یک دستگاه تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس (RO)، دارای اجزاء مشخصی است: پمپ، ممبران، لوله های تحت فشار برای قرار گرفتن ممبران در داخل آنها و سیستم لوله کشی. اما به حداقل رساندن رسوب گذاری و افزایش طول عمر ممبران ها، از جمله کارهای مهم و چالش برانگیزی است که در طراحی، ساخت، نصب و بهره برداری از این دستگاه ها می بایست مدنظر قرار گیرد. در این مقاله، تلاش داریم تا به بررسی برخی از این مشکلات و روش مقابله با آنها و نیز ارائه برخی نکات مهم در این خصوص، بپردازیم.
رایج ترین دلیل از کارافتادن و کاهش سطح عملکرد یک سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس، عدم وجود پیش تصفیه مناسب و کافی آب خوراک در این سیستم هاست. سهل انگاری در روش های پیش تصفیه، ابزار پایش و کنترل و همینطور، کیفیت تجهیزات و قطعات استفاده شده، باعث بروز مشکلات جدی در پایین دست سیستم اسمز معکوس و در بخش آب تصفیه شده، خواهد شد.
به عنوان مثال، یکی از اشتباهات رایج، استفاده از حجم جریان یکسان برای عملیات بک واش و عملیات شستشو (که بعد از بک واش صورت می گیرد) در فیلترهای پیش تصفیه می باشد. در حالیکه استفاده از جریان 12 گالن بر دقیقه به ازای هر فوت مربع سطح مقطع فیلتر برای حالت بک واش، برای انبساط 40 درصدی بستر فیلتر در دمای 54 درجه فارنهایت، مقدار مناسبی است، اما استفاده از همین حجم جریان برای شستشو، باعث بروز مشکلاتی خواهد شد. استفاده از این حجم جریان برای شستشو، باعث متراکم شدن بستر فیلتر و افزایش میزان افت فشار در آن به بیش از 10 psi خواهد شد. در این شرایط، ذرات معلقی که پس از بک واش، در سطح بالای بستر فیلتر قرار گرفته اند، مجدداً با فشار به داخل بستر فیلتر نفوذ خواهند کرد. بنابراین، برای جلوگیری از این اتفاق، می بایست دبی جریان شستشو را معادل دبی جریان سرویس قرار داد.
یکی دیگر از اشتباهات مهم، نصب نکردن فلومتر جداگانه برای هر فیلتر در حالتی که چند فیلتر بصورت موازی در کنار هم قرار گرفته اند، می باشد. در صورت عدم وجود فلومتر جداگانه برای هر فیلتر، راهی برای تشخیص تعادل جریان در فیلترهای موازی وجود ندارد. در این موارد، در صورتیکه گرفتگی در یکی از فیلترها بیشتر از بقیه بوده و تشخیص داده نشود، جریان آب بصورت خودکار در سایر فیلترها افزایش یافته و در نتیجه تعادل جریان در سیستم به هم خواهد خورد.
همینطور، می بایست در نظر داشت که اگر فیلترهای موازی دارای هدر مشترک ورودی و خروجی بوده و تنها یک گیج فشار در مسیر ورودی و یک گیج فشار در مسیر خروجی نصب شده باشد، نمی توان تشخیص داد که میزان گرفتگی و افزایش فشار احتمالی، در کدامیک از مخازن اتفاق می افتد.
مطابق دستورالعمل عمده شرکت های سازنده ممیران های سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس، شاخص SDI آب پیش از ورود به ممبرانها، نباید از عدد 5 بیشتر باشد. یکی از اشتباهاتی که گاهی در این خصوص انجام می شود، تزریق مواد شیمیایی پلیمری برای کاهش SDI است.
نکته گمراه کننده ای که عمدتاً باعث بروز این اشتباه می شود، این است که تزریق این مواد شیمیایی ظاهراً باعث بهبود شاخص کدورت و SDI آب خوراک می شود. اما، این مواد به واسطه بار الکتریکی که دارند، باعث رسوب با پیوند قوی روی ممبرانها خواهند شد. بعد از تشکیل این نوع رسوب، ذرات جامد معلق، بجای عبور از روی سطح ممبران، به این رسوبات می چسبند و به این ترتیب، سرعت رسوب گذاری در ممبران بیشتر شده و حتی با شستشو هم به حالت اولیه برنخواهد گشت. با ادامه این حالت، ممبران عملکرد خود را از دست داده و نیاز به تعویض آن خواهد بود.
در صورتیکه فیلترهای پیش تصفیه، قادر نباشند تا کیفیت مورد نظر آب را پیش از ورود به ممبرانها تأمین کنند، روش هایی برای افزایش عملکرد آنها وجود دارد.
یکی از باورهای اشتباه، این است که تصور می شود در فیلترهای تحت فشار، بهترین حالت فیلتراسیون، در دبی 5 گالن در دقیقه به ازای هر فوت مربع سطح مقطع فیلتر اتفاق می افتد اما در اقع، عملکرد فیلتر با کاهش سرعت آب، افزایش می یابد. البته، کاهش سرعت آب در فیلتر تا حدی مجاز است که پدیده channeling اتفاق نیفتد. در این پدیده، آب به دلیل سرعت پایین، به صورت یکنواخت از فیلتر عبور نکرده و امکان تصفیه مناسب آن به وجود نمی آید. شکل های شماره (1) و (2) گویای این موضوع هستند.
 |
 |
| شکل (1) - حالت نرمال فیلتراسیون | شکل (2) - پدیده Channeling |
در برخی مواقع، نیاز است تا مواد منعقد کننده جهت انعقاد کلوئیدها در بالادست سیستم اسمز معکوس (پیش از ورود به فیلترها)، به آب خوراک تزریق شود. این مواد منعقد کننده (مانند آلوم و یا کلرید آهن)، حتی در صورت عبور از فیلتر و رسوب روی ممبرانها، با شستشو از سطح ممبران تمیز می شوند. برای جلوگیری از تشکیل رسوب روی ممبرانها توسط این مواد، لازمست تا این مواد منعقد کننده در داخل یک مخزن با سایز مناسب و با زمان نگهداری کافی با آب خوراک مخلوط شده و سپس وارد فیلترهای پیش تصفیه شوند.
ممبران های لایه نازک پلی آمید که در بسیاری از دستگاه های تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس مورد استفاده قرار می گیرند، در برابر کلر آسیب پذیر هستند. در هر صورت، کلر، حتی در مقادیر کم، برای ممبران مضر بوده و تأثیر آن روی سطح ممبران به مرور زمان تشدید می شود. علی الخصوص که یک ماده فلزی مانند آهن نیز روی ممبران رسوب کرده باشد.
بی سولفیت سدیم، ماده ای است که معمولاً برای کاهش میزان کلر آب خوراک، پیش از ورود به ممبرانها مورد استفاده قرار می گیرد. اما نکته مهم این است که بی سولفیت سدیم، با اکسیژن محلول در آب هم واکنش شیمیایی انجام می دهد.
بی سولفیت سدیم مازاد، باعث کاهش حجم اکسیژن محلول در آب شده و به این ترتیب، احتمال رشد ارگانیسم های ناهوازی، افزایش پیدا می کند. این موجودات زنده، باعث تشکیل سریع رسوب روی سطح ممبران می شوند. مهمترین نشانه تشکیل این مواد، دی اکسید گوگرد (با بوی تخم مرغ گندیده) است که پس از باز شدن لوله های تحت فشار حاوی ممبران، به مشام می رسد.
البته نگهداشتن غلظت بی سولفیت سدیم در حد بهینه خود، کار بسیار مشکلی است. یکی از دلایل این موضوع این است که غلظت محلول بی سولفیت سدیم موجود در مخزن ذخیره جهت تزریق، به تدریج و به دلیل واکنش با اکسیژن هوا کاهش پیدا می کند. از طرفی، اگر برای کلرزنی به آب خوراک، از تزریق هیپوکلریت سدیم (آب ژاول) استفاده شده باشد، باز هم دلیل دیگری بر مشکل نگه داشتن سطح بهینه بی سولفیت سدیم خواهد بود. زیرا، غلظت هیپوکلریت سدیم نیز با گذشت زمان تغییر می کند. بنابراین، تزریق میزان مناسب بی سولفیت سدیم بر اساس غلظت موجود کلر در آب، کاری بسیار مشکل و پیچیده خواهد بود.
روش اندازه گیری پتانسیل اکسایش-کاهش (ORP)، یکی از روش های نسبتاً با صرفه اقتصادی برای تعیین میزان بی سولفیت سدیم مورد نیاز برای تزریق در آب می باشد. البته، باید به این نکته توجه داشت که این روش ممکن است مستقیماً میزان کلر مازاد موجود در آب را اندازه گیری نکند. سایر متغیرها (از جمله PH) نیز بر روی عدد خواهد شده ORP تأثیرگذار هستند.
