نویسنده: زهرا منتظری

عوامل مهم و تاثیر گذار بر طول عمر ممبران صنعتی RO

عوامل مهم و تاثیر گذار بر طول عمر ممبران صنعتی RO


یکی از چالش های مهم برای طراحان سیستم های تصفیه آب صنعتی، طول عمر ممبران های RO می باشد. به دلیل نقش مهم و اساسی فیلتر ممبران در دستگاه تصفیه آب صنعتی، این موضوع برای مصرف کنندگان نیز اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، هزینه های ناشی از خرید و تعویض ممبران بسیار بیش تر از هزینه های نگهداری صحیح از دستگاه می باشد، به نحوی که افزایش طول عمر ممبران ها را تضمین کند. 


مهم ترین عامل در افزایش طول عمر ممبران و دستگاه تصفیه آب صنعتی، کیفیت نگهداری از آن است. به عبارت دیگر این که طول عمر ممبران را به تعداد سال محدود کنیم بر حسب نتایج تجربی به دست آمده است؛ ممکن است با نگهداری صحیح و دوره های CIP منظم و هم چنین استفاده از آنتی اسکالانت، طول عمر ممبران های صنعتی RO را حتی به بیش از 10 سال نیز افزایش داد.


قبل از هر چیز، لازم است در مورد برخی از مهم ترین عوامل موثر در طول عمر و زمان تعویض ممبران بدانیم. قطعا اجتناب از قرار دادن ممبران در معرض عوامل زیر، مهم ترین و موثرترین گام برای افزایش طول عمر آن می باشد.


وجود کلر در آب ورودی به ممبران


کلر یک ماده اکسید کننده قوی می باشد، که در اثر تماس با لایه های ممبران باعث خرابی آن می شود. مقدار آسیبی که توسط کلر بر روی لایه های ممبران ایجاد می شود، به دو عامل زیر بستگی دارد:


•    میزان غلظت کلر آزاد
•    مدت زمانی که کلر با ممبران در تماس است.


هم چنین، ممبران های پلی امید نسبت به ممبران های سلولز استات در مقابل کلر آسیب پذیری بسیار بیش تری دارند. در صورتی که ممبران های از جنس پلی آمید برای مدت زمان 200 تا 1000 ساعت با کلر آزاد غلظت 1 ppm در تماس باشند، به شدت آسیب می بینند و از بین می روند.


نکته: اگر غلظت کلر آزاد موجود در آب، از 1 ppm هم بالاتر باشد، این مدت زمان نیز به همان نسبت کاهش می یابد.
هم چنین در صورتی که PH آب بالا باشد و یا یون های فلزی مانند آهن در آب موجود باشد، میزان تخریب ممبران با کلر سرعت بیش تری نیز پیدا می کند. 


طولانی شدن مدت زمان تماس کلر با ممبران باعث کاهش جلوگیری از عبور نمک شده و دبی آب تصفیه شده خروجی را افزایش می دهد. مقدار دقیق این افزایش را می توان با نرمالیزه کردن دبی خروجی با توجه به تغییرات دما و فشار کاری با دقت بیش تر اندازه گیری کرد.


نکته: در صورتی که ممانعت از عبور نمک کاهش غیر قابل قبولی دارد و دبی نرمال آب تصفیه شده نیز افزایش یافته است، توصیه می شود تمامی ممبران های دستگاه تعویض شوند. 


علاوه بر کلر، مشتقات و ترکیبات حاصل از آن نیز برای ممبران بسیار مضر است.


گرفتگی ممبران به دلیل وجود ذرات معلق در آب


یکی از دلایل اساسی در افت عملکرد ممبران های دستگاه تصفیه آب صنعتی، گرفتگی (Fouling) به دلیل وجود ذرات معلق در آب ورودی به دستگاه می باشد. دلیل عمده کاهش طول عمر ممبران نیز همین عامل گرفتگی به دلیل وجود ذرات معلق می باشد.


