آشنایی با روشهای تمیز کردن فیلتر ممبران صنعتی
شستشوی ممبران میتواند به چند شیوه مجزا و گاهی با ترکیب آنها انجام شود:
- شستشو و تخلیه رو به جلو Forward Flush: در این روش مسیر خروجیِ پساب باز شده و لایههای غشاء با آب خام ورودی شستشو داده میشوند. به دلیل باز بودن مجرای خروجی، جریان آبِ عبور داده شده از لایه غشاء به مراتب بیشتر از حالت عادیِ عملکرد ممبران بوده و تلاطم بالاتری نیز دارد. این کار سبب میشود ذرات ناخالصی که روی غشاء RO قرار گرفتهاند، جدا شده و تخلیه شوند. این روش نمیتواند ذراتی که به منافذ غشاء چسبیدهاند را آزاد کند. شستشوی عادی رو به جلو، باید به عنوان یک فرآیند مستمر در سرویس و نگهداری دستگاه RO در نظر گرفته شود تا فیلتر ممبران همواره در سلامت باقی بماند.
- شستشو و تخلیه رو به عقب Backward Flush: این روش با نام شستشوی معکوس هم شناخته میشود. آب را با فشار دو برابر فشار کاری عادی ممبران، از محل خروج وارد فیلتر میکنند و اجازه میدهند از مسیر ورودی به سمت فاضلاب هدایت شود. این کار میتواند ذرات ناخالصی گیر کرده در لایههای غشاء را نیز پاکسازی کند.
- شستشو با هوا Air Flush: استفاده از هوا روش جدیدی است که اخیرا مرسوم شده است و خود به دو دستهی استفاده از هوا به تنهایی یا ترکیب هوا ـ آب تقسیم میشود. در روش شستشو با هوا، حجم زیادی از هوای تمیز را با فشار بالایی وارد وسل ممبران میکنند. در روش هوا ـ آب، مقدار مناسبی از هوا با فشار زیاد در آب ورودی وارد میگردد. این موضوع سبب ایجاد تلاطم بالا و جدا شدن بهتر ذرات ناخالصی میشود. تزریق هوا میتواند به صورت شستشوی روبه جلو یا رو به عقب باشد.
- شستشو با مواد شیمیایی Chemical Cleaning: در صورتیکه شستشوی رو به جلو و رو به عقب نتوانند فیلتر ممبران صنعتی را به مقدار مناسب بازیابی کنند و میزان تولید آب همچنان پایین باشد، لازم است از شستشوی شیمیایی استفاده شود. در این روش غشاء را با محلول خاصی که به عنوان نمونه میتواند سفید کننده کلر Chlorine Bleach، اسید هیدروکلریک Hydrochloric Acid یا پراکسید هیدروژن Hydrogen Peroxide باشد، برای مدت زمان مشخصی خیس میکنند. مدت زمان با توجه به نوع ماده شیمیایی، جنس غشاء و میزان رسوب متفاوت بوده و توسط کارشناس تعیین میشود. سپس فرآیند شستشوی رو به جلو یا رو به عقب را به آن اعمال میکنند. این کار آلودگیها را شسته و خارج میکند.
انواع رسوب فیلتر ممبران
رسوبات ایجاد شده روی ممبران از لحاظ عامل ایجاد رسوب تنوع بسیار زیادی دارند و در بخش «آنتی اسکالانت» به صورت کامل به آن اشاره شده است. از لحاظ امکان زدودن رسوب از ممبران میتوان رسوبات را به چند دسته کلی تقسیم نمود:
- رسوبات برگشتپذیر فیزیکی: این نوع رسوبات را به آسانی و از طریق اجرای شستشوی رو به جلو Forward Flush یا رو به عقب Backward Flush میتوان حذف نمود. عموما گل و لای یا ذرات معلق ته نشین شده روی ممبران از این دسته هستند. در نظر گرفتن برنامه مستمر برای شستشوی ممبران میتواند این آلایندهها را به صورت کامل پاکسازی نماید.
- رسوبات برگشتپذیر شیمیایی: منظور ترکیبات سخت و چسبنده به سطح غشاء RO هستند که با روشهای شستشوی ساده حذف نمیشوند. برای پاکسازی این رسوبات باید از مواد شیمیایی شوینده ممبران استفاده نمود.
