نمکزدائی به روش اسمز معکوس
شرح فنی فرآیندبرای نمک زدائی از دو فرآیند غشائی اسمز معکوس (RO)و الکترودیالیز (ED) استفاده میشود. فرآیندالکترودیالیز معمولاً در آمریکای لاتین و دریایکارائیب کاربردی ندارد. در فرآیند اسمز معکوس آبمحلول نمکی (شور) بافشار تنظیم شده باعبور از یکغشاء نفوذپذیر نسبت به آب از نمکهای موجود در محلولجدا میشود. اختلاف فشار ایجاد شده بین فشار آبورودی و آب حاصل باعث عبور جریان آب از غشاءنفوذناپذیر میشود و فشار اولیه آب ورودی انرژیزیادی لازم است میزان فشار لازم جهت انجام عملنمکزدائی برای آبهای شور از ۲۵۰ تا Psi ۴۰۰ و برایآب دریا از ۸۰۰ تا ۱۰۰۰Psi میباشد.در عمل آب ورودی به یک محفظه بسته در برابر غشاء پمپتا فشارش تنظیم شود. با عبور آب حاصل از غشاء، آبورودی باقیمانده و محلول شور مدام غلیظتر میشوند وبهمنظور کاهش غلظت املاح محلول باقیمانده باید بخشیاز این محلول ورودی غلیظ شده شور از محفظه خارج شود.اگر این املاح تخلیه نشوند غلظت املاح موجود در آبورودی افزایش مییابد و برای غلبه بر فشار اسمزی کهبهطور طبیعی افزایش یافته نیاز به انرژی ورودیزیادی میباشد. روش اسمز معکوس دارای چهار فرآیندمهم میباشد: ۱) پیش تصفیه ۲) تنظیم فشار ۳) جداسازیغشائی ۴) پس تصفیه
● پیش تصفیه
آب ورودی بهوسیله خارج کردن ذرات جامد معلق، تنظیمPH و قرار دادن یک مانع برای جلوگیری و کنترل گرفتگیمنافذ غشائی بهوسیله ذراتی نظیر: سولفات کلسیم، ازبیش تصفیه میشود تا متناسب با اندازه منافذ غشاهاشود.
● تنظیم فشار
پمپ فشار آب ورودی را به اندازهای بالا میبرد تامناسب با منافذ غشاء و میزان نمک موجود در آب ورودیشود.
● جداسازی
آب حاصل از فرآیند نمکزدائی از غشاهای نفوذپذیرعبور میکنند در حالی که این غشاها منابع عبورنمکهای محلول میشوند. عبور آب ورودی از غشاء منجربه تولید جریان آب شیرین و جریان آب شور تغلیظ شدهمیشود. از آنجائی که غشاها نمیتوانند کاملاً مانععبور نمکهای محلول در آب شوند، درصد ناچیزی از نمکاز غشا عبور میکند و در آب حاصل باقی میماند. نحوهقرار گرفتن غشاهای مارپیچی و رشتهای کوچک تو خالیاز رایجترین غشاهای مورد استفاده میباشند.معمولاً غشاها را از استات سلوز، پلیآمیدهایآروماتیک و یا امروزه از ترکیبات با لایه نازکی ازپلیمر میسازند. از هر دو نوع غشا برای نمکزدائیآبشور و آب دریا استفاده میشود گرچه نوع غشا وساختمان مجرای فشار بسته به فشارهای عملیاتی مختلفمورد استفاده برای همه دو نوع آب متفاوت میباشد.
● پایابی
قبل از انتقال آب حاصل از غشا به سیستم توزیع و مصرفآن بهعنوان آب آشامیدنی باید PH آن تنظیم و گاززدائی شود. آب حاصل از میان ستون تهویه عبور میکندو Ph ان تقریباً از ۵ به ۷ افزایش مییابد. در بیشترمواقع آب حاصل در مخزن ذخیره میشود تا بعدها مورداستفاده قرار گیرد.
● موارد کاربرد
از سال ۱۹۶۰ تا ۱۹۸۰ (در طی ۲۰ سال) ظرفیتدستگاههای نمکزدائی اسمز معکوس فروخته یانصب شده۱،۰۵۰،۶۰۰ متر مکعب در روز بوده است. در طی ۱۵ سالگذشته بهدلیل کاهش هزینه و پیشرفتهای فنی اینظرفیت رو به افزایش بوده است. آب نمک زدائی شده بهروش اسمز معکوس برای آشامیدن مناسب و دارای مصارفصنعتی و کشاورزی میباشد.
