان حمل، نگهداری، استفاده و حتی دور ریز توجه کرده و آنها را به دقت رعایت کنید.

2- پیش از شروع شستشوی ممبران ها و سیرکوله شدن مواد شیمیایی در سیستم، اطمینان حاصل کنید که ماده شیمیایی مورد استفاده به صورت کاملاً محلول در آمده باشد.

3- توصیه می شود که ممبرانها، پس از شستشو با مواد شیمیایی، با آب با کیفیت بالا و عاری از کلر و با دمای بالاتر از 20 درجه سانتیگراد شسته شوند. برای این منظور، می توان از آب تصفیه شده شده سیستم (Permeate) و یا آب مقطر استفاد نمود. برای انجام این کار، ممبرانها پس از شستشو با مواد شیمیایی، ابتدا با دبی و فشار کم با آب تمیز شستشو داده شوند تا در این بخش، عمده مواد شیمیایی از سیستم خارج شود. سپس با جریان و فشار نرمال، این فلاشینگ ادامه پیدا کند. لازم به ذکر است حتی با انجام عملیات فلاشینگ، باز هم احتمال حضور مواد شیمیایی در بخش آب تصفیه شده (Permeate) دستگاه RO وجود خواهد داشت. لذا، پس از شستشوی ممبرانها با مواد شیمیایی، آب تصفیه شده تولیدی (Permeate) دستگاه به مدت زمان حداقل 30 دقیقه می بایست به مجرای تخلیه فاضلاب (Drain) هدایت شده و سپس دستگاه RO در مدار قرار گیرد.

4- در طول سیرکولاسیون مواد شیمیایی در دستگاه اسمز معکوس، باید از عدم افزایش دما از حد مجاز مراقبت نمود. حداکثر دمای مجاز، بستگی به PH و نوع ممبران دارد. جدول زیر، اطلاعات لازم را در این خصوص ارائه می دهد:

جدول شماره (1) – بازه دما و PH قابل قبول در زمان شستشوی ممبرانها

5- برای المنت های با قطر بیش از 6 اینچ، جهت جریان شستشوی ممبران می بایست با جهت جریان در حالت نرمال کارکرد دستگاه یکسان باشد. این قاعده، به جهت جلوگیری از تلسکوپی شدن ممبران تعیین شده است. حتی برای ممبرانهای با قطر کمتر از 6 اینچ هم رعایت این نکته توصیه شده است.

تجهیزات سیستم شستشوی ممبرانهای RO

تجهیزات مختلف برای سیستم شستشوی دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO) در شکل زیر نشان داده شده اند:

نکاتی در مورد انتخاب و طراحی تجهیزات سیستم شستشو را در نظر داشته باشید:

- مخزن محلول ماده شیمیایی می بایست از جنس پلی پروپیلن و یا FRP باشد.

- در نظر گرفتن درب و یا کاور متحرک و نیز گیج دما برای این مخزن از الزامات است.

- شستشوی ممبرانها در دمای بالاتر، اثربخشی آن را افزایش می دهد. توصیه می شود که میزان PH و دمای محلول شستشو مطابق معیارهای راهنمای جدول شماره (1) رعایت شود. از استفاده از محلول شستشو در دمای زیر 20 درجه سانتیگراد اجتناب شود. زیرا در این دما، اثربخشی محلول شستشو کاهش می یابد. ضمن اینکه برخی مواد شوینده با فرمولهای شیمیایی مشخص (مانند Sodium Lauryl Sulfate) در دمای پایین ممکن است رسوب کنند.

- در برخی مناطق جغرافیایی، ممکن است نیاز به سرمایش محلول شستشو داشته باشیم. بنابراین برای طراحی کامل سیستم شستشوی ممبرانها، می بایست هم الزامات گرمایش و هم الزامات سرمایش را در صورت نیاز در نظر داشته باشیم.

- به عنوان یک قاعده سرانگشتی برای تخمین حجم مخزن ذخیره محلول شستشو، می بایست حجم کل محفظه های تحت فشار ممبران (Pressure Vessel) ها را با کل حجم داخلی لوله و اتصالات مسیر رفت و برگشت سیستم شستشو جمع کنیم. به عنوان مثال، فرض کنید که یک سیستم RO شامل 10 پرشر وسل 8 اینچ که 6 المنت در هر کدام از آنها جای می گیرد، بوده و طول کل مسیر لوله کشی حدود 50 فوت و با سایز 4 اینچ یاشد. محاسبه تخمین حجم مخزن محلول شستشو به شرح زیر خواهد بود:

بنابراین برای مثال ذکر شده، حجم مخزن محلول شستشو را حدود 550 گالن (2.1 متر مکعب) در نظر می گیریم.

- سایز پمپ شستشوی ممبرانها می بایست بر اساس دبی و فشارهای مشخص شده در جدول شماره (2) تعیین شود. فشارهای مشخص شده، با در نظر گرفتن فشار لازم برای غلبه بر افت فشارهای ناشی از لوله کشی و کارتریج فیلترها محاسبه شده اند. جنس قطعات به کار رفته شده در پمپ می بایست از جنس استنلس استیل 316 و یا جنس کامپوزیت پلی استر غیر فلزی باشد.

جدول شماره (2) – دبی جریان توصیه شده برای هر پرشر وسل در زمان شستشوی ممبرانها

- شیرالات، فلومتر و گیج فشار به تعداد مناسب و در محلهای مورد نیاز می بایست در نظر گرفته شده و نصب شوند. خطوط سیستم شستشوی RO می توانند از جنس لوله و یا شیلنگ باشد. اما به هر صورت، دبی جریان شستشو می بایست حداکثر 10 فوت بر ثانیه (3 متر بر ثانیه) باشد.

در مقاله بعد، به مراحل مختلف شستشوی ممبرانها و نکات مهم آن پرداخته خواهد شد.