- رسوبات غیر قابل برگشت: همواره مقداری از رسوبات درون لایههای ممبران و روزنههای غشاء نفوذ کردهاند و شاید پاکسازی آنها به صورت کامل ممکن نباشد.
مواد شوینده ممبران میتوانند نوع دوم از رسوبات را حذف نمایند.
انواع ماده شوینده ممبران
شرکتهای تولید کننده شوینده ممبران، بر اساس نوع و میزان رسوبات موجود در آب خام ورودی، انواع متنوعی از مواد شوینده فیلتر را با فرمولاسیون مختلف ارائه میکنند که هرکدام باید بر اساس دستورالعمل و در جای صحیح خود استفاده شود. با اینحال از لحاظ درجه ph میتوان مواد شوینده ممبران را به دو دسته اسیدی و قلیایی تقسیمبندی نمود.
- شوینده اسیدی ممبران: این مواد شوینده ممبران دارای درجه ph کمتر از 3 بوده و با نام اسید شستشوی ممبران هم شناخته میشوند. این شویندههای ممبران بر پایه اسید سولفوریک H2SO4، اسید فسفوریک H3PO4، هیدروژن کلرید HCl و اسید سیتریک هستند. مواد اسیدی ممبران برای حذف رسوبات ایجاد شده از کربنات کلسیم، فسفات کلسیم، سولفید آهن، سیلیکاتهای فلزی و اکسید فلزات کاربرد زیادی دارند.
- شوینده قلیایی ممبران: این مواد شوینده دارای ph بالاتر از 11 هستند و پایه آنها اغلب سدیم هیدروکسید NaOH است. این مواد با نام قلیای شوینده ممبران هم شناخته شده و برای حذف رسوبات کلوئیدی، مواد آلی و ترکیبات بیولوژیکی Biofilm که بر اثر رشد میکروارگانیسمها ایجاد میشوند، موثرند.
نقش و اثرات شستشوی شیمیایی ممبران
به صورت کلی، تمیز کردن شیمیایی روشی برای تمیز نمودن لایههای غشاء ممبران و حتی سطوح و دیوارههای تجهیزات و لولهها از آلایندههای ناخواسته است. تمیز کردن شیمیایی همچنین میتواند سبب پاکسازی و ضد عفونی کردن ممبران هم شود.
عمده اثرات شستشوی شیمیایی ممبران عبارتند از:
- حذف رسوبات و ترکیبات سختی که روی لایههای غشاء RO نشستهاند.
- باز نمودن روزنههای غشاء
- حذف بیوفیلمها
- ضدعفونی نمودن سطوح، لولهها و لایههای غشاء
- جلوگیری از خوردگی که بر اثر تجمع رسوبات ایجاد خواهد شد.
- حذف بوی نامطبوع از سیستم تصفیه آب و بخش RO
ویژگیهای مواد شوینده ممبران
مواد شوینده ممبران میتواند اسیدی یا قلیایی باشد که هرکدام کارکردهای خاص خود را دارند. از لحاظ شکل نیز ممکن است به صورت پودر یا مایع باشد. در استفاده از مواد شوینده ممبران برای دستگاه تصفیه آب صنعتی، باید به مشخصات فنی که تولید کننده ارائه داده توجه نمود. مواد شست و شوی ممبران برای استفاده در دستگاههایی که به تولید آب شرب میپردازند یا در صنایع غذایی و نوشیدنی کاربرد دارند، باید تائیدیههای جهانی کیفیت را دارا باشند. برخی دیگر از مواد شوینده ممبران ممکن است برای سیستمهای بازیافت آب تولید شده باشند.
