ممبران برای تصفیه آب در حجم بالا و تصفیه آب شور مانند آب دریا استفاده میشود
فیلترهای ممبران بر پایه گنجایشی که دارند نیز به انواع مختلفی دسته بندی می شوند که در ادامه به شرح آنها میپردازیم
- دسته بندی بر پایه قطر فیلتر ها :
- ۲.۵ اینچ
- ۴ اینچ
- ۸ اینچ
نکته قابل توجه در این نوع دسته بندی اینست که ممبران های 4 و 8 اینچ برای استفاده های صنعتی و ممبران های 2.5 اینچ برای سیستم های تصفیه آب خانگی قابل استفاده هستند.
2) دستبه بندی انواع ممبران بر پایه نوع آب :
- ممبران های آب BW
- ممبران های SW
در این دسته بندی ممبران های BW برای تصفیه آب های شور و ممبران های SW برای تصفیه آب دریا یا اقیانوس مورد استفاده قرار می گیرند.
برای آزمایش نوع و کیفیت آب ورودی به ممبران از ملاکی به اسم TDS استفاده می شود. در صورتی که TDS آب ورودی به ممبران از 10،000 mg بر litre کمتر باشد، از ممبران های BW و اگر TDS آب ورودی بیشتر از این عدد باشد، از ممبران های SW برای تصفیه آن استفاده می شود
3) دسته بندی بر پایه تکنولوژی :
· ممبران های میکروفیلتراسیون (MF)
ممبران های میکروفیلتراسیون قادر به حذف ذرات با اندازه تقریبی 0.03 تا 10 میکرون از آب می باشند. برای حذف این ذرات توسط روش میکروفیلتراسیون، به فشار حدود 15 PSI تا 60 PSI نیاز است.
· ممبران های اولترافیلتراسیون (UF)
در روش اولترافیلتراسیون، ذرات تا ابعاد 0.01 میکرون با فشار کاری بین 30 تا 100 PSI از آب حذف می شوند.
- ممبران های نانوفیلتراسیون (NF)
ممبران های نانوفیلتراسیون، قادر به حذف ذرات تا ابعاد 0.001 میکرون می باشند. این ممبران ها دارای حفره های ریزتری نسبت به ممبران های میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون می باشند، بنابر این عبور آب از این ممبران ها نیازمند فشار بالاتری در حدود 150 PSI می باشد.
محدودیت های این فیلتر ها به شرح زیر هستند
- حداکثر دمای تصفیه : ۴۵ درجه
- محدوده مجاز ph آب برای تصفیه ممبران بین ۲ تا ۱۲
- حساسیت به کلر و محدوده مجاز وجود کلر در آب کمتر از ۰.۱ میلیگرم در لیتر میباشد
در هنگام خرید فیلتر های ممبران با رعایت نکاتی که توضیح میدهیم میتوانید تا درصد بالایی از اصل بودن انها اطمینان حاصل کنید :
۱.استشمام بوی مواد نگهدارنده
داخل بسته بندی فیلتر ممبران از مواد نگهدارنده برای جلوگیری از خراب و فاسد شدن فیلترها استفاده می شود. علاوه بر این بلافاصله بعد از تولید بسته بندی می شوند، تا در تماس با هوای آزاد عمر و کیفیت آنها کاهش پیدا نکند. بنابر این هنگامی که بسته بندی فیلتر ممبران باز می شود باید بوی این مواد نگهدارنده حس شود.
۲. وزن و تعداد لایه های فیلتر ممبران
تعداد لایه های ممبران، ملاک تعیین کننده ای برای مقایسه بین ممبران هایی از برندهای مختلف نیست، اما برای ممبران های یک برند، ممبرانی که تعداد لایه بیش تری دارد، احتمالا کیفیت بالاتری نیز خواهد داشت.
۳. وزن ممبران
این معیار نیز یکی از ملاک های تشخیص ممبران اصل از تقلبی می باشد. ممبران های تقلبی معمولا وزن کمتری نسبت به ممبران های اصل دارند.
