انواع ممبران تصفیه آب، محدویت ها و طول عمر ماژول

در واحدهای تصفیه آب غشایی نظیر اسمز معکوس از ممبران تصفیه آب صنعتی (Membrane) به عنوان قلب سیستم تصفیه یاد می شود. این ممبران ها برای تصفیه آب شور و آب دریا، و نیز بازیابی پساب های صنعتی و شهری استفاده می شوند. امروزه شرکت های متعددی این المان ها را تولید و به بازار جهانی عرضه می کنند. ولی نوع ممبران مورد استفاده در فرایند تصفیه بر کیفیت محصول نهایی تاثیر بسیار زیادی دارد. در این مطلب در مورد انواع ممبران تصفیه آب صنعتی به ویژه ممبران اسمز معکوس، محدودیت های آن و طول عمر این ماژول ها بحث می کنیم.

انواع ممبران تصفیه آب صنعتی

سوال اینجاست که انواع ممبران تصفیه آب صنعتی کدام‌اند؟ ممبران های تصفیه آب صنعتی بر اساس نوع کاربرد و شرایط آب ورودی، به انواع مختلفی تقسیم می شوند. از جمله مهمترین انواع ممبران های صنعتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نانوفیلتراسیون (NF)
• اولترافیلتراسیون (UF)
• میکروفیلتراسیون (MF)
• اسمز معکوس (RO)

ممبران نانوفیلتراسیون (NF – Nanofiltration)

برای حذف یون های دو ظرفیتی، مولکول های آلی کوچک و سایر جامدات محلول طراحی شده است. یکی از کاربرد‌های غشاهای نانوفیلتراسیون کاهش سختی آب است.

ممبران اولترافیلتراسیون (UF – Ultrafiltration)

در جداسازی کلوئیدهای کوچکتر، پروتئین‌ها و ویروس‌ها موثر است. به طور کلی هدف غشاهای اولترافیلتراسیون کاهش موثر کدورت آب است که با پارامتر NTU مشخص می‌شود. همچنین در کاهش ترکیبات آلی موجود در آب که با پارامتر TOC اندازه گیری می‌شود می‌تواند عملکرد موثری داشته باشد.

ممبران میکروفیلتراسیون (MF – Microfiltration)

برای حذف ذرات بزرگتر مانند باکتری ها و برخی ذرات کلوئیدی بزرگ استفاده می‌شوند. به طور کلی اگر هدف کاهش ذرات جامد معلق در آب باشد میکروفیلتر‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ممبران اسمز معکوس (RO – Reverse Osmosis)

به دلیل توانایی آن در حذف تقریباً تمام مواد جامد محلول از جمله نمک ها، مواد معدنی و ترکیبات آلی شناخته شده است. هدف اصلی غشاهای اسمز معکوس کاهش پارامتر TDS آب است، که دامنه گسترده‌ای از غلظت این ترکیبات، از ۵ تا ۵۰،۰۰۰ میلی‌گرم بر لیتر، را می‌تواند تصفیه کند.

انواع ممبران اسمز معکوس

ماژول های اسمز معکوس بر اساس نوع آب خوراکی که قرار است تصفیه کنند، در انواع مختلفی عرضه می شوند. ماژول های SW برای تصفیه آب دریا مناسب هستند و ماژول های BW برای آب های شور. ولی معیار اصلی ما در تعیین نوع مناسب ممبران برای خوراکی که قرار است تصفیه کنیم میزان TDS است. اگر TDS آب خوراک کمتر از ۱۰ هزار میلی گرم بر لیتر باشد از ماژول‌های BW استفاده می‌کنیم، و اگر TDS بالاتر از این عدد باشد بهتر است ماژول‌های SW که مخصوص تصفیه آب دریا هستند، بکار برده شوند.

همچنین انواع آن بر اساس ظرفیت سیستم تصفیه آب، در ابعاد مختلفی به بازار عرضه می شوند. این ماژول ها را می‌توان در قطر ۲/۵، ۴ و ۸ تهیه کرد. ماژول‌های ۴ و ۸ اینچ برای مصارف صنعتی هستند، و ماژول های ۲/۵ اینچ بیشتر در سیستم های تصفیه آب خانگی بکار برده می شوند.

بیشتر بخوانید: فیلتر ممبران مدل bw30 400

بیشتر بدانید: تصفیه فاضلاب صنعتی چیست

محدودیت‌های عملیاتی ممبران اسمز معکوس

هر ممبران RO بسته به نوع و شرکت سازنده دارای محدودیت‌های عملیاتی است که باید مورد توجه قرار گیرد. این محدودیت ها را می توان از کاتالوگ همراه ماژول یا وبسایت شرکت سازنده مشاهده کرد. ولی یک سری محدودیت های عمومی وجود دارد که برای تمام ممبران ها صادق است. در ادامه به چند مورد اشاره می کنیم:

محدودیت pH و دما

المان های ممبرین می توانند در محدوده pH بین ۲ تا ۱۲ بخوبی کار کنند. دما یکی دیگر از پارامترهای فرآیندی است که بر عملکرد و کیفیت فیلتراسیون ممبران تاثیر گذار است. حداکثر دمای مجاز آب ورودی به ممبران تا ۴۵ درجه سانتی گراد است.

کلر (هیپوکلریت)

تزریق کلر درون آب یکی از عملیات‌های پیش تصفیه اسمز معکوس است که برای جلوگیری از گرفتگی بیولوژیکی ممبران، استفاده می‌شود. لایه انتخابگر ممبران اسمز معکوس معمولا از جنس پلی آمید ساخته شده است و این لایه، که وظیفه اصلی حذف مواد و آلودگی‌ها را از آب انجام می دهد، در در برابر حضور کلر آسیب پذیر است. حد مجاز کلر آزاد برای ممبران کمتر از ۰/۱  میلی گرم در لیتر می باشد، و بیشتر از این مقدار می‌تواند لایه پلی آمیدی غشا را تخریب کرده و عملکرد آن را با مشکلات جدی مواجه کند.

