نویسنده: زهرا منتظری

عیب یابی سیستم های RO ناشی از عملکرد نامناسب فیلتر ممبران

عیب یابی سیستم های RO ناشی از عملکرد نامناسب فیلتر ممبران


عیب یابی سیستم های اسمز معکوس (RO) با بررسی بخش ها و قطعات مختلف استفاده شده در ساخت دستگاه تصفیه آب صنعتی صورت می گیرد. یکی از مهم ترین بخش های آب شیرین کن صنعتی RO، فیلتر ممبران صنعتی آن است. این که عیب فیلتر ممبران به موقع و به درستی تشخیص داده شود، قدم اول برای احیا یا بازیابی ممبران می باشد. 


ممبران های اسمز معکوس (RO) در برابر وجود ذرات اکسید کننده مانند کلر و مشتقات آن، ذرات معلق، گرفتگی های بیولوژیکی، آلاینده های آلی و هم چنین ضربات و شوک های هیدرولیکی بسیار حساس و آسیب پذیر می باشند. آسیب های وارده از هر یک از مواد ذکر شده می تواند به صورت موقت و یا به صورت غیر قابل بازگشتی منجر به افت عملکرد ممبران تصفیه آب صنعتی شود. حال اگر سیستم آب شیرین کن اسمز معکوس مد نظر شما، برای تصفیه آب شور مورد استفاده قرار می گیرد، به دلیل غلظت بالای آلاینده ها در آب دریا، ملاحظات بیش تری برای بهره برداری از ممبران های صنعتی باید انجام شود.


در این مقاله قصد داریم رایج ترین و مهم ترین نشانه هایی که بیان گر آسیب دیدگی ممبران های تصفیه آب صنعتی هستند را با هم بررسی کنیم؛ اما قبل از هر چیز باید بدانیم مهم ترین نشانه های آسیب ممبران شامل چه مواردی می باشد.


نشانه های آسیب دیدگی ممبران های اسمز معکوس


از مهم ترین نشانه های آسیب دیدگی ممبران های اسمز معکوس صنعتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:


1- افزایش میزان شوری یا ذرات محلول در آب خروجی از سیستم آب شیرین کن صنعتی
2- افزایش افت فشار در ممبران
3- کاهش دبی خروجی آب تصفیه شده


این نکته را در نظر داشته باشید، که تشخیص دلائل آسیب دیدگی ممبران های تصفیه آب صنعتی، باید توسط فرد کارشناس و خبره و با بررسی شرایط بهره برداری اولیه از ممبران های صنعتی RO انجام شود. علت تاکید به این موضوع این است، که عیب یابی ممبران های صنعتی RO و سیستم های آب شیرین کن در زمان استفاده از دستگاه، نیازمند شناخت دقیق نشانه های نقص عملکرد فیلتر ممبران می باشد. به طور کلی، در صورت بروز یک یا همه مشکلات زیر در سیستم، واحد اسمز معکوس (RO) می تواند دچار نقص شده و عملکرد نامناسبی داشته باشد.


•    کاهش میزان جریان نرمال شده در دستگاه تصفیه آب صنعتی: در این حالت معمولا برای جبران کاهش دبی آب شیرین، فشار آب ورودی افزایش می یابد.
•    افزایش میزان نمک عبوری نرمال شده: در این حالت، معمولا میزان هدایت الکتریکی (EC) آب تصفیه شده افزایش پیدا می کند.
•    افزایش افت فشار: در این شرایط نیز اختلاف فشار در آب ورودی و شورابه افزایش می یابد.


کاهش دبی آب تصفیه شده آب شیرین کن صنعتی


در صورت کاهش دبی جریان آب تصفیه شده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی، احتمالات زیر باید بررسی شوند:


احتمال اول. بافت لایه های ممبران دچار آسیب شده یا ممبران دچار فولینگ بیولوژیکی شده باشد.
احتمال دوم. ممبران دچار گرفتگی ناشی از رسوب مواد معدنی شده باشد.
احتمال سوم. ممبران دچار فولینگ بیولوژیکی پیشرفته شده باشد.


نکته بسیار مهم و قابل توجه این است، که کاهش دبی آب تصفیه شده معمولا با افزایش، کاهش و یا بدون تغییر در میزان نمک عبوری از غشای ممبران همراه است. مشکل فیلتر ممبران صنعتی، بسته به میزان نمک عبوری از ممبران به همراه کاهش دبی آب تصفیه شده قابل تشخیص می باشد.


