ممبران تصفیه آب صنعتی

ممبران تصفیه آب صنعتی

سیستم های غشائی  

سیستم های غشائی دارای مزیت های فراوانی در مقایسه با سایر روش ها در تصفیه آب می باشد . از جمله آنها می توان کاهش مصرف انرژی جدا سازی اجزا مختلف آب از همدیگر به دلایل عملکرد غربالی آنها از عمده ترین کاربردهای سیستم غشائی در صنایع غذایی. دارویی, آزمایشگاهی , تصفیه آب, لبنیات. می باشد. در سیستم های غشائی به دلیل دارا  بودن منافذ ریز در سطح غشاء یا همان ممبران باعث جلوگیری از گذر املاح آب از ممبران می شود. در غشاء  عمدتا" خوراکی که از آن گذر می کند را تراوش کرده می نامند. هر چه غلظت این مواد کمتر باشد. کارایی ممبران بالا می باشد. فرآیند غشائی برای عملکرد بهتر نیاز به اعمال فشار به سطح ممبران برای جداسازی سیال می باشد. عمده ترین مشکل در افت تولید غشاء طراحی غیر اصولی در اعمال فشار به سطح ممبران می باشد. در طراحی درست برای سیستم های غشائی شرکت های سازنده ممبران معمولا" در کاتالوک های انواع ممبران های تولیدی میزان فشار وارده به ممبران را اعمال کرده . که میزان تامین فشار در ممبران ها بنا بر نوع آنها و موارد استفاده انواع ممبران متفاوت هستند.

ممبران چیست؟

ممبران عضو اصلی در یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس است. هر ممبران از چند غشای نازک و نیمه تراوا تشکیل شده است. این غشاها به صورت دایره وار حول محور یک استوانه پیچیده شده اند. آب وارد شده به دستگاه تصفیه پس از ورود به فیلتر ممبران املاح و آلاینده ها را از دست داده و به صورت خالص در اختیار کاربر قرار می گیرد. با توجه به نقش حیاتی ممبران در دستگاه تصفیه آب می بایست استحکام و دوام کافی در برابر مواد خورنده و دیگر مواد مختلف را داشته باشد. ممبران های امروزی را عمدتا از جنس پلی آمید تهیه می کنند. پلی آمید توانایی بیشتری برای حذف نمک داشته و انرژی کمتری نیز مصرف می کند. بنابراین ممبران هایی که با این جنس ساخته می شوند، برای حذف نمک و TDS بسیار خوب عمل می کنند. 

اندازه منافذ ممبران  

گذر آب در ممبران های بستگی به حفره های سطح ممبران دارد. قطر حفره های در سطح غشا ها یکسان نیستند هر ممبران یک اندازه اسمی دارد. که نشانگر حفره های ممبران است . منافذ بزرگتر و کوچکتر از اندازه اسمی نیز در سطح ممبران وجود دارد. اصولا" تعداد منافذ در سطح ممبران دانسیته منافذ نامیده می شود. که تعدادی در حدود 108 تا 109 در سانتی متر مربع می باشد. تعداد این منافذ نشانگر آسانی گذر اجزای هستند که می توانند از ممبران گذر کنند. سطح ممبران صاف یا چین و چروک دار هستن که تاثیر فراوانی در جذب یا دفع سیال برروی سطح ممبران دارد. لازم به یادآوری است که حذف تمامی مواد و جداسازی آنها از آب توسط ممبران صد درصد نمیباشد. یعنی بعضی از ذرات توان گذر از سطح ممبران را دارند. هر چه اندازه ذرات ریز تر از منافذ سطح ممبران باشند امکان گذر آنها بیشتر است. اصولا ممبران ها توانایی حذف 99 درصد از املاح را دارند

گرفتگی ممبران

از بزرگترین مشکلات فرآیند های غشائی افت تولید و گرفتگی ممبران به دلیل رسوب گرفتگی مواد معدنی و ترکیبات عالی در آب ورودی به ممبران و گرفتگی سطح و منافذ ممبران می باشد. بیشتر گرفتگی ها در ممبران به سه دسته  بیولوژیکی شیمیایی, فیزیکی تقسیم می شود.

از جمله موادی که ایجاد گرفتگی می کنند موادی همچون ذرات جامد معلق, چربی ها, میکروارگانیسم ها, مواد معدنی, پروتین ها و در صورت کارکرد مناسب پیش تصفیه ها می توان زمان گرفتگی ممبران را بیشتر کرد. گرفتگی ممبران در دستگاه تصفیه آب باعث کندی جریان گذر آب و توقف دستگاه برای شستشوی مجدد و پایین آمدن راندمان کاری سیستم غشایی می شود. یکی دیگر از مواردی که باعث گرفتگی در انواع ممبران ها می شود. گذر مواد شیمیایی و کلر از سیستم پیش تصفیه سیستم غشائی می باشد. که عامل مخرب در سطح ممبران می باشد.