۴.بسته بندی و شکل ظاهری ممبران ها
قطعا هر برندی برای بسته بندی خود از طراحی منحصر به فردی استفاده می کند. همخوانی مشخصات روی جعبه فیلتر با اطلاعات محصول داخل آن یکی از پارامترهای تشخیص است.
۵. لیبل روی فیلتر
اگر لیبل روی ممبران را با ناخن بکنید، زیر آن علائمی وجود دارد. وجود این علائم در زیر لیبل نمی تواند نشان دهنده اصل بودن فیلتر باشد، اما نبودن آن حتما نشان دهنده تقلبی بودن فیلتر است. بنابر این به لیبل روی فیلتر توجه کافی داشته باشید و نوشته های روی آن را با دقت بخوانید و دقت کنید لیبل کج نباشد.
۶. میزان حجم آبدهی فیلتر
بر روی فیلتر ممبران میزان آبدهی آن حک شده است، این مقدار باید با مقدار روی جعبه و لیبل آن یکسان باشد.
با وجود همه توصیه های ارائه شده در بالا، اما به هر حال تولید کنندگان ممبران های تقلبی آن قدر حرفه ای کار کرده اند، که اگر بگوئیم تشخیص ممبران اصل از تقلبی تنها بعد از استفاده از ممبران مشخص می شود؛ چندان عجیب نیست.
بنابر این تنها راه حل برای خرید یک ممبران با کیفیت، مرغوب و اصل، خرید از فروشگاه های معتبر میباشد
چگونگی نصب ممبران:
در هر شرایطی به دلیل مسایل ایمنی ، نصب و راه اندازی باید توسط فردی کار آزموده و مجهز به تجهیزات مورد نیاز برای نصب انجام شود:
از جمله تجهیزاتی که برای این منظور مورد نیاز است میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- کفش و عینک ایمنی
- دستکش لاستیکی
- روان کننده های سیلیکون
- گلیسیرین
- آچار آلن و انواع مختلف آچار در صورت نیاز
و …
مراحل نصب :
۱.قبل از نصب ممبران ، گپ های دو طرف را از آن جدا کنید. با استفاده از آب پر فشار همه آلودگی ها و گرد و غبار داخل وسل را شستشو داده و سپس روغن کاری کنید.
۲. نصب Thrust ring در بخش انتهای خروجی پساب: قبل از هر کاری، رینگ نگهدارنده بخش انتهای وسل در خروجی پساب را نصب کنید. به این رینگ Thrust ring و یا retaining ring نیز گفته می شود. روش نصب آن نیز ممکن است در شرکت های مختلف سازنده وسل با هم کمی متفاوت باشد.
نکته مهم: عدم نصب یا نصب غیر صحیح این رینگ، باعث وارد آمدن آسیب به ممبران می شود.
۳.اسم گذاری و ثبت طرح جایگذاری ممبران ها داخل وسل: همه وسل ها را نام گذاری کنید. ترتیب جایگذاری ممبران ها را با سریال درج شده روی هر ممبران با دقت در وسل مربوطه ثبت و نگهداری کنید.
نکته: سابقه کارکرد ممبران و محل قرار گرفتن آن داخل وسل، برای برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری از آب شیرین کن صنعتی بسیار مهم است.
۴. جایگذاری ممبران ها داخل وسل: اگر وسل چند المانه می باشد و داخل آن چند ممبران قرار می گیرد، ممبران اول را از محل ورودی آب به وسل در جهت مشخص شده مربوط به حرکت جریان ممبران، وارد وسل کنید. ممبران را تا نیمه وارد وسل کرده، سپس رابط بین دو ممبران (inter connector) را نصب کنید. اورینگ مربوط به رابط را با استفاده از روان کننده سیلیکونی مورد تایید شرکت سازنده روغن کاری کنید و آن را در لوله مرکزی ممبران اول وارد و محکم کنید.
انتهای دگیر رابط را نیز برای ورود ممبران دوم، روغن کاری نمائید. برای این کار در صورتی که روان کننده سیلیکونی در دسترس نبود، می توانید از گلیسیرین استفاده کنید. سپس ممبران دوم را به صورت افقی و هم مرکز با ممبران اول به رابط میان دو ممبران متصل کنید؛ ممبران اول و دوم را به صورت افقی و هم مرکز به آرامی و به صورت یکپارچه به وسل داخل کنید، تا جایی که نیمی از ممبران دوم به وسل داخل شود. این عملیات باید برای تمامی ممبران هایی که قرار است داخل وسل قرار گیرند، به همیت ترتیب انجام شود.
