اسمز پدیده‌ای است که در آن آب خالص از طریق یک غشای نیمه تراوا از یک محلول رقیق به یک محلول با غلظت بالاتر جریان می‌یابد. نیمه تراوا بدان معنی است که غشا به مولکول ها و یون های کوچک اجازه می‌دهد تا از میان آن عبور کند اما به عنوان یک مانع برای مولکول های بزرگ تر یا مواد حل شده عمل می‌کند. برای نشان دادن فرآیند شیرین سازی آب ، فرض کنید که یک غشای نیمه تراوا، بین دو بخش یک مخزن قرار دارد. فرض کنید که غشا برای آب، تراوا (نفوذپذیر) است. اما برای نمک نه.
اگر ما یک محلول نمک را در یک قسمت و آب خالص را در قسمت دیگر بریزیم، سیستم سعی می‌کند تا به تعادل برسد با داشتن غلظت یکسان در دو طرف غشا. تنها راه ممکن برای انجام این کار این است که آب را از قسمت آب خالص به قسمت آب شور منتقل کند.
همچنان که آب از طریق غشا به محلول نمک منتقل می شود، سطح مایع در محفظه آب شور افزایش می‌یابد تا فشار کافی ایجاد شده توسط اختلاف سطوح بین دو بخش ایجاد شود تا اسمز را متوقف کند. این فشار، معادل نیرویی است که به نظر می‌رسد اسمز در تلاش برای متعادل کردن غلظت ها در هر دو طرف غشا به کار می‌برد که فشار اسمزی نامیده میشود.
بدلیل ارتباط موضوع پیشنهاد ما این است از صفحه دستگاه تصفیه آب دامداری هم بازدید نمائید.
اسمز معکوس (Reverse Osmosis)
اگر فشار بیشتری نسبت به فشار اسمزی به غلظت بالا اعمال شود، جهت جریان آب از میان غشا می تواند معکوس شود. این پدیده، اسمز معکوس (به اختصار RO) نامیده می شود. توجه داشته باشید که این جریان معکوس، از محلول نمک، آب خالص تولید می‌کند، زیرا غشا برای نمک نفوذپذیر نیست.
روش های مختلف شیرین سازی آب به دو دسته تکنولوژی حرارتی و تکنولوژی غشایی تقسیم بندی می‌شوند. اسمز معکوس، یکی از پرطرفدارترین روش های نمک زدایی و جزو روش های تکنولوژی غشایی است.
مزایای سیستم اسمز معکوس (RO) شرکت مهندسی مهاب:
- مصرف انرژی پایین
- قابلیت طراحی و بهره برداری به طور اتوماتیک و نیاز کمتر به اپراتور
- عدم نیاز به توقف کامل سیستم برای تعمیر و یا شستشوی دوره‌ای
- نیاز به فضای کم
- اقتصادی بودن نسبت به روش های دیگر
- قابلیت طراحی و بهره برداری در محدوده های متغیر از چند لیتر تا میلیون متر مکعب در روز
کاربرد شیرین سازی آب
- نمک زدایی از آب دریا و آب لب شور برای تولید آب آشامیدنی
- تولید آب فوق خالص برای صنایع میکروالکترونیک
- تولید آب با خلوص بالا جهت صنایع داروسازی
- تولید آب فرآیندی برای صنایع نوشابه سازی (آب میوه ، آب بطری، آب جو)
- فرایند محصولات لبنی
- تغلیظ مواد شیرین کننده غلات
- تصفیه پساب برای بازیافت مواد مصرفی در فرآیند ، مانند فلزات در صنایع فلزکاری و رنگ های استفاده شده در فرآیند پارچه بافی.
- بازیافت آب از فاضلاب شهری و صنعتی
- تهیه آب مورد مصرف در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی
اجزاء مختلف یک سیستم شیرین سازی آب با روش اسمز معکوس :
دستگاه شیرین سازی آب با روش اسمز معکوس شامل اجزای زیر است.
مشخصات این اجزا با توجه به کاربرد و کیفیت آب ورودی به دستگاه و کیفیت آب خروجی بهنگام طراحی و ارائه پروپوزال متفاوت خواهد بود .
سیستم پیش تصفیه شیرین سازی آب
با انجام پیش تصفیه در یک سیستم آب شیرین کن کشاورزی Ro، کیفیت آب به حد قابل قبولی برای ورود به ممبران ها رسانده میشود. با این عمل، استهلاک ممبران ها کاهش یافته و راندمان و طول عمر آن ها افزایش می یابد. عواملی مانند ذرات معلق موجود در آب، موجب گرفتگی ممبران ها می شوند. با انجام درست و مناسب پیش تصفیه، دفعات مورد نیاز برای شست و شوی ممبران ها کاهش یافته که این امر، موجب کاهش هزینه تأمین مواد شیمیایی مورد نیاز برای شست و شو نیز می شود.