رفع گرفتگی ممبران

 برای رفع گرفتگی ممبران ابتدا با توجه داشت که گرفتگی ممبران به چه دلیل می باشد .مثلا در ممبران های اسمز معکوس علت اصلی گرفتگی چه است. افت تولید یا کاهش کیفیت آب خروجی یا همان TDSشستشوی  به سه صورت بیولوژیکی, شیمیایی, فیزیکی صورت میگیرد. شستشوی ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی با مواد شیمیایی و بیولوژیکی متداولترین روش برای شستشو می باشد. این روش به وسیله مواد شیمیایی اسید و قلیا به صورت جداگانه  میگیرد. در سیستم های اسمز معکوس یک سیستم CIP تهویه میگردد که این سیستم شامل یک مخزن, پمپ انتقال مواد, المنت جهت تنظیم دمای آب شستشو تهویه می گردد.

شست و شو و احیای ممبران دستگاه تصفیه آب

همانطور که در بالا ذکر کردیم استفاده طولانی مدت از ممبران موجب بستن روزنه های آن می شود. رسوبات معدنی، مواد آلی، رسوب فلزات و عوامل بیولوژیکی از جمله مواردی هستند که موجب انسداد روزنه های ممبران می شوند. شست و شوی ممبران به دو صورت انجام می شود. روش اول شیمیایی است که به کمک اسیدها و قلیاها ممبران را احیا می کنند. در روش دوم که مغناطیسی انجام می شود، از امواج با طول موج مشخصی استفاده می کنند تا رسوبات موجود در روزنه های ممبران را پاک کنند. استفاده از اسید برای شست و شوی ممبران زمانی موثر خواهد بود که روزنه ها به طور کامل مسدود شده باشند.

مراحل مختلف شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب

شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب شامل پنج مرحله مختلف می باشد. این مراحل شامل موارد زیر هستند.

-         آماده سازی محلول شست و شو

-         سیرکوله کردن اولیه در محلول شست و شو

-         غوطه ور کردن ممبران در اسید

-         سیرکوله کردن ثانویه در محلول شست و شو

-         فلاشینگ ممبران

برای شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب ابتدا لازم است میزان انسداد روزنه ها را تشخیص داد. پس از تشخیص میزان انسداد مواد احیای ممبران را به اندازه مناسب با آب ترکیب کرده و مورد استفاده قرار می دهید. بعد از آماده شدن محلول شست و شوی ممبران می بایست آن را درون مخزن CIP بریزید. سپس فشار دستگاه تصفیه را روی دو تنظیم کرده و پمپ را روشن کنید. بعد از روشن کردن پمپ دستگاه تصفیه به مدت ده دقیقه سیرکولاسیون اولیه را انجام دهید. بعد از انجام سیرکولاسیون اولیه لازم است ممبران را درون اسید شست و شوی مخصوص غوطه ور کنید. این غوطه ور سازی باید تقریبا پانزده دقیقه به طول انجامد.

چهارمین مرحله در شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب سیرکولاسیون ثانویه می باشد. این مرحله درست شبیه به سیرکوله کردن اولیه می باشد. پس از انجام این مرحله به تدریج اسید را از مخزن تخلیه کنید. مرحله پایانی نیز فلاشینگ نام دارد. در این مرحله لازم است پمپ آب خام دستگاه تصفیه را به مدت ده دقیقه روشن کنید. سپس شیر پساب تعبیه شده در دستگاه تصفیه را تا انتها باز کنید، با این کار مواد استفاده شده برای احیای ممبران از آن خارج می شوند. گرفتگی روزنه های ممبران به کمک مواد شست و شوی موجود در بالا به راحتی از بین خواهد رفت.

انواع مواد شست و شو برای ممبران دستگاه تصفیه آب

به طور کلی مواد شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب را می توان در سه دسته مختلف جای داد. این سه دسته شامل موارد زیر هستند.

-         اسید شست و شو

-         قلیای شست و شو

-         مواد مخصوص احیای ممبران

منظور از مواد اسیدی، موادی هستند که میزان PH آنها کمتر از هفت است. از این مواد برای از بین بردن رسوبات معدنی در ممبران استفاده می شود. از جمله رسوبات مدنی می توان به هیدروکسیدها، کربنات کلسیم و کربنات آهن اشاره کرد. مواد قلیایی نیز آن دسته از موادی هستند که PH آن ها بیش از هفت است. استفاده از مواد شست و شوی قلیایی برای رفع انسداد روزنه های ممبران ناشی از رسوب مواد آلی و کلوئیدی می باشد. همچنین به کمک مواد قلیایی می توان رسوبات ناشی از میکروارگانیسم ها را از بین برد. مواد مخصوص احیای ممبران نیز با توجه به مواد خاصی که شرکت های مختلف به کار می برند متفاوت هستند. در واقع هر شرکت یک ماده احیای ممبران مخصوص به خود را تولید می کند.

تشخیص زمان مناسب برای شست و شوی ممبران

شست و شوی ممبران دستگاه تصفیه آب ضرورت دارد. اما مهمتر از آن این است که در زمان مناسب برای انجام این کار اقدام کرد. در صورتی که در زمان مناسب برای احیای ممبران موجود در دستگاه تصفیه آب صنعتی اقدام کنید از تحمیل هزینه های اضافی جلوگیری به عمل خواهید آورد. به کمک موارد زیر می توان زمان مناسب برای احیای ممبران را تشخیص داد.

-         اختلاف فشار ورودی و خروجی دستگاه

-         کاهش میزان دبی آب خروجی از دستگاه تصفیه

-         افزایش میزان TDS موجود در آب خروجی