ساده ترین حالت، کاهش دبی آب تصفیه شده در کنار نرمال بودن میزان نمک عبوری از غشا می باشد. این حالت معمولا نشانه ای از فولینگ بیولوژیکی و مواد آلی بر وری لایه های ممبران است. در ابتدا، مقدار نمک عبوری از فیلتر ممبران در حد استاندارد می باشد، اما با گذشت زمان و افزایش میزان فولینگ غشای ممبران، میزان نمک عبوری نیز افزایش پیدا می کند. در نتیجه دبی آب خروجی در فشار و نرخ بازیابی ثابت، کاهش می یابد. 


*** در صورتی که نرخ بازیابی در فشار ثابت کاهش پیدا کند، احتمال فولینگ بیولوژیکی پیشرفته افزایش می یابد.


اولین راه مقابله سیستم در این حالت، افزایش فشار برای جبران دبی آب تولید است؛ در صورت عدم تشخیص به موقع و رسیدگی به این شرایط، مشکلات جدی و جبران ناپذیری برای سیستم آب شیرین کن ایجاد می شود. 


بعد از عیب یابی و تشخیص دقیق علت فولینگ ممبران، اولین مرحله فلاشینگ کل سیستم تصفیه آب صنعتی شامل: پیش تصفیه و همه ممبران ها می باشد. در مرحله دوم، استفاده از عملیات CIP برای شستشوی ممبران ها با محلول های PH بالا انجام می شود. در نهایت نیز اقدام برای اصلاح پیش تصفیه برای کاهش احتمال فولینگ بیولوژیکی در ممبران می باشد. مشکل فولینگ غشای ممبران، با استفاده از تکنولوژی های جدید تولید ممبران مانند ممبران های مقاوم در برابر فولینگ (Fouling Resistant) تا حد زیادی کاهش یافته است.

کاهش دبی و ثابت بودن میزان نمک عبوری از ممبران

کاهش دبی آب تولید همراه با افزایش شوری آب 


کاهش دبی آب تصفیه شده همراه به افزایش شوری آب، محتمل ترین عیبی است که در ممبران های تصفیه آب صنعتی RO اتفاق می افتد. بنابر این مهم رین دلائل این مشکل ممبران های صنعتی را در زیر آورده ایم:


1- فولینگ ناشی از ذرات کلوئیدی

 در اثر تجمع ذرات کلوئیدی موجود در آب ورودی این نوع از فولینگ در ممبران رخ می دهد. برای شناسایی این نوع فولینگ، ابتدا باید سوابق مربوط به شاخص SDI آب خام ورودی بررسی شود. سپس آنالیز ذرات جمع شده بر روی سطح فیلترهای میکرونی و در نهایت نیز بررسی ذرات ته نشین شده بر روی اولین ممبران دستگاه برای تشخیص فولینگ ذرات کلوئیدی صورت می گیرد. 


راه حل: برای جلوگیری از فولینگ ذرات کلوئیدی، شستشوی شیمیایی با استفاده از مواد مناسب کارایی بسیاری بالایی دارد. علاوه بر این، اصلاح یا تنظیم واحد پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی نیز از راه های موثر، اما پرهزینه برای جلوگیری از رخ دادن این مشکل می باشد.


2- فولینگ ممبران در اثر اکسید فلزات

 در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی چند مرحله ای، این نوع از فولینگ معمولا در اولین مرحله از واحد اسمز معکوس اتفاق می افتد. وجود فلزات آهن و آلومینیوم در آب ورودی می تواند باعث فولینگ ناشی از اکسید شدن این فلزات در سطح غشای ممبران شود. علاوه براین فلزات، هیدروژن سولفاید نیز در واکنش با اکسیژن هوا، باعث تولید سولفید فلز می شود.  


از دیگر عوامل فولینگ ناشی از اکسید فلزات، خوردگی لوله و اتصالات، پرشروسل ها و دیگر تجهیزات دستگاه تصفیه آب صنعتی می باشد. بهترین راه حل برای تشخیص احتمال فولینگ اکسیدهای فلزی بر روی لایه های ممبران، آنالیز آب خام ورودی و بررسی غلظت فلزات نام برده شده در آب خام ورودی به سیستم تصفیه آب صنعتی می باشد. هم چنین در صورت مشاهده خوردگی در بخش های مختلف سیستم آب شیرین کن صنعتی می توان به فولینگ ناشی از اکسید فلزات پی برد.


راه حل: در اولین گام باید ممبران را با محلول های اسیدی شستشو داد. این که عملیات شستشوی ممبران چقدر بهینه انجام شود؟ به میزان و نوع رسوب گرفتگی معدنی بستگی دارد. در صورتی که کربنات آب ورودی بالا باشد و PH آن پایین است، تنظیم دوز مناسب آنتی اسکالانت برای تزریق در سیستم تصفیه آب صنعتی می تواند راه حل موثری باشد. هم چنین هنگامی که میزان سولفات در آب خام ورودی بالاست، اگر فلوراید نیز به مقدار قابل توجهی در آب وجود دارد، نرخ بازیابی پایین و تزریق دوز مناسب آنتی اسکالانت به سیستم تصفیه آب صنعتی راه حل موثری برای حل مشکل فولینگ ناشی از اکسید فلزات می باشد. 


3- رسوب گرفتگی ممبران ناشی از مواد معدنی آب ورودی

 وجود مواد معدنی مختلف در آب خام ورودی به واحد RO باعث رسوب گرفتگی معدنی ممبران های اسمز معکوس صنعتی می شود. رسوب گرفتگی در دستگاه های تصفیه آب صنعتی برای آب های لب شور با ریکاوری بالا و در صورت وجود پیش تصفیه نامناسب اتفاق می افتد. 
آب ورودی به آب شیرین کن صنعتی دارای مقادیر زیادی کلسیم، بی کربنات و سولفات می باشد، که می توانند باعث ایجاد رسوبات معدنی بر لایه های ممبران های اسمز معکوس شوند. البته مواد معدنی دیگری مانند باریوم و فلوراید نیز در آب خوراک وجود دارند، اما رسوب گذاری این مواد معمولا به صورت آهسته رخ می دهد.


راه حل: اولین اقدام در عیب یابی ممبران در این شرایط، بررسی و آنالیز آب خام ورودی می باشد. آنالیز آب ورودی به دستگاه تصفیه آب صنعتی، برای اندازه گیری میزان کلسیم، باریم، استرانسیوم، سولفات، سیلیکا و PH و هم چنین انجام محاسبات لازم برای بالانس بودن این مواد در آب ورودی اهمیت زیادی دارد. در قدم بعدی باید پساب خروجی از دستگاه تصفیه آب صنعتی نیز بررسی شود. در گام سوم، وزن کردن ممبران های صنعتی می باشد؛ از آن جایی که ممبران هایی که دچار فولینگ اکسیدهای معدنی شده اند بسیار سنگین می شوند، از راه توزین آنها می توان به تشخیص این عیب در ممبران تصفیه آب صنعتی پی برد.


از اقدامات دیگر برای تشخیص رسوب گرفتگی معدنی ممبران ها، کالبد شکافی ممبران و یا لمس سطحی از ممبران است که دچار رسوب گرفتگی معدنی شده است؛ رسوبات معدنی بسیار سخت می باشند و به راحتی و با لمس کردن نمی توان آن را از روی سطح فیلتر ممبران از بین برد.

کاهش دبی آب تولید همراه با افزایش شوری آب

کاهش دبی به همراه کاهش شوری آب تصفیه شده


کاهش دبی به همراه کاهش شوری آب تصفیه شده خروجی از دستگاه های تصفیه آب صنعتی، می تواند به یکی از دلائل احتمالی زیر در ممبران رخ دهد.


1- فشردگی و فروفتگی ممبران صنعتی: فشردگی فیلتر ممبران معمولا در اثر اعمال فشار و دمای غیر مجاز بر سطح ممبران اتفاق می افتد، که در نهایت نیز به کاهش فلاکس و شوری آب تولید منجر می شود. فرورفتگی نیز با کاهش جریان خروجی آب تصفیه شده همراه است و به تغییر شکل لایه فایبرگلاس ممبران بر می گردد. فشردگی و تغییر شکل ممبران معمولا همزمان رخ می دهند و تشخیص آنها از هم دیگر تقریبا غیر ممکن است. 
فشردگی و فرورفتگی معمولا در اختلاف فشار بالا، دمای بالای ورودی و ضربه قوچ (ناشی از ورود آب در اثر شروع به کار نادرست پمپ فشار قوی در سیستم و وجود هوا در وسل ها) اتفاق می افتد.


