عوارض کلر بر فیلتر ممبران تصفیه آب و مقابله با آن
یکی از چالش های بزرگ در سیستم های تصفیه آب که در آن ها از فیلتر ممبران برای حذف آلاینده ها و تامین آب پاک و قابل شرب استفاده می شود، وجود کلر به عنوان یک ماده ضدعفونی کننده آب است. کلرزنی آب شهری و فاضلاب به منظور از بین بردن باکتری ها و ویروس ها انجام می شود، اما همین ماده شیمایی می تواند اثرات منفی بر عملکرد و عمر مفید ممبران داشته باشد. این موضوع نه تنها به کاهش کیفیت آب تصفیه شده منجر می شود، بلکه هزینه های نگهداری و تعویض فیلترها را نیز افزایش می دهد.
در این مقاله، به بررسی دلایل کلرزنی آب شهری و فاضلاب و تاثیرات آن بر سیستم های تصفیه آب پرداخته می شود. همچنین، اثرات کلر بر ساختار و عملکرد المنت ممبران، از جمله آسیب به ساختار پلی آمیدی، افزایش نفوذپذیری و فلاکس و افزایش فولینگ ممبران مورد بحث قرار خواهد گرفت. در نهایت، راهکارهایی برای کاهش عوارض Cl2 و افزایش دوام ممبران ارائه می شود تا کاربران بتوانند از سیستم های تصفیه آب خود بهره وری بیشتری داشته باشند.
دلایل کلر زنی آب شهری و فاضلاب
کلر (Cl2) یکی از پرکاربردترین مواد ضدعفونی کننده در تصفیه آب شهری و فاضلاب است. این ماده به دلیل توانایی بالای خود در از بین بردن باکتری ها، ویروس ها و سایر میکروارگانیسم های مضر، در بسیاری از سیستم های تصفیه آب به کار می رود. کلر ضدعفونی کننده آب با اکسیداسیون عوامل بیماری زا، به حفظ سلامت عمومی و جلوگیری از انتقال بیماری های آب زاد کمک می کند.
از دیگر دلایل کلرزنی می توان به جلوگیری از رشد بیوفیلم و کنترل بو و طعم نامطبوع آب اشاره کرد. بیوفیلم ها که تجمعی از باکتری ها و دیگر میکروارگانیسم ها هستند، می توانند در لوله ها و تجهیزات تصفیه آب تجمع پیدا کرده و منجر به کاهش کارایی سیستم شوند. کلر با از بین بردن این بیوفیلم ها، از افت عملکرد و آسیب های احتمالی به سیستم جلوگیری می کند.
به علاوه، این ماده شیمیایی به عنوان یک عامل اکسیدکننده قوی، می تواند فلزات سنگین موجود در آب را اکسید کرده و باعث رسوب آن ها شود، که این امر در بهبود کیفیت آب و کاهش خطرات سلامتی مؤثر است. به همین دلیل، کلرزنی آب یک گام اساسی در فرآیند تصفیه و توزیع آب شهری و فاضلاب محسوب می شود.
استاندارد کلرزنی به آب فاضلاب چقدر است؟
برای اطمینان از اثر بخشی و ایمنی کلرزنی، استانداردهای مشخصی برای میزان مورد نیاز آن در آب و فاضلاب تعیین شده است. به طور معمول، میزان Cl2 باقی مانده در آب آشامیدنی باید بین 0.2 تا 0.5 میلی گرم در لیتر باشد. این مقدار به گونه ای تنظیم می شود که هم اثر ضدعفونی کننده داشته باشد و هم از مشکلات طعم و بو جلوگیری کند.
در فاضلاب، میزان کلر ممکن است بیشتر باشد تا توانایی حذف میکروارگانیسم ها و جلوگیری از رشد بیوفیلم افزایش یابد. معمولاً مقدار باقی مانده این ماده در فاضلاب تصفیه شده بین 1 تا 2 میلی گرم در لیتر است. این استانداردها با توجه به نوع منبع آب و کیفیت اولیه آن ممکن است تغییر کنند. تنظیم دقیق کلرزنی آب به کاهش مشکلات ناشی از Cl2 اضافی، مانند آسیب به فیلترهای ممبران و کاهش کیفیت آب تصفیه شده، کمک می کند.
اثرات کلر آب در عملکرد و عمر فیلتر ممبران تصفیه آب
فیلتر ممبران یکی از حساس ترین و حیاتی ترین اجزای سیستم های تصفیه آب است که با حذف آلاینده ها، املاح و ذرات معلق، آب را به طور کامل تصفیه می کند. اما کلرزنی آب که به عنوان یکی از روش های رایج برای ضدعفونی کردن آب استفاده می شود، می تواند به طور مستقیم بر عملکرد و عمر مفید ممبران تأثیر بگذارد. این ماده می تواند با ساختار شیمیایی ممبران وارد واکنش شده و به مرور زمان کارایی آن را کاهش دهد. در ادامه به بررسی جزئیات این تاثیرات می پردازیم.
