همیشه انجام کارهای بزرگ در ابتدا پیچیده به نظر می‌رسد. ولی اگر بتوان آن را به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم کرد و قدم به قدم پیش رفت این کار بسیار ساده تر انجام خواهد شد. طراحی سیستم اسمز معکوس صنعتی هم در ابتدا بسیار پیچیده به نظر می‌آید، بخصوص در مواردی که ظرفیت سیستم بالا باشد. ما در این مقاله می‌خواهیم اصولی را به شما آموزش دهیم تا بتوانید براحتی هر سیستم اسمز معکوسی را با هر ظرفیتی به صورت درست و اصولی، و به سبک مهندسان و متخصصان شرکت DOW، طراحی کنید.

طراحی سیستم اسمز معکوس به صورت قدم به قدم

مهندسان شرکت DOW برای طراحی واحدهای اسمز معکوس صنعتی از یک روش قدم به قدم (۱۰ قدم) استفاده می‌کنند. البته ما هم برای سادگی بیشتر این ۱۰ قدم را به چهار بخش مجزا تقسیم بندی کرده ایم. بخش اول که قدم اول و دوم را شامل می‌شود به بررسی جریان‌های ورودی و خروجی سیستم‌ می‌پردازد.

اینفوگرافیک طراحی سیستم اسمز معکوس
اینفوگرافیک طراحی سیستم اسمز معکوس در ۱۰ قدم

قدم اول: تعیین مشخصات محصول مورد نیاز، و خوراک

مشخصات محصول

طراحی یک سیستم اسمز معکوس بر اساس مشخصات آبی که انتظار داریم به صورت محصول نهایی و تصفیه شده برای ما تولید کند، انجام می‌شود. منظور ما از مشخصات محصول حجم و کیفیت آب تصفیه شده‌ای است که روزانه نیازمند تولید آن هستیم. حجم آب مورد نیاز روزانه در اصطلاح دبی مورد نیاز گفته می‌شود که با واحد مترمکعب در روز (m3/d) تعیین می‌شود. همچنین کیفیت محصول مورد نیاز را با تعیین پارامتر TDS آن مشخص می‌کنیم. این اطلاعات را باید از کارفرما بهره برداری که قرار است از سیستم‌ استفاده کند، بگیریم.

مشخصات خوراک

بعد از تعیین مشخصات محصول، حالا باید مشخص شود که چه منبع آبی در اختیار داریم که سیستم‌ RO ما باید آن را تصفیه کند و آب با دبی وکیفیت مورد نظرمان را تولید کند. پس ما نیاز داریم ابتدا بدانیم نوع منبع آبی که در اختیار داریم چیست، و آنالیز دقیقی از آن را در اختیار داشته باشیم تا طراحی سیستم اسمز معکوس را شروع کنیم.

آنالیز آب خوراک اولین قدم طراحی اصولی سیستم اسمز معکوس

قدم دوم: تعیین الگوی جریان‌‌های سیستم

در حالت کلی سه نوع الگوی جریان برای سیستم‌های اسمز معکوس استفاده می‌شود: پیوسته، ناپیوسته و نیمه پیوسته. الگوی استاندارد جریان برای سیستم های آب شیرین کن اسمز معکوس صنعتی از نوع پیوسته است. در سیستم‌های پیوسته خوراک تنها یک بار از درون سیستم عبور کرده و با ماژول‌های اسمز معکوس در تماس قرار می‌گیرد. در این حالت جریان تغلیظ شده (Concentrare) از سیستم خارج می‌شود.

الگوی جریان ناپیوسته برای سیستم‌های کوچکتر که ظرفیت پایینی دارند استفاده می‌شود. البته ممکن است در مواردی از این الگوی جریان برای سیستم‌های با ظرفیت بالا هم استفاده شود، تا بتوان با تعداد ماژول کمتری در سیستم به درصد بازیافت (Recovery) بالاتری رسید. سیستم‌های اسمز معکوس ناپیوسته الگوی متداول مورد استفاده در مواقعی هستند که خوراک مورد نظر پساب یا فاضلاب است.

پس در قدم دوم طراحی سیستم اسمز معکوس باید تعیین کنیم که کدام الگوی جریان برای ما مناسب تر است و بر اساس این انتخاب مراحل بعدی را انجام دهیم.

