اسمز معکوس

اسمز معکوس

اسمز معکوس  Reverse osmosis

بسیاری از منابع آب خام، حاوی مواد آلی و معدنی نامطلوب هستند که برای تولید آبی با کیفیت قابل قبول جهت مصارف شرب و استفاده در صنعت نیازمند فرایند های تصفیه خاص و پیشرفته می باشند. از جمله این ناخالصی ها، وجود غلظت بالای نمک های معدنی است که می توانند مشکلات زیادی از نظر کیفیت آب، جنبه گوارایی و بهره برداری فرایند و کیفیت محصول در فرایندهای صنعتی ایجاد نمایند. لذا حذف این آلاینده های و تامین آب با کیفیت مورد نیاز صنایع، مستلزم بکارگیری روش های تصفیه پیشرفته و اختصاصی نظیر فرایندهای غشایی می باشد. فرایندهای غشایی فرایندهایی هستند که در آنها از یک غشا برای نفوذ آب با کیفیت بالا و وزدودن جامدات محلول و معلق استفاده می شود. فرایندهای غشایی شامل اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون می باشد.

1

گستره فیلتراسیون

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرایند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می‌برند. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می‌شود.

اُسمز osmosis
واژه اسمز ریشه یونانی داشته و به معنای فشار دادن است. غشای نیمه تراوا به غشائی گفته می‌شود که نسبت به برخی از مولکول‌ها نفوذ پذیر و نسبت به بعضی دیگر نفوذ ناپذیر می باشد.
اسمز ، پدیده‌ای است طبیعی که در فرآیندهای بیولوژیکی رخ می‌دهد. دیواره‌های سلول، اجازه عبور مواد غذایی و بازمانده محصولات را داده، در حالیکه سایر مواد را از خود دفع می‌کنند. در این حالت، دیواره‌های سلول به عنوان یک غشای نیمه تراوا عمل می کند. در حقیقت اسمز، عبور طبیعی آب از میان یک غشاء نیمه تراوا از محلول رقیق به غلیظ بوده تا جایی که غلظت محلول در دو طرف غشا برابر شود. غشا می تواند به آب و تعدادی از یون ها اجازه عبور از خود را بدهد در حالی که مواد جامد محلول اجازه عبور نخواهند داشت . فشار اسمزی، نیرویی است که باید بر مایع وارد شود تا مانع حرکت آن مایع از بین یک غشای نیمه تراوا شود.

2

اُسمز معکوس Reverse osmosis
اسمز معکوس فرایندی عکس اسمز می باشد و در آن فشاری بزرگتر از فشار اسمزی به سمتی که غلظت مواد جامد در آن بیشتر است وارد می شود. این فشار آب را مجبور می کند در خلاف جهت اسمزی در داخل غشا حرکت کند در حقیقت از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا استفاده می‌شود. بطور کلی این روش بر پایه انتقال جرم حلال با استفاده از غشای نیمه تراوا و نیز فشار هیدرواستاتیک استوار است. سیستم‌های اسمز معکوس با کارآیی بالا از فشارهای در حد یک میلیون پاسکال استفاه می‌کنند.

3شماتیکی از اسمز نرمال و اسمز معکوس

اساس کار اسمز معکوس
اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب، از یک غشاء نیمه تراوا با منافذ بسیار ریز به قطر تقریبی 42 میکرون، می باشد. این منافذ از عبور ملکولهایی که بزرگتر از مولکولهای آب می باشند جلوگیری کرده و آب تقریباً خالص ( Permeate ) از یک سمت و آب تغلیظ شده ( پر از املاح یا آب نمک Brine ) از طرف دیگر جریان می یابد. اسمز معکوس می تواند حدود 90 تا 99% کلیه املاح آب ( TDS ) و کلوئیدی موجود در آب را حذف نماید این املاح شامل نمکهای سدیم ، پتاسیم ، سولفات ، بی کربنات و سلیکات و باکتریها و ویروسها و سایر املاح محلول در آب می باشند .

انتخاب غشاء
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می‌باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز، ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد. غشاهای مختلفی برای اسمز معکوس ساخته شده اند اما در حال حاضر غشاهای استات سلولزی و پلی آمیدی بیشترین کاربرد را در این سیستم ها دارند.

مزایای سیستم اسمز معكوس (RO)
• توانایی تصفیه انواع آب با راندمان تصفیه بسیار بالا و کیفیت بسیار بالای آب خروجی
• قابليت حذف موثر تمامي املاح و سختی از آب بویلرها و دیگ های بخار
• پیشرفته ترین و پرکاربردترین روش جهت تصفیه آب صنعتی و خانگی
• قابلیت حذف مواد معدنی، سیسلیس و املاح آلی طبیعی و ترکيبات مولد رنگ، بو و مزه در آب
• قابليت حذف تمامي آلاينده هاي آلي و ميكروبي( انگل ها، باکتری ها و سایر عوامل پاتوژن) از آب
• قابليت توليد آب با خلوص بسيار بالا (آب مقطر و آب دمین) متناسب با نياز
• مصرف انرژی بسیار کمتر در مقایسه با سایر روش های تقطیری و خالص سازی آب و اقتصادی بودن
• پایین بودن هزینه های نصب، بهره برداری و نگهداری در مقایسه با سایر روش های تصفیه آب
• قابلیت دریافت آب با TDS پایین
• قابليت كاركرد سيستم بصورت پيوسته، مداوم 24 ساعت در شبانه روز

کاربرد اسمز معکوس (RO) در صنایع مختلف
• نمک زدایی و شیرین سازی آب های شور و سنگین جهت تهیه آب آشامیدنی از آب دریا
• تهیه آب صنعتی جهت مصرف در بویلرها ،کولینگ تاورها و کلیه سیستمهای حراراتی و برودتی
• تهیه آب دمین جهت مصارف دارویی، بیولوژیکی و مصارف آزمایشگاهی
• تهیه و تولید آب مصرفی در صنایع نفت ،گاز ،پتروشیمی و نیروگاهها
• تهیه و تامین آب فرایندهای صنعتی کارخانه های فولاد، صنایع غذایی، لبنیات، نساجی، آرایشی بهداشتی، رنگ سازی، صنایع الکترونیک و …
• تصفیه پیشرفته پساب های بهداشتی و صنعتی و بازیابی مجدد آن
• تامين و توليد آب مناسب جهت مصارف کشاورزی، گلخانه‌ای و دامداری
• تامين و توليد آب دستگاه هاي دياليز بيمارستان

مشخصات فنی و واحد های اصلی سیستم اسمز معکوس موجود در کارخانه
ظرفیت تصفیه آب از 1 تا 80 متر مکعب در شبانه روز، که شامل یک مخزن 5000 لیتری و یک مخزن 10000 لیتری می باشد.
یک دستگاه الکتروموتور پمپ فشار قوی از جنس استیلس استیل ساخت شرکت LOWARA ایتالیا
ممبران های دستگاه، قادر به حذف 97 الی 99 درصد املاح با ریکاوری 70 الی 75 درصد می باشند.
واحدهای پیش تصفیه مورد نیاز
• فیلترهای شنی بمنظور کاهش اندازه دانه بندی املاح آب تا سطح 50 میکرون استفاده می گردد.
• فیلتر زغالی یا کربن اکتیو با مخزن استیل، جهت حذف طمع ، مزه ،رنگ . کدورت و نیز حذف کلر آب می باشد.
• فیلترهای میکرونی از جنس پلی پروپیلن با اندازه 2/0 میکرون با محفظه پی وی سی و استنلیس استیل، UV و سختیگیر
• 3 عدد ممبران ( Filmtec غشاء نیمه تراوا )، 8 اینچ ساخت امریکا مدل BW30-400
واحد تزریق مواد شیمیایی
• سیستم کامل تزریق متا بی سولفیت SBS ساخت شرکت SEKO ایتالیا
• سیستم کامل تزریق آنتی اسکالانت Antiscalant ساخت شرکت SEKO ایتالیا
• سیستم کامل تزریق کلر
• ترکيبات مولد رنگ، بو و مزه در آب مخزن HDPE به ظرفیت 50 لیتر
واحد شستشوی دوره ای (CIP)
پمپ تمام استیل مخصوص مواد شیمیایی ساخت شرکت Lowara ایتالیا
مخزن پلی اتیلنی 200 لیتری جهت مواد محلول شستشوی ممبرانها
کلیه اتصالات، لوله های ارتباطی بین خطوط از جنس UPVC می باشد.

واحد کنترلی
• تابلوی کنترل نصب شده روی شاسی دستگاه RO ، شامل یک میکروکنترلر Create 2313 که دارای EC متر داخلی و دماسنج PFD می باشد.
• سوییچ فشار (Low Pressure Switch) بر روی ورودی به پمپ فشار قوی ساخت FANTINI ترکيبات مولد رنگ، بو و مزه در آب ایتالیا
• سوییچ فشار (High Pressure Switch) بر روی خط concentrate ساخت FANTINI ایتالیا
• 5 عدد فشارسنج بر روی خطوط
• فلومتر بر روی خطوط تولید و دور ریز از نوع روتامتر
• کلید سه وضعیته جهت تغییر حالت RUN/OFF/CIP
شاخص های کنترل اب خروجی دستگاه RO
• pH آب تولیدی بین 5/5 تا 7
• هدایت الکتریکی آب (EC) زیر 20 میکروزیمنس
• سختی کل (TH) بین 0-10 PPM
• کل املاح محلول جامد (TDS) آب تولیدی زیر 15 PPM
مقایسه اقتصادی
بررسی ها نشان داده که هزینه سرمایه گذاری اولیه برای احداث یک واحد اسمز معکوس نسبت به یک واحد تبادل یون در ظرفیت مساوی، بیشتر است. اما در ادامه، روش تبادل یون نیاز به هزینه بیشتری برای نگهداری (شامل هزینه عملیات احیاء و قیمت مواد شیمیائی احیاء کننده و هزینه جایگزینی رزین هائی که کارآئی آنها کاهش یافته است) دارد.
در پایان لازم به ذکر است که با توجه به طرح توسعه کارخانه و نیاز به دسترسی به آب مناسب جهت فرایند تولید، اسمز معكوس قابليت بالايي در تهيه آب آشاميدني سالم در مقايسه با استانداردهاي کيفي را دارا مي‌باشد. بنابراین کیفیت مواد و اجزا بعنوان کلیدی ترین عامل برای عملکرد بهینه سیستم مطرح است. طراحی پیش تصفیه خوب واستفاده از مواد شیمیایی مناسب عواملی اساسی جهت محافظت از ممبران هستند.
در زیر تصاویری از سیستم اسمز معکوس راه اندازی شده در کارخانه را مشاهده می کنید:
IMAG0480

IMAG0485

IMAG0481

IMAG0483_1

 

                                                                                                                                                                                                                                                            گردآورنده: سیده لیلا سجادی- کارشناس کنترل کیفیت 

مطالب مرتبط

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *