تصفیه خانه آب (شهری و صنعتی)

10 / 10
از 9 کاربر

امروزه با توجه به رشد جمعيت و افزايش مصرف آب در بخش‌هاي مختلف شهري و صنعتي‌، همچنين با توجه به كاهش منابع آب‌هاي شيرين‌، افزايش دماي كره‌زمين‌، عدم دسترسي مناسب به آب با كيفيت در برخي نقاط از يك طرف‌، همچنين پيشرفت تكنولوژي‌هاي تصفيه آب از طرف ديگر ضرورت استفاده از منابع آب شور يا نيمه شور را ايجاب نموده‌است كه كشور ما نيز با توجه به قرار گرفتن در منطقه‌ي خشك و نيمه‌خشك و مجاورت در كنار درياها‌، از اين حيث مستثني نبوده و همانند برخي از كشورهاي همسايه در شيرين‌سازي آب‌هاي شور و نيمه‌شور اقداماتي را انجام داده است.

تكنولوژي نمک زدایی به روش RO (اسمز‌ معكوس) چندي است كه سرآمد روش‌هاي شيرين‌سازي آب شده و عليرغم پيچيدگي در تكنولوژي‌، طراحي و بالا بودن هزينه‌هاي تجهيزات و نگهداري، امروزه به‌عنوان برترين روش شيرين‌سازي آب مورد توجه قرار گرفته‌‌است.

بهره‌برداري بهينه و نگهداري اين سيستم‌ها با توجه به هزينه‌هاي بالاي تامين ممبران‌هاي نمک‌زدا و وابستگي تامين خارجي آنها ضرورت حفظ و پايش اين سيستم‌ها را دو چندان نموده است.

آلودگي‌هاي آب ورودي به اين سيستم‌ها و روش‌هاي دفع اين آلودگي‌ها ارتباط مستقيمي با ايجاد سيستم‌هاي پيش‌تصفيه مناسب و تزريقات شيميايي متناسب با انواع آلودگي‌ها دارد.

اصولا آلودگي‌هاي ورودي به اين سيستم‌ها به صورت‌هاي ذيل طبقه‌بندي مي‌گردند:

  1. آلودگي‌هاي مربوط به مواد محلول‌معدني در آب ورودي
  2. آلودگي‌هاي مربوط به مواد معلق ورودي
  3. آلودگي‌هاي مربوط به مواد شيميايي تزريق‌شده در ورودي اين سيستم‌ها
  4. آلودگي‌هاي بيولوژيكي ورودي
  5. آلودگي‌هاي مربوط به گازهاي محلول در آب ورودي

هركدام از اين آلودگي‌ها باعث ايجاد آسيب‌هاي جدي به ممبران‌هاي سيستم اسمز‌معكوس شده‌، لذا شناسايي آنها از يك حيث و راهكار مناسب جهت حذف يا دفع آن از طرف ديگر بسيار حايز اهميت مي‌باشند.

اسمزمعکوس تکنولوژی مهمی است که آب را برای مصارف متعددی از جمله نیمه رساناها، صنایع غذایی، تکنولوژی زیستی، داروها، تولید برق، نمک‌زدایی از آب دریا و آب آشامیدنی) جهت مصارف شهری( تصفیه می‌نماید. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور مولکول‌های غیر یونی مثل آب از یک غشا، با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌است. این غشاها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول‌های خنثی را به‌راحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباٌ خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم اسمزمعکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه‌شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) تبدیل می‌شود. فرض کنید دو ظرف یکی حاوی آب نمک و دیگری حاوی آب خالص توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده و هر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یون‌های سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یون‌های نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هردو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکول‌های آب از آن عبور کنند، یون‌های نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف حاوی آب خالص به ظرف آب نمک انتقال می‌یابد و این عمل تا آنجا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله از ظرف آب نمک‌، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجاره انتقال آب ار ظرف حاوی آب خالص به ظرف آب نمک را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می‌گویند و طبق قانون  Vant Hoff‌تابعی است از غلظت نمک در هر دو طرف غشاء RT .

(Cs2 – Cs1)=F

F: فشار اسمزی

Cs1 : غلظت آب نمک

Cs2: غلظت آب خالص

R: ثابت گازها

T: درجه حرارت بر اساس کلوین

 

در صورتی که بخواهیم جریان را برعکس کرده یعنی از ظرف شماره یک به ظرف شماره دو انتقال دهیم لازم است فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول آب نمک وارد آوریم. این فشار را فشار عملیاتی گفته و با P نمایش می‌دهند. لذا مقدار فشار خالص که باعث می‌گردد آب از ظرف آب نمک به ظرف آب خالص انتقال یابد برابر است با P-F و فشار محرکه یا Driving Pressure نامیده می‌شود. مثال مذکور فرآیند اسمزمعکوس به­صورت Batch را ارائه می‌نماید. اما در صنعت لازم است تصفیه آب به صورت پیوسته صورت پذیرد و اگر بخواهیم مطابق با این مثال عمل تصفیه را انجام دهیم، افزایش غلظت نمک در ظرف خوراک "یک" باعث ازدیاد فشاراسمزی گشته لذا بایستی دائماً فشار عملیاتی را زیاد کرده و برای جلوگیری از این مشکل همواره جریانی از قسمت محلول غلیظ از دستگاه خارج کنیم تا غلظت ثابت بماند. بنابراین همواره جریان Permeate کمتر از مقدار جریان خوراک می‌باشد. در سیستم اسمزمعکوس غشاء مهمترین و حساس‌ترین قسمت دستگاه می‌باشد، زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخ‌های آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضدرسوب و زیست کش‌ها (Biocides)  واکنش ندهد.

