تست SDI در تصفیه آب: اهمیت، روش‌ها و تجهیزات

عملکرد بهینه سیستم‌های اسمز معکوس (RO) به طور مستقیم وابسته به کیفیت آب ورودی و پیش‌تصفیه مؤثر است. یکی از شاخص‌های کلیدی برای ارزیابی کیفیت آب ورودی و پیش‌بینی گرفتگی ممبران‌ها، شاخص Silt Density Index یا SDI است. در این مقاله به بررسی اهمیت، روش‌ها و تجهیزات مورد نیاز برای تست SDI در تصفیه آب می‌پردازیم.

شاخص SDI چیست؟

شاخص چگالی گل و لای SDI یک معیار مهم برای ارزیابی پتانسیل فولینگ آب در سیستم‌های تصفیه آب RO است. SDI نشان می‌دهد که آب تا چه اندازه می‌تواند ذرات معلق و کلوئیدی را که ممکن است باعث انسداد و گرفتگی ممبران‌های سیستم شوند، حمل کند.

برخی افراد به اشتباه این پارامتر را با شاخص مشابه دیگری به نام “شاخص چگالی لجن” اشتباه می‌گیرند. اما شاخص “Sludge Density Index” مربوط به سیستم‌های تصفیه آب بیولوژیکی است و از نظر مفهوم و کاربرد، هیچ ارتباطی با این پارامتر ندارد.

اهمیت تست SDI در تصفیه آب صنعتی RO

SDI به عنوان یک شاخص کلیدی در پیش‌تصفیه آب خوراک برای سیستم‌های RO شناخته می‌شود. این شاخص به اپراتورها کمک می‌کند تا کیفیت آب ورودی را ارزیابی کرده و از گرفتگی ممبران‌ها جلوگیری کنند. اهمیت تست SDI برای سیستم‌های RO شامل موارد زیر است:

پیش‌بینی فولینگ

SDI یکی از معیارهای اصلی برای پیش‌بینی فولینگ ممبران‌هاست. فولینگ ناشی از ذرات معلق و کلوئیدی می‌تواند عملکرد سیستم RO را به شدت تحت تأثیر قرار دهد و باعث کاهش جریان آب تصفیه‌شده و افزایش فشار عملیاتی شود.

کاهش خرابی ممبران RO

میزان بالای SDI نشان‌دهنده وجود ذرات معلق زیاد در آب است که می‌تواند منجر به گرفتگی و خرابی ممبران‌ها شود. با کنترل SDI و نگهداری آن در محدوده مطلوب (کمتر از ۳)، احتمال خرابی ممبران‌ها به حداقل می‌رسد.

افزایش بهره‌وری و عمر مفید سیستم‌های RO

با کاهش گرفتگی ممبران‌ها به وسیله کنترل SDI، بهره‌وری سیستم افزایش یافته و عمر مفید ممبران‌ها طولانی‌تر می‌شود. این امر منجر به کاهش نیاز به تعویض مکرر ممبران‌ها و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

SDI پایین‌تر در نهایت باعث کاهش مقاومت هیدرولیکی در سیستم RO و در نتیجه کاهش مصرف انرژی برای پمپاژ آب می‌شود، که نتیجه آن افزایش بهره‌وری سیستم و کاهش هزینه‌ انرژی است.

کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات

اندازه‌گیری و کنترل SDI از فولینگ ممبران‌ جلوگیری ‌می‌کند، که منجر به کاهش تعداد دفعات شستشوی شیمیایی (CIP) می‌شود و به صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی و نگهداری سیستم‌های RO کمک می‌کند.

بهبود کیفیت آب تولیدی

فولینگ ممبران‌ها باعث کاهش کیفیت آب تولیدی (پرمیت) می‌شود. با کنترل SDI، سیستم RO می‌تواند به طور مداوم آب با کیفیت بالا تولید کند. 

