گرفتگی ممبران های سیستم آب شیرین کن اسمز معکوس

گرفتگی ممبران سیستم آب شیرین کن :خرید آب شیرین ‌کن صنعتی جهت تصفیه آب صنعتی امری مهم و ضروری محسوب می ‌شود‌. عدم نگهداری صحیح از ممبران های  سیستم ‌های تصفیه آب اسمز معکوس علت مشکلات اساسی در دستگاه‌ های آب‌ شیرین‌ کن است.‌ برخی از مشکلات و عیوبی که در سیستم اسمز معکوس ایجاد می شوند، هزینه‌ های زیادی را به بار می‌ آورند. نگهداری و عیب‌ یابی فیلتر ممبران صنعتی در عملکرد سیستم اسمز معکوس نقش مهم و اساسی دارد و از خاموشی و خرابی دستگاه آب شیرین‌کن جلوگیری می‌ کند.

کاهش دفع نمک  (Rejection) و افت جریان آب تصفیه شده (Permeate) عمومی ترین مشکلی است که در آب شیرین کن صنعتی با آن مواجه می شویم.

در این مقاله که توسط واحد فنی و مهندسی شرکت ایمن آب کاژه گردآوی و تدوین شده است سعی شده است، مفهوم و انواع گرفتگی ممبران سیستم آب شیرین کن مورد بررسی قرار گیرد.

گرفتگی یا فولینگ ممبران چیست؟

گرفتگی یا فولینگ ممبران فرآیندی است که طی آن، غلظت آلاینده ها و ذرات کلوئیدی در آب خوراک، بر روی سطح ممبران رسوب کرده و باعث افت تولید و افزایش فشار در دستگاه آب شیرین کن صنعتی می گردد.

اگر فولینگ یا گرفتگی به صورت عادی در سیستم اتفاق افتاده باشد، جریان تولید و دورریز به طور متعادل و ملایمی کاهش پیدا می کند که این مسئله توسط انجام عمل شستشوی شیمیایی (CIP) برطرف می شود.

اثرات منفی گرفتگی ممبران (غشاء)

• کاهش میزان تولید آب محصول
• افزایش افت فشار در محفظه ممبران (پرشر وسل) و اتلاف انرژی ناشی از آن
• افزایش مصرف برق (با توجه به کاهش تولید و به منظور جبران آن، پمپ می­بایست برای حفظ میزان تولید در سطح اولیه، با فشار بالاتری کار کند.)
• افت کیفیت و افزایش شوری (نمک­های محلول) آب محصول
• آسیب مکانیکی نظیر تلسکوپی شدن ناشی تنش مکانیکی به المنت غشایی (ممبران­ها)
• افزایش نیاز به رسوب زدایی و شستشو با مواد شیمیایی اسیدی و بازی و هزینه های ناشی از این عمل
• و در نهایت گرفتگی کامل و غیر بازگشت ممبران که نیاز به تعویض ممبران را ایجاد می نماید.

 به منظور کاهش و جلوگیری از خسارات فوق، می­بایست مواد آنتی اسکالانت به طور مداوم به آب ورودی به دستگاه تزریق گردد.

عوامل تاثیر گذار بر گرفتگی ممبران RO

عوامل زیادی بر گرفتگی ممبران RO تاثیر دارند. غلظت آب خوراک، مدل ممبران و شرایط عملیاتی دستگاه آب شیرین کن صنعتی مانند: دما، pH، سرعت جریان آب خوراک از عوامل تاثیر گذار بر گرفتگی ممبران ها به شمار می رود.

روش های کاهش گرفتگی ممبران

پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی جهت جدا سازی ذرات اصلی آلاینده ممبران RO امری لازم و اجتناب ناپذیر می باشد و با طراحی و انتخاب مناسب پیش تصفیه با توجه به آنالیز و شیمی آب خوراک می توان مشکل گرفتگی ممبران را تا حدود زیادی به تعویق انداخت.

روش های کلی در پیش تصفیه عبارتند از:

• هیدروسیکلون جهت حذف ذرات درشت
• انعقاد و لخته سازی
• ضدعفونی و گندزدایی آب (کلرزنی، UV، ازن زنی)
• تزریق مواد شیمیایی ( اسید، متابی سولفیت سدیم)
• سختی گیر رزینی
• فیلتر شنی
• فیلتر ذغالی
• تزریق آنتی اسکالانت
• اولترافیلتراسیون (UF)
• میکروفیلتراسیون (MF)

اقداماتی که می بایست هنگام کاهش دفع نمک توسط ممبران انجام داد:

• کالیبراسیون تجهیزات ابزار دقیق به منظور افزایش دقت عمل انجام شود. این اقدام شامل: بررسی فلومتر یا دبی سنج ها، مانومترها، هدایت سنج و TDS متر، دماسنج و pH متر می باشد.
• محلی را که ممبران های RO کارآیی شان را از دست داده اند ایزوله شود.
• مشکلی که موجب کاهش کارایی شده، تشخیص داده شود. (شامل pH زیاد یا کم، عدم موازنه هیدرولیکی، بازدهی بیش از حد سیستم، گرفتگی، رسوب، تزریق کم یا زیاد بایوساید و سیستمی که مدت زمان زیادی در سرویس قرار نگرفته است.)
• تا حد ممکن، مشکلات رفع شوند تا از عواقب بعدی جلوگیری شود.

انواع گرفتگی یا فولینگ در ممبران های اسمز معکوس

گرفتگی یا فولینگ سیلیس در ممبران (Silica Fouling)

سیلیس در آب خوراک RO به صورت ذرات بسیار ریز کلوئیدی (سیلیس غیر فعال) و یا به صورت محلول (سیلیس فعال) وجود دارد. ذرات سیلیس با انسداد فیزیکی موجب گرفتگی و افزایش اختلاف فشار در دستگاه آب شیرین کن صنعتی می گردد.

سیلیس به صورت کلوییدی در آب های اسیدی وجود دارد و حلالیت آن در آب بستگی به دما و pH دارد. وقتی سیلیس به حد اشباع رسید، رسوب سیلیس به طور آهسته شروع به کریستال شدن می کند. فولینگ سیلیس بدترین نوع گرفتگی در روی سطح غشاء می باشد و از بین بردن آن از سطح ممبران بسیار سخت می باشد.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات سیلیس شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی قلیایی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

گرفتگی یا فولینگ مواد آلی در ممبران (Organic Fouling)

ذرات ریز آلی موجود در آب هنگامی که وارد جریان خوراک ممبران می شوند باعث ایجاد گرفتگی یا فولینگ آلی و در نتیجه کاهش دبی نرمال دستگاه RO می گردد.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات آلی شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی قلیایی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

گرفتگی یا فولینگ بیولوژیکی در ممبران (BioFouling)

گرفتگی بایوفولینگ زمانی بر روی ممبران ها تشکیل می شود که آب خوراک به درستی ضدعفونی نشود و یا اینکه ترکیبات آلی موجود در آب خوراک باعث رسیدن غذا برای رشد باکتری ها و میکروارگانیسم ها شود. گرفتگی بیولوژیکی به یک مشکل عمومی برای بهره برداران RO تبدیل شده است.

گرفتگی بیولوژیکی یکی از دلائل عمده انسداد فیزیکی کانال های عبور جریان بین لایه های ممبران می باشد و کاهش راندمان سیستم را به دنبال خواهد داشت. فولینگ بیولوژیک هنگامی که آب خوراک حاوی مقادیر زیادی مواد معلق که خوراک باکتری ها می باشد و یا در مواردی که طور پیوسته در سرویس نباشد تشدید می یابد.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات بیولوژیکی شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی قلیایی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

گرفتگی یا فولینگ رسوبات آهن در ممبران (Iron Fouling)