اگر از ORP برای تعیین اندازه مورد نیاز و کنترل میزان بی سولفیت سدیم در یک سیستم تصفیه آب با جریان “پیوسته” ای استفاده شود که به جهت کافی نبون دبی آب خوراک، بخشی از آب تصفیه شده به بخش آب خوراک بازگردانده شود، باید به یک نکته مهم حتماً توجه کرد. در این سیستمها، در زمان پایین بودن مصرف، افزایش درصد میزان آب تصفیه شده برگشتی به مخزن آب خوراک، منجر به کاهش قلیائیت آب خوراک می شود. از طرف دیگر، اضافه کردن بی سولفیت سدیم به آب هم باعث کاهش PH خواهد شد.
در این حالت، با کاهش میزان PH، عدد نشان داده شده توسط دستگاه ORP ، حتی در حالتی که کلر آزاد در آب هم وجود نداشته باشد، افزایش پیدا می کند و در پی آن، سیستم کنترلی دستور به افزایش تزریق بی سولفیت سدیم در آب می کند. این مسأله باز هم تشدید شده و کار یه جایی می رسد که پمپ تزریق با بیشترین دبی ممکن، بی سولفیت سدیم را به آب تزریق می کند. بی سولفیت سدیم آزاد که در این حالت میزان آن هم قابل توجه می باشد؛ باعث کاهش اکسیژن محلول در آب و به دنبال آن، افزایش میزان ارگانیسم های غیرهوازی در سیستم و سطح ممبران ها خواهد شد.
استفاده از الکتروموتورهای با فرکانس متغیر (VFD) برای پمپ های با فشار بالای سیستم اسمز معکوس، امکان تنظیم خروجی پمپ را خواهد داد که این امر، به بهینه شدن میزان تولید آب تصفیه شده و نیز کاهش هدررفت انرژی کمک شایانی خواهد نمود. اما در استفاده از این نوع پمپ ها هم باید به نکته مهمی توجه داشت. اگر سایز پمپ انتخاب شده، بیش از اندازه مورد نیاز باشد، احتمال دارد که برای رسیدن به فشار خروجی تعیین شده، لازم باشد تا فرکانس موتور به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا کند. در این حالت، با کاهش فرکانس، در واقع منحنی مشخصه پمپ به سمت چپ جابجا می شود. این بدان معناست که دبی خروجی پمپ افزایش یافته و احتمال وارد شدن آسیب به پمپ و سیستم وجود خواهد داشت. این مسأله، مخصوصاً در مواقعی که دو پمپ بصورت سری در سیستم در حال کار بوده و تنها یکی از آنها دارای موتور با فرکانس متغیر باشد، تشدید خواهد شد.
دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوسی که دارای اپراتورهای آموزش دیده و با تجربه نیستند، می بایست مجهز به سیستم ها و تجهیزات کنترلی و هشداردهنده کافی باشند تا در مواقع لزوم، از وارد شدن صدمه به دستگاه جلوگیری شود. هماهنگی بین شرایط هشدار و خاموش شدن سیستم، معمولاً از طریق دستگاه هایی که برنامه ریزی آنها توسط اپراتورها انجام می شود، صورت می گیرد. البته در استفاده از این دستگاه ها باید این نکته را در نظر داشت که اولاً برنامه ریزی و کار با آنها در سایت توسط اپراتورها به سادگی امکانپذیر باشد و ثانیاً در مواقع لزوم و در صورت عدم حضور اپراتورها، بتوان بدون استفاده از این دستگاه و بصورت دستی، سیستم را خاموش کرد.
دقت اعداد نمایش داده شده توسط تجهیزات اندازه گیری قشار و دبی جریان، عامل بسیار مهمی برای بهره برداری و عملکرد مناسب دستگاه تصفیه آب صنعتی محسوب می شود. تجهیزات اندازه گیری و کنترل دبی جریان، معمولاً با توجه به دستورالعمل شرکت سازنده آنها، می بایست در مسیر بالادست و پایین دست خود تا اتصال بعدی، حداقلی از فاصله را با لوله مستقیم در اختیار داشته باشند. در غیر اینصورت، دقت این تجهیزات در دبی های پایین، کاهش خواهد یافت.
