آب شیرین کن صنعتی

رپورتاژ

• آب شیرین کن

فرایند شیرین سازی آب و حذف املاح موجود در آب شور یکی از راهکارهای مناسب برای استفاده از آب در مناطقی می باشد که با خشکسالی و کمبود آب و همچنین آلوده بودن (بالا بودن املاح) مواجه هستند. روش های شیرین سازی آب بسیار متنوع بوده و بر اساس فاکتورهای مختلف می توان آنها را تقسیم بندی نمود. به طوریکه به دو روش کلی حرارت دهی و غشایی می توان یون و املاح موجود در آب را کاهش داد تا در نهایت به استانداردهای لازم برای استفاده از آن به عنوان آب مورد استفاده دست پیدا کند.

• اسمز معکوس

اسمزمعکوس مهمترین فرایند غشایی است که با استفاده از آن می توان از محلولی به کمک یک غشا نیمه تراوا، املاح، یون ها ، مولکول ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب را حذف و آبی با استانداردهای مورد نیاز جهت مصارف مختلف بدست آورد.  سیستم اسمز معکوس که به وسیله ی فیلتر ممبران فرآیند جداسازی مولکول را در آب انجام می دهد.

• انواع دستگاههای آب شیرین کن (اسمز معکوس)

دستگاههای آب شیرین کن از لحاظ ظرفیت تولید آب تصفیه شده به 3 دسته اصلی دستگاههای خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی تقسیم بندی می شوند. دستگاههای خانگی (زیرسینکی) با ظرفیت تولید حداکثر 250 لیتر در شبانه روز عموما برای خانه ها و آشپزخانه ها و دفاتر اداری و …استفاده می شود. دستگاههای نیمه صنعتی با ظرفیت تولید حداکثر 2500 لیتر در روز قابل استفاده در کارگاهها و کارخانه های کوچک می باشند. برای تصفیه آب با ظرفیت های بیشتر باید از دستگاههای تصفیه آب صنعتی استفاده نمود. دستگاه های صنعتی می‌توانند حدقال 5000  لیتر  آب در شبانه روز تصفیه کنند ، برای مکان های بزرگ با مصرف زیاد مانند کارخانه‌ها ، بیمارستان‌ها و تامین آب شرب برای جوامع با جمعیت زیاد و … میتوان از دستگاههای صنعتی استفاده نمود.

• انواع آب شیرین کن های صنعتی

آب شیرین کن گلخانه ای:

برای داشتن گلخانه ای با بهره وری بالا, نیاز به آبی سالم داریم. با توجه به آنکه دسترسی به آبی سالم کاری سخت است و نمک های محلول در آب می­تواند برای گیاهان و ریشه های آن­ها مضر باشد، استفاده از آب شیرین کن صنعتی می­تواند امری مفید و به صرفه باشد.

عواملی از قبیل شوری آب­ ها، میزان املاح مورد نیاز برای هر گیاه و آلودگی آب های زیرزمینی باعث کاهش کیفیت خاک و در نتیجه کاهش رشد گیاهان می­شود. این عوامل می­تواند کسانی که در این حوزه فعالیت می­کنند را به استفاده از آب شیرین کن صنعتی ترغیب کند

مزایای استفاده از دستگاه آب شیرین کن در گلخانه:

• افزایش نفوذ پذیری آب در خاک
• جذب بهتر مواد غذایی توسط گیاه و در نتیجه کاهش مصرف سموم و کود های شیمیایی
• رفع علائمی از قبیل زردی برگ ها
• کاهش تجمع نمک در سطح خاک

مضرات عدم استفاده از دستگاه آب شیرین کن در گلخانه:

• به دلیل بالا بودن TDS یا EC آب آبیاری، رشد گیاهان به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد.
• TDS بالای آب موجب سوختگی برگ ها می شود.
• یون کلراید بالا در آب آبیاری موجب مسمومیت و خشک شدن گیاهان می­شود.

آب شیرین کن مرغداری:

بیش از 70% بدن جوجه ها از آب تشکیل می شود. به دلیل تاثیر مستقیم آب در متابولیسم جوجه ها و هضم غذای آن ها، آب بی کیفیت و سختی بالای آب باعث کاهش میزان رشد جوجه ها و افزایش بیماری ها می شود.

امروزه مرغداری در کشور ما به عنوان یک صنعت کاملا ضروری و حرفه ای شناخته می شود. با توجه به پیشرفت های صنایع تجهیزات مرغداری جهت تولید بالای طیور، تصفیه آب مرغداری امری ضروری است.

کامل ترین و متداول ترین روش برای تصفیه آب این واحدها استفاده از آب شیرین کن های صنعتی اسمز معکوس می­باشد. مرغداران در رابطه با آب خوراک طیور دارای مشکلات فراوانی هستند، برخی از این مشکلات شامل  املاح محلول جامد (TDS) و وجود باکتری ها و میکروارگانیسم ها در آب خوراک می­شود که باعث می­شود مشکلاتی از قبیل کاهش حلالیت در آب اتفاق بیفتد. این امر موجب حل نشدن کامل دارو ها در آب می­شود و باعث می­شود در ته تانک دارو، بصورت ژلاتینی رسوب دهد و باعث به هدر رفتن قابل توجهی دارو گردد. همچنین به دلیل این مشکلات گرفتگی لوله ها اتفاق می­افتد و مسیر آب رسانی به خاطر رسوب گرفتگی مسدود می­شود.

آب تولید شده توسط دستگاه های آب شیرین کن اسمزمعکوس RO پس از گذراندن فرآیندهای مختلف فیلتراسیون ( پیش تصفیه) در مرحله آخر عبور از غشاهای (ممبران) اسمزمعکوس کیفیت مورد نظر ( طبق استانداردهای آب آشامیدنی طیور) را برای مرغداران فراهم می سازد که این امر باعث بالا رفتن سلامت و کاهش تلفات طیور می گردد.

آب شیرین کن دریایی:

آب شیرین کن دریایی، سیستمی جهت شیرین سازی آب دریا برای مصارف مختلف از جمله شرب، کشاورزی و صنایع مختلف است. در گذشته به دلیل شوری بالای آب دریا استفاده از آن برای مصارف مختلف بسیار مشکل بود. امروزه با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در زمینه تصفیه آب از روش‌های مختلفی برای تصفیه آب دریا استفاده می شود. استفاده از دستگاه آب شیرین کن دریایی، امروزه در تمام دنیا به دلیل مزایای زیادی که دارد در حال افزایش است.

آب شیرین کمتر از 1% منابع آبی جهان را شامل می­شود. تخمین زده شده است که تا سال ۲۰۲۵ حدود 50% از جمعیت جهان در مناطق کم آب زندگی خواهند کرد که این امر اهمیت تصفیه و مدیریت آب را نشان می­دهد. کشور ما در منطقه خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد و با مشکل جدی کم آبی روبرو هستیم، از طرفی کشور ما از سمت شمال کشور با دریای خزر و از سمت جنوب با دریای عمان و خلیج فارس ارتباط مستقیم دارد. بنابراین استفاده از سیستم‌های آب شیرین کن دریایی به عنوان یک راهکار مناسب تأمین آب مورد نیاز کشور می­تواند مورد بحث قرار گیرد.

روش‌های مختلفی از قبیل تقطیر، الکترودیالیز و … برای شیرین کردن آب دریا وجود دارد اما روش اسمز معکوس به دلیل سادگی عملکرد و اجرا امروزه بسیار مورد استفاده قرار می­گیرد. از لحاظ اقتصادی این روش نسبت به سایر روش‌های تصفیه آب دریا در اولویت قرار می­گیرد. امروزه روش شیرین کردن آب بر اساس اسمز معکوس به عنوان سیستم پیشرو در این صنعت شناخته می­شود. کاربرد دستگاه آب شیرین کن دریایی در صنایع مختلف کشاورزی، دامداری و طیور، شرب و تأسیسات ساحلی و کشتی ها به کار می رود. همچنین کیفیت آب تولید شده در این روش بسیار بالا است.

آب شیرین کن کشاورزی:

در اکثر مناطق کشور مخصوصا مناطق خشک از پمپاژ آب زیرزمینی برای تامین آب کشاورزی استفاده می­شود. گاهی پمپاژ بیش از اندازه ی سفره های آب زیرزمینی در بحث کشاورزی باعث نفوذ به آب های شور می شود. آب شور برای رشد گیاهان مفید نمی­باشد و باید این آب را با استفاده از روش هایی به آب شیرین تبدیل کنیم تا امکان افزایش رشد محصولات در بخش کشاورزی فراهم شود. استفاده از آب شیرین کن کشاورزی اسمز معکوس یکی از روش های تبدیل آب شور به آب شیرین است که تقریبا در تمامی کشور ها برای ارتقا کیفیت و رشد محصولات از این روش استفاده می­شود.

سختی آب مورد استفاده در امور کشاورزی باید پایین باشد تا بتوان محصولاتی با کیفیت مطلوب تولید نمود. در صورتی که آب مورد استفاده در کشاورزی شور باشد، محصولات حاصل از آن رشد و کیفیت مطلوبی نداشته و در مقایسه با محصولات حاصل از آب شیرین تازگی و طراوت آن ها قابل قبول نمی­باشد. در این صورت اهمیت استفاده از آب شیرین کن کشاورزی نمایان می­شود. درصورت استفاده­ی درست و بهینه از آب شیرین کن کشاورزی علاوه بر اینکه آب شور تبدیل به آب شیرین کشاورزی می شود، باعث رشد بهینه و مطلوب محصولات کشاورزی شده و بازدهی بالا را برای کشاورزان فراهم می آورد. کشاورزان با خرید یک آب شیرین کن کشاورزی می توانند تولید و کفیت محصولات خود را تا حد بسیاری ارتقا دهند.

آب شیرین کن بیمارستانی:

یکی از تجهیزات اصلی مورد استفاده در بیمارستان آب‌شیرین‌کن صنعتی است. از آب پالایش‌شده توسط این دستگاه برای موارد مختلفی ازجمله آب شرب بیماران و کادر درمان، شستشوی البسه کارکنان و کادر درمان و بیماران استفاده می‌شود.

از دیگر کارکردهای مهم استفاده آب‌شیرین‌کن صنعتی در بیمارستان استریلیزه کردن وسایل مورداستفاده در اتاق عمل ، دیالیز بیماران که نیاز به دیالیز دارند و به‌عنوان حلال در آزمایشگاه‌های درمانی بیمارستان استفاده می‌شود. از اهمیت وجود آب‌شیرین‌کن در بیمارستان باید به این نکته اشاره‌کنیم که سلامت و کیفیت آب بیمارستان تأثیر مستقیم در سلامت بیماران و کادر درمان دارد. بنابراین دستگاه آب‌شیرین‌کن صنعتی در بیمارستان یک وسیله‌ی مهم و حیاتی به شمار می‌رود. و این اهمیت در بحث دیالیز و استریلیزه کردن وسایل اتاق عمل نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.

• قسمتهای مختلف دستگاه آب شیرین کن صنعتی
• پیش تصفیه

تصفیه مقدماتی یا پیش تصفیه، به منظور استفاده بهینه از ممبران ها و افزایش طول عمر آن انجام می گیرد و در طی این عملیات آب آماده عبور از ممبران می شود. عملیات پیش تصفیه آب ورودی شامل مراحل زیر است.

فیلتر شنی:: مواد معلق و کلوئیدی موجود در آب موجب گرفتگی ممبران می شود. میزان رسوب گذاری آب وردی با اندیس SDI تعیین می گردد و لازم است که مقدار آن کمتر از حد مجاز باشد. به منظور کاهش کدورت و ذرات معلق آب از فیلتر شنی استفاده می شود.

فیلتر کربنی: جهت حذف رنگ، بو و حذف بار آلی موجود در آب ورودی از فیتر کربنی استفاده می شود، همچنین برای حذف کلر آزاد موجود در آب جهت جلوگیری از ورود کلر به ممبران ها و آسیب به آن از این فیلتر استفاده می شود. لازم به ذکر است در صورت بالا بودن کلر آزاد در آب از حد استاندارد میبایست با تزریق متابی سولفید سدیم کلر آزاد را حذف نمود.

فیلتر کارتریج یا میکرو فیلتر: میکرو فیلتر رسوبگیرجهت حذف ذرات رسوب، شن، خاک و ذرات گل ولای تا اندازه 5 میکرون و ذرات معلق عبور کرده از فیلتر شنی بکار می رود.

• نمک زدایی

در مرحله بعد آب به واحد اسمز معکوس یا نمک زدایی انتقال می یابد که در آن یک پمپ فشار بالا فشار بسیار زیادی را به محلول بسیار متمرکز وارد میکند و آب را به فیلتر ممبران نیمه تراوا انتقال می دهد به این ترتیب نمکهای باقیمانده ، مواد معدنی و ناخالصیهای محلول که پیش فیلتر نمیتواند آنها را بگیرد در این مرحله جدا میشوند. همچنین جهت جلوگیری از رسوب به ممبران از پکیج تزریق ضد رسوب (آنتی اسکالانت) استفاده می شود. آب تازه قابل آشامیدن از انتهای کم فشار غشا خارج می شود در حالیکه نمک ها، مواد معدنی و سایر ناخالصی ها از انتهای دیگر تخلیه می شوند. در نهایت می توان با تزریق کلر، گاز ازن و یا با عبور آب از فیلترهای UV  هر نوع باکتری و میکروب باقی مانده در آب را حذف و آن را جهت استفاده در دسترس قرار داد.

• تجهیزات دستگاه آب شیرین کن صنعتی ساخت شرکت مهاب
• سیستم پیش فیلتراسیون شامل فیلترشنی، فیلترکربنی و فیلترکارتریج به همراه شیرهای بکواش اتوماتیک
• مخازن فیلترشنی و فیلترکربنی از فایبرگلس فشرده برندهای هیدروتک و مارتین
• شاسی دستگاه از جنس استیل ضد زنگ یا کربن استیل با سه لایه پوشش مناسب رنگ اپوکسی و مقاوم در برابر خوردگی
• محفظه تحت فشار(Pressure Vessel) ساخت CODELINE امریکا.
• ممبران 4 اینچ و 8 اینچ ساخت شرکت DOW آمریکا (FILMTEC)
• پمپ های فشار قوی برندهای DONFOSS، GRUNDFOS، EBARA، LOWARA، LEO و …
• تابلو برق تمام اتوماتیک دارای سیستم تنظیم و کنترل PLC و ROC
• پمپ های تزریق ساخت برندهای ایتالیایی SEKO، ETATRON، INJECTA
• سیستم اسیدشویی CIP جهت شستشوی ممبران و چلوگیری از گرفتگی آنها
• سیستمهای تزریق ضد رسوب (آنتی اسکالانت(، متابی سولفید سدیم (SMBS) جهت حذف کلر آزاد
• سیستم اتوفلشینگ اتوماتیک جهت خارج کردن پساب از روی سطح ممبران
• تجهیزات و ابزار کنترلی شامل فلومتر، فشارسنج، تی دی اس متر و هداست سنج
• لوله کشی استیل در بخشهای تحت فشار و UPVC در بخشهای کم فشار
• شیرهای فشارشکن و تنظیم جریان
• لامپ UV در قسمت خروجی جهت حذف آلودگی و میکروب احتمالی
• طراحی آب شیرین کن صنعتی
• آنالیز آب ورودی (Feed water data)

آب ورودی: در طراحی آب شیرین کن صنعتی  RO انتخاب نوع آب ورودی به سیستم اهمیت زیادی دارد.. نوع آب ورودی میتواند آب چاه، آبهای سطحی و دارای پیش تصفیه، آبهای لب شور و آبهای شور مانند آب دریا باشد. شاخص SDI کیفیت آب ورودی را نشان می دهد.

یونهای محلول در آب ورودی:  مقدار یونهای کلر، کلسیم، منیزیوم، آرسنیک، باریم، آلمینیوم، سلنیوم و …توسط آزمایشگاههای معتبر سازمان محیط زیست و یا اداره آب فاضلاب باید در اختیار قرار گیرد.

TDS:  مهمترین پارامتر در کیفیت آب ورودی که بیانگر غلظت کل ترکیبات جامد محلول در آب است. هرچه مقدار این پارامتر کمتر باشد، آب ورودی خلوص و کیفیت بیشتری دارد. با توجه به میزان TDS آب ورودی، نوع و جنس پمپ و اتصالات در طراحی سیستم مشخص می شوند. وظیفه اصلی سیستم تصفیه آب اسمز معکوس کاهش این پارامتر می باشد. در طراحی سیستم RO با این کمیت بسیار سر و کار داریم و اجزای سیستم اسمز معکوس را بر اساس TDS آب ورودی انتخاب و طراحی می کنیم.

PH: این پارامتر نیز در طراحی آب شیرین کن های صنعتی مخصوصا در انتخاب نوع جنس تجهیزات اهمیت بسیاری دارد، معمولا رنج 6-8 مقدار ورودی قابل قبول برای این پارامتر است.

• مشخصات آب خروجی سیستم
  یکی از نکات مهم در طراحی آب شیرین کن های صنعتی نوع آب خروجی سیستم می باشد که با توجه به نیاز کارفرما کیفیت (TDS)، ظرفیت (بر حسب m3/d ، m3/h، gpm) و PH تعیین می شود.