به طور کلی می توان اهداف پیش تصفیه را به طور خلاصه به صورت زیر بیان کرد:
- ایجاد سازگاری بین کیفیت آب خوراک با غشاء سیستم RO
- حذف یا کاهش احتمال ترسیب نمک های فوق اشباع روی سطح غشاء
- افزایش فواصل بین دفعات شست و شوی شیمیایی با کاهش احتمال ایجاد فولینگ (رسوب)
شرکت مهندسی مهاب، بدین منظور از تجهیزاتی شامل مخزن ذخیره آب خام، ایستگاه پمپاژ، فیلتر شنی، فیلتر کربن اکتیو و فیلتر کارتریج به کارگیری می‌کند.
1-1- ایستگاه پمپاژ (پمپ آب خام)
این پمپ در ابتدای پیش تصفیه صنعتی نصب می گردد و فشار مورد نیاز آب خام را جهت عبور از پیش تصفیه تامین می کند.
2-1- فیلتر شنی تحت فشار
این فیلتر ها به طور معمول به عنوان اولین مرحله تصفیه در سیستم های تصفیه آب صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند و جهت جداسازی ناخالصی های معلق موجود در آب کاربرد دارند. این فیلترها بصورت استوانه های تحت فشار طراحی شده و بدنه آنها عموماً از جنس FRP یا فلزی میباشد. داخل ستون ها بوسیله شن سیلیسی و آنتراسیت پر میگردد که معمولا یک لایه ذرات درشت روی نازل ها جهت جلوگیری از گرفتگی و سپس یک لایه ذرات ریز بر روی آنها و ذرات درشت تر در بالا ریخته میشود. آب از قسمت فوقانی ستون وارد شده و پس از گذشتن از بستر فیلتر، از قسمت تحتانی خارج میگردد.
3-1- فیلترکربن اکتیو
در ادامه دستگاه شیرین سازی آب ، کربن اکتیو که در دو نوع پودری و گرانولی وجود دارد جهت حذف بو، رنگ، مزه، مواد آلی و هالو فرم‌ها، مواد فنلی و کلر موجود در آب مصرفی مورد استفاده قرار میگیرد. مخازن FRP فیلترهای تحت فشار کربنی همانند فیلترهای تحت فشار شنی میباشد، با این تفاوت که در این مخازن کربن اکتیو جایگزین سیلیس میشود. فیلترهای کربنی به عنوان پیش تصفیه‌های RO ، آب‌های معدنی، تصفیه نهایی آب شرب، صنایع غذایی، جذب رنگ پساب‌های رنگرزی و جذب مواد آلی تجزیه‌ناپذیر پساب‌ها مورد استفاده قرار میگیرد. این فیلترها به دلیل وجود تخلخل موجود در ساختار کریستالی خود قادر به ایجاد پیوند های بین مولکولی میان میکرو ارگانیزم ها و کربن فعال بوده که این امر باعث حذف این مواد از آب خروجی میشود.
4-1- فیلتر کارتریج
در این فرآیند جهت تکمیل فرآیند فیلتراسیون و حذف مواد فیزیکی معلق در آب تا حد میکرون از فیلتر های ویژه که دارای ساختمانی الیافی و از جنس پلی‌پروپیلن (PP) میباشد و درhousing های از جنس پلی‌اتیلن یا استیل ضد زنگ قرار گرفته است، استفاده میگردد. این فیلتر ها ذرات بزرگتر از 5 میکرون را جدا کرده و از صدمه دیدن غشاها جلوگیری میکنند.
اسمز معکوس یک فرآیند فیزیکی جداسازی است که در این فرآیند، جریان آب خام به دو جریان آب محصول و جریان آب تغلیظ شده تقسیم میشود. به جریان غلیظ تر، آب شور و یا دورریز هم گفته میشود. در این فرآیند، آب خام (تصفیه نشده) توسط پمپ به داخل محفظه‌ای که حاوی غشای نیمه تراوا (ممبران) میباشد، هدایت میشود. از آنجائیکه فقط آب خالص می‌تواند از غشاء عبور کند لذا آب تقریبا خالص در یک طرف غشاء و آب تغلیظ شده از ناخالصی ها در طرف دیگر آن وجود دارد.
1-2- پمپ فشار قوی (High Pressure Pump)
پمپ فشار قوی جهت تأمین فشار مورد نیاز پیش از ممبران‌های مورد استفاده در شیرین سازی آب مورد استفاده قرار میگیرد. آب خام ورودی به سیستم که از قسمت پیش تصفیه عبور کرده است و فشار آن کاهش یافته است، توسط این پمپ که از نوع طبقاتی میباشد، با فشار به داخل مخازن تحت فشار محتوی ممبران رانده میشود.