● آب آشامیدنی
از فنآوری اسمز معکوس اخیراً در آرژانتین و منطقهشمال شرق برزیل برای نمکزدائی آبهای زیرزمینی مورداستفاده قرار میگیرد. نحوه طراحی غشاهای جدید بهگونهای است که در فشارهای بالاتر (۷ تا ۵/۸ اتمسفر)قابل بهرهبردای هستند و دارای کارآئی بیشتری نیزمیباشند (۶۰ تا ۷۵ درصد از املاح (نمک) به اضافه تقریباً همه موجودات ریز زنده، ویروسها، باکتریهاو سایر آلایندههای شیمیائی از آب ورودی میشوند).
● صنعت
در صنایعی نظیر ساخت و تولید قطعات الکتریکی مخصوصاًصنایع غذائی و فرآوردههای داروئی نیاز به آب خالصاست که از اسمز معکوس بهعنوان عامل فرآیند تولیدجائی که غلیظ شدن و یا تجزیه و تفکیک جریانی از مایعاستفاده میشود.
● کشاورزی
کشاورزان گلخانهای و آبکشتی نیز اقدام به استفادهاز اسمز معکوس برای نمکزدائی و تصفیه آب مورد نیازجهت آبیاری کردهاند (تعداد باکتریها و نماتدهایموجود در آب حاصل از اسمز معکوس رو به کاهش است کهاین مسئله همچنین باعث کنترل بیماریهای گیاهان نیزمیشود). در ایالت فلوریدای آمریکا کشاورزی که تولیدکننده خیارهای اروپائی در گلخانهای به اندازه ac۲۲است. برای آبیاری بهجای استفاده از آبهای سطحیآلوده از یک منبع آب زیرزمینی شور که به روش اسمزمعکوس نمکزدائی شده است استفاده کرده که محصولش از۴۰۰۰dozen خیار در روز به ۷۰۰۰dozen افزایش یافتهاست. دستگاه اسمزی به ظرفیت ۳۰۰۰ لیتر در روز آبی باکمتر از ۱۵ میلیگرم لیتر سدیم تولید میکند.در برخی از جزایر دریای کارائیب مانند آنتیگوا، باهاماس و جزایر دست نخورده انگلیس از فنآوری اسمزمعکوس برای تأمین ذخایر آب همگانی که نسبتاً موفقنیز بوده است استفاده میشود. شرکت آب آنتیگوا بااستفاده از ۵ دستگاه اسمز معکوس آب مورد نیاز منطقهرا تأمین میکند. هر دستگاه اسمز معکوس ظرفیتی معادل۷۵۰،۰۰۰ لیتر در روز دارد.از ژانویه ۱۹۹۴ تا جون ۱۹۹۵ (در طی ۱۸ ماه) دستگاهآنتیگوا آبی در حدود ۱/۶ تا ۷/۹ میلیون لیتر در روزتولید کرده است.علاوه بر این هتلهای بزرگ و یک شرکت بطری سازی نیزمجهز به دستگاههای نمکزدائی شدهاند.در جزایر دست نخورده انگلیس کل آب مورد نیازجزیرهتورتولا و تقریبا ۹۰ درصد آب مورد نیازجزیرهدست نخورده گورد با استفاده از نمکزدائی تأمینمیشود. در تورتولا با استفاده از ۴۰۰۰ اتصال آبیموجود، آب مورد نیاز ساکنان آن که در حدود ۱۳۵۰۰ نفرو بازدید کنندگان که تقریباً ۲۵۶،۰۰۰ نفر در سالهستند، تأمین میشود. در سال ۱۹۹۴شرکت آب تورتولا۹۵۰ میلیون لیتر آب نمکزدائ شده خریداری کرد.جزیره گورد دارای دو دستگاه نمکزدائی آب دریا استکه هر دو دستگاه دارای دو ورودی به دریا هستند که درحدود ۴۵۰ متر در امتداد دریا گسترده شدهاند. ایندستگاهها ساکنان این منطقه را که حدود ۲۵۰۰نفرهستند و گردشگران سالیانه آن که در حدود ۴۹۰۰۰ نفرمیباشند تحت پوشش قرار داده است. در گورد حدود ۶۷۵مشترک آب شهری وجود دارد.در سال ۱۹۹۴ شرکت آب جزیرهگورد ۸۰ میلیون لیتر آب برای توزیع خریداری کرد. درآمریکای جنوبی مخصوصاً در نواحی روستانشین آرژانتین،برزیل و شیلی شمالی از روش اسمز معکوس براینمکزدائی کمتر استفاده میشود.● راهاندازی و نگهداریدر طی ۱۵ سال گذشته نحوه استفاده و کار با فنآوریاسمز معکوس بهتر شده است و تعداد کمی از دستگاههادارای مشکلات کاربردی دراز مدتی بودهاند. زمانی کهدستگاهی که دارای طراحی و ساخت مناسبیاست نصبمیشود. برای استفاده از فنآوری اسمز معکوس بایدسیستم بهطور روزانه کنترل شود وی ک برنامه سازمانیافتهای جهت حفاظت پیشگیرانه وجود داشته باشد.محافظت پیشگیرانه شامل کالیبره کردن وسایل، تنظیمپمپ، بررسی و تنظیم سوخت شیمیائی، یافتن محل نشت وتعمیر آن، تعمیر ساختاری سیستم براسا یک برنامهزمانبندی شده میباشد. مشکل اصلی کاربردی (عملیاتی)که مرتبط میشود به استفاده از دستگاههای اسمزمعکوس؛ گرفتگی منافذ غشاها میباشد.گرفتگی زمانی ایجاد میشود که منافذ غشاها بهوسیلهاملاح یا ذرات ریز معلق مسدود میشوند که این مسئلهباعث کاهش مقدار آبی میشود که میتواند تصفیه شود.گرفتگی غشاء را میتوان بهوسیله شستشو یا تمیز کردن(هر ۴ ماه یکبار) و یا بهوسیله تعویض قطعات صافیفشنگی (هر ۸ هفته یک بار) بر طرف کرد. عمر غشاها درآرژانتین ۲ تا ۳ سال است گرچه در کاتالوگ عمر آنبیشتر گزارش شده است.جهت راه اندازی، نگهداری، کنترل و تنظیم دستگاههایاسمز معکوس کادر مهندسی آموزش دیده مورد نیاز برایدستگاهی به ظرفیت ۲۰۰ متر مکعب در روز تقریباً یکنفر و دستگاهی به ظرفیت ۴۰۰۰ متر مکعب در روز سه نفرمیباشد.
● پیچیدگی دستگاه
با توجه به هزینه زیاددستگاههای اسمز معکوس، تنهاشرکتهای خدماتی نظیر شرکت آب با تعداد زیادی مصرفکننده و صنایع و هتلها از این تکنولوژی استفادهمیکنند.در نواحی روستانشین جائی که هیچ راه دیگری برایتأمین آب وجود ندارد از دستگاههای اسمز معکوس باظرفیت کم، استفاده میشود. در مناطقی نظیر جزایر دستنخورده انگلیس، دولت زمین مورد نیاز را تأمین ومالیات و بخشودگیهای مالیاتی را پرداخت و کیفیت وکمیت آب حاصل را کنترل میکند. دولت همچنین آب راتوزیع کرده و در برخی موارد در راه اندازی دستگاههانیز مشارکت میکند.
● هزینهها
علاوه بر سرماه اصلی جهت راه اندازی دستگاههای اسمزمعکوس هزینههائی نظیر برق، تعویض غشاء، و کارگر نیزوجود دارد.تمام فن آوریهای نمکزدائی متداول نیاز به انرژیزیادی دارند. مجمع بینالمللی نمک زدائی با طراحیبرنامه نرمافزاری درباره هزینههای نمکزدائی آبدریا باعث فراهم آوردن ابزارهای ریاضی (دقیق و حسابشده) به منظور بر آورد سرمایه نسبی و کل هزینههایمربوط به فرآیندهای نمکزدائی آب دریا شده است.