نکته: در ممبران های نسل جدید نیازی به رابط یا همان inter connector نمی باشد، این ممبران ها با تکنولوژی به نام iLEC به هم دیگر متصل می شوند. ممبران های تولید شرکت فیلمتک نیز به این تکنولوژی مجهز می باشند. برای اتصال ممبران هایی با این تکنولوژی به دستورالعمل شرکت سازنده آنها مراجعه کنید.
۵. نصب end cap در دو انتهای وسل: بعد از ورود نیمی از ممبران آخر به وسل، باید گپ های انتهایی هر وسل نیز در جای خود نصب شود. ابتدا لازم است مجموعه مربوط به آب بندی در بخش خروج پساب به وسل نصب گردد. تمامی اجزا و قطعات مربوط به آب بندی انتهایی وسل را با دقت نصب کنید. هم چنین قیف انتهایی نگهدارنده، اورینگ و رابط انتهایی را به همراه اندکپ به دقت نصب نمائید.
برای اتصال ممبران مجاور بخش خروجی پساب، مجموعه ممبران ها را تا انتها به وسل وارد کنید، تا رابط مربوط به end cap انتهایی به ممبران آخر متصل شود. برای اطمینان از نصب صحیح رابط انتهایی، ممبران آخر را به کمک قیف نگهدارنده بچرخانید. بعد از نصب کامل اندکپ نهایی، عملیات مشابه را برای کپ ورودی در وسل نیز انجام دهید.
ابتدا اورینگ و سپس رابط متصل شونده به کپ انتهایی را نصب کنید و سپس در مرحله آخر، end cap محل ورود آب را به وسل نصب و در محل خود محکم کنید.
نکته: معمولا به دلیل سختی نصب end cap ابتدایی در مرحله آخر نصب، از ابزاری برای هل دادن ممبران ها به داخل وسل استفاده کنید. از این ابزار صرفا برای وارد کردن ممبران ها در مرحله انتهایی نصب با استفاده از فشار پیچ و مهره آن می باشد. توجه داشته باشید که این ابزار به دلیل احتمال آسیب به ممبران ها باید با دقت کافی استفاده شوند.
شیم گذاری (Shimming)
درحرکت طولی ممبران ها در زمان راه اندازی و خارج شدن سیستم از حالت بهره برداری، علاوه بر افزایش ریسک پارگی اورینگ ها، احتمال آسیب به ممبران ها را نیز وجود دارد. شیم ها، واشرها یا حلقه های پلاستیکی می باشند که فقط در بخش اتصال کپ ابتدایی هر وسل استفاده می شوند. ضخامت هر شیم معمولا 5 میلی متر است و با توجه به نوع وسل از یک تا سه عدد شیم استفاده می شود. تعداد و نوع شیم مورد استفاده به شرایط نصب و پرشروسل بستگی دارد.
برای کاهش ریسک قطع اتصال بین ممبران ها در داخل وسل، از این امکان استفاده می شود. شیمینگ یا شیم گذاری فرایند قرار دادن قطعاتی (shim) بین دو ممبران است، تا با ایجاد فضای خالی از حرکت طولی ممبران ها جلوگیری کند.
علل گرفتگی ممبران
از جمله عوامل گرفتگی این فیلتر ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- گرفتگی از طریق مواد کم محلول یا عوامل رسوب زا
- گرفتگی از طریق ذرات معلق
- گرفتگی توسط مواد بیولوژیکی و میکروب ها
- گرفتگی توسط مواد آلی
احیای ممبران با انجام عملیات شستشو در محل (CIP)
بعد از مدتی کار کردن و استفاه از ممبران تصفیه آب صنعتی RO، به دلیل تشکیل رسوبات ناشی از املاح و مواد معدنی موجود در آب، منافذ بسیار ریز غشای ممبران دچار گرفتگی می شوند و برای ادامه کار و عملکرد صحیح به شستشو نیاز دارند. به عملیات شستشوی ممبران ها در آب شیرین کن های صنعتی به اختصار CIP (Cleaning in place) گفته می شود.
راهکار های افزایش طول عمر ممبران :
۱.باید در زمان های مناسب از CIP برای پاک کردن سطح غشای ممبران استفاده کرد.
۲. شستشوی به موقع ممبران، از تشکیل رسوب بر روی غشا جلوگیری می کند.
نکته بسیار مهم این است که اگر گرفتگی ممبران زود به زود اتفاق می افتد و مجبور به CIP های مکرر دستگاه هستید، باید در مورد سیستم پیش تصفیه آب شیرین کن که عنصر اصلی در افزایش عملکرد ممبران می باشد، تجدید نظر کنید. در غیر این صورت در آینده ای نزدیک شاهد نابودی ممبران و تحمیل هزینه های گزاف خواهید بود.
۳.در شرایطی که دلیل گرفتگی لایه های ممبران، گل و لای موجود در آب باشد، بازده دستگاه تصفیه آب صنعتی بسیار کم می شود و مواد شیمیایی برای شستشوی این فیلترها تغییر می کند. بیش تر گرفتگی های ممبران نیز به صورت ایجاد لایه های رسوب اتفاق می افتند، بنابر این لازم است ابتدا از محلول شیمیایی مناسب برای حذف لایه های بالایی رسوب برای ممبران استفاده شود. در صورت پاکسازی لایه های اولیه رسوب، شستشوی لایه های بعدی بهتر و راحت تر انجام می شود.
شستشو دهنده های ممبران ها دارای دو نوع اسیدی و قلیایی می باشند. از شستشو دهنده های اسیدی برای حذف رسوبات غیر آلی مانند هیدروکسیدها، کربنات کلسیم و آهن بر روی فیلتر ممبران استفاده می شود.
شستشو دهنده های قلیایی ممبران نیز برای از بین بردن مواد کلوئیدی و آلی و حذف رسوبات ناشی از میکرو ارگانیزم ها بر روی لایه های ممبران اسمز معکوس استفاده می شوند.
علائم زیر نشان دهنده فرا رسیدن زمان شستشوی غشای ممبران می باشند:
- کم شدن 10 تا 15 درصدی میزان جریان تولیدی
- کاهش 10 تا 15 درصدی کیفیت خروجی
- بالا رفتن 10 تا 15 درصد میزان افت فشار بین ورودی و قسمت بالایی تغلیظ
همیشه تعداد دفعات شستشوی ممبران ناشی از رسوباتی با نوع یکسان نیست. بر اساس یک قاعده تجربی، شستشوی ممبران باید هر 3 تا 12 ماه یک بار باشد.
نکته بسیار مهم: استفاده از آنتی اسکالانت در کاهش میزان رسوبات تشکیل شده و هم چنین کاهش سختی رسوبات نقش بسیار مهمی دارد. علاوه بر این، استفاده از آنتی اسکالانت تعداد دفعات شستشوی ممبران را کاهش داده و نیاز به شستشوی شیمیایی را کمتر می کند.
سیستم شست و شو
سیستم شستشوی ممبران صنعتی دارای اجزای زیر می باشد:
۱.مخزن شستشو: مخزن باید دارای ظرفیت بهینه برای انتقال آب در بین لوله ها، مسیر لوله اصلی و پرشروسل ها باشد. طراحی این مخزن باید به صورتی باشد که برای ورود مواد شیمیایی، یک خط مجزا از پمپ شستشو RO و یک خروجی مناسب داشته باشد.
۲.علاوه بر این لازم است برای به حداقل رساندن شکل گیری فوم هنگام استفاده از مواد فعال سطح، یک خط بازگشت در نزدیکی کف طراحی شود.
۳.پمپ شستشوی RO: سایز این پمپ باید طوری باشد، که سرعت جریان عبوری مناسب و بهینه ای را برای شستشوی غشا ایجاد کند. میزان جریان برای شستشوی ممبران هایی با قطر 8 اینچ، متوسط حدود 35 گالن در دقیقه و برای ممبران های 4 اینچ، متوسط حدود 9 گالن در دقیقه می باشد.