مورد مصرف ماده شوینده ممبران
اگرچه برخی از مواد شوینده ممبران ممکن است کاربرد عمومی داشته و برای انواع مختلفی از رسوب مورد استفاده قرار بگیرند، اما مواد شوینده تخصصی نیز توسط شرکتها تولید شدهاند. مواد شوینده تخصصی دارای اثر بخشی چند برابر در مورد یک رسوب خاص بوده و زمانی استفاده میشوند که از رسوبگذاری یک ترکیب یا ماده معدنی مطمئن باشید. برخی از مواد شیمیایی تخصصی عبارتند از:
- ماده شیمیایی حذف رسوبات پایه سولفات Sulfate
- ماده شیمیایی حذف رسوبات پایه سیلیس Silica
- ماده شیمیایی حذف رسوبات ارگانیک، بیوفیلمها و کلوئیدها Organic / Biofilm & Colloidal
- ماده شیمیایی حذف رسوبات پایه کربنات، فسفات و اکسیدهای فلزی Carbonate / Phosphate & Metal Oxide
شمارههای تماس جهت مشاوره و خرید 02186027905 - 02634606148 ، واتس اپ و تلگرام 09359103243
فرآیند شستشوی شیمیایی ممبران
هنگامی که روشهای تمیز کردن ممبران با آب یا هوا، برای حذف رسوبات و افزایش تولید آب به اندازه کافی موثر نباشد، راهی جز شستشوی شیمیایی ممبران باقی نمیماند. برای تمیز کردن شیمیایی، موادی مانند کلرید هیدروژن HCl و اسید نیتریک HNO3 یا مواد ضدعفونی کنندهای مانند پراکسید هیدروژن H2O2 همراه آب به سیستم RO تزریق میشوند تا اندازهای که تمام غشاءها در مواد شیمیایی غوطه ور شوند. پس از آن باید زمان لازم به ماده شیمیایی داده شود تا اثر کرده و ذرات رسوب را از سطح و درون روزنههای ممبران جدا نماید. زمان خیساندن میتواند بین 10 تا 30 دقیقه باشد. سپس با وارد کردن آب خام، نسبت به شستشوی ممبران در چند گام اقدام میشود.
ماژول RO تا اندازهای شسته میشود که مواد شیمیایی به صورت کامل خارج شده و دوباره آماده تولید گردد. پس از خیساندن ممبران در ماده شیمیایی، میتوان از چندین روش تمیز کردن به صورت ترکیبی نیز استفاده کرد تا اثر بخشی فرآیند چند برابر شود. به عنوان مثال، میتوان از فلاش به عقب برای از بین بردن رسوب منافذ و به دنبال آن فلاش به جلو یا فلاش هوا استفاده کرد.
در برخی موارد ممکن است شستشوی ممبران با ایجاد یک سیکل گردش ماده شیمیایی برای مدت زمان مشخصی انجام شود. در این صورت حتما باید یک فیلتر کارتریجی با دقت 5 میکرون در انتهای خروجی در نظر گرفته شود. زیرا ذرات و اکسیدهای فلزی جدا شده از سطح ممبران، مجددا وارد وسل ممبران شده و به دلیل تمایل بالا برای اتصال به یکدیگر، ایجاد رسوب خواهند کرد. در صورت وجود رسوب زیاد روی فیلتر ممبران، ممکن است لازم شود فیلتر کارتریجی در زمانهای کوتاهتری تعویض شود. برای تعویض فیلترهای کارتریجی میتوان از اختلاف فشار در ورود و خروج ماده شوینده بهره جست.
زمانی که عملیات شستشوی ممبران شروع میشود، فشار قبل و بعد از فیلتر کارتریجی باید کمتر از 2 psi باشد. زمانی که اختلاف فشار زیاد شد و به حدود 5 تا 6 psi رسید، میتوانید فیلتر کارتریجی را تعویض کنید. دقت کنید که نباید اختلاف فشار به بیشتر از 10 psi برسد.
روش استفاده از مواد شوینده ممبران
اگر شما هم با مشکل رسوب زدگی فیلتر ممبران در سیستم آب شیرین کن صنعتی روبرو شدهاید، ممکن است پرسیده باشید که روش تمیز کردن ممبران RO چگونه است؟ و مهمتر اینکه بخواهید بدانید از چه مواد شیمیایی در فرآیند CIP باید استفاده کرد؟
معمولا تمیز کردن غشاء RO از طریق سیستم شستشوی خودکار CIP انجام میشود. شستشوی ممبران معمولا با کمک دو ماده شوینده، یکی با ph بالا و دیگری ph پایین انجام میشود. به عبارت دیگر دو ماده شوینده اسیدی و قلیایی را در فرآیند شستشوی ممبران بکار میبریم.
