دستگاه تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس RO لب شور (Brackish water)

عملکرد دستگاه تصفیه RO به این شکل می باشد که از صد درصد آب خام ورودی (Feed water) به دستگاه ، بخشی از آب بصورت تصفیه شده (Permeate) از دستگاه خارج می شود که در واقع همان محصول تولیدی دستگاه می باشد و بخشی از آب خام ورودی نیز بصورت آب و نمک (جریان تغلیظ شده) یا به اصطلاح Brine یا Concentrate از دستگاه خارج می گردد.

عملکرد دستگاه RO از طریق پارامتر ریکاوری (راندمان) سنجیده می شود که از فرمول زیر محاسبه می شود :

درصد ریکاوری = (دبی آب تولیدی) تقسیم بر (دبی آب خام) x 100

R = (Permeate Flow)/(Feed Flow) X 100%

هر چه میزان ریکاوری (راندمان) یک دستگاه تصفیه آب RO بالاتر باشد ، به این معنا است که دستگاه پساب کمتری تولید می کند و بنابراین تلاش می شود تا به حداکثر ریکاوری در دستگاه آب شیرین کن صنعتی دست یابیم.

درصد ریکاوری به مواردی از قبیل آرایش غشایی ، کیفیت آب خوراک و برخی پارامترهای دیگر مرتبط است.

انواع دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO از لحاظ آرایش غشایی :

1. آرایش غشایی تک مرحله ای (Single Stage) : در این روش آب فقط یک مرتبه از هر غشاء عبور می کند.حداکثر ریکاوری این نوع آرایش ۶۰ درصد می باشد.این روش بیشترین کاربرد را در طراحی های سیستم آب شیرین کن صنعتیRO بر عهده دارد.
   

   

2. آرایش غشایی دو یا چند مرحله ای (Two or Multi Stage) : در این روش آب حداقل از دو غشاء عبور می کند.در این روش برای افزایش ریکاوری سیستم تصفیه اب صنعتی RO ، پساب (concentrate) تولید شده در مرحله اول (Stage 1) وارد مرحله دوم (Stage 2) می شود و در نتیجه در مرحله دوم با تصفیه کردن پساب مرحله اول ، به مقدار قابل توجهی میزان ریکاوری کلی سیستم و میزان تولید محصول افزایش می یابد.حداکثر ریکاوری این نوع آرایش ۸۰ درصد می باشد.این روش در مواردی کاربرد دارد که با کمبود آب ورودی به دستگاه آب شیرین کن صنعتی مواجه باشیم و نیاز به حداکثر استفاده از آب داشته باشیم.از معایب این روش می توان به میزان شوری بیشتر محصول نسبت به آرایش تک مرحله ای اشاره نمود.

1. آرایش دو پاس – اسمز معکوس دوبل (Double pass RO system) : در این روش از دو مرحله غشاء بصورت جداگانه استفاده می شود ، به این ترتیب که محصول تولید شده (Permeate) در پاس اول ، وارد پاس دوم می شود و در نتیجه غشاء موجود در پاس دوم با تصفیه مجدد محصول ، کیفیت خروجی آب را به حد بسیار بالایی می رساند.ریکاوری دستگاه تصفیه آب صنعتی دوبل در پاس دوم می تواند تا حدود ۹۵ درصد برسد.از آرایش دو پاس معمولا در شیرین سازی آب های با TDS بسیار بالا مانند آب دریاها و همچنین دستیابی به آب فوق خالص در صنایع حساس استفاده می شود.

بخش های تشکیل دهنده دستگاه تصفیه آب صنعتی RO :

دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس از دو بخش اصلی پیش تصفیه (Pretreatment Unit) و بخش تصفیه اصلی اسمز معکوس (RO Unit) تشکیل می شود .

هدف سیستم پیش تصفیه در آب شیرین کن صنعتی RO ، تامین خوراک مناسب و منطبق با استانداردهای آب خام ورودی با غشا اسمز معکوس (فیلتر ممبران) می باشد ، در بخش پیش تصفیه مواردی از قبیل آلودگی های میکروبی ، کدورت ، ذرات معلق ، مواد آلی ، کلر آزاد از آب خام حذف می گردد و برخی مواد شیمیایی مانند آنتی اسکالانت ، اسید ، قلیا یا مواردی از این قبیل به آب خام اضافه می گردد ، سپس آب وارد بخش اسمز معکوس شده و از طریق فیلتر ممبران ها با دقت ۰.۰۰۰۱ میکرون تصفیه می گردد.

