مقدمه ای از شستشو و گندزدائی واحد اسمز معکوس (RO)

سطح ممبرانهای RO توسط مواد خارجی موجود در آب ورودی از قبیل هیدراتهای اکسید فلزی، رسوبات کلسیم، مواد آلی و بیولوژیکی آلوده می شود. کلمه آلودگی (Fouling) به رسوب یا تشکیل لایه این مواد روی سطح ممبران اطلاق می شود. پیش تصفیه آب قبل از RO اساساً برای به حداقل رساندن این آلودگی طراحی می شود.

معمولا آلودگی سطح ممبرانها از عوامل زیر ناشی می شود:

• سیستم پیش تصفیه ناکافی
• اختلال در پیش تصفیه
• جنس مواد بکار رفته در تجهیزات (پمپها، لوله ها و …)
• خرابی سیستم تزریق مواد شیمیایی
• شستشوی ناکافی پس از هر توقف
• راهبری و کنترل نامناسب
• رشد آهسته رسوبها در دراز مدت (باریم و سیلیس)
• تغییر در ترکیب آب خام ورودی
• آلودگی بیولوژیکی آب خام ورودی

آلودگی سطوح ممبرانها با کاهش کارایی آنها بروز می کند، بطوریکه دبی آب Permeate کاهش می یابد و یا اینکه نمک عبوری از ممبرانها افزایش می یابد. افزایش افت فشار بین جریان آب ورودی و جریان تغلیظ شده خروجی محفظه فشار می تواند از اثرات جانبی آلودگی باشد.

با توجه به پایداری ممبران FT30 در محدوده وسیعی از pH و مقاومت در  برابر دما، شستشوی مؤثری می توان صورت داد. اگر زمان شستشو زیاد به تأخیر افتد، پاک کردن ممبرانها از آلاینده ها بسیار مشکل خواهد بود. زمانی که شستشو مربوط به آلودگی مشخصی است، شستشو می تواند بسیار مؤثرتر باشد. گاهی انتخاب نادرست مواد شیمیایی جهت شستشو، وضعیت را بدتر می کند.

بنابراین، قبل از شستشو باید نوع آلودگی ممبرانها مشخص شود. راههای مختلفی برای این کار وجود دارد:

• آنالیز دیتاهای عملکردی واحد.
• آنالیز آب خام ورودی (آلودگی معمولاً بصورت بالقوه در آب خام ورودی دیده می شود).
• بررسی نتایج شستشوی قبلی.
• آنالیز آلاینده های جمع شده در فیلتر ممبران که برای تعیین SDI بکار می رود.
• آنالیز رسوبات روی فیلترکارتریجی
• بازرسی سطح داخلی لوله خام ورودی و انتهای غشاء. اگر به رنگ قهوه ای مایل به قرمز باشد، آلودگی ممکن است از مواد آهنی باشد. مواد آلی یا آلودگی بیولوژیکی اغلب لزج یا ژلاتینی است.

موارد نیاز به شستشو

درصورتی که یکی از موارد زیر اتفاق بیفتد، ممبران ها باید شستشو داده شوند:

• دبی permeate نرمالیزه شده، ۱۵% افت کند.
• نمک موجود در محصول ۱۵% افزایش یابد.
• اختلاف فشار (فشار ورودی – فشار تغلیظ شده) ∆P به اندازه ۱۵% نسبت به شرایط مرجع (عمکلرد اولیه که در طی ۲۴ تا ۴۸ ساعت پس از راه اندازی) افزایش یابد.

توصیه های ایمنی

در استفاده از مواد شیمیایی که در این بخش ذکر می شود، از توصیه های ایمنی پیروی کنید، همیشه ازمحافظت چشمی استفاده کنید. هنگام حمل مواد شیمیایی خورنده (مثل اسید سولفوریک)، لباس ضد اسید با پوشش کامل صورت بپوشید. به دستورالعمل سازنده مواد شیمیایی توجه کنید.

جنس تجهیزات ساخته شده برای شستشوی شیمیایی را چک کنید که سازگار با مواد شیمیایی مورد استفاده باشد. هرگز از آلومینیوم در تماس با محلول شستشو استفاده نکنید.

شکل ۱- یک فلودیاگرام سیستم شستشوی RO

۲– تجهیزات شستشو

تجهیزات لازم برای شستشو در جدول زیر قید شده است. pH محلول شستشو برای ممبران های FilmTec می تواند بین ۱ الی ۱۲ باشد. مواد خورنده نیز نباید در محلول شستشو وجود داشته باشند.

تانک اختلاط باید از جنس پلی پروپیلن، پلی اتیلن یا فایبرگلاس (FRP) ساخته شود. فرایند شستشو زمانی که دما بالا است مؤثرتر است. شستشو در دمای زیر ۱۵ºC توصیه نمی شود. زیرا در دماهای پایین تر سرعت شستشو کاهش می یابد. همچنین، مواد شیمیایی از قبیل سدیم لوریل سولفات در دماهای پایین رسوب می کند. بعضی جاها نیز ممکن است برای جلوگیری از افزایش دما، از خنک کننده استفاده شود. بطور کلی بسته به شرایط آب و هوایی، لوازم گرم کردن یا خنک کردن باید در طراحی در نظر گرفته شود.

تخمین ابعاد تانک شستشو بر اساس حجم تقریبی محفظه فشار خالی باضافه حجم خطوط آب ورودی و تغلیظ شده است. برای مثال برای شستشوی ۸  محفظه فشار به قطر ۸″  با ۶ ممبران در هر محفظه باید محاسبات زیر صورت گیرد.

الف-  محاسبه حجم محفظه

V₁= πr² × L

V₁= 3.14 (4in)² × (۶ × ۴۰in)

                                                                        V₁= 200 lit / vessel

V₈= 200 × ۸ = ۱۶۰۰ lit

• محاسبه حجم خطوط لوله ها

با فرض اینکه کلاً لوله ها ۳۰m طول دارند. (SCH80 Pipe)

V_P= πr² × L

V_P= 3.14 (50mm)² × (۳۰m)

= ۲۳۶ lit

V_tank= V₈ + V_P = 1600 +236 = 1836 lit

بنابراین تانک باید حدود ۲۰۰۰ lit حجم داشته باشد.

پمپ شستشو باید متناسب با دبی و فشاری که در جدول زیر قید شده، انتخاب شود:

جدول ۱- دبی مناسب آب ورودی برای هر محفظه فشار هنگام سیرکولاسیون با دبی بالا

البته فشارها در لوله ها و فیلتر کارتریج نیز باید در نظر گرفته شود. پمپ باید از جنس S.S. 316 یا کامپوزیت های پلی استری غیر فلزی باشند. خطوط لوله ممکن است بصورت لوله کشی باشند یا شیلنگ قابل جابجایی انتخاب شوند. در هر صورت، سرعت جریان باید از ۱۰ ft/sec کمتر باشد.