پیش تصفیه آب صنعتی چیست و انواع روش‌های آن

اگر شما هم با سیستم تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس کار می‌کنید، می‌دانید که آب ورودی به واحد RO باید قبل از تماس با ممبران‌های اسمز معکوس توسط مجموعه‌ای از فرایندها تحت عنوان پیش تصفیه آب صنعتی آماده سازی شود. به چنین عملیاتی که قبل از تصفیه اصلی انجام می‌گیرد در اصطلاح پیش تصفیه اسمز معکوس گفته می‌شود. سوالی که مطرح می‌شود این اسفیت که استفاده از عملیات پیش تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس چه ضرورتی دارد؟ در این مقاله به این سوال پاسخ می‌دهیم و مهمترین اهداف پیش تصفیه را ذکر می‌کنیم.

ضرورت پیش تصفیه آب صنعتی

عملیات پیش تصفیه آب صنعتی برای محافظت از ممبران‌های اسمز معکوس در برابر گرفتگی (Fouling) و در نیتجه افزایش عملکرد و عمر مفید ممبران‌ها ضروری است. یک غشای RO از ساختار متخلخلی ساخته شده است که به ملکول‌های آب اجازه عبور می دهد، اما تا ۹۹ درصد ناخالصی‌های موجود، نظیر جامدات حل شده در آب، را روی سطح خود نگه می‌دارد. ترکیباتی که اجازه عبور از غشا را پیدا نمی‌کنند می‌توانند روی سطح ممبران‌ رسوب کرده و باعث تشکیل لایه‌های فولینگ شوند، که در نهایت باعث افت تولید در سیستم تصفیه آب صنعتی RO می‌شود.

پیش تصفیه آب صنعتی RO از دیروز تا امروز

در اوایل توسعه سیستم‌های غشایی، اطلاعات بسیار کمی درباره ناخالصی‌های موجود در آب خوراک اسمز معکوس که باعث گرفتگی غشا می‌شد، وجود داشت. امروزه بسیاری از این ترکیبات که در سیستم اسمز معکوس ایجاد مشکل می‌کنند، شناسایی شده‌اند و روش‌های تصفیه پیشگیرانه‌ای برای حذف آن‌ها از جریان خوراک طراحی شده است. این روش‌های پیش تصفیه به طور قابل توجهی باعث كاهش گرفتگی غشا شده، و در نتیجه، باعث افزایش طول عمر واحد RO می‌شوند.

اگر از پیش تصفیه استفاده نکنیم!

وقتی که سیستم RO در حال انجام عملیات تصفیه آب است، ترکیبات موجود در خوراک روی سطح غشا انباشته می‌شوند. اگر از سیستم پیش تصفیه RO استفاده نکنیم از تجمع مواد جامد روی سطح غشا جلوگیری نمی‌شود. در نتیجه، انباشته شدن این ترکیبات مسیر عبور آب از میان غشا را محدود می‌کنند. اولین نشانه وقوع چنین شرایطی افت تولید و یا کاهش ظرفیت پرمیت تولیدی است. به مرور زمان تجمع این ترکیبات باعث آسیب‌های غیر قابل جبرانی به غشا می‌شود که عمر آن را به شدت کاهش می‌دهد.

کاربرد پیش تصفیه آب صنعتی

مهم‌ترین کاربرد پیش تصفیه در سیستم اسمز معکوس حذف ترکیبات مزاحم در آب خوراک و رساندن شاخص‌های آلایندگی آب به ساتاندارد اب ورودی RO است. با این کار از فولینگ یا گرفتگی ممبران‌ها جلوگیری می‌شود و عمر و دوام آن‌ها به حداکثر می‌رسد.