حداکثر فشار لازم برای این کار 60 PSI است.
۴. فیلتر کارتریج: دارای قطری بین 5 تا 10 میکرون می باشد و برای از بین بردن رسوبات فرایند شستشو طراحی و ساخته شده است.
۵.تانک گرم کن یا سردکن: جهت ایجاد دمای مناسب برای پاک کردن رسوبات مورد استفاده قرار می گرد. دمای مناسب برای این کار بین 35 تا 45 درجه می باشد.
۶. تانک مواد شستشو: برای داشتن دوز مناسبی از مواد شوینده، باید ابتدا آنها را کاملا با هم مخلوط کرده و بعد به سیستم وارد کنیم.
۷. ابزار دقیق: برای سنجش جریان (فلومتر)، درجه حرارت، فشار (گیج فشار) و سطح مخزن باید از ابزار دقیق استفاده کرد.
۸. نقاط نمونه: در خارج از مسیر پمپ شستشو و در مسیر خط برگشت جریان برگشتی، از دریچه های نمونه برای اندازه گیری PH و TDS استفاده می شود.
۹. خط بازگشت مجاز: مقدار کمی از محلول شستشو از طریق ممبران می تواند نفوذ کند، بنابر این یک خط برگشت جانبی برای نفوذ باید وجود داشته باشد.
مراحل شستشوی ممبران تصفیه آب صنعتی
برای شستشوی ممبران های تصفیه آب صنعتی باید مراحل زیر انجام شود:
۱. آماده کردن محلول شستشو: اولین مرحله برای شستشوی ممبران آماده کردن محلول شستشو می باشد.
۲.پمپاژ با جریان کم (Low flow pumping): ضمن گرمایش محلول شستشو، با نرخ جریان کم (حدود نصف مقادیر موجود در جدول) و فشار پائین، محلول را به داخل وسل پمپاژ کنید، تا این محلول جایگزین آب موجود در آنها شود. فشار پمپ باید تنها به اندازه افت فشار ورودی نسبت به آب غلیظ یا پساب باشد؛ در این فشار، محلول تغلیظ شده بسیار ناچیزی تولید می شود. در این وضعیت، محلول تغلیظ شده خروجی را به فاضلاب هدایت کرده و از بازگشت آن به مخزن مواد شوینده جلوگیری کنید.
۳. سیرکولاسیون محلول در سیستم: بعد از این که محلول شستشو کاملا جایگزین آب داخل سیستم شد، محلول غلیظ شده یا پساب در جریان وارد شده و می توان آن را دید. پس از رسیدن به این وضعیت، اجازه دهید محلول شستشو در هر دو جریان آب تصفیه شده و غلیظ، مجددا به سمت مخزن محلول سیرکوله شود. در طی این فرایند، اقدامات لازم برای کنترل دما و PH محلول شستشو را انجام دهید.
۴.غوطه ور سازی (Soak): در این مرحله پمپ دستگاه را خاموش کرده و اجازه دهید ممبران ها در محلول شستشوی موجود در وسل به صورت غوطه ور باقی بمانند. در شرایط عادی، مدت زمان یک ساعت برای انجام این کار مناسب می باشد. در صورتی که میزان رسوب و گرفتگی ممبران بالاست، این مدت زمان ممکن است به 10 تا 15 ساعت هم برسد. در این حالت بهتر است این کار را نیمه شب انجام دهید. برای پایدار نگه داشتن دمای محلول شستشو، این جریان را با سرعت بسیار کم (حدود 10% مقادیر نشان داده شده در جدول بالا) در مدار سیرکوله کنید.
۵.پمپاژ با جریان بالا (High flow pumping): محلول را با توجه به فشار مشخص شده در جدول بخش 2 برای مدت زمان بین 30 تا 60 دقیقه داخل سیستم پمپاژ کنید. فشار و جریان بالای محلول، باعث می شود رسوبات از سطح ممبران جدا شده و از سیستم خارج شود.