ابتدا با کمک شوینده قلیایی ممبران، شستشو را شروع میکنیم. ماده شوینده با ph بالا میتواند به رسوبات بیولوژیکی یا آلی حمله کرده و آنها را از سطح غشاء جدا کند. اثر بخشی مواد شیمیایی قلیایی روی این نوع از رسوبات بهتر از مواد عمومی مانند هیدروکسید سدیم Sodium Hydroxide است. در گام دوم میتوان از شوینده اسیدی ممبران استفاده کرد.
برخی از شرکتها استفاده از اسید سیتریک را که یک ماده شوینده دارای ph پایین است، قبل از پاکسازی با ماده شیمیایی قلیایی توصیه میکنند. دلیل آنها این است که این کار میتواند کی لیت سازی Chelating کند. کی لیت سازی به فرآیندی گفته میشود که طی آن یک ماده شیمیایی با یک فلز ترکیب شده و یک کمپلکس پایدار از آن ایجاد میکند. ما اکیدا این روش را توصیه نمیکنیم. زیرا اگر تمیز کردن ممبران را با ماده شیمیایی اسیدی شروع کنید، رسوبات آلی بار آنیونی خود را از دست میدهند و از آنجایی که در طی فرآیند CIP، تقریباً همیشه مقداری نفوذ به غشاء وجود دارد، رسوبها در غشا فشردهتر شده و جداسازی آنها در گامهای بعد دشوارتر میشود.
چه زمانی باید فیلتر ممبران را شستشو داد؟
اغلب این سوال پرسیده میشود که هر چند وقت یکبار باید نسبت به شستشوی ممبران صنعتی اقدام کرد؟ شستشوی ممبران با مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی که به عملیات CIP یا Clean In Place هم معروف است، باید به عنوان یک فاکتور مهم در سرویس و نگهداری دستگاه مورد توجه ویژه قرار گیرد. اما واقعیت این است که نمیتوان یک برنامه زمانی از پیش تعیین شده را برای این منظور ارائه کرد. بهترین روش تعیین زمان شستشوی ممبران این است که پارامترهای عملیاتی و کیفی دستگاه تصفیه آب صنعتی را به صورت روزانه کنترل و ثبت نمایید. باید بدانید سیستم در حالت کارکرد نرمال و استاندارد که حجم و کیفیت خروجی قابل قبولی دارد، با چه پارامترهای عملیاتی کار میکند. با مشاهده تغییر مشخص در این پارامترها میتوان زمان شستشوی فیلتر ممبران را تعیین کرد.
سه شاخص مهم که در این زمینه باید به آنها توجه شود عبارتند از:
- اختلاف فشار ورود و خروج آب: اگر افت فشار حدود 10 تا 15 درصد بیشتر از شرایط عادی کارکرد دستگاه شود.
- نرخ تولید استاندارد برای آب تصفیه شده: نرخ تولید 10 تا 15 درصد از مقدار استانداردِ پیش فرض سیستم کمتر شود.
- میزان دفع نمک: اگر مقدار دفع نمک بین 10 تا 15 درصد کمتر از حالت عادی شود.
پیشنهاد میشود هر زمان که هر یک از این پارامترها به مقدار تعیین شده تغییر کند، برنامه شستشو ممبران را اجرا کنید.
به عبارت دیگر، برنامهریزی شستشوی ممبران باید بر اساس عملکرد عملیاتی سیستم انجام شود و اجرای یک برنامه از پیش تنظیم شده توصیه نمیگردد.
