شرکت فنی مهندسی طرح و کار  
شماره تماس: 49279980 (021) (پنج خط ویژه)
طرح و کار

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس یا همان RO روشی در تصفیه آب می باشد که به وسیله آن می توان آب با کیفیت بسیار عالی (مانند آب دمین، آب مقطر یا آب آشامیدنی) را از منابع آب شور یا آب دریا تولید نمود. دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس  با استفاده از ممبران ها یا همان غشاءهای نیمه تراوا کلیه املاح محلول، ویروس ها و ذراتی که به لحاظ اندازه مولکولی از آب درشت تر هستند را حذف و تصفیه می کند. در این دستگاه علاوه بر پمپ فشار قوی، ممبران های RO (اسمز معکوس)، پرشر وسل ها (Pressure vessel) پیش تصفیه شامل فیلتر شنی کربنی و  میکروفیلترها و همچنین مجموعه ای از ابزار دقیق ها و شیرآلات کنترلی وجود دارند که تصفیه آب را انجام می دهند.
امروزه در فرآیندهای تصفیه آب و آب شیرین کن صنعتی به طور گسترده ای از روش اسمز معکوس استفاده می شود. دستگاه تصفیه آب با روش  اسمز معکوس علاوه بر بهره برداری آسان، هزینه های جاری و اولیه بسیار پایینی را در بر دارد و به علاوه آب با خلوص بسیار بالایی را در مقایسه با سایر روش های تصفیه تولید می نماید. شرکت فنی مهندسی طرح و کار در زمینه طراحی، ساخت، نصب و راه اندازی انواع پکیج و دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO) در صنایع گوناگونی چون تولید آب دیگ بخار، آب صنعتی، تصفیه آب دریا، آب آشامیدنی، آب چاه های عمیق و سایر زمینه های تصفیه آب مشغول به فعالیت می باشد.
سیستم اسمز معکوس RO

شرح فرآیند دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO از دو بخش کلی تشکیل شده است. بخش اول پیش تصفیه می باشد که به منظور محافظت هرچه بیشتر از غشاءها (ممبران ها) و افزایش طول عمر مفیدشان طراحی می گردد. بخش دوم سیستم اسمز معکوس یا همان RO می باشد. آب ورودی به دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس از طریق پمپ خوراک (Feed Pump) وارد یک فیلتر شنی و بعد فیلتر کربنی می شود. در این فیلترها ذرات معلق و عوامل کدورت جذب ذرات سیلیس شده و شاخص های کدورت و لجنی آب کاهش می یابد. در بخش فیلتر کربنی نیز مواد آلی، کلر باقی مانده و عوامل مربوط به بو در آب حذف می شود. در مرحله بعد آب از چند میکروفیلتر گذر می نماید. در این میکروفیلترها ذرات تا سایز 5µm حذف می شوند. بدین ترتیب می توان اطمینان یافت که ذرات معلق وارد ممبران های اسمز معکوس نخواهند شد و کدورت آب در حد قابل قبولی کاهش می یابد.
در بخش دوم دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس، آب وارد پمپ فشار قوی می شود تا فشار لازم جهت غلبه بر فشار اسمزی تامین گردد. سپس آب وارد ممبران ها می شود و در آنجا مولکول های آب به علت اندازه کوچکشان از غشاءها که منافذی ریزتر از یک نانومتر دارند، عبور می کنند اما یون های تک ظرفیتی و چند ظرفیتی، ویروس ها و باکتری ها، یون های فلزی و ذرات معلق از غشاءها عبور نمی کنند و به همراه جریان پساب (Concentrate) خارج می شوند. بنابراین آب ورودی به ممبران ها به دو بخش آب تصفیه شده و پساب تقسیم می شود.
علاوه بر طراحی سیستم های پیش تصفیه در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس RO، مواد شیمیایی مختلفی در آب ورودی به ممبران ها  که از جمله آنها:1- مواد ضد رسوب (آنتی اسکالانت) جهت جلوگیری از اشباع شدن یون ها بر روی ممبران ها 2-  اسید جهت تنظیم pH و کاهش شاخص های لانژلیه تزریق می گردد.


ممبران اسمز معکوس

ممبران ها در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس RO به عنوان هسته مرکزی واحد تصفیه آب شناخته می شوند. تمامی املاح محلول و آنچه به طور کلی به آن (Total Disolve Solid)TDS اطلاق می شود در این بخش حذف و تصفیه می شوند. این ممبران ها با سطح موثر بسیار بالا و قطر حفره های کمتر از نانومتر از جنس پلی آمید ساخته می شوند.
ممبران هایی که از جنس پلی آمید ساخته می شوند و در فرآیند تصفیه آب به روش اسمز معکوس به کار می روند نسبت به برخی از ترکیبات شیمیایی حساس می باشند. بنابراین مهندسین طراح واحدهای اسمز معکوس (Reverse osmosis) می کوشند تا از ورود این قبیل مواد به اسمز معکوس جلوگیری نمایند. در این صورت می توان از تمامی عمر مفید یک ممبران که در حدود 3 الی 5 سال می باشد استفاده بهینه نمود.
مهمترین موادی که ورود آن ها می تواند منجر به کاهش عمر مفید ممبران های اسمز معکوس گردد شامل موارد ذیل می باشد:
1- کلر آزاد باقی مانده ورودی به ممبران اسمز معکوس RO بایستی کمتر از 0.1 میلی گرم در لیتر باشد.
2- میزان شاخص لجنی آب یا همان SDI بایستی حداکثر 5 واحد باشد.
3- کل اکسیژن خواهی شیمیایی یا همان COD بایستی کمتر 10 میلی گرم در لیتر باشد.
4- روغن و گریس (Oil & Grease) باید کمتر از 0.1 میلی گرم در لیتر باشد.
5- میزان آهن محلول بایستی کمتر از 0.05mg/lit باشد.

پیش تصفیه در تصفیه آب به روش اسمز معکوس

با توجه به محدودیت های ذکر شده، در طراحی دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس  پیش تصفیه های متناسب طراحی می گردد تا از ورود موادی که  به ممبران ها آسیب می زند، جلوگیری شود. مهمترین پیش تصفیه های به کار رفته در اسمز معکوس مشتمل بر فیلتر شنی، کربنی و میکروفیلتراسیون و تزریق مواد شیمیایی می باشد که کاربردها و کلیات هر کدام از آنها شامل موارد ذیل می باشد:
1- فیلتر شنی: این فیلتر به منظور کاهش شاخص لجی یا همان SDI آب طراحی می گردد. در سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس به منظور حذف عوامل کدورت آب و گرفتن ذرات معلق از فیلتر شنی که به وسیله سیلیس، آنتراسیت و یا گراول پر شده است، استفاده می شود. این فیلترها می توانند ذرات معلق را جذب سطحی نمایند.
2- فیلتر کربنی: این فیلتر به منظور از بین بردن کلر آزاد باقی مانده و کاهش COD طراحی می گردد. از آنجایی که غشاهای نیمه تراوا (ممبران‌ها) از جنس پلی آمید هستند و به شدت با کلر باقی مانده در آب واکنش نشان می‌دهند، بنابراین ضروری است تا پیش از ورود آب به دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس، از حذف کامل کلر مطمئن شد. بدین منظور از بستر کربن فعال به عنوان جاذب مواد آلی و کلر آزاد استفاده می گردد.
3- میکروفیلتراسیون: این فیلترها از جنس الیاف پلی پرو پیلن ذرات معلق را در منافذ خود به دام می اندازند و کیفیت شاخص لجنی یا همان SDI آب را بهبود می بخشند. آنچنان که گفته شد، شاخص لجنی ورودی به پکیج تصفیه آب اسمز معکوس به عنوان یکی از اصلی ترین اطلاعات مربوط به طراحی واحد RO مد نظر قرار می گیرد.
4- تزریق مواد شیمیایی (آنتی اسکالانت): به منظور جلوگیری از گرفتگی ممبران های اسمس معکوس به آب ورودی آن آنتی اسکالانت یا ضد رسوب تزریق می شود. این ماده با پایه فسفات مانع از اشباع شدن املاح بر روی ممبران اسمز معکوس می شود.
5- تزریق مواد شیمیایی (SMBS): با توجه به حساسیت شدید ممبران اسمز معکوس به کلر آزاد و یا هر ماده اکسید کننده دیگر، می توان پیش از ورود آب به RO به آن ماده شیمیایی SMBS تزریق نمود و خاصیت اکسید کنندگی این قبیل مواد را به طور کامل از بین برد.
 