کالیبره بودن فلومترها، مهمترین عامل دقت اندازه گیری دبی جریان در هر سیستمی است. علیرغم اینکه کالیبره کردن دقیق تجهیزات در سیستم های تصفیه آب بزرگ، کار مشکلی است، اما روش هایی برای آن وجود دارد. به عنوان مثال، ساده ترین روش، زمان سنجی پر شدن مخزن پایین دست سیستم از آب تصفیه شده است. استفاده از چند فلومتر اضافی، این امکان را به اپراتور خواهد داد تا کالیبره نبودن احتمالی سایر فلومترها مشخص شود.
تجهیزات اندازه گیری و کنترل فشار نمی بایست بلافاصله بعد از شیر نصب شوند. اغتشاش ایجاد شده در جریان آب با سرعت بالا توسط شیر، باعث ایجاد خلاً و کاهش فشار نسبی بعد از شیر خواهد شد. لذا در این شرایط، عدد نشان داده شده توسط گیج فشار، کمتر از میزان واقعی خواهد بود.
آب خروجی کثیف (Concentrate) دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس، معمولاً به انشعاب فاضلابی که زیر بالاترین نقطه لوله های تحت فشار سیستم قرار دارد، متصل می شود. معمولاً در صورتی که روی خط خروجی آب کثیف، شیر اتوماتیک و یا شیر فشار شکن قرار داده نشده باشد، امکان به وجود آمدن "سیقون" در زمان خاموش بودن دستگاه، وجود خواهد داشت. در این حالت، پس از خاموش شدن دستگاه، آب به حرکت خود در لوله های خروجی ادامه داده و باعث ایجاد خلاً در سیستم اسمز معکوس می شود.
خلاً ایجاد شده، باعث تخلیه آب از داخل لوله های تحت فشار ممبران ها خواهد شد. اتصالات ویکتالیک عادی، اجازه این تخلیه آب را به سیستم می دهند چون ساختار آنها بگونه ای است که به هوا اجازه عبور از خود را داده و به این ترتیب، هوا جایگزین آب در لوله های تحت قشار ممبران ها می شود.
زمانی که دستگاه تصفیه آب تخلیه می شود، هوای وارد شده به آن، باکتری و سایر آلودگی ها را به همراه خود به داخل سیستم می کشد که به مرور زمان، باعث ایجاد رسوب بر روی ممبران ها خواهد شد. ضمناً، در این شرایط، با روشن شدن مجدد دستگاه، احتمال ضربه قوچ (Water Hammer) وجود دارد که این اتفاق ممکن است منجر به وارد شدن آسیب به پوشش فایبر گلاس و همینطور قسمت آنتی تلسکوپ پلاستیکی انتهای المان ممبران شود.
استفاده از یک شیر یکطرفه نرم (با تنظیم باز شدن فنر در فشار 1-2 psi) و قرار دادن آن روی خط خروجی آب کثیف، اجازه ورود هوا به سیستم را در زمان خلاً می دهد. البته این شیر می بایست طوری نصب شود که در زمان روشن شدن مجدد دستگاه، آبی که احتمالاً از آن خارج می شود، به فردی که در نزدیکی دستگاه است، نریزد.
سهیلا | 1397/2/1
بسیار عالی کمک بزرگی کردید موفق باشید⚘احمدی شاهسون | 1395/10/8
با سلام و عرض ادب از اشتراک دانش فنی شما بسیار سپاسگزارم ... امید سربلندی و پیشرفت جناب عالی و همکاران آن مجموعه محترم را از خداوند متعال خواستارم.آب فناور | 1395/10/8
ضمن تشکر از شما دوست عزیز، ما هم برای شما آرزوی موفقیت داریم.رضا خانبانی | 1395/9/7
با سلام و عرض خسته نباشید خدمت شما. میخوام یک تشکر ویژه از شما بکنم به خاطر اینکه این مقالات رو اینقدر با حوصله و دقیق روی سایت قرار دادید. واقعا از نظر علمی، مطالب،کامل و دقیق هستن و همه ی موضوعات جانبی مربوط به تصفیه آب کاملا با دقت و سلیقه گنجانده شدند.آب فناور | 1395/9/8
از لطف شما سپاسگزاریم. هدف تیم تولید محتوای آب تدبیر، ارائه آخرین مقالات تخصصی در حوزه تصفیه آب برای استفاده افرادی که در این حوزه فعالیت می کنند، می باشد. بازخورد مثبت شما، انگیزه و مسئولیت ما را مضاعف می کند.