اثرات استفاده از ماده شیمیایی نامناسب یا نامرغوب
متاسفانه برخی افراد، برای کاهش هزینههای شستشوی فیلتر ممبران، مواد شوینده عمومی و ضعیفتر که دارای قیمت پایینتری هستند را انتخاب میکنند. این کار شاید در مرتبه اول مقداری هزینهها را کم کند، اما به دلیل ناتوانی در جداسازی کامل رسوبات و باقی گذاشتن لاشه آنها، سبب رشد مجدد کریستالهای رسوب روی پایههای قبلی شده و به این ترتیب تعداد دفعات مورد نیاز برای شستشوی ممبران بسیار بیشتر خواهد شد. بنابراین اگر رسوبات از یک ترکیب خاص باشند، بهتر است ماده شیمیایی موثر بر آن انتخاب شود. سایر اثرات استفاده از ماده شوینده نامناسب یا غیر اصل عبارت است از:
- حذف نشدن کامل ماده رسوبی
- رشد سریعتر کریستالهای رسوب روی بقایای باقیمانده از رسوبات
- افزایش هزینه مواد شوینده به دلیل تعداد دفعات استفاده بیشتر
- متوقف شدن مکرر دستگاه تصفیه آب برای عملیات CIP
- افزایش هزینه کارشناس فنی و مسئول سرویس و نگهداری به خاطر اجرای چندین باره عملیات شستشو
همیشه بهتر است اطلاعات کارکرد دستگاه تصفیه آب، قبل و بعد از عملیات شستشوی ممبران ثبت و مورد بررسی قرار گیرند. این مطالعه به کارشناس فنی کمک میکند که از موفقیت آمیز بودن عملیات شستشو و احیاء کامل ممبران مطمئن شود.
توصیههای لازم برای شستشوی ممبران
برای اجرای درست عملیات شستشوی ممبران و اسید شویی، باید نکات مهمی را رعایت نمود تا بهرهوری سیستم به بالاترین مقدار ممکن باز گردد:
- گامهای شستشوی ممبران و زمانهای لازم برای اجرای هر فاز را درون جدولی نوشته و در کنار خود داشته باشید. این موضوع همانند یک چک لیست به شما کمک میکند که اطمینان حاصل نمایید همه مراحل درست انجام شده و چیزی از قلم نیافتاده است. همچنین زمانها را به مرور و بر اثر مشاهده نتایج حاصل از ریکاوری سیستم به روز رسانی کنید تا پس از مدت کوتاهی به بهترین روش اجرایی دست یابید.
- تجهیزات سنجش کیفیت آب مانند tds متر، ph متر و ec متر را به صورت کالیبره شده در کنار خود داشته باشید.
- مخزن CIP را کنترل کنید و مطمئن باشید که خالی و تمیز باشد. وجود مواد شیمیایی از قبل میتواند ترکیب ماده فعلی را به هم زده و شستشو را کم اثر کند.
- اگر در مسیر CIP از فیلتر کارتریجی استفاده شده، یک فیلتر نو و جدید درون آن قرار دهید.
- شلنگهای ضد اسید و قلیا با طول مناسب تهیه کرده و آنها را از خروجیها به سمت فاضلاب هدایت کنید. مطمئن شوید که نشت مواد شیمیایی به محیط بیرون نخواهید داشت.
- هنگام انتقال مواد شوینده به مخزن، نکات ایمنی را رعایت نمایید.
- در انتهای عملیات شستشو، خروجی آب تصفیه را بررسی کنید و مطمئن شوید که مواد شیمیایی در آن وجود ندارد. ممکن است نیاز به تخلیه مقدار بیشتری از آب تولید شده به فاضلاب داشته باشید.
چه مواردی باید در انتخاب مواد شوینده ممبران در نظر گرفته شوند؟
از آنجا که هزینه تامین فیلتر ممبران صنعتی در یک سیستم تصفیه آب RO صنعتی بسیار زیاد است، کارشناس فنی باید بهترین نوع مواد شوینده ممبران را انتخاب نماید. برای این منظور نیاز به بررسی دقیقتر نوع و میزان رسوبات آب خام ورودی است. لازم است آنالیز دقیق آب خام ورودی به دستگاه دریافت و توسط کارشناس فنی تحلیل شود. نکته دیگر بررسی ظاهر ممبران در دورههای کاری مختلف است. حین بازدید ممکن است متوجه برخی تغییرات غیر طبیعی شوید و یا بر حسب تجربه بتوانید نوع رسوبات عمده را تشخیص دهید.