● سودمندی فنآوری
۲۵ سال پیش محققان تلاش میکردند تا با استفاده ازفشار ۶۰۰psi و با عبور جریانی معادل ۱۸۰ از غشا سببجدا شدن آب از آب ورودی شوری که دارای ۹۰ درصد نمکاست (کل املاح محلول در آب ۱۵۰۰ میلیگرم در لیتر)شوند.امروزه تأسیسات آبهای شور میتوانند ۹۸ درصد از نمکآب ورودی که کل املاح محلول آب ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ میلیگرمدر لیتر میباشد را با استفاده از فشار ۶/۱۳ تا ۱۷اتمسفر و با عبور جریانی معادل ۲۴ متر مکعب در روز وبا ضمانت ۵ سال کار بدون تعویض غشا جدا کنند.درپیشرفتهترین فنآوری روز به جای استفاده از غشاهایاستات سلولز و پلی آمید از غشاهای مرکب با لایه نازکاستفاده میکنند.غشاهای مرکب میتوانند در میدان بیشتری از تغییراتPH در دماهای بالاتر و در محدوده شیمیائی وسیعتریکار کنند و نسبت به شرایط و استفادههای نادرستموجود در بیشتر مصارف صنعتی مقاوم میباشند. بهوطرکلی با گذشت زمان بهبود کارآئی دستگاههای نمکزدائیاسمز معکوس افزایش یافته تا جائی که دیگر غشاها دچارگرفتگی و انسداد نمیشوند. استفاده از این تکنولوژیدر مناطقی که بهراحتی به آب دریا و یا آبهایزیرزمینی شور دسترسی دارند مناسب میباشد.
● مزایا
روش انجام فرآیند کار سادهای است، تنها مشکلیافتن یا تولید کردن یک منبع آب ورودی بدون موادخارجی میباشد که این مسئله سبب میشود تا غشا کمترنیاز به شستشو داشته باشد.▪ ممکن است نحوه مونتاژ دستگاهها از قطعات از پیشبستهبندی شده باشد که میزان تولید آب حاصل از چندلیتر در روز تا ۷۵۰ هزار لیتر در روز برای آبهایشوروتا ۴۰۰ هزار لیتر در روز برای آب دریا میباشد ودر نتیجه دستگاههای اسمز معکوس در مواقع مورد نیازبرای استفاده از آب ذخیره بسیار مناسب میباشد.▪ هزینه نصب پائین▪ ظرفیت تولید دستگاههای اسمز معکوس خیلی زیاد استو از ۲۵،۰۰۰ تا ۶۰،۰۰۰ متر مکعب در روز میباشد.▪ در ساخت دستگاهها از مواد غیر فلزی که به نگهداریکمتری نیاز دارند استفاده میشود.▪ بای تولید ۱۰۰۰ لیتر آب حاصل از آب شور از ۱ تا ۳کیلووات ساعت انرژی مورد نیاز میباشد.فنآوریهای اسمز معکوس میتوانند از منابع آبینامحدودی چون دریا استفاده کند.▪ بهجزء نیاز به تخلیه آب شور اسمز معکوس دارای اثرزیست محیطی بسیار ناچیزی دارد.▪ این فنآوری استفاده از مواد شیمیائی را به حداقلمیرساند.
● معایب
استفاده درست از غشاها▪ معمولاً باید برای خروج ذرات بسیار ریز آب ورودیاز پیش تصفیه شود (بهمنظور افزایش طول عمر غشاء)▪ در هنگام طوفان ممکن است وقفهای در کاردستگاههائی که از آب دریا استفاده میکنند ایجادشود (بهدلیل افزایش تعلیق ذرات بسیار ریز و افزایشذرات جامد معلق در آب دریا در واحد حجم).▪ برای به کار انداختن دستگاه اسمز معکوس نیاز به مصالح و تجهیزات استاندارد با کیفیت بالا میباشد.▪ اغلب برای طراحی، ساخت و راهاندازی دستگاههانیاز به افراد مجرب خارجی میباشد.▪ باید لیستی از قطعات یدکی تهیه شود مخصوصاً اگردستگاهها ساخت کشور خارجی باشند.▪ برای جلوگیری از اثرات زیان بخش زیست محیطی بایدبرای خارج کردن آبهای خیلی شور دقت کافی بهعملآید.▪ در این فنآوری خطر آلوده شدن غشاها با باکتریهاوجود دارد. وجود باکتریها در جریان آبشور سبب رشدآنها در روی غشا و این امر سبب بدبو و بدمزه شدن آبحاصل میشود.▪ فنآوریهای نمکزدائی به منبع انرژی مطمئنی نیازدارند.▪ فنآوریهای نمکزدائی در مقایسه با سایر روشهانظیر استخراج آبهای زیرزمینی یا بهرهبرداری از آبباران بسیار پرهزینه هستند.