سیستم پیش تصفیه اسمز معکوس باید چه ترکیباتی را حذف کند ؟

کالبد شکافی المان‌های RO آسیب دیده نشان می‌دهد گرفتگی غشا ناشی از وجود انواع مختلفی از ناخالصی‌هایی است که ممکن است در آب ورودی به اسمز معکوس وجود داشته باشند. ناخالصی‌هایی شامل:

• ترکیبات معدنی مانند کربنات کلسیم
• مواد کلوئیدی مانند رس و سیلیس
• میکروارگانیسم‌های زنده و مرده
• اکسید کننده‌های شیمیایی مثل کلر، ازن و پرمنگنات
• یون‌های فلزی حل شده در آب مانند آهن و آلومینیوم

چنین ترکیباتی اگر در آب وجود داشته باشند، لازم است قبل از  ورود به سیستم اسمز معکوس از جریان آب خوراک تا حدودی حذف شوند. در غیر این صورت می توانند باعث آسیب زودرس و از کار افتادن ممبران‌ها شوند.

استاندارد آب ورودی به سیستم RO و مهمترین اهداف پیش تصفیه

برای اطمینان از کیفیت آب خوراک ورودی به سیستم تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس و افزایش عمر و دوام ممبران‌ها لازم است آب ورودی به ممبران‌ها دارای مشخصات خاصی باشد. این مشخصات با استفاده از شاخص‌هایی تعیین شده و برای هر کدام محدوده‌ای در نظر گرفته شده است. اگر آب ورودی به سیستم RO در آن محدوده قرار داشته باشد سیستم دچار فولینگ و گرفتگی به مراتب کمتری خواهد شد.

مهمترین اهداف پیش تصفیه رساندن این پارامترها به محدوده استاندارد آب ورودی به RO است.

انوع روش های پیش تصفیه آب صنعتی بر اساس فرایندها

حال که ضرورت عملیات پیش تصفیه اسمز معکوس مشخص شد، لازم است اقدامات بعدی را در این زمینه انجام دهیم.‌ قدم بعدی آنالیز آب خوراک است که می‌خواهیم عملیات تصفیه را روی آن انجام دهیم. اطلاعاتی که این آنالیز به ما می‌دهد، تعیین می‌کند از چه روش‌های پیش تصفیه آب صنعتی باید استفاده کنیم تا آب مورد نظر را به استاندارد RO برسانیم. در نهایت، در طراحی سیستم RO مشخص می‌کنیم که از کدام روش‌های پیش تصفیه اسمز معکوس می‌بایست استفاده کنیم.

روش‌های پیش تصفیه فیزیکی

این روش‌ها همانطور که از اسمشان پیداست با استفاده از روش‌های فیزیکی آلاینده‌های موجود در آب خوراک را جدا می‌کنند و کیفیت مورد نیاز برای RO را تامین می‌کنند.

کلاریفایر:
این روش معمولا اولین مرحله در سیستم پیش تصفیه اسمز معکوس است و هدف از آن کاهش پارامترهایی مثل مواد جامد معلق (TSS) و در نیتجه کاهش پارامتر‌هایی مثل کدورت آب است. در سیستم های آب شیرین کن دریایی برای کاهش بار آلودگی جلبک ها نیز از این روش استفاده می‌شود.

مدیا فیلتر:
مدیا فیلترها انواع مختلفی دارند که بر اساس نوع و غلظت آلاینده‌ها موجود در آب خوراک مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین شاخصی که در سیستم‌های فیلتر شنی کاهش داده می‌شود کدورت آب است که با پارامتر NTU مشخص می‌شود. همچنین این فرایند به کاهش پارامتر SDI هم کمک می‌کند که میتوان از آن به عنوان مهمترین اهداف پیش تصفیه یاد کرد.

میکروفیلتر / اولترافیلتر:
این دو فرایند را میتوان جز با کیفیت ترین روی‌های پیش تصفیه آب صنعتی به شمار آورد، بخصوص فرایند اولترافیلتر (UF) که پارامتر SDI را حتی تا زیر عدد ۲.۵ کاهش می‌دهد. تمرکز این فرایندهای پیش تصفیه اسمز معکوس بر روی پارامترهایی نظیر SDI و TOC است.