بهترین روش استفاده از آنالیز اتوپسی Autopsy است. اتوپسی که به معنی کالبد شکافی غشاء است، توسط آزمایشگاه متخصص انجام شده و با مطالعه سطح غشاء به تعیین ترکیبات رسوب کرده روی ممبران و علل خرابی و از کار افتادگی آن میپردازد. اگر چه اجرای فرآیند اتوپسی به دلیل باز نمودن غشاء، سبب خرابی آن شده و فیلتر را غیر قابل استفاده میکند. اما انجام مطالعه اتوپسی برای یک ممبران فرسوده، اطلاعات ارزشمندی برای شناسایی مشکلات ارائه خواهد کرد.
همچنین باید چندین ماده شیمیایی شوینده مورد تست قرار گیرند تا بهترین گزینهها مشخص شوند. البته این امر ممکن است نیاز به تجربه بالا داشته باشد.
مهمترین مواردی که باید برای انتخاب ماده شوینده ممبران مناسب در نظر بگیرید عبارتند از:
نوع رسوبات موجود در آب و مقدار آنها را از طریق آنالیزهای دورهای آب تعیین کنید. هر شرکت تولید کننده شوینده ممبران، ترکیب خاصی را برای حذف رسوبات ارائه میکند که باید بر اساس مشخصات کیفی آب خام انتخاب شوند.شوینده ممبران باید در انتهای عملیات CIP بتواند بالاترین بازدهی و تولید آب تصفیه را ارائه نماید.
- ماده شویندهای را انتخاب کنید که در زمان کمتری قادر به پاکسازی ممبران باشد. این کار هزینههای شستشو را کاهش میدهد.
- موادی را انتخاب کنید که برای محیط زیست ضرری نداشته باشند.
- ترجیحا ماده شویندهای انتخاب شود که تماس آن با بدن خطر کمتری داشته باشد.
- تا حد امکان استفاده از ماده شیمیایی بر اساس توصیههای تولید کننده، آسان باشد.
- ماده شیمیایی نباید به جنس غشاء ممبران حساس بوده و آن را تخریب کند.
قیمت و خرید مواد شوینده ممبران
مواد شوینده ممبران تنوع بسیار گستردهای دارند و بنا به ضرورت و نوع آلایندههای موجود در آب، توسط شرکتها تولید و عرضه میگردند. بنابراین قیمت شوینده ممبران بر اساس موارد زیر تعیین میشود:
- برند شرکت سازنده: بدیهی است هرچه شرکت سازنده شوینده ممبران معتبرتر باشد، محصول تولیدی آن نیز اصالت و کارایی بیشتری خواهد داشت. در مقابل ممکن است نیاز به صرف هزینه بیشتری باشد.
- نوع ماده شوینده و فرمول آن: با توجه به ترکیب شیمیایی ماده شوینده ممبران، هزینه تولید آن نیز متفاوت خواهد بود.
- غلظت ماده شوینده ممبران: شرکتها مواد شوینده را در غلظتهای مختلفی ارائه میکنند که بر حسب دستورالعمل استفاده، باید با مقدار مشخصی از آب ترکیب گردند. طبعا غلظت بالا سبب افزایش هزینه میشود.
- تاریخ تولید: هر چه تاریخ تولید ماده شیمیایی قدیمیتر باشد، امکان کم شدن اثر آن وجود دارد. بنابراین گاها مواد شیمیایی قدیمیتر، ارزانتر ارائه میشوند.
- تاریخ مصرف: شرکتها بر اساس ماندگاری ماده شیمیایی ممبران، تاریخ موثر استفاده آن را تعیین میکنند. قرار داشتن در محدوده تاریخ قابل استفاده، میتواند یک فاکتور در تعیین قیمت ماده شوینده باشد.
نکته مهم این است که فیلتر ممبران صنعتی قیمت بالایی داشته و نگهداری آن باید جزو مهمترین اقدامات فنی تصفیه آب باشد.
استفاده از ماده شوینده غیر استاندارد که توسط شرکتهای نامعلوم تولید میشود، ممکن است سبب بروز خسارتهای جبران ناپذیری به دستگاه گردد. از طرفی بکارگیری ماده شیمیایی ارزان قیمت، ممکن است نتواند بازدهی ممبران را به مقدار لازم رسانده و مجبور به تکرار چند باره عملیات CIP شوید. این خود هزینه اجرا و نگهداری را افزایش خواهد داد و غشاء ممبران را در معرض تخریب قرار میدهد.
***/**ن