قاتل ممبران‌ های اسمز معکوس RO

پدیده‌ای به نام فشار معکوس (Back Pressure) در سیستم‌های تصفیه آب صنعتی یکی از قاتلین معروف ممبران‌های اسمز معکوس است که در این مقاله قصد داریم یک مطالعه موردی (case study) واقعی در مورد سیستمی که دچار این مشکل بوده است؛ را بررسی و تحلیل کنیم.

بعضی سیستم های RO از جمله سیستمی که قرار است در مورد آن بحث کنیم، دچار پدیده فشار معکوس می شوند. عملکردی که این سیستم ها به بهره بردار سیستم RO نشان می دهند این است که کیفیت آب تولیدی یا پرمیت این سیستم‌ها که با شاخص TDS یا EC (کنداکت) مشخص می‌شود در بعضی مواقع دچار نوسان شده یا اینکه به طور ناگهانی افت می‌کند، به این معنی که کنداکت آب پرمیت RO افزایش چشمگیری می‌یابد. در این حالت بهره بردار دچار گمراهی شده و به اشتباه گمان می کند که سیستم دچار فولینگ شده و احتمالا مشکل از پیش تصفیه است. در حالی که وقتی مشکل پیش تصفیه را برطرف کرده، در کمال تعجب مشاهده می کنند که مشکل مورد نظر همچنان در سیستم وجود دارد.

داده های نرمالایز شده عبور نمک (Normalized Salt Passage) سیستم آب شیرین کن RO مورد نظر ما در نمودار بالا ارائه شده است. با توجه به نمودار بالا، سه پیک بزرگ موجود در تصویر افزایش ناگهانی کنداکت آب را به وضوح نشان می دهند. خط قرمز افقی در تصویر نیز clean line است که نشان دهنده زمانی است که باید بر روی سیستم عملیات CIP را انجام دهیم. در اصل زمانی که داده‌ها به این عدد رسید باید عملیات CIP روی این سیستم انجام می‌شد. ولی کاملا واضح است که عملکرد این سیستم در کل طول ارزیابی کاملا بالای این خط بوده است!

تحلیل نمودار عبور نمک نرمال سیستم اسمز معکوس

در ابتدا با مشاهده داده های نمودار نرمالایز شده عبور نمک ممکن است متوجه دلیل مشکل این سیستم نشوید، اما ما قصد داریم به طور دقیق به عیب یابی این سیستم بپردازیم. مطابق نمودار بالا، پیک سومی که در تاریخ ۱۷ آگوست رخ داده نشان دهنده این است که مقدار عبور نمک این سیستم نسبت به حالت نرمال ۸% افزایش یافته است، که این عدد بسیار بالایی است. این افزایش ناگهانی در نمودار بیانگر مشکل جدی در این سیستم است، که نشان می دهد ممبران های این سیستم عملا ریجکشن قابل توجهی ندارند؛ به عبارتی در این سیستم عملیات تصفیه آب اتفاق نمی‌افتد.

تصویر بالا گزارش آتوپسی ممبران های RO چنین سیستمی را نشان می‌دهد. یعنی اگر سیستم شما هم دچار پدیده بک پرشر باشد و ممبران‌ها را برای اتوپسی ارسال کنید در گزارشی که دریافت می‌کنید با چنین تصاویری از ممبران‌هایتان روبرو خواهید شد.

با توجه به تصویر آتوپسی، حالت های متورمی روی سطح ممبران قابل مشاهده هستند که در اثر پدیده بک پرشر در سیستم اتفاق افتاده است.

پدیده فشار معکوس یا بک پرشر چیست و چرا در سیستم RO اتفاق می افتد؟

در حقیقت بک پرشر یا فشار معکوس موقعی در سیستم رخ می دهد که فشار در مسیر پرمیت از سمت خوراک بیش تر می شود و جهت جریان معکوس می گردد. پدیده بک پرشر می تواند منجر به نابودی ممبران ها شده و در بعضی مواقع حتی باعث پارگی ممبران ها هم می شود. بنابراین وقتی با این پیک شدید ناگهانی که در تصویر مشاهده کردید، مواجه شدید؛ این دقیقا نشان می دهد که بخشی از سطح ممبران پاره شده و دیگر عملا در سیستم ریجکشنی اتفاق نمی افتد.