2- فولینگ مواد آلی یا ارگانیک: جذب مواد آلی آب خام ورودی بر روی سطح ممبران باعث کاهش فلاکس سیستم می شود. لایه های تشکیل شده از مواد آلی به عنوان سدی در برابر ذرات محلول در آب قرار می گیرند و روز به روز بر قطر لایه رسوب تشکیل شده می افزایند. مواد ارگانیک با جرم مولکولی بالا و هایدروفوبیک یا گروه کاتیون ها باعث ایجاد این مشکل در ممبران می شوند. برای مثال روغن یا مواد الکترولیت کاتیونی که بسته به نیاز در بخش پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند، می توانند باعث فولینگ ناشی از مواد آلی در فیلتر ممبران صنعتی شوند.


راه حل: برای عیب یابی ممبران ناشی از فولینگ مواد آلی می توان از راه های زیر استفاده کرد:


•    آنالیز ذرات ته نشین شده بر روی فیلترهای کارتریجی در بخش پیش تصفیه
•    آنالیز آب ورودی برای آگاهی از وجود روغن و گریس 
•    چک کردن واحد پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب صنعتی و استفاده از سیستم های انعقاد و لخته سازی 
•    چک کردن مواد شستشو دهنده ممبران های دستگاه


موثرترین راه حل برای جلوگیری از فولینگ مواد آلی بر روی سطح ممبران ها، شامل تصحیح پیش تصفیه برای استفاده کمتر از مواد منعقد کننده، اصلاح واحد پیش تصفیه و مواد روغنی مورد استفاده، می باشد.


افزایش شوری آب تصفیه شده آب شیرین کن صنعتی


افزایش نمک عبوری از فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی، می تواند همراه با افزایش دبی یا بدون تغییر دبی آب تصفیه شده باشد. در صورت افزایش شوری آب تولید بدون تغییر دبی، ممکن است به دلیل یکی از احتمالات زیر در سیستم آب شیرین کن صنعتی رخ دهد:


1- نشتی در اورینگ ها: اورینگ کوپلینگ، آداپتور و پلاگ انتهایی باید بررسی شود. اورینگ ها در اثر قرار گرفتن درمجاورت مواد شیمیایی و یا تنش های مکانیکی و ضربه قوچ ممکن است دچار نشتی شوند. یا در برخی موارد ممکن است، اورینگ ها درست در جای خود ثابت نشده باشند.


2- تلسکوپی شدن ممبران: منظور از تلسکوپی شدن، باز شدن سطح خارجی ممبران و یا کش آمدن آن است. تلسکوپی شدن الزاما به این معنا نیست که آسیب ممبران به صورت واضح دیده شود، اما در اغلب اوقات لایه چسبی ممبران آسیب دیده و لایه های ممبران پاره می شود. 
تلسکوپی شدن ممبران در اثر افت فشار شدید بین آب ورودی و پساب خروجی از دستگاه اتفاق می افتد. 
بنابر این قبل از نصب ممبران در وسل از حضور رینگ دور ممبران که در ممبران های سایز 8 اینچ به عنوان ساپورت لایه خارجی می باشد، مطمئن شوید.

3- خراشیدگی و ساییدگی ممبران: کریستال های تشکیل شده یا سطوح تیز فلزی در آب ورودی، می تواند باعث ایجاد این مشکل و در نتیجه عبور ذرات محلول و نمک آب از فیلتر ممبران شود. در این حالت باید بخش پیش تصفیه دستگاه آب شیرین کن صنعتی اطلاح شود و ذرات معلق در لوله کشی و هم چنین پمپ فشار قوی نیز نباید وجود داشته باشد. برای تشخیص این نقص در فیلتر ممبران، لازم است سطح ممبران بررسی میکروسکوپی شود.


4- فشار معکوس آب تصفیه شده: در صورتی که نسبت فشار آب تصفیه شده دستگاه تصفیه آب صنعتی، به پساب آن بیش از 0.3 بار باشد، احتمال پارگی ممبران افزایش می یابد. این مشکل تنها از طریق کالبد شکافی فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی قابل تشخیص و رویت می باشد.

افزایش همزمان شوری و دبی آب تصفیه شده 


در صورتی که افزایش شوری آب و دبی آب تصفیه شده به صورت همزمان رخ دهد، احتمال یکی از رویدادهای زیر می باشد:


1- اکسیداسیون ممبران: در صورتی که شوری آب تولید با افزایش دبی آب باشد، اکسیداسیون ممبران اتفاق افتاده است. زمانی که کلر آزاد، ازن و یا دیگر مواد اکساینده در مجاورت غشای ممبران قرار گیرند، معمولا اولین ممبران بیش ترین آسیب را می بیند. این عیب در ممبران تصفیه آب صنعتی، با حضور یون هایی مانند آهن و دیگر فلزات با شدت بیش تری رخ می دهد.


2- نشتی در ممبران: آسیب مکانیکی جدی به ممبران باعث عبور آب ورودی، املاح و نمک ها و شورابه به داخل ممبران می شود. با تست وکیوم فیلتر ممبران قبل از استفاده می توان این آسیب را شناسایی کرد. 


3- اختلاف فشار بین آب ورودی و پساب: اختلاف فشار بین آب ورودی و پساب به عنوان افت فشار ممبران شناخته می شود. این مشکل زمانی اتفاق می افتد که اولین ممبران در وسل های چند المانه با فلاکس بالا کار کند و آخرین ممبران در سیستم فلاکس پایینی داشته باشد.
اختلاف فشار بالا در ممبران باعث می شود نیروی زیادی در جهت جریان آب به ممبران وارد شود. فشار ورودی افزایش پیدا کرده و مصرف انرژی سیستم تصفیه آب صنعتی نیز بیش تر می شود. بیش ترین مقدار فشار در وسل های چند المانه، بر روی آخرین ممبران در وسل است. 


در سیستم های تصفیه آب صنعتی با چند وسل، بیش ترین مقدار مجاز اختلاف فشار 3.5 بار و برای سیستم های تک المانه حدود 1 بار می باشد. این اختلاف فشار حتی برای مدت زمان کوتاه نیز می تواند باعث تلسکوپی شدن و آسیب مکانیکی جدی به ممبران ها شود. ممبران های تصفیه آب صنعتی 8 اینچ در راستای شعاعی و در قسمت کپ انتهایی دچار مشکل می شوند.


اختلاف فشار در ممبران ها می تواند به دلیل وجود ذرات معلق، منعقد کننده ها یا رسوب گرفتگی معدنی ایجاد شود. هم چنین دبی بیش از دبی در نظر گرفته شده در زمان طراحی، نیز می تواند باعث اختلاف فشار در فیلتر ممبران شود. علاوه بر این، در زمان راه اندازی سیستم در صورتی که فشار به صورت ناگهانی افزایش پیدا کند، می تواند باعث ضربه قوچ به ممبران شود. 


4- عملکرد نامناسب فیلترهای میکرونی: فیلترهای کارتریجی یا میکرونی از ورود ذرات معلق بزرگ تر از 5 میکرون به واحد RO سیستم تصفیه آب اسمز معکوس صنعتی جلوگیری می کنند. در صورت نصب غیر صحیح و یا عدم تعویض به موقع آنها، ذرات درشت و معلق آب ورودی به ممبران وارد شده و باعث افت فشار و خرابی فیلتر ممبران می شوند.


موارد گفته شده در این مقاله در رابطه با عیب یابی سیستم های اسمز معکوس در اثر عملکرد نامناسب فیلتر ممبران، نشان می دهد برطرف کردن هر یک از این ایرادات به تخصص و دانش فنی بالایی نیاز دارد. بنابر این در صورت رخ دادن هر یک از این مشکلات در دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO حتما از شرکت های ارائه دهنده خدمات در زمینه طراحی و فروش دستگاه های آب شیرین کن صنعتی مشاوره بگیرید.


کارشناسان تصفیه آب آبین، با دارا بودن سال ها سابقه در زمینه طراحی، پیاده سازی و نگهداری دستگاه های تصفیه آب صنعتی از طریق ارتباط تلفنی آماده پاسخگویی به شما مشتریان عزیز می باشند. برای دریافت فرصت مشاوره رایگان، می توانید از طریق تماس تلفنی با کارشناسان مجموعه ما در ارتباط باشید.

نظرات کاربران

نظرات خود را ارسال نمایید

لطفا اطلاعات زیر را تکمیل و سپس ارسال نمایید