در زیر به اجزا تشکیل دهنده سیستم تصفیه آب صنعتی در دو بخش پیش تصفیه و بخش اسمز معکوس اشاره می گردد.

1. واحد پیش تصفیه (Pretreatment Unit) :

• 1. – پمپ آب خام (Feed water Pump) : این پمپ وظیفه انتقال آب خام به ورودی دستگاه تصفیه آب صنعتی RO و تامین دبی و فشار لازم آب برای عبور از بخش پیش تصفیه بر عهده دارد.

• 1. – فیلتر شنی (Sand Filter) : فیلتر های شنی وظیفه حذف کدورت و ذرات معلق از آب خام را در دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس بر عهده دارند و از لحاظ فرایندی در دو نوع ثقلی (Gravity ) و فشاری (Pressure) تولید می شوند.

فیلتر شنی ثقلی (Gravity Sand Filter): در فیلترهای شنی ثقلی آب از بالا وارد فیلتر شده و به وسیله شتاب جاذبه زمین به خودی خود از میان شن ها عبور کرده و عمل تصفیه انجام می شود.

فیلتر شنی فشاری (Pressure Sand Filter) : در فیلترهای شنی فشاری ، آب بوسیله پمپ تامین فشار با فشار از میان شن ها عبور می نماید و عمل فیلتراسیون صورت می پذیرد.

این نوع فیلترها با توجه به کاربرد در دو مدل فایبرگلاس FRP و فلزی ساخته می شود.

۱-۳- فیلتر کربنی (Activated Carbon Filter) : در تصفیه آب صنعتی RO فيلترهاي كربني معمولاً بعد از فيلترهاي شني در فرآيند تصفيه آب به منظور حذف طعم، بو، رنگ، مواد آلي و کلر آزاد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در این فرایند، آب از بستر ذغال كربن اكتيو گرانولي عبور كرده و رنگ و بوي آن توسط ذغال كربن جذب شده و در نتيجه آب خروجي بدون هر گونه طعم، بو و رنگي خواهد بود .شکل ظاهری این فیلترها نیز مشابه فیلترهای شنی می باشد.

جنس مخازن فیلتر کربنی نیز با توجه به کاربرد می تواند فلزی و یا فایبرگلاس FRP باشد.

۱-۴- واحد تزریق اسید:  (Acid Injection) معمولا در برخی آب شیرین کن های اسمز معکوس تزریق اسید به هدف کاهش  PH آب، و یا به عبارت دیگر به هدف جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم CaCO3 انجام می شود.

در سیستم های اسمز معکوس با توجه به شیمی آب خوراک RO، از اسید سولفوریک (H2SO4) و یا اسید کلریدریک (HCL) استفاده می شود.به طور کلی می توان گفت ، به جز در مواردی که مشکل سولفات در آب داشته باشیم ، در تمام موارد از اسید سولفوریک برای تزریق استفاده می شود ، به این دلیل که هم ارزانتر است ، هم خاصیت خورندگی ندارد و هم  PH آب را بیشتر کاهش می دهد.

۱-۵- واحد تزریق آنتی اسکالانت : (Anti Scalant Injection) در دستگاه تصفیه آب صنعتی از آنتی اسکالانت ها ،جهت جلوگیری از تشکیل رسوب بر غشاهای اسمز معکوس استفاده می شود.معمولا این مواد قبل از فیلترهای کارتریجی و قبل از اسید تزریق می شوند.

۱-۶- واحد تزریق مواد احیا کننده – متابی سولفیت سدیم (SMBS) : از آنجاییکه کلر آزاد یک ماده اکسید کننده بسیار خطرناک برای ممبرین اسمز معکوس می باشد ، بنابراین باید کلر قبل از رسیدن به ممبرین RO  در سیستم پیش تصفیه بطور کامل حذف شود.به همین دلیل در دستگاه های تصفیه آب صنعتی در قسمت پیش تصفیه به آب مواد احیا کننده تزریق می کنند تا در اثر واکنش این مواد با کلر آزاد درون آب ، تمام کلر از آب حذف شود و آب بدون کلر وارد ممبرین ها شود.بهترین مکان تزریق مواد احیا کننده قبل از فیلتر کربنی می باشد.

