پمپ های طبقاتی یکی از مهم ترین اجزای سیستم تصفیه آب صنعتی

هر دستگاه اسمز معکوس (RO) دارای قطعات و بخش های مختلفی است، که هر کدام وظیفه و کارکرد مشخصی در فرایند تصفیه آب دارند. یکی از مهم ترین بخش های دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس، پمپ RO یا طبقاتی می باشد، که وظیفه تامین فشار لازم برای عملکرد صحیح ممبران های دستگاه را در فرایند تصفیه آب بر عهده دارد. 

پمپ های فشار بالای RO باید جریان یکنواخت را برای ممبران های اسمز معکوس در سیستم های تصفیه آب RO تامین کنند. پمپ های RO یکی از عوامل ایجاد هزینه در دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس هستند، بنابر این باید بازدهی انرژی این پمپ ها هنگام انتخاب پمپ مناسب در نظر گرفته شود. 

پمپ های طبقاتی به دو نوع پمپ طبقاتی عمودی و افقی دسته بندی می شوند. در سیستم های اسمز معکوس برای غلبه بر فشار اسمزی از پمپ های طبقاتی استفاده می شود. به دلیل کمبود فضا و طراحی زیباتر نیز از پمپ های طبقاتی عمودی استفاده می شود. پارامترهای هد و دبی و فشار اسمزی از موارد تعیین کننده برای تعیین و انتخاب پمپ های طبقاتی می باشند.

عملکرد پمپ طبقاتی در سیستم های تصفیه آب RO

از متداول ترین پمپ های مورد استفاده در سیستم های اسمز معکوس صنعتی، پمپ های تغذیه ممبران یا همان پمپ های طبقاتی می باشند. این نوع پمپ ها از نوع پمپ های گریز از مرکز (سانتریفیوژی) هستند. این پمپ ها برای سیستم های تصفیه آب با ورودی آب لب شور (Brakish Water) گزینه بسیار مناسبی می باشند، زیرا این پمپ ها در دبی های متوسط، معمولا کمتر از 1000 گالن در دقیقه و در فشارهای نسبتا کم، حداکثر تا 400 psig عملکرد مناسبی دارند.

قبلا در سیستم های RO صنعتی از پمپ های جابجایی مثبت استفاده می شده است، که راندمان هیدرولیکی بیش تری نسبت به پمپ های سانتریفیوژی دارند، اما از نظر تعمیرات و نگهداری دارای مشکلاتی می باشند. 

در پمپ های سانتریفیوژ طبقاتی، سیال از طریق پروانه های چندگانه که در طبقات فوقانی هم قرار گرفته اند، جابجا می شود. پمپ طبقاتی شامل یک محور واحد است، که محور اصلی یا همان شافت اصلی پمپ که پروانه ها، کاسه و دیفیوزر داخل آن قرار دارد.

زمانی که سیال به پروانه پمپ وارد می شود، افزایش فشار ایجاد شده و با جلو رفتن سیال و ورود آن به پروانه های بالاتر به همین ترتیب، فشار افزایش می یابد، تا سیال به سمت خروجی پمپ هدایت شود. نکته مهم در رابطه با پمپ های طبقاتی این است، که دور الکتروموتور پمپ های طبقاتی ثابت است و دبی پمپ را نمی توان تغییر داد.

معمولا در مسیر خط دهش پمپ های سانتریفیوژی، از یک شیر کنترل فشار استفاده می شود، که با استفاده از آن فشار کارکرد پمپ را کنترل می کنند (به غیر از پمپ های که در آنها از VFD با قابلیت تنظیم فرکانس متغیر استفاده شده باشد).

هم چنین در سیستم های تصفیه آب RO، شیر کنترل فشار تعبیه شده در مسیر خط دهش پمپ و شیر کنترل جریان پساب را با یکدیگر تنظیم می کنند، تا مقدار تولید (آب تصفیه شده) و بازیافت مورد نظر سیستم را تامین کنند.