در صورت گرفتگی شدید ممبران ها، در برخی از موارد شاید لازم باشد حتی نرخ شستشو را تا 50% بیش تر از مقادیر جدول در نظر بگیرید. توجه کنید که در صورت شستشو با دبی بالا، باید مراقب افت فشار جریان محلول شستشو در سیستم باشید. در این حالت، حداکثر افت فشار مجاز برای هر ممبران 15 PSI و برای هر وسل چند المانه 50 PSI می باشد (هر کدام از موارد که زودتر اتفاق افتاد). افت فشار بیش تر از مقدار گفته شده، ممکن است باعث وارد شدن آسیب به ممبران ها شود.
۶. فلاشینگ (Flush out): برای فلاشینگ سیستم از آب مقطر یا آب تصفیه شده توسط خود دستگاه تصفیه آب استفاده کنید. استفاده از آب خام تصفیه نشده به دلیل املاحی که دارد، ممکن است با محلول شستشو واکنش شیمیایی داده و باعث رسوب گذاری مجدد روی ممبران ها شود. حداقل دمای آب مورد استفاده در فلاشینگ باید 20 درجه سانتی گراد باشد.
نکات مهم برای شستشوی ممبران ها
۱. یک نکته بسیار مهم و اساسی، این است که هر مرحله دستگاه اسمز معکوس و یا نانوفیلتراسیون، بهتر است به صورت جداگانه شسته شود. این کار برای جلوگیری از ورود رسوبات جدا شده از لایه های ممبران در هر مرحله به مرحله بعد و کاهش عملکرد شستشو می باشد.
البته در دستگاه های چند مرحله ای، می توان عملیات غوطه ور ساختن و فلاشینگ را به صوت همزمان برای همه مراحل انجام داد.
در صورت کدر و تیره شدن محلول شستشو لازم است محلول جدیدی برای استفاده آماده کنید. عملیات پمپاژ با فشار بالا باید حتما برای هر مرحله از دستگاه به صورت جداگانه انجام شود. برای این کار، می توان با استفاده از یک پمپ شستشو هر مرحله را شستشو داده و بعد به سراغ مرحله بعد رفت، یا می توان با چند پمپ جداگانه برای هر مرحله، این کار را به صورت همزمان انجام داد.
۲. از توصیه های شرکت فیلمتک برای شستشوی ممبران تصفیه آب صنعتی این است که ابتدا ممبران را با شوینده های قلیایی شستشو دهید. تنها موقعی ممبران ها ابتدا با مواد اسیدی شستشو می شوند، که اطمینان داشته باشیم، گرفتگی ممبران ها به دلیل رسوبات کربنات کلسیم یا هیدروکسید آهن است.
اگر گرفتگی ممبران ها از عوامل ترکیبی مانند کلوئیدها، مواد آلی، میکرو ارگانیسم ها به اضافه کربنات کلسیم باشد، باید از شستشوی دو مرحله ای برای آنها استفاده کرد. در این حالت باید ابتدا ممبران با شوینده قلیایی و سپس با شوینده اسیدی شستشو شود. شستشو با شوینده های قلیایی باعث حذف رسوبات آلی، کلوئیدی و بیوفیلم ها می شود. در ادامه کار حذف رسوبات کربنات کلسیم از روی ممبران با استفاده از شوینده های اسیدی انجام می شود.
۳. همیشه مقدار PH را در طول فرایند شستشو اندازه گیری کنید. در صورت افزایش PH بیش از 0.5 واحد، از اسید و در صورت کاهش بیش از 0.5 واحد از هیدروکسید سدیم استفاده کنید و آنرا به محلول شستشو اضافه کنید.
۴.در صورت طولانی شدن مدت زمان غوطه ور سازی و ثابت ماندن محلول شستشو، احتمال اشباع محلول شوینده و رسوب کردن آن بر روی سطح ممبران و هم چنین کاهش دما وجود دارد. به همین دلیل توصیه شده است، محلول شستشو در مدت زمان غوطه ور سازی، با سرعت کم سیرکوله شود و مواد لازم برای تنظیم PH در طول فرایند شستشو به محلول اضافه شوند.
۵.در صورت کدر و تیره شدن محلول شستشو، باید محلول جدید را جایگزین کنید.