۱-۷- فیلتر میکرونی – کارتریجی (Micron Filter) : از این فیلترها جهت حذف ذرات معلق ، شن ، گل و لای و … جهت جلوگیری از ورود به غشاهای RO استفاده می شود.

این فیلترها معمولا از متریال پلی پروپیلن PP تولید می شود و با توجه به ظرفیت سیستم های تصفیه آب صنعتی RO در قطر ۲.۵ اینچ و طول های ۱۰ – ۲۰ – ۳۰ و ۴۰ اینچ و از لحاظ قطر حفرات در دقت های ۱-۵-۱۰ و ۲۰ میکرون مورد استفاده قرار می گیرد. مورد استفاده قرار می گیرد. این فیلترها معمولا درون محفظه هایی از جنس استنلس استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ یا UPVC در سیستم پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی قرار داده می شوند.

۱-۸-واحد ضدعفونی (Sterilization Unit): جهت حذف آلودگی های موجود در آب ورودی به سیستم اسمز معکوس صنعتی ، باید آب قبل از رسیدن به غشاهای اسمز معکوس به طور کامل میکروب کشی شود.به همین ترتیب برای ضدعفونی آب در سیستم پیش تصفیه از سیستم تزریق کلر یا ازن یا یووی استفاده می شود.

1. واحد اسمز معکوس (Reverse Osmosis Unit) :

۲-۱- پمپ فشار بالا :(High Pressure Pump) در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO ، آب پس از عبور از مرحله پیش تصفیه به وسیله پمپ فشار بالا وارد غشاهای اسمز معکوس می شود تا عملیات نمک زدائی انجام شود.

۲-۲- غشا اسمز معکوس (RO membrane) : غشا اسمز معکوس یا همان فیلتر ممبران RO اصلی ترین بخش یک سیستم تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس می باشد و وظیفه تصفیه و شیرین سازی آب را بر عهده دارد و آب را با دقت ۰.۰۰۰۱ میکرون تصفیه می نماید.

ممبرین های صنعتی عموما در طول های ۴۰ اینچ و قطرهای ۴ و ۸ اینچ موجود می باشد.

۲-۳- پرشر وسل ممبران (Membrane Pressure Vessel) :در آب شیرین کن صنعتی به روش اسمز معکوس ،  پرشر وسل ممبران جهت جایگذاری غشا اسمز معکوس (فیلتر ممبران RO) مورد استفاده قرار می گیرند.جنس این محفظه ها (پرشر وسل ها) معمولا از  فایبرگلاس ضد آب FRP و استنلس استیل می باشد و در قطرها ، طول ها و در فشارهای عملیاتی مختلف موجود می باشند.

۲-۴-سیستم شست و شوی مواد شیمیایی (CIP) :در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO سیستم CIP (Clean In Place) شامل پمپ سیرکولاتور ، مخزن ، پایپینگ و برخی ابزار کنترلی است که در زمان های گرفتگی فیلتر ممبران ، وظیفه شستشوی فیلترهای اسمز معکوس را بر عهد دارد، به این شکل که ابتدا داخل مخزن CIP ، محلول مناسب (اسیدی یا قلیایی) را تهیه کرده و سپس آن را از طریق پمپ سیرکولاتور در سیستم سیرکوله می کنیم تا گرفتگی های سیستم RO بر طرف شود. 

۲-۵-ابزار کنترلی و اندازه گیری (Meters and Transmitters): در سیستم های آب شیرین کن صنعتی برای پایش پارامترهای مختلف در تمامی قسمت های دستگاه تصفیه آب صنعتی از ابزارهایی شامل سوئیچ های فشار بالا و فشار پایین ، فلومترهای اندازه گیری جریان ، گیج های فشار سنج ، سیستم های PH متر ، ORP متر ، EC متر و همچنین انواع شیرهای کنترلی استفاده می شود.

۲-۶- تابلوی توزیع قدرت و مدار فرمان (Power Box and RO Controller) : در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO تابلو برق و سیستم کنترل مرکزی وظیفه دستور دادن ، اعلان خطا و کنترل تمامی سیستم ها و اجزای دستگاه RO را بر عهده دارد.این قسمت می تواند بصورت PLC با قابلیت کنترل اتوماتیک و نمایشگر HMI جهت مانیتورینگ کامل سیستم RO باشد ، و همچنین می توان از سیستم غیر اتوماتیک با پانل دستی استفاده نمود.

۲-۷-شاسی استقرار (Structure Frame): در دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس کلیه ادوات دستگاه بر روی یک شاسی از جنس استنلس استیل یا کربن استیل با رنگ ضد خوردگی مستقر می شوند.

۲-۸- لوله ها و اتصالات (Pipes and Fittings): در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO برای انتقال آب در داخل سیستم باید از لوله کشی و اتصالات مرتبط استفاده نمود.لوله ها و اتصالات دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO  باید به طور کامل قادر به تحمل حداکثر فشار عملیاتی موجود در سیستم باشند.به همین دلیل ، معمولا در قسمت پیش تصفیه برای لوله و اتصالات فشار پایین آب شیرین کن صنعتی  از جنس UPVC و برای لوله و اتصالات فشار بالا از استنلس استیل استفاده می شود.

 طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی RO :

برای طراحی دستگاه تصفیه اب صنعتی RO به مواردی از قبیل آنالیز آب خوراک ، کاربرد آب تولیدی ، دبی آب تولیدی مورد نیاز احتیاج می باشد.

پس از در دست داشتن موارد فوق ، می توان بخش پیش تصفیه و بخش اسمز معکوس دستگاه تصفیه آب صنعتی RO را طراحی نمود.

برخی از موارد مانند سایز لوله ها ، سایز فیلتر شنی ، فیلتر کربنی ، فیلتر میکرونی به صورت دستی محاسبه می شود و سپس با در دست داشتن آنالیز آب خوراک ، ریکاوری سیستم ، و دبی آب تولیدی مورد نیاز از طریق نرم افزارهای ROSA یا WAVE شروع به طراحی کرده و به سایر پارامترهای مورد نیاز جهت ساخت یک دستگاه آب شیرین کن صنعتی استاندارد دست می یابیم.

کاربرد دستگاه تصفیه آب RO :

کاربرد دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس بسیار گسترده می باشد ، اما می توان به صورت کلی به این شکل بیان کرد که در تمام صنایعی که به آب با کیفیت نیاز دارند باید از دستگاه آب شیرین کن صنعتی استفاده نمود ، مانند صنایع پتروشیمی – پالایشگاهی – کشاورزی- فولاد – تولید کاغذ – تولید کابل – مرغداری و دامپروری و بسیاری از صنایع دیگر و همچنین در صنایع حساسی که به آب بسیار با کیفیت نیاز دارند مانند صنایع داروسازی – صنایع الکترونیک – صنایع شیمیایی و آرایشی بهداشتی نیز از دستگاه های تصفیه آب صنعتی RO استفاده می شود.

که در زیر به برخی از کاربردهای آب شیرین کن صنعتی RO اشاره می شود :

• تولید آب شرب
• صنایع کشاورزی
• صنایع دام و طیور
• صنایع غذایی و لبنی
• صنایع فولاد و فلزات
• صنایع پرورش آبزیان
• صنایع رنگ و نساجی
• صنایع پزشکی و دارویی
• صنایع شیمیایی و آبکاری
• صنایع لاستیک و پلاستیک
• صنایع الکترونیک و باطری سازی
• صنایع پالایشگاهی ، پتروشیمی و نیروگاه ها
• صنایع تصفیه آب شهری و آب های بسته بندی
• تامین آب خوراک بویلرها ، دیگ های بخار و سیستم های حرارتی و برودتی

قیمت دستگاه تصفیه اب صنعتی RO :

قیمت دستگاه تصفیه آب RO به عوامل متعددی وابسته است ، از قبیل ظرفیت دستگاه ، کیفیت آب خام ورودی به دستگاه ، کیفیت آب تولیدی مورد نیاز و همچنین کیفیت قطعات بکار رفته در دستگاه آب شیرین کن صنعتی .

به دستگاه های تصفیه آب RO با ظرفیت ۵۰۰۰ لیتر در شبانه روز (۵ m^۳/d) به بالا ، دستگاه های تصفیه اب صنعتی RO گفته می شود که در جدول زیر به برخی از ظرفیت های دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO اشاره می شود.