چنانچه فلزات محلول در آب خوراک توسط کلر آزاد و یا بر اثر تماس با هوا اکسید شوند، آهن و منگنز می توانند موجب گرفتگی ممبران شوند. مقدار آهن و منگنز موجود در آب خوراک به ترتیب نباید بیشتر از PPM  2/0 و 5/0 باشند. مقادیر بیش از آن سبب رسوب آهن و منگنز بر روی سطح ممبران و تغییر شرایط کارکرد سیستم از جمله افزایش اختلاف فشار در دو سر سیستم و کاهش راندمان دستگاه RO می گردد.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات آهن شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی اسیدی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

گرفتگی یا فولینگ رسوب کربنات در ممبران (Iron Fouling)

در اکثر سیستم های اسمز معکوس، اگر واحد پیش تصفیه مانند سختی گیر رزینی و تزریق آنتی اسکالانت نتواند مانع از ته نشینی کربنات کلسیم شود، فولینگ کربناته بر روی سطح ممبران تشکیل می شود. کربنات کلسیم اولین و عمده ترین نمک معدنی است که با فوق اشباع شدن روی سطح ممبران ایجاد رسوب و گرفتگی می کند.

رسوب کربنات در ممبران هایی اتفاق می افتد که در معرض غلظت زیاد املاح قرار دارند که باعث کاهش دبی آب محصول و دفع نمک می شود.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات کربنات شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی اسیدی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

گرفتگی یا فولینگ رسوبات سولفات در ممبران (Solfate Fouling)

غلظت سولفات در بعضی از منابع آب زیاد است که می توان  پتانسیل تشکیل رسوب این فلزات را با آنالیز آب مشخص کرد. رسوبات نمک های سولفاته باعث انسداد عبور جریان و افزایش اختلاف فشار در سیستم RO می گردد.

ممبران های انتهایی پرشروسل بیشتر در معرض گرفتگی سولفات می باشند که پاک کردن آن ها از روی ممبران نیز بسیار سخت می باشند.

شرکت ایمن آب کاژه جهت شستشوی ممبران هایی که دچار گرفتگی یا فولینگ رسوبات سولفات شده اند، محلول اختصاصی که ترکیبی قلیایی می باشد را در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

سخن پایانی و نتیجه گیری

فیلتر ممبران در حقیقت قلب دستگاه آب شیرین کن صنعتی می باشد که به دلیل عبور آب تغلیظ شده مستعد گرفتگی از رسوب هستند. استفاده از یک سیستم پیش تصفیه مناسب با توجه به شیمی آب می تواند گرفتگی ممبران ها را به تعویق بیاندازد و عمر ممبران ها را افزایش دهد.

امروزه مسئله گرفتگی ممبران ها یکی از مهم ترین موضوعات در  طراحی آب شیرین کن صنعتی می باشد، به طوری که در بسیاری از اوقات انتخاب نوع ممبران ها برای فرآیندی خاص تنها بر اساس میزان گرفتگی و قابلیت تمیز کردن آن انجام می شود.

 در این راستا و به دنبال سال ها تجربه شرکت ایمن آب کاژه در امر تولید، راه ­اندازی، نگهداری و ارائه خدمات مشاوره در خصوص دستگاه­ های آب­شیرین­کن صنعتی به روش اسمز معکوس (RO) و مشاهده مشکلات فراوان ناشی از تشکیل مکرر رسوب در این دستگاه­ ها، متخصصین این شرکت اقدام به ساخت انواع آنتی اسکالانت و محلول های شستشوی ممبران نموده اند.

آنتی اسکالانت های شرکت ایمن آب کاژه به عنوان یک بازدارنده بر روی انواع مختلف یون های رسوب گذار محلول در آب تاثیر گذار بوده و توانسته است انواع تست های آزمایشگاهی طبق استاندارد روز دنیا را پشت سر بگذارد و در تست های میدانی کارایی بالای خود را به اثبات برساند.