زمان تعویض ممبران تصفیه آب صنعتی

یک سیستم آب شیرین کن دریایی اسمز معکوس را در نظر بگیرید که با وجود اینکه ۷ سال از عمرش می گذرد، همچنان عالی کار می کند و نیاز به تعویض ممبران تصفیه آب ندارد. از طرف دیگر، سیستم اسمز معکوس دیگری هم وجود دارد که بعد از گذشت ۲ سال ممبران‌های آن به شدت تخریب شده‌اند. سوال این است که چگونه می‌توانیم تشخیص دهیم که زمان تعویض ممبران فرا رسیده است؟ عمر مفید یک ممبران اسمز معکوس صنعتی بین ۳ تا ۵ سال است. ولی عوامل مختلفی از جمله شرایط بهره برداری بر عمر مفید ممبران تاثیر مستقیم دارند. در این مقاله قصد داریم با ذکر مثالی از یک نمونه واقعی به این سوال پاسخ دهیم.

تشخیص زمان تعویض فیلتر ممبران با استفاده از نرم افزار‌ شبیه ساز RO

اینکه چه زمانی ممبران ها دستگاه تصفیه آب صنعتی نیاز به تعویض دارند را باید با پارامتری به نام flow factor بررسی کرد.

پارامتر flow factor چیست؟

فلو فکتور پارامتری است در نرم افزارهای شبیه ساز سیستم های RO که عدد آن بین عدد ۰ و ۱ است. این پارامتر در بعضی سیستم های دیگر به نام فولینگ فکتور (fouling factor) نیز شناخته می شود. در واقع، از مقایسه عملکرد سیستم تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس در شرایط واقعی با شرایطی که نرم افزار شبیه ساز ارائه می دهد، می توان پارامتر flow factor را تعیین کرد. بنابراین، با استفاده از این پارامتر و مقایسه شرایط عملیاتی واقعی سیستم، یعنی آنچه که در عمل مشاهده می کنیم با آنچه که نرم افزار شبیه ساز از عملکرد سیستم در دسترس ما قرار می دهد، می توانیم عمر ممبران ها و وضعیت آن ها را تشخیص دهیم. همچنین زمان تعویض ممبران‌ ها را نیز با استفاده از این عدد قابل تخمین است.

بیشتر بخوانید: انواع ممبران تصفیه آب

آموزش تعیین زمان تعویض فیلتر ممبران آب شیرین کن دریایی

در اینجا یک سیستم را به عنوان نمونه مورد بررسی قرار می دهیم. ما در این مثال از برنامه Wave برای شبیه سازی سیستم آب شیرین کن RO استفاده کرده‌ایم. یک سیستم آب شیرین کن دریایی را در نظر بگیرید که ظرفیتش ۲۹۰۰ مترمکعب در روز است. یکی از ترین های آن را در محیط نرم افزار wave مورد بررسی قرار می دهیم. این سیستم اسمز معکوس دارای ۴۰ تا پرشروسل ۶ المانه و نوع ممبران آن هم SW30XHR-440i با ریکاوری ۴۰ درصد می باشد. در وهله اول در محیط نرم افزار پارامتر flow factor را روی عدد ۱ تنظیم کرده و سیستم را اجرا می کنیم. با اجرا شدن سیستم، نرم افزار فشارعملیاتی ۵۸.۵ بار را به ما می دهد؛ این بدان معناست که این فشار بدست آمده می تواند فلو مورد نظر را برای ما تولید کند.

نکته بسیار مهم: دمای آب خوراک را به درستی وارد نرم افزار کن!

نکته بسیار مهمی که حتما باید به آن توجه شود این است که دمای آب خوراک را به درستی تعیین کنیم زیرا دمای خوراک هم می تواند روی فشار تاثیر بگذارد. به طور مثال، عددی را که دماسنج ورودی نشان می دهد یعنی دمایی که آب خوراک وارد سیستم می شود را در محیط نرم افزار تنظیم می کنیم.

ولی در عمل چنین اتفاقی نمی‌افتد و ما نمی‌توانیم با فشار ۵۸.۵ بار به ظرفیت تولید مورد نظر دست یابیم. در شرایط واقعی برای تولید ظرفیت ۲۹۰۰ متر مکعب در روز مجبوریم فشار ۶۹ بار را اعمال کنیم. در این حالت باید پارامتر flow factor را کم کنیم؛ به طور مثال روی ۰.۷ تنظیم می کنیم تا مشاهده کنیم نرم افزار فشار ۶۹ بار را نشان می‌دهد یا خیر. باز هم مشاهده می کنیم که نرم افزار فشار ۶۴ بار را به ما پیشنهاد می‌دهد! پس مجددا باید پارامتر فلو فکتور را تغییر دهیم و تاجایی این کار را تکرار میکنیم تا فشار ۶۹ بار را روی نرم افزار مشاهده کنیم، یعنی فشاری که در عمل دقیقاً روی سیستم تنظیم شده است. حال برای چنین سیستمی مشاهده می‌کنیم که پارامتر فولینگ فکتور ۰.۵۵ فشار حدود ۶۹ بار را در نرم افزار به ما نشان می‌دهد! به نظر شما ممبران‌ های این دستگاه تصفیه آب صنعتی هنوز قابلیت کار دارند یا زمان تعویض آنها فرا رسیده است؟

بیشتر بخوانید: فیلتر کارتریج صنعتی چیست

پارامتر Flow Factor روی چه عددی باشد زمان تعویض ممبران فرا رسیده است؟!