بیشتر بخوانید: فیلتر uf صنعتی

کارتریج فیلتر:
در تمام سیستم‌های اسمز معکوس آخرین مرحله پیش تصفیه، دقیقا قبل از ورودی به RO کارتریج فیلتر قرار دارد. این روش پیش تصفیه وظیفه‌ای در کاهش شاخص‌های آلاینده به عهده ندارد و بیشتر کارش محافظتی است. به این صورت که اگر یکی از واحد‌های پیش تصفیه به وظیفه خود به درستی عمل نکرد و آلاینده ها را حذف نکرد کارتریح فیلتر خیلی سریع دچار افت فشار و گرفتگی می‌شود و به بهره بردار هشدار می‌دهد که مشکلی در سیستم پیش تصفیه وجود دارد. پس نقش اصلی کارتیج فیلتر محاظت از ممبران‌ها در زمان‌هایی است که پیش تصفیه به دلیل وجود نقص فنی به درستی کار نمی‌کند.

بیشتر بخوانید: فیلتر کارتریج صنعتی چیست

روش‌های پیش تصفیه شیمیایی

در این روش‌های پیش تصفیه اسمز معکوس از تزریق موارد شیمایی برای تنظیم شاخص‌های آلاینده آب خوراک استفاده می‌شود.

تزریق منعقد کننده:
در مواقعی که شدت آلاینده‌هایی نظیر جامدات معلق TSS بالا باشد و یا پارامتر کدورت عدد بسیار بالایی باشد، برای بهبود حذف این آلاینده ها از تزریق مواد منعقد کننده استفاده می‌شود. منعقد کننده ها کمک به اتصال ذرات جامد معلق کوچک به هم تشکیل ذرات درشت تر به ته نشین شدن این ترکیبات کمک ‌می‌کنند. همچنین با تزریق منعقد کننده راندمان حذف ترکیبات در فرایندهای پیش تصفیه پایین دست نظیر مدیا فیلتر و فیلتر شنی نیز بهبود پیدا می‌کند.

باید توجه داشت که وقتی با هدف پیش تصفیه اسمز معکوس از تزریق منعقد کننده استفاده می‌کنیم انتخاب نوع آن بسیار اهمیت پیدا می‌کند و نباید از هر نوع منعقد کننده‌ای استفاده کنیم. همچنین تنظیم دقیق دوز تزریق منعقد کننده بسیار مهم است که باید از طریق روشی به نام جار تست انجام می‌شود.

تزریق اسید (کاهش pH):
تزریق اسید و کاهش pH آب ورودی به RO یکی از انواع روش‌های پیش تصفیه RO است که برای جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم روی ممبران‌ها استفاده می‌شود. شاخصی که برای کنترل و تنظیم تزریق اسید از آن استفاده می‌شود پارامتر LSI در سیستم‌های لب‌شور (Brackish water) و S&DSI در سیستم‌های آب شیریم کن دریایی است.

آنتی اسکالانت:
آنتی اسکالانت ها انواع مختلفی دارند که بسته به نوع ترکیبات و املاح موجود در آب خوراک استفاده می‌شوند. هر نوع از آنتی اسکالانت قابلیت کنترل و جلوگیری از رسوب نوع خاصی از ترکیبات رسوب کننده را دارد.

تزریق کلر:
یکی از مهم‌ترین کارهایی که روی آب خوراک RO یاید انجام داد کشتن هر نوع میکروارگانیسم زنده موجود در آب خوراک RO است که با استفاده از تزریق کلر انجام می‌شود. با تزریق کلر باکتری‌ها، ویروس‌ها، جلبک‌ها و درکل هر میکروارگانیسم زنده‌ای از بین رفته و قابلیت تشکیل فولینگ بیولوژیکی روی ممبران‌ها کنترل می‌شود.