قدم سوم: معیار انتخاب بهترین ماژول در طراحی سیستم اسمز معکوس

ماژول اسمز معکوس را بر اساس موارد زیر انتخاب می‌کنیم:

  • نوع آبی که قرار است تصفیه کنیم
  • پتانسیل فولینگ آب خوراک
  • کیفیت محصول مورد نیاز
  • اولویت هزینه‌ سرمایه گذاری یا عملیاتی

اولین پارامتری که در انتخاب المان اسمز معکوس تاثیر دارد نوع خوراکی است که سیستم قرار است تصفیه کند. در سیستم‌های اسمز معکوس صنعتی معمولا با دو نوع خوراک آب دریا و آب لب‌شور مواجه هستیم. به این ترتیب اگر خوراکی که قرار است تصفیه کنیم آب دریا باشد از ماژول‌های اسمز معکوس SW استفاده می‌کنیم، و اگر آب لب‌شور باشد از ماژول‌های BW.

معیار ما برای تشخیص اینکه خوراک ما در کدام دسته قرار می‌گیرد میزان TDS آن است. اگر TDS زیر ۱۰,۰۰۰ (mg/L) باشد آن را آب لب‌شور، و اگر بالاتر باشد آن را در دسته آب دریا قرار می‌دهیم.

قدم چهارم: انتخاب فلاکس غشا در طراحی سیستم اسمز معکوس

یکی از مهم‌ترین قدم‌ها در طراحی سیستم اسمز معکوس تعیین مناسب‌ ترین فلاکس برای طراحی است. با تعیین فلاکس در قد‌م‌های بعدی مشخص می‌کنیم به چه تعداد ماژول RO نیاز داریم تا سیستم ظرفیت تولید محصول مورد نیازمان را داشته باشد. فلاکس طراحی را بر اساس نوع آبی که به عنوان خوراک باید تصفیه کنیم و نوع پیش تصفیه ای که روی آن انجام شده تعیین می‌کنیم. شرکت DOW جدولی ارائه داده که کار را ساده کرده و بر اساس شرایط مختلف، محدوده‌ای که مجاز هستیم برای فلاکس در نظر بگیریم را مشخص کرده است.

جدول راهنمای انتخاب فلاکس غشا
جدول راهنمای انتخاب فلاکس غشا در طراحی سیستم اسمز معکوس

برای تعیین نوع پیش تصفیه‌ از پارامتر SDI استفاده می‌کنیم و از جدول مربوطه محدوده فلاکس طراحی را تعیین می‌کنیم.

قدم پنجم: به چه تعداد ماژول اسمز معکوس برای سیستم تصفیه آب نیاز داریم؟

تعداد ماژول‌هایی که باید درون سیستم اسمز معکوس قرار دهیم تا بتواند حجم آب مورد نیازمان را تصفیه کند به سطح فعال غشا (SE) ، فلاکس طراحی (f) و دبی محصول (Qp) وابسته است. وقتی که این سه پارامتر مشخص باشند از طریق رابطه زیر تعداد ماژول‌های مورد نیازمان (NE) را مشخص می‌کنیم.

رابطه محاسبه تعداد ماژول مورد نیاز در طراحی سیستم اسمز معکوس

از طریق برگه مشخصات ماژولی که در قدم سوم تعیین کردیم، که در اینترنت و یا وب‌سایت شرکت سازنده موجود است، می‌توانیم سطح فعالی یا SE را تعیین کنیم. مثلا ماژول BW30-HRLE-440 معادل ۴۱ متر مربع سطح فعال غشا دارد. حد بالا و پایین محدوده فلاکسی که در قدم چهارم از جدول تعیین کردیم را در رابطه قرار می‌دهیم، که به ترتیب کمترین و بیشترین تعداد ماژولی که می‌توانیم در سیستم استفاده کنیم را برای ما مشخص می‌کند. ولی انتخاب دقیق تعداد ماژول مستلزم آنالیز با نرم افزار است که موضوع قدم دهم ما است.

قدم ششم: ماژول‌های اسمز معکوس را در چند PV قرار دهیم؟

حال که تعداد ماژول‌ها مشخص شد باید محاسبه کنیم که این تعداد ماژول را باید در چه تعداد محفظه فشار (Pressure Vessel) قرار دهیم. قطعا می‌دانید که PV ها از نظر تعداد ماژولی که درون خود جا می‌دهند در ظرفیت‌های مختلفی از ۱ تا ۸ ساخته می‌شوند. یکی از معمول‌ترین PV ها ظرفیت ۶ است. با تقسیم تعداد ماژول‌ها بر ظرفیت PV تعداد مورد نیاز را تعیین می‌کنیم.

بعضی مواقع عددی که به ما می‌دهد عدد صحیح نیست، در چنین مواقعی باید آن را به نزدیکترین عدد صحیح گرد کنیم. مثلا اگر رابطه تعداد PV را ۵.۸ محاسبه کرد، ما باید از ۶ عدد PV استفاده کنیم، و در نهایت تعداد ماژول‌ها را مطابق این تعداد PV تصحیح کنیم.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *