روش های رفع گرفتگی ممبران دستگاه تصفیه آب

فیلتر ممبران ها مهم ترین نقش را در دستگاه آب شیرین کن صنعتی بر پایه روش اسمز معکوس ایفا می کنند. برای کاهش هزینه های نگهداری از دستگاه، لازم و ضروری است که از روش های موثر برای حفظ و نگهداری از فیلتر ممبران صنعتی استفاده شود. برای حفاظت از فیلتر ممبران صنعتی و افزایش طول عمر مفید آن، استفاده از روش های مختلف و البته مناسب برای شستشوی و رفع گرفتگی آنها الزامی می باشد. در ادامه مهمترین روش های شستشو و رفع گرفتگی ممبران ها آورده شده است.

چرا ممبران دستگاه آب شیرین کن دچار گرفتگی می شود؟

ممبران ها وظیفه تصفیه آب و حذف املاح اضافی موجود در آب، میکروارگانیزم ها و باکتری ها را برعهده دارند. گرفتگی ممبران RO اتفاقی هست که بخاطر عبور آب خام که حاوی املاح و ناخالصی های مختلفی است رخ می دهد. گرفتگی ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی، فرایندی کاملا طبیعی می باشد و ممکن است دلایل گوناگونی داشته باشد.

دلایل گرفتگی ممبران دستگاه تصفیه آب

1. رسوب‌گذاری:

• کربنات کلسیم و منیزیم: این رسوبات به شکل پوسته‌ای روی سطح ممبران تشکیل شده و باعث کاهش نفوذپذیری آن می‌شوند.
• سولفات کلسیم: این رسوب به صورت کریستال‌های سوزنی شکل روی سطح ممبران رشد کرده و باعث گرفتگی آن می‌شود.
• اکسید آهن و منگنز: این رسوبات به صورت لایه‌ای نازک روی سطح ممبران تشکیل شده و باعث کاهش عملکرد آن می‌شوند.

2. آلودگی‌های آلی:

• مواد آلی طبیعی: مانند اسیدهای هومیک و فولیک که در آب‌های سطحی یافت می‌شوند.
• مواد آلی مصنوعی: مانند رنگ‌ها، حلال‌ها و مواد شوینده که از صنایع مختلف وارد آب می‌شوند.
• میکروارگانیسم‌ها: باکتری‌ها، جلبک‌ها و قارچ‌ها می‌توانند روی سطح ممبران رشد کرده و تشکیل بیوفیلم دهند.

3. ذرات جامد:

• گل و لای: ذرات جامد معلق در آب می‌توانند در منافذ ممبران گیر کرده و باعث کاهش دبی آب شوند.
• زنگ آهن: ذرات زنگ آهن می‌توانند از لوله‌های فلزی وارد آب شده و روی سطح ممبران رسوب کنند.

4. عوامل دیگر:

• کلر: کلر موجود در آب می‌تواند با مواد آلی واکنش داده و ترکیباتی تشکیل دهد که روی سطح ممبران رسوب می‌کنند.
• تغییرات pH: تغییرات ناگهانی pH آب می‌تواند باعث رسوب برخی از مواد معدنی شود.
• دمای آب: افزایش دمای آب می‌تواند سرعت تشکیل رسوبات را افزایش دهد.

عواقب عدم رفع گرفتگی ممبران

• کاهش دبی آب: با افزایش گرفتگی، میزان آبی که از ممبران عبور می‌کند کاهش می‌یابد.
• کاهش کیفیت آب: آب تصفیه شده ممکن است حاوی املاح و مواد آلی بیشتری باشد.
• افزایش فشار کاری پمپ: پمپ دستگاه تصفیه آب باید با فشار بیشتری کار کند تا آب از ممبران عبور کند.
• کاهش عمر مفید ممبران: گرفتگی مداوم ممبران می‌تواند به آن آسیب رسانده و عمر مفید آن را کاهش دهد.

چگونه نوع گرفتگی ممبران را تشخیص دهیم؟

برای انجام شستشوی ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی، نخست باید دلیل گرفتگی ممبران را تشخیص دهیم. با توجه به اینکه دو نوع گرفتگی شیمیایی و بیولوژیکی اتفاق می افتد، به روش های زیر می توان نوع آن را تشخیص داد.

1. نشانه گرفتگی بیولوژیکی ممبران: افت شدید دبی و فشار در دو سر ممبران بوجود می آید درحالیکه میزان EC افزایش چندانی پیدا نمیکند.
2. نشانه گرفتگی شیمیایی ممبران: EC افزایش پیدا میکند ولی افت فشار کمی را شاهد هستیم.

زمان مناسب برای شستشوی ممبران های اسمز معکوس RO

تعیین زمان مناسب شستشوی ممبران دستگاه آب شیرین کن صنعتی به نوع آب خام و نوع رسوب بستگی دارد. به طور متوسط زمان شستشوی ممبران اسمز معکوس بین 4 تا 6 ماه توصیه می شود. در صورتی که کیفیت آب خام خوب باشد، تا یکسال هم دستگاه تصفیه آب RO احتیاجی به شستشو ندارد. به طور کلی هر زمان که تولید آب دستگاه حدود 10% کاهش پیدا کرد، ممبران ها نیاز به شستشوی CIP دارند.

اهمیت شستشوی ممبران ها

اهمیت شستشوی ممبران‌های سیستم اسمز معکوس از آن جایی مطرح می‌شود که کارفرما انتظار دارد دستگاه برای مدت زمان طولانی به صورت بهینه کار کند. اما داخل دستگاه چه اتفاقی می‌افتد؟ آب در داخل دستگاه RO جریان دارد و طی یک فرایند طبیعی به نام اسمز از سمت غلظت نمک کمتر به سمت غلظت نمک بیشتر حرکت می کند. حال در دستگاه RO از فشاری که توسط یک پمپ فشار قوی تامین می شود، برای غلبه بر این مسیر طبیعی استفاده می‌شود.

بدین صورت که آب از یک غشا عبور داده می‌شود، تمام املاح و ناخالصی‌های آن گرفته می‌شود و به آب شرب و تمیز تبدیل می‌شود. اما غشاها و ممبران‌های داخل دستگاه تمام ناخالصی‌ها و املاح اضافی را جذب کرده اند. هرچه دستگاه بیشتر کار کند، مقدار انباشت این مواد نیز بیشتر خواهد شد.

به همین دلیل است که از مواد قدرتمند آنتی اسکالانت برای شستشوی فیلتر ممبران صنعتی استفاده می‌شود. در واقع ویژگی‌های شیمیایی و ساختاری آنتی اسکالانت‌ها، میزان از کار افتادگی دستگاه اسمز معکوس و فیلترهای داخلی آن را به حداقل می‌رساند. همین مسئله در طولانی مدت کارایی دستگاه را بیشتر نموده و بسیاری از هزینه‌های اضافی تعمیر و تعویض را نیز برای کارفرما حذف خواهد کرد.

این ماده با پراکنده کردن یون‌های موجود در آب و با خاصیت ضد‌رسوب بودن خود از استهلاک دستگاه اسمز معکوس جلوگیری می کند. درست است که به کار بردن روزانه حجم مشخصی از آنتی اسکالانت برای شستشوی ممبران‌های صنعتی هزینه زیادی در پی خواهد داشت، اما ذکر این نکته بسیار مهم است که هزینه‌های تعمیر و کاهش راندمان دستگاه به مراتب بیشتر خواهد بود. پس جای تعجب نیست که این ماده چرا طرفداران زیادی دارد.

مراحل شستشوی ممبران با مواد CIP

به طور خلاصه فرآیند و مراحل پاکسازی سطح غشا اسمز معکوس RO را می توان به صورت زیر شرح داد:

• با توجه به نوع مواد انباشته شده بر روی ممبران سیستم اسمز معکوس، محلول اسیدی یا قلیایی با غلظت مناسب باید انتخاب شود.
• پس از تعیین و آماده سازی محلول شستشو، پمپاژ با جریان آرام در داخل دستگاه باید صورت گیرد و در تمام بخش های ممبران محلول به حرکت درآید.
• با توجه به اینکه رسوبات روی ممبران چسبندگی بالایی دارند، به همین علت لازم است مدت زمانی را برای خیس خوردن آنها اختصاص دهیم. در این بازه زمانی دستگاه می تواند خاموش باشد.
• پس از خیس خوردن رسوبات، شستشو با سرعت و فشار بالا به مدت 30 تا 60 دقیقه انجام می شود تا تمام بخش های ممبران به طور کامل تمیز شوند.

شستشوی ممبران اسمز معکوس با ضد رسوب

آنتی اسکالانت ها از مهمترین و کاربردی ترین مواد ضد رسوبی می باشند که شستشوی دوره ای و روزانه اسمز معکوس با این مواد از تشکیل رسوب ها بر روی ممبران تا حد زیادی جلوگیری می کند. این مواد که پایه فسفاته و پلیمری دارند می توانند تا از ایجاد رسوب های سولفات استرونیوم (SrSO₄)، سولفات باریوم (BaSO₄)، کربنات کلسیم (CaCO₃) و سولفات کلسیم (CaSO₄) و همچنین رسوبات سیلیکا (SiO₂)بر روی غشا در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی جلوگیری کنند.

مواد شوینده و ضد رسوب ممبران ها که در گروه آنتی اسکالانت ها قرار دارند را می توان در گروه های مختلف اسیدی، قلیایی و خنثی تقسیم بندی نمود که هر یک از تجمع رسوبات متعددی جلوگیری می کنند. نکته بسیار مهم اینکه، شستشوی ممبران با مواد ضد رسوب نامرغوب می تواند به سطح غشا آسیب جدی وارد نماید و لازم است در زمان انتخاب و خرید به این مساله توجه شود.

بیشتر بخوانید : پکیج تزریق آنتی اسکالانت 

روش های شست و شو و رفع گرفتگی ممبران RO

پس از تعیین زمان مناسب برای شست و شوی غشای RO حال این سوال وجود دارد که این فرآیند با چه چیزی و چه نوع محلولی باید انجام شود؟ در انتخاب روش های مناسب برای انجام این کار در مرحله اول لازم است نوع رسوب و گرفتگی ها تشخیص داده شود و بر همین اساس از محلول و مواد شیمیایی مناسب استفاده شود. به عنوان مثال، رسوب های چند لایه تشکیل شده بر روی ممبران های RO را باید با مواد شیمیایی که PH بالا یا پایین داشته باشند از بین برد. مقدار PH با توجه به نوع رسوب مشخص می شود. از رایج ترین رسوبات تشکیل شده بر روی ممبران ها می توان به رسوب کربنات کلسیم، رسوب سولفات سدیم، رسوب سیلیس، سولفات باریم و استرانتیوم اشاره نمود.

پس از مشخص نمودن نوع مواد شیمیایی و محلول های مناسب برای شست و شوی ممبران RO، گام ها و مراحل زیر باید به ترتیب سپری شوند:

• محلول و مواد شیمیایی مورد نظر را آماده می کنیم. به عنوان مثال، گرفتگی با رسوب منگنز را می توان با سدیم بیسولفیت برطرف کرد.
• پس از تعیین و آماده سازی محلول شیمیایی، لازم است تا این مواد با فشار پایین پمپاژ شده تا به درون وسل ها وارد شوند. پمپاژ با جریان کم این مواد منجر به ایجاد محلول تغلیظ شده به مقدار کم شده و در نهایت خروجی دستگاه را به سمت فاضلاب هدایت خواهد کرد.
• با انجام مراحل فوق، محلول شستشو به طور کامل در داخل دستگاه قرار گرفته و به عبارت دیگر جایگزین آب موجود در آن خواهد شد. در این مرحله لازم است صبر کنیم تا محلول در دو جریان Premeate و concentrate قرار گرفته و این چرخه تکرار شود.
• در این مرحله باید ممبران ها برای مدت زمان تقریبا یک ساعت در این محلول غوطه ور باشد تا رسوب های موجود در آن ها به طور کامل از بین بروند. لازم به ذکر است که این مدت زمان با توجه به نوع رسوب و ضخامت لایه های آن متغییر خواهد بود.
• پس از گذشت زمان غوطه ور شدن ممبران ها در محلول شستشو، لازم است این مواد با جریان بالا و با فشار زیاد پمپاژ شوند. در صورت پمپاژ با جریان بالا رسوبات از تمام منافذ غشاها جدا و از سیستم خارج می شوند.
• در آخرین مرحله از شست و شوی ممبران RO می بایست با آب مقطر یا آب های تصفیه شده فلاشینگ صورت گیرد.

بیشتر بخوانید : پکیج تزریق مواد شیمیایی

نکات مهم در شست و شوی ممبران RO

برای شستشوی بهتر و عدم آسیب رسانی به ممبران ها نیاز داریم تا چند نکته مهم را مد نظر قرار دهیم:

• برای افزایش طول عمر ممبران ها بهتر است از مواد شوینده با PH بالا استفاده شود. این مواد به دلیل داشتن ماهیت قلیایی منجر به افزایش طول عمر غشا خواهند شد. البته در شرایطی که رسوبات کربنات کلسیم بر روی غشا جمع شده باشند، لازم است از مواد شیمیایی با PH پایین و خاصیت اسیدی استفاده شود.
• در سیستم های اسمز معکوس با اندازه و احجام کوچک بهتر است با آزمون و خطا در نهایت بهترین شوینده را انتخاب کنیم. ولی برای سیستم های اسمز معکوس در سایزهای بزرگ و صنعتی بهتر است از ابزارها و تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات بهترین ماده شوینده انتخاب شود.
• مدت زمان غوطه ور شدن ممبران ها در محلول شوینده باید به درستی انتخاب شود، در غیر این صورت احتمال رسوب گذاری مجدد وجود دارد.
• برای حذف رسوبات معدنی بهتر است از مواد شوینده با PH پایین استفاده شود، مانند اسید سیتریک.
• به منظور حذف توده های بیولوژیکی و باکتری ها و لجن بهتر است از محلول های شوینده با PH بالا و حدود 11.5 استفاده شود.
• به منظور شست و شوی ممبران RO که اکسیدهای فلزی و رسوبات سولفات کلسیم بر روی آنها انباشته شده اند، بهتر است از مواد شوینده با PH بالا و حدود 11.5 استفاده شود.

منبع: آبسازه absaze.com