گرفتگی شدید ممبران: زمانی اتفاق می افتد که افت فشار آب غلیظ یا پساب نسبت به آب خام بیش از 15% افزایش و یا دبی نرمال آب تصفیه شده بیش از 15% کاهش پیدا کند.


یکی از پارامترهایی که نشان دهنده احتمال نیاز به تعویض ممبران ها می باشد، افزایش هدایت الکتریکی (EC) آب تولیدی و تصفیه شده از دستگاه است. در رابطه با این موضوع، بهتر است قبل از تعویض همه ممبران ها، میزان هدایت الکتریکی را برای هر پرشروسل اندازه گیری کنید. ممکن است تعویض تعداد کمی از ممبران ها در یک بخش از دستگاه آب شیرین کن صنعتی، مشکل افزایش هدایت الکتریکی آن را حل کرده و نیازی به تعویض همه ممبران ها نباشد.


بنابر این در صورتی که در آب خروجی از ممبران های آب شیرین کن صنعتی، افزایش عبور نمک مشاهده شد، توصیه می شود هدایت الکتریکی را در خروجی هر پرشروسل اندازه گیری کنید و تنها ممبران های نقاط مشکل دار سیستم را تعویض کنید.


شرایط حادتر گرفتگی ممبران به دلیل ذرات معلق آب


در صورتی که گرفتگی ممبران به دلیل موارد بیولوژیکی بوده و یا رسوب سیلیس بر روی سطح ممبران ایجاد شده باشد، شستشوی ممبران نیازمند زمان بیش تری خواهد بود. هم چنین اگر ذرات معلق درشت تر نیز بر روی این مواد تجمع کرده باشند و باعث گرفتگی و بسته شدن منافذ عبور آب شوند، مسئله جدی تر شده و مواد شوینده دیگر به مناطق دچار گرفتگی دسترسی نخواهند داشت.


در این حالت، اگر شستشوی ممبران ها در محل باعث بازگرداندن پارامترهای ممانعت از عبور نمک و دبی آب تصفیه شده به حالت قبل از گرفتگی نشود، باید از عملیات شستشوی خارج از محل (Offsite Cleaninng) برای ممبران ها استفاده کنید.

شرایط حادتر گرفتگی ممبران به دلیل ذرات معلق آب


 

می دانیم که گرفتگی ممبران ها باعث افت دبی نرمال آب تصفیه شده می شود؛ این موضوع در ممبران های اولیه دستگاه شدت بیش تری دارد، زیرا میزان آب تصفیه شده در آنها بیش تر از سایر ممبران ها می باشد. در واقع باید گفت: میزان تولید آب در ممبران های ابتدایی دستگاه تصفیه آب کاهش پیدا می کند، بنابر این ممبران های بعدی باید آب بیش تری تولید کنند، که در نتیجه نرخ گرفتگی در آنها نیز به تدریج افزایش می یابد.


اگر دبی نرمال آب تولید شده توسط دستگاه تصفیه آب صنعتی، به دلیل گرفتگی ممبران ها حتی با عملیات شستشوی قوی نیز به حالت اولیه خود برنگردد، باید کلیه ممبران های دستگاه تعویض شوند.


عوامل گرفتگی بیولوژیکی ممبران


وجود ذرات بیولوژیکی در مسیر لوله کشی و بعد از بخش حذف کلر در دستگاه تصفیه آب، احتمال نفوذ و قرار گرفتن آنها در لایه جدا کننده (Feed spacer) بین لایه های ممبران، را افزایش می یابد. ته نشینی مواد و ذرات بیولوژیکی باعث افزایش افت فشار آب ورودی و پساب در ممبران های ابتدایی دستگاه می شود. 
در صورتی که افت فشار به بیش از 60 PSI برسد، احتمال آسیب و شکستگی در ممبران هایی که در انتهای پرشروسل های ابتدایی سیستم قرار گرفته اند، وجود دارد.
تا زمانی که افت فشار از 60 PSI بیش تر نشده باشد، می توان با تعویض ممبران های اولیه و ابتدایی هر وسل، سیستم و عملکرد آن را به حال اولیه بازگرداند. اما در صورتی که این افت فشار به بیش از 60 PSI برسد، علاوه بر ممبران های اولیه باید ممبران های آسیب دیده انتهایی هر وسل را نیز تعویض کرد.