● پذیرش فرهنگی
چنین استنباط میشود که فنآوری اسمز معکوس پزهزینه و پیچیده هستند و اینکه استفاده از این فنآوریمحدود میشود به مناطق ساحلی دارای آبهای زیرزمینیشور که دسترسی به فنآوریهای متداولتر را ندارند،بالتبع استفاده از این روش در شرایط معمولی که امکاندسترسی به آب شرب از روشهای سادهتر امکانپذیراست، رایج نمیباشد
مطالب تصادفی:
بوستر پمپ - جمعه نوزدهم فروردین 1390
مزایای سیستم لوله كشی كلكتوری - جمعه نوزدهم فروردین 1390
شبكه آب رسانی - جمعه نوزدهم فروردین 1390
جدول استاندارد خروجي فاضلاب ها - جمعه نوزدهم فروردین 1390
شبکه های فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین 1390
تصفيه پساب هاي صنعت آبكاري - جمعه نوزدهم فروردین 1390
فلزات سنگین در فاضلاب - جمعه نوزدهم فروردین 1390
وبا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
سالمونلازیس - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
شيگلا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
يرسينيا انتروكوليتيكا - سه شنبه شانزدهم فروردین 1390
طرح و محاسبه سپتیک تانک - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
لوله های مورد استفاده در شبکه جمع آوری فاضلاب - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
خوردگی میکروبیولوژی و نحوه کنترل آن - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
سیستم های بالابری در چاه - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
پرآب ترین جلگه ایران کلافه از پیامد های سدسازی - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
کمبود آب یک میلیارد نفر از ساکنان زمین را تهدید می کند - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
سدسازی تنها راهکار تأمین آب نیست - یکشنبه چهاردهم فروردین 1390
روشهای آبرسانی - شنبه سیزدهم فروردین 1390
دانلود متون آموزشی در زمینه آب و فاضلاب - شنبه سیزدهم فروردین 1390
کنترل کیفیت آب های آشامیدنی - شنبه سیزدهم فروردین 1390
شاخص های آب آشامیدنی - شنبه سیزدهم فروردین 1390
کاربرد سیستم HACCP راهبردی نوین در کنترل کیفیت آب آشامیدنی - شنبه سیزدهم فروردین 1390
تامین آب و مدیریت مصرف در عصر جدید - شنبه سیزدهم فروردین 1390
آب، فقر و توسعه - شنبه سیزدهم فروردین 1390
تهیه آب برای صنعت - جمعه دوازدهم فروردین 1390
املاح آب و ارزش تغذیهای آنها - جمعه دوازدهم فروردین 1390
شبكه فاضلاب شهري در پيشگيري از اسهال كودكان نقش محوري دارد - جمعه دوازدهم فروردین 1390
بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو - جمعه دوازدهم فروردین 1390
ايمني وبهداشت ساختمان واحد كلرزني در تصفيه خانه ها - جمعه دوازدهم فروردین 1390
46 راه براي صرفه جويي و مصرف بهينه آب - جمعه دوازدهم فروردین 1390
مديريت كلرزني آب آشاميدني - جمعه دوازدهم فروردین 1390
ژئوسنتتیک - جمعه دوازدهم فروردین 1390
پلی وینیل کلراید - جمعه دوازدهم فروردین 1390
اصول و مفاهیم اصلی محیط زیست - جمعه دوازدهم فروردین 1390
تخلخل و نفوذپذیری - جمعه دوازدهم فروردین 1390
چرخه متابولیسمی فسفر - جمعه دوازدهم فروردین 1390
میکروب شناسی صنعتی - جمعه دوازدهم فروردین 1390
آدنوزین تری فسفات (ATP) - جمعه دوازدهم فروردین 1390
انواع کرم - جمعه دوازدهم فروردین 1390
باکتری های مغناطیسی - جمعه دوازدهم فروردین 1390
جلبک - جمعه دوازدهم فروردین 1390
انواع میکرو ارگانیسم های خاک - جمعه دوازدهم فروردین 1390
انواع جلبک و سیانو باکتریا در سنگ آهک - جمعه دوازدهم فروردین 1390
جدا سازی یون فلزی آلاینده آب - جمعه دوازدهم فروردین 1390
سنگ های آهکی - جمعه دوازدهم فروردین 1390
سیل بندها - جمعه دوازدهم فروردین 1390
رزین ها - جمعه دوازدهم فروردین 1390
بهره برداری از آب زیر زمینی - جمعه دوازدهم فروردین 1390
نمکزدایی از آب دریا - جمعه دوازدهم فروردین 1390
مختصری در باره چگونگی تصفیه آب و فاضلاب - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
ویژگی لوله های آگفا - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
پروژه تصفیه خانه آب شرب شهرستان تکاب - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
آب به حساب نیامده - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389
استفاده از فرایند انعقاد در حذف آرسنیک از آب - یکشنبه پانزدهم اسفند 1389