الگوی جریان سیستم RO
در آب شیرین کن های صنعتی سه نوع جریان ورودی، محصول (Permeate) و جریان دور ریز یا غلیظ شده (Concentrate)  وجود دارد، بسته به نوع طراحی دستگاه و استفاده از این جریان غلیظ شده ، الگوی جریان دستگاه دارای سه نوع زیر می باشد:

الگوی جریان پیوسته (continuous): هنگامی که جریان غلیظ شده یا دور ریز به طور کامل از سیستم تخلیه شده و وارد فاضلاب می شود، الگوی جریان را پیوسته می گویند.

الگوی جریان ناپیوسته (Batch): زمانی که جریان غلیظ شده به طور کامل به پمپ RO و تانک خوراک برگشته و دوباره در سیستم RO تصفیه می شود، این جریان را ناپیوسته می گویند و هنگامی از این جریان استفاده می گردد که هدف از طراحی تصفیه و کاهش حجم دور ریز باشد. بنابراین بازیابی یا ریکاوری سیستم در این حالت بالا می رود.

الگوی جریان نیمه پیوسته (Semi-continuous): ممکن است که طراحی دستگاه به گونه ای انجام شود که بخشی از جریان غلیظ شده مجدداً وارد سیستم RO شده و مورد تصفیه قرار بگیرد. بنابراین در این حالت سیستم آب دور ریز کمتری را تولید می کند.

درصد بازیافت یا ریکاوری آب شیرین

مقدار ریکاوری دستگاه آب شیرین کن صنعتی به عوامل متعدد از جمله کیفیت آب ورودی، ظرفیت دستگاه، تعداد ممبران و نحوه قرار گیری آن، فشار پمپاژ و تجهیزات مورد استفاده بستگی دارد.

• نصب و راه اندازی دستگاه

برای راه اندازی یک آب شیرین کن صنعتی ، ابتدا می بایست نقشه ابعاد و اندازه دستگاه توسط شرکت تولید کننده آب شیرین کن به کارفرما داده شود تا جانمایی مناسب با توجه به سیستم لوله کشی محل نصب صورت پذیرد.

قبل از اتصال پیش تصفیه و قسمت اسمز معکوس باید خروجی پیش تصفیه از لحاظ کدورت و املاح معلق مورد بررسی قرار گیرد.

موارد زیر قبل از اتصال به شبکه آب ورودی می بایست کنترل گردد..

• اطمینان از نبودن کلر آزاد و محلول در آب ورودی
• کنترل شیرها و اتصالات فیلترهای شنی و کربنی
• تنظیم درصد تزریق مواد شمیایی ضد رسوب
• کنترل قرارگیری صحیح ممبران در وسلها
• نحوه عملکرد صحیح سیستم فلاشینگ
• اطمینان از خاموش بودن سیستم RO زمانی که پمپ­ های تزریق مواد شیمیایی خاموش هستند.
• تنظیم تابلو برق
• تعمیرات و نگهداری

تعویض ممبران: روش دقیق و استانداردی برای زمان تعویض فیلتر ممبران تعریف نشده است. به عبارتی دیگر، تعداد سالهایی که از ممبران استفاده شده است، نقش تعیین کننده ای در عمر ممبران ندارد. زمان تعویض ممبران بیش از هر چیزی تابع کیفیت “نگهداری” از ممبران و دستگاه تصفیه آب است. شرکتهای سازنده ممبران عمر مفید حداقل 3 سال را تضمین کرده اند. شرکت مهاب با اتکا به تجربه سالها تولید دستگاههای آب شیرین کن صنعتی معیارهای مختلفی را جهت تعویض ممبران در نظر می گیرد که به طور خلاصه به برخی از آنها اشاره میکنیم

• افزایش املاح محلول (TDS) و یا هدایت الکتریکی (EC) آب تصفیه شده خروجی
• کاهش میزان آب خروجی از دستگاه آب شیرین کن صنعتی
• کاهش درصد ریکاوری دستگاه
• افت فشار آب دور ریز نسبت به آب خام ورودی

شستشوی CIP یا اسیدشویی: یکی از مهمترین و اساسی ترین مراحل نگهداری این دستگاهها می باشد.تعیین زمان مناسب شستشوی ممبران تصفیه آب RO به نوع آب خام و نوع رسوب دارد. به طور معمول زمان شستشوی ممبران اسمز معکوس بین 4-6 ماه توصیه می شود. در صورتیکه کیفیت آب خام خوب باشد، تا یکسال هم دستگاه تصفیه آب RO نیاز به شستشو ندارد. به طور کلی هر زمان که تولید اب دستگاه حدود 10% کاهش پیدا کرد، ممبران ها نیاز به شستشوی CIP  دارند.