دستگاه آب شیرین کن به منظور نمک زدایی و تصفیه آب های شور (آب دریا) و لب شور (آب شیرین با کیفیت پایین، حاوی مقادیر زیادی از نمکهای محلول) استفاده می شود. آب شیرین آبی است که برای مصارف مختلفی همچون شرب، شستشو، امور شهری، تاسیسات، کارخانجات، کشاورزی و … مورد نیاز میباشد. با افزایش جمعیت و صنعتی شدن کشورها و محدود بودن منابع آب شیرین کره زمین (خصوصا در کشورهای گرم و خشکی چون ایران) معضلاتی در زمینه تامین آب شیرین مورد نیاز جوامع، ایجاد شده است.
دستگاه آب شیرین کن در ظرفیت های مختلفی تولید می شود. از سایز کوچک خانگی که آبدهی آن برابر 50 گالن در شبانه روز می باشد. تا دستگاه آب شیرین کن نیمه صنعتی به ظرفیت های 200 ، 300 ، 400 و 600 گالن در شبانه روز که برای کارخانجات کوچک مناسب می باشد. همچنین آب شیرین کن در سایزهای صنعتی از 5 تا 1000 متر مکعب در شبانه روز قابل طراحی و ساخت می باشد.
لطفا توجه بفرمایید دستگاه آب شیرین کن خانگی ونیمه صنعتی با کاربری بسیار راحت تامین کننده نیاز مصرف کنندگان می باشد و فقط در بازه هایی نیاز به تعویض فیلتر دارند. در حالیکه سیستم های آب شیرین کن صنعتی دارای مراحل بیشتر و پیچیده تر بوده و نگهداری از آن ها نیز به دقت بیشتری نیاز دارد. دستگاه های صنعتی برای دبی های بالاتر و TDS های بیشتر (هدایت الکتریکی بیشتر) طراحی می شود. جهت دریافت مشاوره رایگان انتخاب دستگاه آب شیرین کن مناسب با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.
انواع دستگاه آب شیرین کن
دستگاه تصفیه آب اشکال مختلفی دارد که عمدتا استفاده از دو مدل آنها معمول میباشد. دسته اول آب شیرین کن هایی هستند که بر اساس تبخیر و تقطیر مجدد آب کار میکنند. در این نوع سیستم، آب بوسیله حرارت به نقطه جوش رسیده و تبخیر میشود. بدیهیست آب تبخیر شده خالص بوده و مواد محلول اولیه را در خود ندارد. سپس بخار آب بوسیله سیستم سرمایشی تقطیر شده و در محل دیگری جمع میشود. در این مدل آب شیرین کن برای تبخیر و تقطیر انرژی گرمایی و سرمایی بالایی نیاز است که تنها پالایشگاه ها، پتروشیمی ها و نیروگاه ها از محل انرژی گرمایی پرت شونده خود میتوانند تامین کنند.
مدل دیگر دستگاه تصفیه آب، آنهایی هستند که به روش اسمز معکوس کار میکنند. دستگاه آب شیرین کن به روش اسمز معکوس RO امروزه یکی از متداولترین روشها برای تصفیه کردن آب است. در این روش با بوجود آوردن فشار اسمزی توسط پمپ و عبور آب از یک غشاء نیمه تراوا، کاهش مواد محلول در آب (TDS) صورت میگیرد.
اسمز معکوس چیست؟
اسمز معکوس reverse osmosis یک روش نمک زدایی و تصفیه آب است. در سیستم RO از فشار، جهت برعکس نمودن جریان اسمزی بهره گرفته میشود. با عبور آب خالص از غشا نیمه تراوا یا همان ممبران، فرایند تصفیه آب صورت می گیرد. اسمز معکوس روشی است که از طبیعت الهام گرفته شده است.
فشار اسمزی
برای درک بهتر موضوع ابتدا باید درک درستی از اسمز و فشار اسمزی داشته باشیم. در فرایند اسمز، اگر دو نمونه آب را که یکی رقیق و دیگری غلیظ است را کنار هم بگذاریم و یک غشاء نیمه تراوا در بین آنها قرار دهیم، خواهیم دید که مولکول های آب رقیقتر بصورت کاملا طبیعی و بدون نیاز به فشار خارجی از طریق غشاء به سمت غلیظتر نشت کرده و به آن وارد میشوند. این عمل تا زمانی ادامه پیدا میکند که تعادل فشاری در دو ستون آب صورت گیرد. یعنی اختلاف ارتفاع بین دو ستون آب به میزان مشخصی برسد.
برای مثال شکل زیر را در نظر بگیرد. مشاهده میکنیم که مولکول های آب از لوله سمت راست با عبور از غشا نیمه تراوا به سمت چپ وارد میشوند. این موضوع تا زمانی که به نقطه تعادل برسند ادامه دارد. در نقطه تعادل، به اختلاف ارتفاع ایجاد شده بین دو لوله، فشار اسمزی گفته می شود.
اسمز معکوس
در فرایند اسمز معکوس از فشار ایجاد شده توسط پمپ برای معکوس نمودن جریان آب استفاده میشود. در این حالت مانند شکل زیر، آب غلیظ از غشا نیمه تراوا عبور کرده (این غشا مانع از عبور یون ها و ناخالصی ها می شود و تنها اجازه عبور مولکولهای آب را میدهد) و مواد محلول در آن حذف میشود. در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس، انتخاب پمپ فشار قوی و ممبران یا غشا نیمه تراوا مناسب از اهمیت خاصی برخوردار است.
در دستگاه آب شیرین کن بروش اسمز معکوس، آب با فشار از membrane عبور داده میشود. مواد معدنی، محلول و میکروارگانیسم های موجود در آب، پشت غشا باقی میماند و بعنوان آب پسماند دورریز میشود.
یکی از نکات مهم طراحی سیستم تصفیه آب مدیریت پساب و بالا بردن راندمان سیستم می باشد. یکی از روش ها به این منظور استفاده مجدد از پساب است.
طراحی دستگاه آب شیرین کن به روش اسمز معکوس
در طراحی دستگاه آب شیرین کن، عوامل مختلفی موثر هستند از جمله:
کیفیت آب ورودی و آنالیز آن
یکی از موثرترین عوامل در طراحی آب شیرین کن صنعتی کیفیت آب ورودی به دستگاه میباشد. اینکه آب ورودی به دستگاه از چه منبعی (آب دریا، آب سطحی، آب چاه و ..) تامین شده باشد نیز در طراحی آب شیرین کن موثر هست.
آنالیز آب ورودی هم تعیین کننده مراحل مورد نیاز پیش تصفیه، سیستم فیلتراسیون مورد نیاز و تعداد، نوع و چیدمان ممبرانهای RO بوده و همچنین بر فشار طراحی نیز موثر است. فاکتورهای مختلفی در آنالیز آب ورودی اهمیت دارد که از جمله آنها میتوان موارد زیر را نام برد:
دما ، هدایت الکتریکی و PH
TSS کل مواد معلق در آب
TDS کل مواد محلول در آب
TH سختی کل
NTU کدورت
قلیائیت کل و قلیائیت کربناتی
BOD , COD و سایر عوامل میکروبی
میزان یونهای محلول در آب از جمله: کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، آهن، منگنز، بر، باریم، سیلیس، سولفات، کلرور، نیترات و نیتریت ، فسفات، باریم، استرانسیوم و ….
تمامی عوامل فوق در طراحی سیستم RO و همچنین پیش تصفیه آن تاثیرگذار هستند. بعنوان مثال در صورتیکه میزان سختی کل از حد مشخصی بالاتر باشد نیاز به سختی گیر رزینی در پیش تصفیه داریم. همچنین بر اساس میزان یونهای محلول در آب ورودی ممکن است نیاز به تزریق آنتی اسکالانت یا اسید وجود داشته باشد.
همینطور در صورت وجود آلودگی میکروبی و بیولوژیکی، تزریق کلر و برای حذف مجدد کلر تزریق متا بی سولفیت سدیم SMBS، مورد نیاز است. البته امروزه از مواد بهتری چون بایوسایدهای مناسب برای این کار بهره گرفته میشود. میزان کدورت و مواد معلق موجود در آب نیز در طراحی پیش تصفیه و فیلتر شنی و کارتریجی موثر است. رنگ، بو، طعم و میزان کلر نیز در طراحی فیلتر کربنی تاثیر دارد.
دبی آب ورودی و آب تولیدی
اینکه منبع آب ورودی محدود است یا نه؟ و آیا هزینهای بابت آن پرداخت میکنید؟
در صورتیکه آب ورودی به دستگاه محدود باشد میتوان با طراحی بهینه، ریکاوری دستگاه آب شیرین کن را تنظیم نمود و تا حد امکان آنرا افزایش داد.
دستگاه تصفیه آب در ظرفیت های متنوعی تولید می شود: دستگاه تصفیه آب خانگی، دستگاه آب شیرین کن نیمه صنعتی، دستگاه تصفیه آب صنعتی.
همانطور که اشاره شد دستگاه تصفیه آب صنعتی RO از ظرفیتهای کوچک مانند 5M3/DAY تا ظرفیتهای بالاتر در حدود 1000M3/DAY و بالاتر قابل طراحی میباشد.
کیفیت آب تصفیه شده مورد نیاز و TDS آن
همچنین مورد مصرف آب خروجی دستگاه و TDS مورد نیاز کارفرما از عوامل مهم طراحی RO میباشد. در صورتیکه آب تصفیه شده جهت مصارف شرب استفاده شود باید تمامی استانداردهای آب شرب را دارا باشد. برخی از صنایع نیز نیاز به آب با TDS بسیار پایین دارند که باید در طراحی مدنظر قرار داده شود.
ریکاوری مورد نیاز دستگاه
ریکاوری سیستم RO مشخص میکند چه میزان از آب ورودی تصفیه شده و چه مقدار تبدیل به پساب میشود. با طراحی بهینه میتوان به حداکثر ریکاوری دست یافت. همچنین بدلیل وجود مشکلات زیست محیطی که پساب شور و غلیظ ایجاد میکند کم کردن میزان دور ریز اهمیت ویژه دارد.
راهکارهایی برای افزایش طول عمر ممبران و نگهداری سیستم RO
تهیه چک لیست های روزانه و هفتگی که شامل ثبت اطلاعاتی از قبیل TDS آب ورودی، TDS آب خروجی، فشارها، دبی ها و … می باشد. و ارجاع چک لیست ها به شرکت جهت آنالیز و تحلیل سیستم تا در صورت نیاز و احتمال رسوب گذاری دستگاه آب شیرین کن بتوان به موقع از آن جلوگیری نمود.
بکواش به موقع فیلترهای پیش تصفیه و تعویض آنها در صورت لزوم (به منظور عدم عبور مواد معلق و آسیب زننده به ممبران)
چک نمودن کارایی زغال اکتیو و میزان کلر آب ورودی به ممبران
شستشو به موقع ممبران با مواد شیمیایی
فیلم آموزشی طرز کار اسمز معکوس
جهت آشنایی بیشتر با عملکرد سیستم اسمز معکوس RO ویدیو زیر را مشاهده فرمایید.