پکیج اسمز معکوس آب شور

شستشوی ممبران ها در دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO)

یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس پس از 3 الی 4 ماه کارکرد نیاز به شستشو دارد. از آنجایی که املاح زیادی بر روی ممبران ها جدا شده و به وسیله جریان پساب (Concentrate) از سیستم تصفیه آب خارج می گردند، بنابراین امکان اشباع شدن برخی از ترکیبات مانند کربنات کلسیم یا منیزیم، ترکیبات سولفاته و ... دیگر وجود دارد. به منظور بهبود کارایی واحد RO به صورت دوره ای اسمز معکوس نیاز به شستشو با مواد شیمیایی دارد.
به این عملیات در اسمز معکوس، سیستم شستشوی دوره ای در محل (CIP)  می گویند که از جمله مواردی است که در نگهداری هرچه بهتر غشاءها نقش اساسی دارد. بر حسب نوع گرفتگی ممبران ها، محلولهای شیمیایی مخصوصی تهیه می شود و به وسیله آن ممبران های اسمز معکوس را شستشو می دهند. این محلولها عمدتا اسید کلریدریک، سود سوز آور، تترا سدیم EDTA و سایر ترکیبات می باشند.

نتایج استفاده از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس

نتایج عمده استفاده از اسمز معکوس شامل این موارد می باشد:

1- کاهش TDS یا همان کل املاح محلول آب.
2- کاهش هدایت الکتریکی (شوری) Electrical conductivity آب.
3- کاهش سختی موقت و سختی دائم آب Total Hardness
4- از بین بردن کلیه عوامل میکروبی، ارگانیزم ها و میکروب و ویروس ها.
5- کاهش یون های دو ظرفیتی و تک ظرفیتی مانند کلسیم، منیزم و سدیم
6 – کاهش آنیون های آب مانند کلراید، سولفات، بی کربنات.
7- حذف نیترات (NO3) که به شدت برای سلامت آب آشامیدنی مضر است.
8- حذف یون ها و عناصر کمیاب اما سمی مانند استرانسیم، باریم، بر و جیوه
9- حذف فلزات سنگین مانند آهن، کبالت، روی و نیکل.
در مقایسه با سایر روش های تصفیه آب مانند سختی گیر، تعویض یونی و اولترافیلتراسیون روش اسمز معکوس آب با کیفیت بهتری را تولید می نماید.

کاربردهای اسمز معکوس

امروزه در صنایع مختلفی به منظور شیرین سازی و تصفیه آب، از دستگاه آب شیرین کن اسمز معکوس استفاده می شود. مهمترین کاربردهای این روش به شرح ذیل می باشد:

1- در تصفیه آب ورودی (Make up) دیگ بخار و تولید آب دمین.
2- در تصفیه آب ورودی (Make up) برج خنک کن و مبدلهای حرارتی.
3- در آب شیرین کن از منابع آب شور چاهها.
4- در تصفیه آبهای صنعتی در کارخانجات فولاد، معادن، صنایع غذایی و لبنی.
5- در تولید آب مقطر به وسیله روش Double RO
6- تولید آب دیونایز شده در صنایع داروسازی و سرم سازی
6- تولید آب خالص به منظور استفاده در کارخانجات نشاسته، آبمیوه، مواد شوینده، قند
7- دستگاه آب شیرین کن از آب شور به منظور استفاده حیوانات در گاوداری ها، پرورش مرغ و شتر مرغ