تشکیل رسوب بر روی ممبران


یکی از دلایل شایع برای افت عملکرد ممبران های انتهایی دستگاه، رسوب گذاری یا Scaling ناشی از ته نشینی نمک های اشباع بر روی سطح ممبران است. علت این رسوب گذاری به عوامل مختلفی مانند: خرابی دوزینگ پمپ برای تزریق آنتی اسکالانت و یا احیای ضعیف دستگاه سختی گیر رزینی در بخش پیش تصفیه بستگی دارد.


انواع رسوبات و نمک ها می توانند منجر به افزایش افت فشار در آخرین مرحله دستگاه تصفیه آب RO شوند. 
در صورتی که جنس رسوبات از نمک کربنات کلسیم باشد، که باعث افزایش قابل توجه هدایت الکتریکی آب تصفیه شده می شود، معمولا با استفاده از عملیات شستشوی در محل (CIP)، مشکل حل می شود و عملکرد دستگاه به حالت اولیه خود بر می گردد. اما در صورتی که در آب ورودی به دستگاه تصفیه آب صنعتی، نمک های سولفات وجود داشته باشد، به دلیل حلالیت پایین تر این نمک نسبت به کربنات کلسیم، معمولا با تعویض ممبران هایی که نمک سولفات بر روی آنها رسوب کرده است، مشکل حل می شود.


در صورتی که رسوب گذاری باعث افت فشار در ممبران های مرحله آخر دستگاه شود و با شستشوی ممبران ها نیز مشکل حل نشود، باید همه ممبران های انتهایی تعویض شوند. 


تشخیص علت اصلی افت عملکرد دستگاه تصفیه آب صنعتی 


در مناطقی که میزان سیلیس موجود در آب بیش از 40 میلی گر بر لیتر است و دمای آب نیز نسبتا پایین می باشد، رسوب سیلیس بر روی ممبران های دستگاه تصفیه آب صنعتی ایجاد می شود. رسوب سیلیس منافذ ممبران را می بندد و باعث کاهش دبی نرمال آب تصفیه شده می گردد. 
به مرور زمان منافذ ممبران های انتهایی دستگاه تصفیه آب بسته شده و باعث گسترش به ممبران های قبلی نیز می شود، زیرا برای تولید آب تصفیه شده تحت فشار قرار می گیرند. 


بنابر این در صورت وجود رسوب سیلیس، باید ممبران های انتهایی دستگاه تصفیه آب تعویض شوند. تعداد ممبران های انتهایی که نیاز به تعویض دارند، معمولا با درصد افت آب تولیدی متناسب می باشد.


تشخیص به موقع علت اصلی افت عملکرد دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس، باعث افزایش طول عمر ممبران ها و کاهش تعداد ممبران های تعویضی می شود، در نتیجه کاهش قابل ملاحظه ای در هزینه های نگهداری از دستگاه تصفیه آب ایجاد می کند. 


با شناسایی دقیق علت مشکلات مختلف مسبب افت عملکرد دستگاه، می توان با انجام اصلاحات در بخش هایی مانند پیش تصفیه، طول عمر ممبران های صنعتی RO را افزایش داد. در صورتی که برای تشخیص دقیق مشکل ایجاد شده در دستگاه، حتی نیاز به تخریب یک یا چند ممبران استفاده شده برای نمونه برداری و شناسایی دقیق مشکل باشد، باز هم توجیه اقتصادی دارد.

نظرات کاربران

نظرات خود را ارسال نمایید

لطفا اطلاعات زیر را تکمیل و سپس ارسال نمایید