1- آسیب به ساختار پلی آمیدی فیلتر ممبران
فیلتر ممبران معمولاً از لایه های نازک پلی آمیدی ساخته شده است که وظیفه اصلی آن، جلوگیری از عبور آلاینده ها و حفظ کیفیت آب تصفیه شده است. اما کلر موجود در آب می تواند با اکسید کردن ساختار پلی آمیدی، تغییرات شیمیایی مخربی ایجاد کند. این تغییرات شیمیایی، از جمله تخریب زنجیره های پلیمر و کاهش انسجام ساختار، باعث کاهش توانایی ممبران در حذف نمک ها و آلاینده ها می شود. در نتیجه، کارایی سیستم تصفیه کاهش یافته و عمر مفید ممبران نیز به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند. این مسئله در نهایت منجر به افزایش هزینه های نگهداری و نیاز به تعویض زودهنگام ممبران خواهد شد.
2- افزایش نفوذپزیری و فلاکس
کلر می تواند با تخریب تدریجی ساختار فیلتر ممبران، باعث افزایش نفوذپذیری آن شود. این بدین معناست که آب با فشار کمتری از ممبران عبور می کند، اما همزمان کیفیت تصفیه کاهش می یابد. افزایش نفوذپذیری باعث می شود که سیستم برای تأمین آب با کیفیت مطلوب، نیاز به افزایش فشار عملیاتی داشته باشد که این امر منجر به افزایش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی می شود. علاوه بر این، فلاکس (میزان جریان عبوری از ممبران) به دلیل تخریب ساختار و کاهش مقاومت ممبران، افزایش می یابد که می تواند کارایی سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار دهد.
3- افزایش فولینگ ممبران
یکی دیگر از اثرات نامطلوب کلرزنی آب بر فیلتر ممبران، افزایش فولینگ یا گرفتگی آن است. کلر می تواند با ایجاد شرایط مناسب برای رسوب گذاری مواد آلی و معدنی، باعث تجمع این مواد بر سطح ممبران شود. این رسوبات نه تنها عملکرد ممبران را کاهش می دهند، بلکه موجب افزایش دفعات شستشوی ممبران و در نهایت تعویض زودهنگام آن می شوند. افزایش فولینگ ممبران به معنای کاهش بهره وری سیستم و افزایش هزینه های عملیاتی و نگهداری است که می تواند به یک چالش جدی در مدیریت سیستم های تصفیه آب تبدیل شود.
با توجه به این موارد، کنترل سطح Cl2 در آب ورودی به سیستم های تصفیه آب و استفاده از روش های جایگزین برای ضدعفونی آب، می تواند نقش مهمی در حفظ عملکرد و افزایش عمر مفید ممبران داشته باشد.
عوارض کلر بر سیستم های تصفیه آب چیست؟
کلر علاوه بر فواید خود، می تواند تأثیرات منفی بر سیستم های تصفیه آب داشته باشد. یکی از این عوارض، کاهش طول عمر فیلتر ممبران است. وقتی Cl2 بیش از حد در آب وجود داشته باشد، به مرور زمان ساختار فیلتر را تخریب می کند. این تخریب منجر به کاهش کارایی ممبران در تنظیم مواد معدنی و تصفیه آب می شود.
با کاهش عمر ممبران، هزینه های نگهداری سیستم به طور قابل توجهی افزایش می یابد. تعویض زودهنگام فیلترها و افزایش دفعات شستشو باعث افزایش هزینه های عملیاتی سیستم می شود. همچنین، کیفیت آب تصفیه شده نیز به دلیل تنظیم نامناسب مواد معدنی و کاهش توانایی فیلتر در حذف ناخالصی ها کاهش می یابد.
کاهش عوارض کلر بر فیلتر ممبران تصفیه آب
برای کاهش عوارض Cl2 بر فیلتر ممبران، روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها استفاده از مواد ضدکلر مانند سدیم بی سولفیت است که به طور مؤثری باقی مانده این ماده را خنثی می کند. همچنین، استفاده از فیلترهای کربنی در پیش تصفیه می تواند به کاهش کلر و جلوگیری از آسیب به ممبران کمک کند.
استفاده از ممبران های مقاوم به کلر (CRM) هم می تواند به کاهش این عوارض کمک کند. این ممبران ها به گونه ای طراحی شده اند تا در برابر حمله کلر مقاومت بیشتری داشته باشند و در نتیجه عمر مفید بیشتری دارند. با استفاده از این ممبران ها، هزینه های نگهداری و تعویض فیلترها کاهش یافته و کیفیت آب تصفیه شده نیز حفظ می شود.
تنظیم دقیق میزان Cl2 در مراحل مختلف تصفیه و استفاده از روش های ضدعفونی جایگزین مانند دی اکسید کلر و تابش UV نیز می تواند اثرات مخرب کلر بر ممبران را کاهش دهد. با کنترل و نظارت مداوم بر میزان Cl2 در آب ورودی، می توان عمر مفید ممبران را افزایش داد و کیفیت آب تصفیه شده را بهبود بخشید.