پاسخ شرکت های سازنده به این سوال این است که هر زمان پارامتر flow factor به کمتر از ۰.۶ رسید، باید ممبران ها تعویض شوند، مانند سیستمی که در این مقاله مورد بررسی قرار دادیم. این سیستم با شرایط ذکر شده از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست که به کار خود با این ممبران های معیوب ادامه دهد. با توجه به این که flow factor آن ۰.۵۵ است پس ممبران های آن هر چه زودتر باید تعویض شوند.

در واقع به مرور‌ زمان و کارکرد سیستم، flow factor کاهش پیدا می کند که امری طبیعی است؛ زیرا فولینگ های برگشت ناپذیر باعث می شوند عملکرد ممبران ها به مرور زمان افت پیدا کرده و میزان تولید آن ها کمتر شود.

اگر پارامتر فلو فکتور کمتر از ۰.۶ شد زمان تعویض ممبران فرا رسیده است!!

چه عواملی بر زمان تعویض فیلتر ممبران موثر است؟

اینکه ممبران‌های یک سیستم آب شیرین کن RO چه مدت عمر کند تحت تاثیر عوامل مختلفی است. بطور مثال ممکن است یک سیستم RO بیش از ۷ نیاز به تعویض المان‌ها نداشته باشد، ولی سیستم دیگری با شرایط مشابه بعد از گذشت حدود ۱/۵ سال نیاز فوری به تعویض المان‌ها داشته باشد!

وجود کلر در آب

یکی از مهم ترین دلایلی که شرکت های بهره بردار نیاز سریع به تعویض ممبران پیدا می‌کنند اشتباهاتی است که منجر به در تماس قرار گرفتن کلر با ممبران‌ها می‌شود. ممبران‌های پلی ‌آمیدی مقاومت بسیار پایینی در برابر اکسید کننده‌هایی نظیر کلر دارند، که اگر این اتفاق رخ دهد منجر به تخریب کامل ممبران و نیاز فوری به تعویض پیدا می‌کنند.

گرفتگی ممبران به علت وجود ذرات معلق

گرفتگی یکی از اتفاقات جدایی ناپذیر فرایندهای غشایی از جمله اسمز معکوس است. ولی اگر این ترکیبات که عامل گرفتگی هستند در فرایند پیش تصفیه کنترل نشوند می‌توانند باعث تشدید گرفتگی یا فولینگ روی ممبران‌ها و در نهایت کاهش عمر المان‌ها شوند. این نوع فولینگ معمولا المان‌های ابتدایی درون پرشروسل ها را بشدت درگیر می‌کند.

گرفتگی بیولوژیکی ممبران

بایوفولینگ یا گرفتگی بیولوژیکی یکی از مسائل مهم سیستم های اسمز معکوس صنعتی است که اگر به خوبی کنترل نشود می‌تواند بشدت عمر مفید ممبران‌های RO را کاهش دهد. برای این منظور هم در فرایند پیش تصفیه باید تمهیدات لازم صورت گیرد، و هم به صورت دوره ای باید کل سیستم RO و ممبران‌ها با مواد ضد عفونی کننده پاکسازی شوند.

رسوب گذاری روی ممبران

اگر املاح و ترکیبات رسوب کننده نظیر کربنات ها و سولفات‌ها به همراه یونهایی نظیر گلسیم و منیزیم در آب خوراک وجود داشته باشند، می‌توانند باعث ایجاد رسوب روی ممبران‌ها و در نهایت کاهش عمر مفید آن ها شوند. برای این منظور لازم است در فرایند پیش تصفیه از تزریق آنتی اسکالانت استفاده کرد تا جلوی این مساله نیز گرفته شود.این نوع فولینگ معمولا المان‌های انتهایی درون پرشروسل ها را بشدت درگیر می‌کند.

شرکت‌های سازنده در مورد عمر مفید فیلتر ممبران چه می‌گویند؟

شرکت‌های سازنده عقیده دارند که یک فیلتر‌ ممبران ۸ اینچ اگر شرایط بهره برداری مطلوبی داشته باشد حداقل ۵ سال به خوبی کار می‌کند و نیازی به تعویض نخواهد داشت.