آیا کلر باعث تخریب ممبران‌های RO می‌شود؟

اگر نوع ممبران‌های مورد استفاده در سیستم RO از نوع پلی آمیدی باشد، که در اکثر موارد همین حالت است، تماس کلر با ممبران‌ها منجر به تخریب المان‌های RO می ‌شود. برای جلوگیری از تخریب ممبران‌ها لازم است کلر تزریق شده در پیش تصفیه را قبل از اینکه آب خوراک به RO وارد شود خنثی کنیم.

سدیم متا بی سولفیت (SMBS)
تزریق سدیم بی سولفیت (SBS) که حالت محلول در آب SMBS است با هدف خنثی سازی کلر و جلوگیری از تخریب ممبران‌های RO استفاده می‌شود. محل تزریق SBS در پیش تصفیه قبل از کارتریج فیلتر و بلافاصله قبل از ورود آب خوراک به RO است.

بیشتر بخوانید: فیلتر شنی چیست

روش های پیش تصفیه آب صنعتی بر اساس نوع فولینگ‌ها

هر کداک ار روش‌های پیش تصفیه‌ای که در بالا اشاره شد را می‌توان بسته به نوع فولینگ‌هایی که می‌توانند کنترل کنند در دسته‌های مختلفی طبقه بندی کرد.

روش‌های پیش تصفیه جهت کنترل فولینگ بیولوژیکی (Biofouling)

• تزریق کلر
• اولترفیلتر
• فیلتر کربنی

برای کنترل بایوفولینگ لازم است هم میکروارگانیسم‌های زنده موجود در آب خوراک RO کشته شوند و هم جلوی رسیدن غذا به باکتری‌هایی که در خود سیستم RO وجود دارند گرفته شود. برای این منظور علاوه بر تزریق کلر که وظیفه‌اش کشتن میکروارگانیسم‌های زنده است فرایندهایی نظیر فیلتر کربن و اولترافیلتر هم می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند تا با کاهش پارامتر TOC از رسیدن غذا به باکتری‌های موجود در RO جلوگیری کنند.

روش‌های پیش تصفیه با هدف کنترل رسوب گذاری ممبران (Scaling)

• تزریق آنتی اسکالانت
• رزین سختی گیر
• تزریق اسید

تزریق آنتی اسکالانت و اسید که می‌توانند از تشکیل رسوب روی ممبران‌ها تا حدود خیلی زیادی جلوگیری کنند. ولی رزین‌های سختی گیر را می‌توان یکی از با کیفیت ترین انواع روش‌های پیش تصفیه اسمز معکوس به شمار آورد، که با حذف یونهای کلسیم و منیزیم از تشکل رسوب به طور کلی جلوگیری می‌کنند. ولی این فرایندها دارای محدویت‌هایی در شرایط عمیلاتی هستند که استفاده از آنها را در همه سیستم ها غیر ممکن می‌کند.

روش‌های پیش تصفیه با هدف کاهش فولینگ ارگانیک (Organic Fouling)

• کلاریفایر
• مدیا فیلتر
• اولترافیلتر
• تزریق منعقد کننده

عمده ترکیباتی که باعث فولینگ‌های ارگانیک روی ممبران‌های RO می‌شوند ترکیبات کلوئیدی هستند. روش‌های فیزیکی دقیقا برای کاهش این ترکیبات در سیستم های پیش تصفیه اسمز معکوس استفاده می‌شوند. همچنین تزریق منعقد کننده نیز به حذف هر چه بیشتر و بهتر این ترکیبات به روش‌های پیش تصفیه فیزیکی کمک می‌کند.

دوره آموزش طراحی و بهره برداری پیش تصفیه اسمز معکوس

می‌دانید ریشه ۸۰ درصد مشکلات RO در پیش تصفیه نهفته است؟

دوره آموزشی طراحی و بهره برداری پیش تصفیه RO به شما کمک می‌کند این مشکلات را ریشه یابی و برطرف کنید، تا در نهایت عمر و دوام ممبران‌‌های سیستم RO را حداکثر کنید.