آب با SDI پایین‌تر دارای کیفیت بالاتری است و ممبران‌ها می‌توانند با کارایی بیشتری عمل کنند، که منجر به تولید آب با کیفیت بهتر و کاهش میزان نمک عبوری از ممبران‌ها می‌شود.

پیشگیری از آسیب‌های مکانیکی

فولینگ باعث افزایش افت فشار در سیستم (dp) و در نهایت منجر به آسیب‌های مکانیکی به ممبران‌ها و تجهیزات مرتبط می‌شود. با اندازه‌گیری SDI در تصفیه آب و جلوگیری از فولینگ، می‌توان از این آسیب‌ها پیشگیری کرد.

به طور کلی، کنترل و مدیریت SDI در سیستم‌های RO یک گام اساسی برای حفظ کارایی، بهره‌وری، و طول عمر سیستم است و به بهبود کیفیت آب تولیدی و کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک می‌کند.

همچنین بخوانید:ممبران تصفیه آب صنعتی چیست؟ 

مراحل انجام تست SDI در تصفیه آب و تجهیزات مورد نیاز

تجهیزات تست SDI

• پمپ فشار ثابت: پمپی که بتواند فشار ۳۰ psi (حدود ۲ بار) را به طور ثابت تأمین کند.
• فیلتر ممبران ۰.۴۵ میکرون: فیلتری که ذرات معلق و کلوئیدی را جدا می‌کند.
• هولدر فیلتر: نگهدارنده‌ای برای قرار دادن فیلتر ممبران درون آن.
• کرنومتر: برای اندازه‌گیری زمان دقیق عبور آب.
• استوانه مدرج: برای اندازه‌گیری حجم آب عبوری (معمولاً ۵۰۰ میلی‌لیتر).
• شیرهای ورودی و خروجی: برای کنترل جریان آب و شروع و پایان تست.
• مانومتر: برای اندازه‌گیری و نظارت بر فشار ورودی به فیلتر.
• ظرف نمونه‌گیری: برای جمع‌آوری آب عبوری از فیلتر.
• لوله‌ها و اتصالات: برای اتصال تجهیزات به یکدیگر و جلوگیری از نشتی.

دستورالعمل تست SDI

۱. آماده‌سازی تجهیزات

• هولدر فیلتر را باز کرده و فیلتر ممبران ۰.۴۵ میکرون را درون آن قرار دهید.
• حتما از دستکش لاتکس برای دست زدن با فیلتر استفاده کنید.
• مطمئن شوید که فیلتر به درستی در هولدر قرار گرفته و هیچ نشتی وجود ندارد.
• هولدر فیلتر را به سیستم پمپ و لوله‌کشی متصل کنید.

۲. اتصال پمپ فشار ثابت

• پمپ فشار ثابت را به سیستم متصل کنید و فشار را روی ۳۰ psi (حدود ۲ بار) تنظیم کنید.
• مانومتر را برای نظارت بر فشار ورودی به فیلتر نصب کنید.

۳. شروع تست SDI

• شیر ورودی را باز کرده و جریان آب را به فیلتر هدایت کنید.
• هوا را از سیستم خارج کنید تا جریان آب به صورت پیوسته و یکنواخت برقرار شود.

۴. اندازه‌گیری زمان اولیه (Ti)

• زمانی که جریان آب پایدار شد، کرنومتر را روشن کرده و زمان لازم برای جمع‌آوری ۵۰۰ میلی‌لیتر آب را اندازه‌گیری کنید (Ti).
• از استوانه مدرج برای اندازه‌گیری دقیق حجم آب عبوری استفاده کنید.
• برای اطمینان از صحت اندازه‌گیری، چند بار این کار را تکرار کنید و میانگین زمان‌ها را به عنوان T۰ ثبت کنید.

۶. اندازه‌گیری زمان بعدی (Tf)

• اجازه دهید، آب به مدت ۱۵ دقیقه به طور پیوسته از فیلتر عبور کند.
• در طول این مدت، فشار ورودی باید ثابت نگه داشته شود و هیچ گونه تغییری در فشار نباید رخ دهد!
• پس از ۱۵ دقیقه، دوباره زمان لازم برای جمع‌آوری ۵۰۰ میلی‌لیتر آب را اندازه‌گیری کنید (Tf).
• از استوانه مدرج برای اندازه‌گیری دقیق حجم آب عبوری استفاده کنید.
• برای اطمینان از صحت اندازه‌گیری، چند بار این کار را تکرار کنید و میانگین زمان‌ها را به عنوان Tf ثبت کنید.

۷. محاسبه SDI

از فرمول زیر برای محاسبه SDI در تصفیه آب استفاده کنید:

در این فرمول(Ti) زمان اولیه، (Tf) زمان نهایی و (Tt) زمان تست یا همان ۱۵ دقیقه است.

SDI محاسبه‌شده را ثبت کنید.

توجه به نکات مهم تست SDI:

• نگهداری تجهیزات: مطمئن شوید که تمام تجهیزات به درستی نگهداری و کالیبره شده‌اند تا دقت اندازه‌گیری‌ها حفظ شود.
• کاهش زمان تست: در صورتی که صورت کسر محاسبه عددی بیش از ۷۵٪ شد باید مدت زمان انجام تست را کوتاه تر کنید و به جای ۱۵ دقیقه در زمان ۱۰ یا ۵ دقیقه تست را انجام دهید! این مورد بیانگر کیفیت بسیار بد آب و عدد SDI بالاست!
• ثبت داده‌ها: تمام داده‌های اندازه‌گیری شده را به دقت ثبت کنید و نتایج را به صورت نمودار نمایش دهید تا روند تغییرات SDI به وضوح مشخص شود.
• بازبینی منظم: به صورت منظم (روزی ۳ مرتبه) تست SDI را انجام دهید تا هر گونه تغییرات در کیفیت آب خوراک سریعاً شناسایی شود و اقدامات لازم انجام شود.
• محل انجام تست: تست SDI را بهتر است در خروجی کارتریج فیلتر، آخرین نقطه قبل از ورود به RO، اندازه گیری کنید.
• تکرار تست در نقاط دیگر: در صورتی که افزایش ناگهانی در عدد SDI مشاهده کردید این تست را در ورودی و خروجی واحد‌های بالادست پیش تصفیه، شامل UF، فیلتر کربن و فیلتر شنی تکرار کنید تا ریشه مشکل را شناسایی کنید!

این مراحل به شما کمک می‌کنند تا تست SDI را به طور دقیق و کارآمد انجام دهید و در صورت بروز مشکل در پیش تصفیه عیب یابی را به صورت پیش گیرانه انجام دهید!

همچنین بخوانید:uf چیست؟ 

چگونه نتایج تست SDI در تصفیه آب را تحلیل و بر اساس آن ها اقدام کنیم؟

تحلیل نتایج تست SDI و اقدام بر اساس آن‌ها به شرح زیر است:

تفسیر نتایج SDI

• مقدار SDI کمتر از ۳ واحد: آب خوراک دارای کیفیت مناسبی برای ورود به سیستم RO است. اقدامات خاصی لازم نیست و سیستم می‌تواند به صورت عادی به کار خود ادامه دهد.
• مقدار SDI بین ۳ تا ۵ واحد: کیفیت آب خوراک نیاز به بررسی و بهبود دارد. این مقدار نشان‌دهنده پتانسیل فولینگ متوسط است و ممکن است نیاز به بهبود مراحل پیش تصفیه داشته باشید.
• مقدار SDI بالاتر از ۵ واحد: آب خوراک دارای پتانسیل فولینگ بسیار بالایی است و نیاز به اقدامات فوری برای بهبود کیفیت آب خوراک و جلوگیری از آسیب به ممبران‌های RO وجود دارد.

اقدامات لازم بر اساس نتایج SDI

برای SDI کمتر از ۳

• ادامه پایش و نگهداری: به صورت منظم تست‌های SDI را انجام دهید و مطمئن شوید که کیفیت آب خوراک همچنان در محدوده مطلوب باقی می‌ماند.
• ثبت نتایج: نتایج تست‌های SDI را به صورت منظم ثبت و نگهداری کنید تا در صورت نیاز به مقایسه با داده‌های گذشته بتوانید از آن‌ها استفاده کنید.
• نگهداری فیلتر: فیلتر تست SDI را پس از انجام تست با یادداشت تاریخ انجام تست بایگانی کنید، در آینده این فیلتر در عیب یابی سیستم RO به شما کمک خواهد کرد!

برای SDI بین ۳ تا ۵ (بررسی مراحل پیش تصفیه):

• فیلترهای اولترافیلتراسیون (UF)، شنی و کربنی: مطمئن شوید که سیستم UF و فیلترهای شنی و کربنی به درستی کار می‌کنند و نیاز به بک‌واش یا احیا ندارند.
• مواد شیمیایی پیش تصفیه: دوز مواد شیمیایی مانند منعقدکننده‌ها و لخته‌سازها را بررسی و در صورت نیاز تنظیم کنید.
• شستشوی شیمیایی (CIP) ممبران‌ها: نمودارهای نرمالایز شده RO را بررسی کنید و در صورت نیاز برنامه شستشوی شیمیایی CIP را در دستور کار قرار دهید.

برای SDI بالاتر از ۵ (بازنگری کامل پیش تصفیه):

• تغییرات در فرآیند پیش تصفیه: ممکن است نیاز به تغییرات اساسی در فرآیند پیش تصفیه باشد، مانند بهبود و بازطراحی سیستم مدیا فیلتر (فیلتر شنی) باشد.
• بک‌واش فیلترها: اگر فیلترهای شنی یا کربنی به شدت آلوده شده‌اند، بک‌واش آن‌ها را به‌طور منظم‌تر انجام دهید.
• افزایش دوز مواد شیمیایی: دوز مواد منعقدکننده و لخته‌سازها را تنظیم کنید تا ذرات معلق به درستی حذف شوند.
• شستشوی شیمیایی (CIP) ممبران‌ها: شستشوی شیمیایی ممبران‌ها را با محلول‌های مناسب انجام دهید تا فولینگ حذف شود.
• تحلیل دقیق‌تر آب خوراک: آنالیز دقیق‌تر آب خوراک را انجام دهید تا منابع دقیق آلودگی شناسایی شوند و اقدامات مناسبی برای حذف آن‌ها انجام گیرد.
• افزودن مراحل پیش تصفیه جدید: در صورت نیاز، مراحل پیش تصفیه جدید مانند سیستم‌های دی‌اکسیداسیون، UF یا DAF اضافه کنید.

پایش و بهبود مستمر

• پایش مداوم SDI: تست SDI را به‌طور منظم و حداقل روزی ۳ مرتبه انجام دهید و نتایج را ثبت کنید.
• تحلیل داده‌ها: نتایج را به‌صورت دوره‌ای تحلیل کنید تا روند تغییرات کیفیت آب خوراک مشخص شود.
• بهبود مستمر: بر اساس نتایج تحلیل‌ها، اقدامات اصلاحی را به‌طور مستمر انجام دهید تا کیفیت آب خوراک بهینه شود و عمر مفید ممبران‌ها افزایش یابد.

نتیجه گیری

با پیروی از این راهکارها، می‌توانید نتایج تست SDI در تصفیه آب RO را به‌طور مؤثر تحلیل کنید و بر اساس آن‌ها اقدامات لازم برای بهبود عملکرد و افزایش طول عمر ممبران‌های RO را انجام دهید.