مقدمه
یکی از مهمترین بخش های هر پروژه ی اجرایی، طراحی دقیق فرایند آن پروژه می باشد. سیستم های اسمز معکوس (RO) به عنوان یکی از فرایند های مهم در زمینه ی تصفیه و شیرین سازی آب های مختلف نیازمند طراحی دقیق فرایندی بوده و در غیر اینصورت به سرعت دچار مشکل خواهد شد. طراحی درست سیستم های اسمز معکوس (RO) نیازمند دانش کافی در خصوص شرایط آب و پساب می باشد.
بسیاری از تولید کنندگان غشاها یا همان ممبرین های اسمز معکوس (RO) دارای نرم افزار های اختصاصی خود برای طراحی سیستم های اسمز معکوس (RO) هستند که از این میان می توان به نرم افزارهای Wave محصول کمپانی DuPont یا همان Filmtec و نرم افزار IMS Design مربوط به کمپانی Hydranautics اشاره کرد. بسیاری دیگر از تولید کنندگان معتبر ممبرین های RO نیز نرم افزار های مشابه به منظور طراحی سیستم های RO در اختیار مصرف کنندگان قرار داده اند.
اما قبل از این که مهندس فرایند از این نرم افزار ها استفاده کند نیاز دارد که دانش خود را در زمینه ی آب و پساب تقویت کند. شرکت ایده پردازان انرژی الوند آمادگی خود را جهت انجام مشاوره در زمینه ی طراحی سیستم های RO اعلام می نماید.
منبع تأمین آب خام
یکی از نکات مهمی که در طراحی سیستم های غشایی به خصوص سیستم های اسمز معکوس RO بایست مدنظر قرار گرفته شود، منبع اصلی تأمین آب خام می باشد. در صنعت، آب مورد نیاز برای مجموعه می تواند از منابع مختلفی تأمین شود:
1. آب چاه یا همان Well Water
2. آب لوله کشی شهری Municipal Water
2. آب های سطحی نظیر چشمه، سد، رودخانه و … Surface Water
3. آب دریا Sea Water
4. فاضلاب صنعتی یا شهری Waste Water
هر کدام از آب هایی که در بالا ذکر شده است دارای شرایط مختلفی از لحاظ آنالیز فیزیکی و شیمیایی می باشند. بنابراین اولین اطلاعاتی که بایست در نرم افزاار های طراحی سیستم های غشایی مانند اسمز معکوس وارد شود نوع آب از لحاظ منبع تأمین آن می باشد.
آنالیز فیزیکی و شیمیایی
روش های غشایی نظیر اسمز معکوس RO و نانوفیلتراسیون NF به منظور حذف جامدات حل شده ی موجود در آب (آنیون ها و کاتیون ها) استفاده می شود. برای اندازه گیری میزان جامدات حل شده ی آب می توان از روش میزان جامد باقیمانده پس از تبخیر (TDS) یا اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی آب (EC) استفاده کرد. کاتیون های موجود در آب عمدتا شامل آمونیوم +NH4، سدیم +Na، پتاسیم +K، کلسیم ++Ca، منیزیم ++Mg، استرانسیوم و باریم و همچنین آنیون های موجود در آب شامل کربنات، بی کربنات، کلراید، نیترات، سولفات، فسفات، بروماید و فلوراید می باشد. علاوه بر این آنیونها و کاتیونها وجود سیلیکا SiO2 و میزان دقیق آن در طراحی سیستم اسمز معکوس بسیار مهم است زیرا رسوب ایجاد شده در اثر سیلیکا بازگشت ناپذیر است و باعث از بین رقتن ممبرین ها و بروز خسارت جدی خواهد شد. علاوه بر موارد ذکر شده میزان آهن و منگنز موجود در آب خام نیز دارای اهمیت بالایی می باشد زیرا اکسید های تشکیل شده توسط این دو فلز می تواند لایه ی پلی آمیدی ممبرین ها را اکسید کرده و باعث خرابی ممبرین ها شود. در مواردی که احتمال وجود فلزات سنگین درون آب باشد لازم است آب خام از لحاظ میزان فلزات سنگین مورد آنالیز قرار گیرد و نتایج آن برای طراح فرایند ارسال شود.
پارامتر مهم دیگر که بایست در گزارش های مربوط به آب خام مورد بررسی قرار گیرد پارامتر PH می باشد. میزان PH آب خام ورودی از جنبه های متفاوتی مهم می باشد. به عنوان مثال میزان پتانسیل تشکیل رسوب در نمک های مختلف موجود در آب به PH بستگی دارد. همچنین میزان PH آب تصفیه شده ی خروجی به میزان PH آن در ورود به سیستم اسمز معکوس بستگی دارد.
کدورت Turbidity و مقدار کل جامدات معلق TSS دو پارامتر مهم دیگر در طراحی سیستم های تصفیه آب می باشند. در واقع یکی از پارامتر های مهم در زمینه ی انتخاب نوع پیش تصفیه مورد نیاز برای فرایند های غشایی، اندازه گیری میزان این دو پارامتر در شرایط و زمان های مختلف سال می باشد. مخصوصا اگر منبع آب خام، از نوع آب های سطحی یا فاضلاب باشد این پارامتر ها اهمیت بسیار بالاتری خواهند داشت. روش های متفاوتی برای حذف ذرات معلق یا کدورت آب یا فاضلاب وجود دارد: فیلتر های شنی، فیلتر کارتریجی با انداره ی حفرات مختلف از 0.22 میکرون تا 50 میکرون، فیلترهای خود شوینده Self cleaning، روشهای غشایی نظیر الترافیلتراسیون UF یا غشاهای سرامیکی Ceramic Membrane، تزریق مواد شیمیایی و زلال ساز Clariflocculator و … از جمله روش هایی هستند که به منظور کاهش میزان ذرات معلق در آب یا پساب استفاده می شوند.
پارامتر مهم دیگر که بایست قبل از طراحی سیتم های غشایی نظیر اسمز معکوس مورد آنالیز قرار گرفته شود میزان مواد آلی موجود در آب می باشد. پارامتر های COD یا همان Chemical Oxygen Demand و BOD یا همان Biological Oxygen Demand و همچنین TOC که معادل Total Organic Carbon می باشد بایست مورد بررسی قرار گرفته و میزان دقیق آن در اختیار طراح قرار گیرد. وجود مواد آلی بالاتر از حد اعلام شده توسط سازنده ی ممبرین می تواند باعث بروز گرفتگی مواد آلی یا همان Organic Fouling در غشا ها شده و عملکرد آن را تحت تأثیر قرار دهد. این موضوع در خصوص فاضلاب ها و آب های سطحی دارای اهمیت بالاتری است اما آب چاه و اب دریا نیز ممکن است دارای مقادیری COD باشند. از روش های کنترل میزان مواد آلی می توان به فیلتر های کربن فعال، غشای بیروأکتور MBR، الترافیلتراسیون UF و سیستم های شناورسازی هوای محلول DAF، تزریق مواد اکسید کننده نظیر ازن یا کلر اشاره کرد.
پارامترهای دیگری نظیر میزان شاخص دانسیته لجن یا همان SDI و همچنین میزان روغن و چربی موجود در آب یا پساب نیز بایست مورد آنالیز قرار گرفته و مقادیر آن ها مشخص شود. این موضوع در خصوص فاضلاب ها و آب های سطحی دارای اهمیت بالاتری است.
آنالیز میکروبی