نحوه انتخاب پمپ طبقاتی مناسب

مشخصات اصلی و مورد نیاز پمپ های RO، مانند تعداد طبقات، قطر پره، توان مورد نیاز و هم چنین راندمان آن با توجه به دبی و فشار عملیاتی مورد نیاز و بر اساس منحنی عملکرد پمپ، توسط شرکت سازنده پمپ تعیین می شوند. با استفاده از این پارامترها می توان به انتخاب درستی برای پمپ های RO رسید. این پارامترها شامل موارد زیر می باشند:

1- پارامترهای فیزیکی سیال: مهم ترین مشخصه برای انتخاب پمپ، ویژگی های سیال است. مهم ترین ویژگی های سیال نیز شامل غلظت و دمای آن می باشد.

2- پارامترهای شیمیایی سیال: میزان خورندگی سیال، برای انتخاب پمپ بسیار موثر است. جنس بدنه و پروانه پمپ های مخصوص سیالات خورنده با پمپ های مخصوص آب متفاوت می باشد. هم چنین برای آب شور نیز باید از پمپ های مناسب استفاده شود.

3- نوع و جنس مکانیکال سیل پمپ: برای مثال در صورت سمی بودن سیال، باید از نشت بندهای مکانیکی استفاده شود. انتخاب نوع و جنس سیل مکانیکی، که با توجه به نوع سیال انجام می شود نیز اهمیت زیادی در انتخاب پمپ دارد.

4- ذرات جامد موجود در سیال: در صورتی که در آب ورودی به پمپ، ذرات جامد معلق باشد، باید نکات زیادی را برای انتخاب پمپ در نظر گرفت. استفاده از سیل مکانیکی مناسب، مقاومت در برابر خوردگی قطعات پمپ و انتخاب پروانه مناسب برای سیالاتی با ذرات جامد موثر می باشد. 

5- منحنی مشخصه پمپ: که بر اساس پارامترهایی مانند هد و دبی توسط کارخانه سازنده پمپ ارائه می شود. برای هر پمپ یک منحنی مشخصه وجود دارد. 

راه اندازی صحیح سیستم تصفیه آب RO برای حفاظت از پمپ طبقاتی

سیستم RO باید به صورت دستی روشن شود. ابتدا شیر کنترل جریان خط پساب و بعد از آن شیر کنترل فشار خط دهش پمپ را تنظیم کنید؛ سپس دوباره همین کار را انجام دهید تا به شرایط کارکردی مد نظر برسید. اگر دستگاه تصفیه آب شما، به سیستم کنترلی مجهز باشد، تنظیم این دو شیر کنترلی به صورت خودکار انجام می شود.

نکته بسیار مهم این است، که در زمان راه اندازی دستگاه تصفیه آب RO، باید شیر کنترل جریان پساب به صورت کامل باز باشد، تا فشار ناگهانی اولیه پمپ به تجهیزات و ممبران های دستگاه آسیبی وارد نکند.

اما به مرور زمان که ممبران ها دچار رسوب و گرفتگی می شوند و در نتیجه حجم آب عبوری از آنها کاهش می یابد، شیرهای کنترل فشار و جریان باید مجددا تنظیم شوند. 

برای مثال فرض کنید بعد از گذشت مدت زمان سه سال، حجم آب عبوری از ممبران حدود 15% افت کند. در این حالت باید پمپ RO با افزایش فشار در خط دهش، این کاهش حجم آب عبوری را جبران کند. بنابر این پمپ های RO از ابتدا باید برای تامین فشار بالاتر در دبی مشخص سیستم طراحی شوند.

در نتیجه می توان گفت: طراحی و انتخاب پمپ های RO باید طوری باشد، که امکان تامین فشار به اندازه 10% بالاتر از فشار به دست آمده از نرم افزارهای طراحی سیستم RO باشد. تنها در این صورت می توان کاهش حجم آب عبوری از سطح ممبران را در طول عمر مفید آن جبران کرد. در صورتی که پمپ RO سیستم تصفیه آب صنعتی را بر این اساس انتخاب کنید، از عملکرد صحیح آن در طول عمر مفید ممبران مطمئن خواهید بود. هم چنین با این کار، با اثرات منفی انواع گرفتگی و یا رسوب گذاری بر روی ممبران مقابله می شود.

پمپ های RO باید به آرامی شروع به کار کنند، در غیر این صورت پدیده "ضربه قوچ" اتفاق می افتد. ضربه قوچ از طریق تغییر ناگهانی در سرعت سیال پمپ شونده ایجاد می شود، که می تواند مشکلات زیادی شامل موارد زیر را در سیستم های RO به وجود آورد:

•    ایجاد ترک روی سطح خارجی ممبران
•    ایجاد فشردگی در ممبران ها که باعث کاهش دبی آب عبوری از ممبران در یک فشار ثابت می شود.
•    جابجایی ممبران ها در پرشروسل که باعث می شود، اورینگ ها آسیب ببینند و آب خوراک به آب تصفیه شده توسط دستگاه وارد شود.

بنابر این توصیه می شود، سرعت افزایش فشار پمپ RO از 10 psi بر ثانیه بیش تر نباشد.

پیشگیری از وقوع ضربه قوچ

علاوه بر شروع به کار آرام پمپ های RO برای پیشگیری از وقوع پدیده ضربه قوچ، می توان از راهکارهای زیر نیز استفاده کرد:

1- استفاده از تجهیزات ضربه گیر: استفاده از این تجهیزات به خصوص برای مسیرهای لوله کشی خیلی کوتاه و یا خیلی بلند، اهمیت بیش تری نیز پیدا می کند.

2- تخلیه هوای داخل سیستم: هوای داخل سیستم RO، باید در فرایند فلاشینگ و یا به صورت مکانیکی از نقاط مرتفع سیستم خارج شود.

3- نحوه کار کردن با شیرها:

•    شیرهای جریان باید در زمان راه اندازی پمپ باز باشند.
•    برای تغییر وضعیت شیرهای سیستم، ابتدا اولویت با شیرهای بسته ای است که باید باز شوند، و سپس به سراغ شیرهای بازی که قرار است بسته شوند می رویم.
•    شیرهای کنترل جریان باید از نوعی انتخاب شوند، که در صورت خرابی و خارج شدن از مدار، در حالت باز قرار گیرند.
•    شیرها باید درست انتخاب شوند، تا زمان لازم برای باز و بسته شدن را داشته باشند. برای نمونه، یک شیر سلنوئیدی اگر در مدت زمان 40 میلی ثانیه در خطی با فشار 50 psig بسته شود، باعث ایجاد شوک فشاری به اندازه 490 psig می شود.

دلایل کاهش فشار و دبی مکش پمپ RO 

هر پمپ تغذیه RO به آب جبرانی در خط ورودی مکش نیاز دارد، تا بتواند حجم و فشار مشخصی از آب جبرانی را برای پمپ فراهم کند و در نتیجه با این کار از به وجود آمدن پدیده کاویتاسیون جلوگیری کند. 

دلایل کاهش فشار و دبی در مکش پمپ، معمولا به یکی از دلایل زیر رخ می دهد:

1- کاهش بیش از اندازه فشار در بخش پیش تصفیه سیستم تصفیه آب RO 

2- مشکل در طراحی بخش پیش تصفیه سیستم RO: اگر طراحی بخش پیش تصفیه سیستم تصفیه آب صنعتی به گونه ای است، که بک واش فیلترهای کربنی و شنی با استفاده از آب تغذیه انجام می شود، باید برای تامین دبی و فشار آب ورودی به پمپ در زمان بک واش این فیلترها تمهیداتی را در نظر گرفت. 

از پرکاربردترین ممبران های صنعتی مورد استفاده در سیستم های RO صنعتی، ممبران های تولید برند فیلمتک آمریکا می باشند. مطابق با توصیه شرکت DOW در رابطه با ممبران های فیلمتک، حداکثر فشار مجاز برای ممبران های تولیدی این شرکت به صورت زیر است:

•    برای ممبران های سری BW30 و TW30 و نانوفیلتراسیون (NF): فشار 41 بار
•    فشار ممبران های SW30: 69 بار
•    فشار ممبران های SW30HR: 82 بار

تیم طراحی و تولید دستگاه های تصفیه آب صنعتی سایت آبین، در انتخاب پمپ RO متناسب با ویژگی های دستگاه تصفیه آب صنعتی شما با امکان مشاوره رایگان در انتخاب محصول مناسب، پیاده سازی و نصب دستگاه های تصفیه آب صنعتی و کلیه موارد مربوط به حوزه تصفیه آب در مقیاس های خانگی و صنعتی، در خدمت شما خواهند بود. برای بهره مندی از مشاوره رایگان مجموعه آبین می توانید از طریق تماس با شماره های درج شده در صفحه اول سایت، با کارشناسان ما در ارتباط باشید.