چه مواقعی احتمال وقوع پدیده فشار معکوس در سیستم وجود دارد؟

یکی از مهم ترین مواقعی که احتمال وقوع این پدیده بسیار زیاد است، هنگامی است که فلاشینگ روی سیستم RO انجام می شود. اما چرا این اتفاق رخ می دهد؟! به دلیل ضعف های موجود در طراحی سیستم تصفیه آب صنعتی!

اگر چنین ضعف هایی در طراحی سیستم RO وجود داشته باشند؛ وقتی که فلاشینگ سیستم به پایان رسید و پمپ فلاشینگ را خاموش کردیم، در این لحظه ممکن است پدیده بک پرشر در سیستم اتفاق بیفتد که همانطور که گفتیم در نهایت می تواند منجر به پارگی ممبران ها شود.

چرا در حین انجام فلاشینگ پدیده فشار معکوس رخ می‌دهد؟

در سیستم‌های اسمز معکوس صنعتی حالت فلاشینگ روی سیستم به گونه ای طراحی شده است که وقتی در حال انجام فلاشینگ هستیم، مسیر جریان پرمیت به سمت تانک محصول توسط یک شیر بسته می شود؛ در نتیجه منجر به افزایش فشار در مسیر می شود. زیرا در حین انجام فلاشینگ، سیستم مقداری تولید نیز دارد اما چون پشت مسیر پرمیت بسته است؛ فشار در مسیر جریان پرمیت افزایش یافته و در نتیجه در پایان عملیات فلاشینگ و خاموش شدن پمپ فلاشینگ، همین فشار موجود در لاین پرمیت منجر به پدیده بک پرشر به سمت خوراک می شود. به عبارتی دیگر به سمت خوراک فشار معکوسی را اعمال می کند و پدیده بک پرشر را برای سیستم RO رقم می زند.

بنابراین تا زمانی که پمپ فلاشینگ روشن است مشکلی رخ نمی دهد. ولی به محض خاموش شدن پمپ فلاشینگ فشار معکوس اتفاق می افتد و منجر به تخریب ممبران ها می شود.

بیشتر بخوانید: سپتیک تانک چیست

چطور از وقوع پدیده فشار معکوس در سیستم حین انجام فلاشینگ جلوگیری کنیم؟

راهکار پیشنهادی به این صورت است که در مواقعی که قصد انجام فلاشینگ را داریم، باید یک مسیر تخلیه یا Drain برای پرمیت در سیستم تعبیه کنیم. در چنین حالتی وقتی که شیر لاین پرمیت به سمت تانک محصول بسته می شود، این شیر درین باز ‌می‌شود و آب موجود در مسیر پرمیت را تخلیه کند، و در نهایت مانع افزایش فشار در مسیر پرمیت می‌شود. در نتیجه با انجام این کار به ظاهر ساده از وقوع بک پرشر یا فشار معکوس جلوگیری می شود. پس، با دانستن این نکته ظریف می توان پدیده بک پرشر در مواقع فلاشینگ را هوشمندانه مدیریت کرد و از وقوع آن جلوگیری نمود.

مشاهده کردید که چه ترفندهایی در سیستم های RO وجود دارد و اگر شرکت های طراح و سازنده سیستم های تصفیه آب صنعتی یک سری نکات کوچک اما مهم را در طراحی را لحاظ نکنند، چه مشکلات بزرگی را می تواند برای سیستم رقم بزند.

شایان ذکر است که مبحثی را که در این مقاله به آن پرداختیم، یکی از مباحثی است که در دوره عیب یابی سیستم‌های تصفیه آب صنعتی (Troubleshooting) در مورد سیستم فلاشینگ به طور مفصل به آموزش آن پرداخته‌ایم.

لطفا شما خواننده عزیز این مقاله نیز در بخش کامنت‌ها که پایین همین صفحه است برای ما بنویسید که آیا سیستم RO شما مجهز به شیر درین در مسیر پرمیت است یا خیر؟