بیشتر بدانید: زمان تعویض فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی

افزایش طول عمر ممبران اسمز معکوس صنعتی

به طور معمول، انتظار می رود ممبران RO حداقل ۲ سال عمر مفید داشته باشد. ولی عوامل زیادی بر طول عمر آن تاثیر دارد. یکی از مهمترین عامل ها کیفیت آب خوراک است. برای جلوگیری از آسیب به ممبران و افزایش طول عمر آن، همیشه قبل از ورود آب خوراک به سیستم RO از پیش تصفیه های مختلفی استفاده می شود. همچنین طراحی درست و اصولی یک سیستم تصفیه آب از مهم‌ترین مواردی است که می‌تواند دوام ممبران‌ها را تضمین کند. البته به اهمیت نگهداری و نحوه شستشوی ممبران‌ها نیز باید توجه ویژه‌ای داشت.

اهمیت طراحی در افزایش طول عمر و دوام ممبران اسمز معکوس

متأسفانه در ایران به اهمیت طراحی سیستم تصفیه آب کمتر توجه می‌شود و این نه‌تنها باعث می‌شود سیستم به‌درستی کار نکند، بلکه عمر و دوام ممبران‌ اسمز معکوس را هم بشدت کاهش می‌دهد. پس برای اینکه بتوانیم از ماژول‌های دستگاه تصفیه آب صنعتی به مدت طولانی استفاده کنیم و در هزینه‌ها صرفه جویی کنیم، اولین قدم ما باید اطمینان از طراحی سیستم باشد.

افزایش طول عمر فیلتر ممبران RO از طریق کاهش فولینگ یا گرفتگی

ماژول های اسمز معکوس وقتی عملیات تصفیه را انجام می‌دهند، به مرور عملکرد خود را از دست می دهند. فولینگ (Fouling) یا گرفتگی اصلی ترین دلیل کاهش عملکرد غشا است. اگر چه استفاده از پیش تصفیه RO می‌تواند تا حد زیادی این گرفتگی ها را کاهش دهد، ولی فولینگ در تمام فرآیندهای غشایی امری اجتناب ناپذیر است. مواد جامد معلق، میکروارگانیسم ها و دیگر ذرات روی سطح غشای RO ایجاد رسوب می‌کنند و باعث فولینگ می‌شوند.

شستشوی ممبران اسمز معکوس

همان‌طور که گفتیم فولینگ در سیستم اسمز معکوس پدیده‌ای اجتناب ناپذیر است. حتی اگر بهترین طراحی را انجام دهیم و از پیشرفته‌ترین پیش تصفیه‌ها نیز استفاده کنیم باز هم فولینگ و گرفتگی روی سطح ممبران‌‌ ایجاد می‌شود. ولی عملیات شستشو فیلتر اسمز معکوس می‌تواند راه‌ گشا باشد و این رسوبات ایجاد شده روی سطح غشا را تمیز کند. شستشوی ممبران صنعتی به صورت دوره ای یکی دیگر از راه کارهای کم هزینه است، که اگر به طور منظم انجام شود می تواند باعث افزایش هر چه بیشتر طول عمر ممبران شود.

شرکت های تولید کننده ممبران اسمز معکوس

تا چند سال پیش تکنولوژی ساخت ممبران در انحصار چند کشور خاص شامل آمریکا، آلمان و ژاپن بود. ولی امروزه کشورهای دیگری به این تکنولوژی دست یافته اند و یا امتیاز آن را خریداری کرده اند.

شرکت DOW (ایالات متحده آمریکا)

شرکت DOW در زمینه های مختلفی فعالیت می کند که یکی از فعالیت‌های آن تولید ممبران اسمز معکوس برای سیستم‌های تصفیه آب در همه ابعاد خانگی و صنعتی است. این شرکت ماژول های غشایی خود را با نام تجاری FilmTec به بازار عرضه می‌کند. امروزه کیفیت بسیار بالای ماژول‌های FilmTec، آن‌ها را به محبوب‌ترین فیلترهای ممبران RO در دنیا تبدیل کرده است.

بیشتر بخوانید: دانلود نرم افزار rosa

شرکت Toray (ژاپن)

فعالیت اصلی این شرکت طراحی سیستم های تصفیه آب و تولید ممبران است. شرکت Toray در سراسر دنیا دفتر نمایندگی دارد که یکی از آن ها در خاورمیانه قرار دارد.

بیشتر بخوانید : نحوه تعویض فیلتر ممبران

شرکت Koch (آمریکا)

این شرکت آمریکایی طیف وسیعی از غشاهای (UF، MF، RO، NF) و سیستم های مختلف را برای استفاده در تصفیه آب آشامیدنی، فاضلاب صنعتی و شهری، صنایع لبنی، و … به بازار عرضه می‌کند. همچنین، راه حل هایی برای صنایع مختلف از جمله مواد غذایی، خودرو، صنایع نساجی، صنایع دارویی و زیستی و … با استفاده از فرایندهای غشایی ارائه می دهد.

شرکت CSM (کره جنوبی)

این شرکت ممبران های خود را تحت لیسانس شرکت FilmTec آمریکا ولی با برند خود به بازار عرضه می کند.

جهت دانلود نرم افزار wave نسخه رایگان برای طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی کلیک کنید.