 

 

سعی می‌شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز‌معکوس، حتماً تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیات پایلوتی صورت پذیرد. به‌علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمزمعکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، به جای بکارگیری سیستم‌های تعویض‌یونی استفاده می‌کنند. زیرا مبادله کننده‌های یونی به‌علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هرینه راهبری و نگهداری زیادی می‌باشند.

از اواخر سال‌های 1950 تا 1960، استفاده از اسمزمعکوس (RO) و اولترافیلتراسیون (UF) به‌عنوان واحدهای عملیاتی گسترش یافت و دامنه کاربرد آنها نیز به‌طور روز افزونی توسعه پیدا کرد.

در ابتدا از اسمزمعکوس برای نمک‌زدایی از آب دریا و آب شور استفاده می‌شد. افزایش تقاضاهای صنعتی جهت حفظ آب، کاهش مصرف انرژی، کنترل خوردگی و بازیافت مواد مفید از جریان‌های پساب، سبب ایجاد کاربردهای جدید اقتصادی شدند. به‌علاوه، پیشرفت دانش بیوتکنولوژی و داروسازی، همگام با توسعه استفاده از ممبرین، سبب شد که روش استفاده از ممبرین به‌عنوان مرحله مهمی در عملیات جداسازی، از جهت صرفه‌جویی در انرژی و جلوگیری از افت حرارتی محصولات، به روش تقطیر ترجیح داده شود. تحقیقات علمی در مورد اصول ممبرین را، شرکت FILMTEC با ساخت ممبرین FILMTECFT30 در سال 1963 پایه ریزی کرده است. پس از آن محصولات جدیدی ارائه گردید و تولیدات موجود نیز به لحاظ توانایی‌شان در بهبود کیفیت آب تصفیه‌شده و قیمت تمام شده کمتر آب در حال ارتقا قرار دارند. به‌طور کلی ممبرین‌های RO اکنون امکان درصد دفع نمک بالاتر را در فشارهای عملیاتی پایین‌تر و در نتیجه کاهش هزینه‌ها را فراهم می‌کنند. فن‌آوری ممبرین‌های نانوفیلتر قدرت دفع انتخابی برخی از ترکیبات و موارد معین را در فشارهای عملیاتی به نسبت پایین فراهم می‌آورد. شرکت FILMTEC در سال 1977 در شهر ماینپولیس (Minneapolis)  آمریکا تأسیس شد. پس از تولید عمده محصولات، این شرکت دچار تغییراتی شد و بین سال‌های 1981 تا 1984 توسعه یافت. در آگوست 1985 این شرکت مالک یکی از شرکت‌های تابعه کمپانی DOW Chemical شد. شرکت DOWجهت اطمینان مستمر، ثبات، کیفیت بالای ملزومات و محصولات ‌FILMTEC، برای رشد سریع بخش معاملات بازرگانی اسمزمعکوس و نانوفیلتر، منابع و سرمایه قابل توجهی را در به روز کردن و توسعه ظرفیت کارخانه FILMTEC به کار گرفت.

پذیرش برنامه­ های اطمینان از کیفیتISO، مکمل سرمایه ­گذاری در تجهیزات و توسعه فن­آوری کارخانه شد. همین امر باعث بالا رفتن کارآیی و سازگاری محصولات گردید.

الکترودیالیز معکوس (EDR) یکی از روش های غشایی شیرین سازی آب و کاهش EC و TDS می باشد که به علت مصرف انرژی کمتر در قیاس با روش های دیگر، روشی مطلوب به شمار می رود. این فرآیند یک تکنیک الکتروشیمیایی را ارائه می دهد که براساس آن آلودگی های یونی از محلول آبی حذف می گردند.

شرکت باتاب صنعت اوژن با توسعه تکنولوژی الکترودیالیز معکوس این روش را به عنوان روشی نوین برای جدا کردن نمک ها و یون های مزاحم از آب و پساب پیشنهاد می کند. در این روش میزان بازیابی آب تا 93-90% خواهد بود. این ویژگی در کنار هزینه عملیاتی بسیار پایینی نسبت به روش های دیگر از مزایای منحصر بفرد آن محسوب می شود. در روش اکترودیالیز هزینه عملیاتی تنها شامل مصرف برق خواهد بود.

از مزایای روش الکترودیالیز معکوس می توان به راندمان بالا در حدود 93-90 درصد و طول عمر غشاهای 10 تا 15 سال اشاره کرد که با توجه به عدم استفاده از مواد شیمیایی و برق مصرفی پایین و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، روشی قابل توجه در مقایسه با روش های مرسوم از جمله RO خواهد بود.

استفاده از روش الکترودیالیز معکوس علاوه بر ریکاوری بسیار بالاتر به روش اسمز معکوس، دارای هزینه های عملیاتی و بهای تمام شده آب کمتری می باشد که جهت بازگرداندن پساب حاصل از واحد اسمز معکوس پیشنهاد می گردد.

شرکت باتاب صنعت اوژن با بهره گیری از متخصصین امر و آشنا به علم نصب، راه اندازی و بهره برداری از سیستم الکترودیالیز معکوس (EDR) آماده همکاری با کلیه سازمان های ذیربط اعم از دولتی و خصوصی جهت بازیابی آب لب شور می باشد. 

عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :