با افزایش جمعیت جهان و تغییرات اقلیمی، منابع آب شیرین طبیعی رو به کاهش هستند و شیرین سازی آب دریا مورد توجه بسیاری از کشورها قرار گرفته است. حدود ۷۱ درصد سطح زمین را آب پوشانده است، اما بیش از ۹۷ درصد این آب ها آب دریای شور است و نمی توان به صورت مستقیم از آنها استفاده کرد. شیرین سازی آب دریا به عنوان راه حلی مناسب برای تأمین آب آشامیدنی و صنعتی است که با روش های مختلف از جمله اسمز معکوس RO انجام می شود. در ادامه به طور کامل این روش شیرین سازی آب و مزایا، معایب و کاربرد آن را بررسی می کنیم.
اسمز معکوس چیست؟
اسمز معکوسRO (reverse osmosis) یک فرآیند جداسازی با ممبران است که بر اساس اصل فیزیکی اسمز عمل می کند. برای درک بهتر این فرآیند، ابتدا باید اسمز طبیعی را درک کنیم. وقتی دو محلول با غلظت های مختلف توسط یک غشای نیمه تراوا که فقط مولکول های آب را عبور می دهد از هم جدا شوند، مولکول های آب از محلول با غلظت کمتر به سمت محلول با غلظت بیشتر حرکت می کنند. این پدیده را اسمز می نامند. در این فرآیند، فشاری به نام فشار اسمزی ایجاد می شود که باعث حرکت آب می شود.
در اسمز معکوس، این فرآیند برعکس می شود. با اعمال فشار خارجی بیشتر از فشار اسمزی، آب از محلول غلیظ (آب شور) به سمت محلول رقیق یا آب شیرین حرکت می کند. در این فرآیند، غشای نیمه تراوا به گونه ای طراحی شده است که مولکول های آب را عبور می دهد اما یون های نمک و سایر ناخالصی ها را مسدود می کند.
اجزای اصلی سیستم اسمز معکوس
در دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO برای پیاده سازی اسمز معکوس چند جزء اصلی به کار می رود که عبارتند از:
غشای اسمز معکوس
غشا یا ممبران اصلی ترین قطعه در سیستم اسمز معکوس است. این غشا از مواد پلیمری مختلفی ساخته می شود و به صورت مارپیچی یا الیاف توخالی تولید می شوند.
پمپ فشار بالا
برای غلبه بر فشار اسمزی آب دریا به پمپ های فشار بالا نیاز است. این پمپ ها باید بتوانند فشاری حدود ۵۰ تا ۸۰ بار را ایجاد کنند. پمپ های چندمرحلهای و پیستونی بیشترین کاربرد را در شیرین سازی آب دریا با اسمز معکوس دارند.
محفظه غشا
محفظه های فشاری که ممبران در آن ها قرار می گیرند، باید در برابر فشار بالا مقاومت کنند. این محفظه ها معمولا از فایبرگلس و فولاد ضدزنگ ساخته می شوند و چندین غشا به صورت سری در آن ها قرار می گیرند.
مراحل پیش تصفیه اسمز معکوس
آب دریا حاوی ذرات معلق، میکروارگانیسم، جلبک، مواد آلی و نمک های مختلف است و می توانند به غشا آسیب برسانند و راندمان سیستم را کاهش دهند. به همین دلیل باید چند مرحله پیش تصفیه انجام شود. پیشتصفیه مناسب عمر غشا را افزایش داده و هزینه های نگهداری را کاهش می دهد.
تصفیه فیزیکی و جداسازی ذرات جامد بزرگ
اولین مرحله پیش تصفیه، حذف ذرات بزرگ مانند ماهیان، جلبک ها، پلاستیک و شن و ماسه است. این کار توسط آشغالگیرهای مکانیکی با اندازه منافذ مختلف انجام می شود. آشغالگیر با منافذ بزرگ برای حذف ذرات بزرگ و منافذ ریز برای حذف ذرات معلق استفاده می شوند. این مرحله از ورود مواد جامد به مراحل بعدی و آسیب به تجهیزات پمپاژ جلوگیری می کند.
ته نشینی
آب پس از آشغالگیری وارد حوضچه های ته نشینی می شود که در آن ذرات سنگین به صورت رسوب ته نشین می شوند. این مرحله برای حذف شن، ماسه و سایر ذرات معلق درشت ضروری است. گاهی مواد شیمیایی منعقد کننده به آب اضافه می شوند تا ذرات ریز به هم بچسبند و ته نشین شوند. این فرآیند به عنوان انعقاد و لخته سازی شناخته می شود.
فیلتراسیون شنی
آب پس از ته نشینی از فیلترهای شنی عبور می کند. این فیلترها حاوی لایه های شن و سنگریزه با اندازه های مختلف هستند و ذرات باقی مانده را حذف می کنند. فیلترهای شنی می توانند ذرات با اندازه ۲۰ تا ۱۰۰ میکرون را حذف کنند. این فیلترها به صورت دوره ای باید شسته شوند تا ذرات جمع شده از بین بروند و راندمان فیلتراسیون حفظ شود.
فیلتراسیون کارتریج
پس از فیلتر شنی، آب از فیلترهای کارتریج با منافذ ۱ تا ۵ میکرون عبور می کند. این فیلترها ذرات ریزتر را حذف کرده و از ورود آن ها به غشای اصلی جلوگیری می کنند. فیلترهای کارتریج از الیاف پلی پروپیلن یا پلی استر ساخته می شوند و قابلیت حذف ذرات تا اندازه ۱ میکرون را دارند. این فیلترها ارزان هستند و به راحتی تعویض می شوند.
فیلتر کربنی
برای حذف مواد آلی موجود در آب و کاهش کدورت آن از فیلتر کربنی استفاده می شود. در فیلتر کربنی زغال فعال یا کربن اکتیو در اندازه های مختلف به صورت لایه ای قرار می گیرد. این ذرات قدرت بالایی در جذب مواد آلی دارند.
تصفیه با کلر
کلرریزی برای از بین بردن میکروارگانیسم، باکتری و ویروس ها انجام می شود. کلر یک ضدعفونیکننده قوی است و می تواند اکثر میکروارگانیسم ها را از بین ببرد. با این حال، مقدار کلر باید کنترل شود زیرا کلر باقی مانده می تواند به ممبران آسیب برساند.
تزریق مواد شیمیایی ضدرسوب
برای جلوگیری از تشکیل رسوب روی غشا، مواد ضدرسوب یا آنتی اسکالانت تزریق می شود. این مواد از تشکیل رسوب های کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، سیلیکات و آهن جلوگیری می کنند. انتخاب نوع ضدرسوب بستگی به ترکیب آب دریا دارد. مواد ضدرسوب با تغییر ساختار بلوری نمک ها از تشکیل رسوبهای سخت جلوگیری میکنند. این مواد به صورت دوره ای تزریق می شوند و غلظت آن ها باید کنترل شود.
یکی از نکات انتخاب و خرید آب شیرین کن صنعتی توجه به تعداد مراحل پیش تصفیه است. چون در دستگاه های مختلف این مراحل متفاوت می باشند.
ویژگی های روش اسمز معکوس
• کیفیت بالای آب تولیدی و قابلیت حذف ۹۹% نمک و ۹۹.۹% میکروارگانیسم ها
• مصرف انرژی کمتر نسبت به روش های حرارتی
• قایل تولید در ظرفیت های متنوع
• قابلیت امکان افزایش تدریجی ظرفیت
• کنترل و پایش آسان کیفیت آب
• سازگاری با انواع آب های شور
• • سرعت بالای تولید آب شیرین
• قابلیت نصب در مناطق دورافتاده
• هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا
• عمر محدود غشا ۵-۱۰ سال و نیاز به تعویض دوره ای
• حساسیت به کیفیت آب ورودی
• تولید آب شور غلیظ
• احتمال مسدود شدن غشا با رسوب
• تأثیر منفی بر اکوسیستم دریایی به دلیل دفع آب شور
طراحی و ساخت آب شیرین کن اسمز معکوس
گروه صنعتی هفت یکی از قدیمی ترین مراکز فعال در زمینه طراحی و ساخت آب شیرین کن اسمز معکوس در ظرفیت های متنوع و به صورت 100 درصد سفارشی است. محصولات این مجموعه دارای گارانتی و خدمات پس از فروش هستند و براساس استانداردهای روز دنیا طراحی و تولید می شوند. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان قبل از خرید آب شیرین کن RO می توانید با شماره 09126856541 تماس بگیرید و یا نام گروه صنعتی هفت را در اینترنت جستجو کنید.