2-2- غشاء نیمه تراوا (ممبران)
غشاء اسمز معکوس همچون یک فیلتر عمل می‌کند و از چند لایه غشاء نیمه تراوا که به دور یک لوله مرکزی پیچیده شده‌اند تشکیل شده است. مولکول‌های حلال از آن عبور کرده ولی مولکول‌های ناخالصی قادر به عبور از غشاء نیستند. بنابراین غشاء برای مولکول‌های حلال، تراوا و برای مولکول‌های ناخالص، ناتراوا میباشد.
امروزه فیلترهای غشایی از فیلم نازک ترکیبی ساخته میشود. یکی از مزیت های فیلترهای امروزی دفع زیاد نمک و پایداری آن برای مدت زمان طولانی است. همچنین جریان عبوری بالا در فشار پایین تر از مزایای دیگر آن است. تعداد فیلترهای غشایی و نحوه ارایش آن ها (موازی و سری) با توجه به دبی، میزان املاح آب ورودی، میزان تولید، املاح آب خروجی و درصد بازیافت تعیین می شود.
اصولا برای بالا بردن ریکاوری و کاهش پساب، از دو یا چند مرحله فیلتر غشایی به صورت سری استفاده میشود، به این شکل که پساب خروجی مرحله اول به عنوان آب خوراک مرحله دوم استفاده میشود.
آب خروجی از فیلترهای غشایی دستگاه شیرین سازی آب اغلب دارای درجه خلوص بالایی هستند (مخصوصا آب های لب شور) و در جاهایی که به عنوان آب آشامیدنی استفاده میشود، باید درصدی از آب پیش تصفیه شده را به آب تولیدی اضافه کرد و یا اینکه با اضافه کردن املاح مناسب در سیستم پس تصفیه، آب خروجی را به آب آشامیدنی تبدیل کرد. میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب، و میزان املاح باقی مانده مانند فلوراید و کلسیم و غیره در این مرحله کنترل میشود.
غشاء را معمولا از استات سلولز، پلی آمید، پلی فنل اکسید و غیره تهیه میکنند. غشاء مناسب برای اسمز معکوس باید ویژگی‌های خاصی داشته باشد. مثلا در برابر حمله مواد شیمیایی یا بیولوژیکی مقاوم بوده و قدرت تحمل فشار اعمال شده را داشته باشد و از همه مهمتر در برابر تغییرات pH مقاوم باشد
3-2- محفظه‌های تحت فشار (پرشر وسل-Pressure vessel)
پرشر وسل شیرین سازی آب، محفظه‌ای برای قرار گرفتن ممبران میباشد. در واقع به عنوان محافظ و نگهدارنده ممبران‌ها می‌باشند. که از جنس FRP یا استیل در قطرها و ارتفاع‌های مختلف بوده و قابلیت تحمل فشار بالا را دارا می‌باشند.
4-2- کنترل‌کننده RO
این دستگاه به منظور کنترل خودکار و مانیتور سیستم به صورت آنلاین در تابلو برق به کار میرود.
5-2- سیستم CIP
شست‌وشوی ممبران‌ها در آب‌شیرین‌کن‌های اسمز معکوس، به اختصار CIP (Clean In Place) نامیده میشود. گرفتگی غشاء (ممبران) در سیستم‌های اسمز معکوس، یک پدیده طبیعی است. با شستشوی دوره‌ای مناسب، بیشتر این گرفتگی‌ها از سطح غشاء برطرف میشود. تجربه نشان داده است که اگر شستشوی سیستم در زمان لازم و به موقع انجام شود حتی از سیستم های اسمز معکوس که سرعت گرفتگی آنها زیاد است میتوان انتظار عمر زیاد داشت. به منظور شستشوی ممبران‌های آب شیرین کن صنعتی از پکیج CIP استفاده شده و با استفاده از همان آب خروجی از سیستم که در یک تانک ذخیره میگردد ممبران‌ها در دوره‌های مختلف کاری مورد شستشو قرار میگیرند.
6-2- شاسی استقرار
این شاسی از جنس استیل و یا فولادی با پوشش اپوکسی برای نگهداری پکیج ساخته میشود. مهاب اغلب دستگاه های شیرین سازی آب خود را روی بدنه استیل مستقر می نماید.
7-2- تابلوی توزیع قدرت و مدار فرمان
در بخش دیگری از دستگاه شیرین سازی آب تابلو برق با کلیه ورودی و خروجیهای مورد نیاز و کلیه تجهیزات راه‌اندازی از قبیل کنتاکتور، بی متال و رله تایمر جهت کنترل عملکرد سیستم مورد استفاده قرار میگیرد.
پساب خروجی آب شیرین کن صنعتی
آب تغلیظ شده خروجی از این سیستم دارای املاح زیادی بوده و لذا تخلیه آن به محیط، آسیب زیادی به محیط زیست می‌زند و بدتر اینکه در زمان شستشوی شیمیایی، به خاطر استفاده از دترجنت‌ها، این آسیب شدت می‌یابد.
محصول مرتبط هت کسب اطلاعات بیشتر : دستگاه تصفیه آب بیمارستان