شستشوی ممبران در سیستم اسمز معکوس یکی از راهکارهای مناسب و ضروری برای بهبود راندمان دستگاه و افزایش کیفیت آب خروجی از آن است. چون املاح و آلاینده های موجود در آب به مرور روی ممبران ها رسوب کرده و منافذ آن دچار گرفتگی می شوند. عدم شستشوی به موقع ممبران فشار زیادی به دستگاه تصفیه آب صنعتی وارد کرده و علاوه بر خرابی دستگاه، کیفیت آب خروجی آن را نیز کاهش می دهد. در ادامه معیارهای تشخیص زمان شستشوی شیمیایی غشاهای اسمز معکوس، انواع اسید شستشوی ممبران و نحوه صحیح شستشو CIP و استانداردهای آن را بررسی خواهیم کرد.
لزوم شستشوی ممبران صنعتی RO
در دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و صنعتی ممبران ها نقش بسیار مهمی در اجرای فرآیند اسمز معکوس داشته و برای جداسازی مواد جامد محلول در آب استفاده می شوند. این ممبران ها دارای منافذ متعددی روی سطح بوده و آب خالص از آنها عبور می کند و سایر مواد نمی توانند از آن گذر کنند. به همین دلیل روی سطح ممبران و غشای نیمه تراوا تجمع کرده و لایه های رسوبی را تشکیل می دهند. فلزات سنگین، نمک ها، باکتری و میکروارگانیسم ها، مواد معدنی و آلی همگی از مواردی هستند که روی ممبران رسوب می کنند.
علیرغم اجرای مراحل پیش تصفیه به کمک فیلتر شنی، فیلتر کربنی و فیلتر کارتریج، آلاینده ها و املاح زیادی در آب ورودی به واحد اسمز معکوس وجود دارد. به همین دلیل حتی با تزریق آنتی اسکالانت برای جلوگیری از تشکیل لایه های رسوبی روی ممبران، کثیفی و مسدود شدن سطح آن غیرقابل اجتناب است.
از مهم ترین دلایل لزوم شستشوی ممبران سیستم اسمز معکوس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- باز کردن منافذ روی غشا برای تسهیل روند عبور آب خالص از آن؛ با این کار فشار دستگاه تا حد زیادی کاهش پیدا می کند.
- تمیز کردن لایه های رسوبی روی ممبران ها و جلوگیری از خوردگی بافت غشا
- افزایش عملکرد و راندمان دستگاه و دبی آب تصفیه شده خروجی
- بالا بردن کیفیت آب خروجی از دستگاه
- حذف توده های زیستی باکتری و میکروارگانیسم های روی ممبران
تشخیص زمان شستشوی شیمیایی غشاهای اسمز معکوس
در حالت استاندارد به دلیل اجرای مراحل پیش تصفیه نیاز به اجرای مداوم و روزانه شستشوی ممبران RO نیست. بلکه برحسب شرایط و اطلاعات بدست آمده توسط ابزارهای اندازه گیری داخل دستگاه برای زمان شستشو تصمیم گیری کرد. حال سوال این است که معیار تشخیص نیاز به شستشوی یک واحد اسمز معکوس چیست؟
در سیستم اسمز معکوس صنعتی و نیمه صنعتی چند ابزار دقیق برای اندازه گیری پارامترهای مختلف نصب می شود. این ابزارها فشار دستگاه، TDS آب ورودی و خروجی، EC و دبی آب خروجی را اندازه گیری می کنند. تمام این پارامترها معیار مناسب برای تعیین زمان شستشوی شیمیایی غشای اسمز معکوس محسوب می شوند.
در شرایطی که اختلاف فشار آب قبل و بعد از ورود به ممبران بیشتر از 5 باشد، نشان دهنده مسدود شدن منافذ غشا بوده و باید شستشو انجام شود. علاوه براین، اگر میزان آبدهی دستگاه 10 تا 15 درصد کاهش یابد، با شستشو می توان رسوبات روی منافذ را حذف و روند تصفیه و شیرین سازی را سرعت بخشید. با اندازه گیری میزان فلاکس نیز می توان زمان شستشوی غشاها را تشخیص داد و این پارامتر نباید از 10 درصد بیشتر کاهش یابد.
فاصله زمانی استاندارد بین دوره های شستشوی ممبران اسمز معکوس
با توجه به اینکه نوع آلاینده ها، مقدار فلزات سنگین و مواد آلی و معدنی موجود در آب های مختلف با هم تفاوت دارد، در نتیجه میزان رسوب تشکیل شده در ممبران ها با هم فرق خواهد داشت. در نتیجه نمی توان زمان مشخص و ثابتی را برای شستشوی شیمیایی غشای اسمز معکوس ارائه داد. بر اساس آنالیز پارامترها این زمان تعیین می گردد. اما بهتر است به طور متوسط هر سه ماه یک مرتبه این شستشو انجام شود.
شستشوی CIP ممبران چیست؟
به روش شستشوی غشا در سیستم اسمز معکوس CIP یا شستشو در محل (Clear in place) گفته می شود. طراحی داخلی دستگاه ro به گونه ای انجام می شود که به صورت خودکار با اندازه گیری پارامترهای مختلف زمان شستشو تعیین می گردد. سپس با استفاده از مواد اسیدی و قلیایی رسوب گیری ممبران ها در داخل دستگاه انجام میشود و به این روند شستشوی cip گفته می شود.
در این روش مواد شوینده مورد نظر وارد پرشر وسل می شود تا با سطح ممبران ها تماس داشته باشد. با گذشت زمان رسوب ها از روی ممبران جدا شده و در نهایت شستشو با جریان آب گرم با فشار بالا انجام می شود. تمام این مراحل در دستگاه های صنعتی به صورت خودکار اجرا شده و اپراتور تنها در تزریق مواد اسیدشویی ممبران نقش دارد.
انواع مواد شوینده ممبران
یکی از گام های بسیار مهم در شستشوی cip ممبران ها، انتخاب مواد شوینده مناسب است. با توجه به اینکه در آب آلاینده ها، فلزات و مواد معدنی و الی مختلفی وجود دارد، در نتیجه نوع رسوب تشکیل شده روی غشاها نیز با هم متفاوت خواهند بود. برای تمیز کردن هر یک از انواع رسوب نیاز به ماده شوینده خاصی است و نمی توان رسوب های قلیایی را با مواد اسیدی تمیز کرد.
در حالت کلی مواد شوینده مناسب برای شستشوی ممبران در سیستم اسمز معکوس در دو گروه دسته بندی می شوند:
انواع اسید شستشوی ممبران
برای جداسازی رسوب های نمک و فلزات اکسید شده از شوینده های اسیدی استفاده می شود. این مواد با PH پایین قدرت بالایی در جداسازی این لایه های رسوبی داشته و کاربردی ترین آنها اسید هیدروکلریک و اسید فسفریک است. در استفاده از این مواد باید به زمان تماس ممبران با اسید دقت زیادی داشت. چون مواد اسیدی به مرور به بافت غشا آسیب وارد کرده و باعث پوسیدگی آنها می شوند.
مواد شوینده قلیایی غشا RO
مواد شوینده قلیایی قدرت بالایی در جداسازی رسوب مواد آلی، میکروارگانیسم ها و باکتری و ذرات روغنی دارد. این مواد PH بالایی دارند و از کاربردی ترین آنها می توان به سود پرک یا کاستیک سودا اشاره کرد.
آنتی اسکالانت در شستشوی CIP ممبران
آنتی اسکالانت ها مواد ضدرسوب هستند و در مرحله شستشو کاربرد ندارند. این مواد به صورت دوره ای به دستگاه تزریق می شوند تا از تشکیل لایه های رسوب روی غشا جلوگیری شود. با تزریق این مواد به آب می توان از تشکیل رسوب سوفات کلسیم، کربنات کلسیم، سولفات باریوم و سولفات استرونیوم جلوگیری کرد.
نحوه صحیح شستشوی دستگاه ro
بعد از انتخاب مواد شوینده مناسب و متناسب با نوع رسوبات روی ممبران ها، روند شستشوی CIP باید اجرا شود. نحوه شستشوی فیلتر ممبران به صورت زیر است:
- مقدار کمی از مواد شوینده بسیار آرام به داخل پرشروسل تزریق می شود. با ورود این مواد آب موجود در اطراف غشا تخلیه میشود.
- سپس مقدار بیشتری از مواد شوینده وارد پرشروسل می شود تا تمام بخش های ممبران در آن قرار گیرند.
- با توجه به نوع و ضخامت لایه های رسوب تشکیل شده روی ممبران، زمان تماس آن با مواد شوینده تعیین می شود. برای تمیز شدن لایه های ضخیم تا 15 ساعت ممکن است این مرحله طول بکشد.
- بعد از جداسازی لایه های رسوبی از ممبران، آب با فشار بالا وارد دستگاه شده و ممبران ها را تمیز می کند. این مرحله تا 60 دقیقه طول میکشد و نقش مهمی در پاکسازی کامل غشا دارد.
- در نهایت مواد خنثی کننده به ممبران ها تزریق می شود. این مواد اثر مواد شوینده اسیدی و قلیایی را خنثی می کند. با اجرای صحیح این مرحله از ورود مواد اسیدی و قلیایی به آب می توان جلوگیری کرد.
روش های بهبود کارایی شستشوی CIP غشای RO
متاسفانه اشتباهاتی که در روند شستشوی غشاها رخ می دهد به شدت به آنها آسیب وارد کرده و در نهایت تنها راهکار تعویض ممبران است. با توجه به اینکه ممبران ها قیمت بالایی دارند، در نتیجه باید به موارد زیر در روند شستشوی آنها دقت شود:
- دمای مواد شوینده یا میزان تحمل دمایی ممبران ها باید متناسب باشد. در حالت استاندارد دمای مواد شوینده یک تا دو درجه پایین تر از آستانه تحمل ممبران ها است.
- مدت زمان تماس مواد شوینده با ممبران ها نباید بیش از اندازه کم یا زیاد باشد. تماس طولانی مدت غشا با مواد اسیدی و قلیایی باعث آسیب به آنها می شود.
- نوع مواد شوینده با رسوب تشکیل شده روی غشا باید تناسب داشته باشد.
- بعد از شستشوی غشا حتما خنثی سازی باید اجرا شود تا اثر مواد اسیدی و قلیایی کاهش یابد.
- غلظت مواد شوینده باید با میزان ضخامت رسوب و نوع آن تناسب داشته باشد. غلظت بالای این مواد به مرور به بافت غشا آسیب وارد می کند.
- برای بهبود روند شستشو و بالا بردن راندمان دستگاه بهتر است همزمان فیلتر کارتریج نیز تعویض شود.
جمع بندی
بهترین روش برای شستشوی ممبران در سیستم اسمز معکوس، شستشوی CIP است که با مواد اسیدی و قلیایی انجام می شود. با توجه به نوع رسوب روی ممبران ها مواد شوینده در این روش انتخاب شده و غشا در آنها خیسانده میشود. بعد از گذشت زمان لایه های رسوب از ممبران جدا شده و در نهایت با فشار آب شستشو کامل می شود.
