نوشته‌ها

reverse osmosis system سیستم اسمز معکوس

سیستم اسمز معکوس RO

اسمز معکوس یا همان RO که مخفف Reverse Osmosis می باشد فرایندی است که برای حذف جامدات محلول از آب  (TDS) استفاده می شود. اساس کار در سیستم های RO استفاده از نیروی محرکه ی فشار در یک غشای نیمه تراوا می باشد. غشاها یا همان ممبرین های مورد استفاده از جنس پلی آمید می باشند که با خواص آبدوستی و با استفاده از مکانیزم حلالیت و نفوذ باعث شیرین سازی آب و حذف نمک های محلول در آب می شوند. فشار مورد نیاز برای فرایند شیرین سازی و تصفیه توسط پمپ های فشار قوی تأمین می شود.

در بسیاری از واحدهای تصفیه پساب به منظور استفاده مجدد، لازم است تا در مرحله ی نهایی میزان TDS آب کاهش یابد تا در قسمت های مختلف نظیر واحد تولید آب دمین یا به عنوان آّب جبرانی واحد خنک سازی مورد استفاده قرار گیرد. یکی از بهترین روش های موجود در حال حاضر بهره گیری از سیستم های اسمز معکوس می باشد.

روش عملکرد سیستم های RO

نیروی محرکه مورد نیاز در فریند RO ، فشار می باشد. فشار مورد نیاز از طریق پمپ های فشار قوی تأمین می گردد. ممبرین های RO از یک لایه ی پلیمری نیمه تراوا ساخته شده اند که امکان حذف املاح جامد محلول را میسر می کند. آب پس از گذر از مراحل پیش تصفیه وارد پمپ های فشار قوی شده تا فشار آن به فشار مورد نیاز افزایش یابد. فشار مورد نیاز بستگی به مشخصات آب یا پساب خام دارد و توسط نرم افزار های ارائه شده از سوی سازندگان ممبرین ها محاسبه می شود. سپس آب وارد محفظه های فشار می شود که ممبرین های RO درون آن قرار دارند. آب ورودی توسط ممبرین ها به دو جریان تصفیه شده و پساب تقسیم می شود. به منظور جلوگیری از بروز گرفتگی بر روی ممبرین ها از مواد شیمیایی نظیر ضد رسوب یا همان آنتی اسکالانت در ورودی سیستم استفاده می شود.

انتخاب صحیح غشا یا همان ممبرین

طراحی صحیح و اصولی واحد های اسمز معکوس باعث بالا رفتن عمر ممبرین ها می شود. ممبرین های RO دارای قیمت قابل توجهی هستند و در صورت عدم طراحی صحیح عمر آن ها کوتاه خواهد بود. این موضوع در خصوص سیستم های تصفیه پساب دارای اهمیت بسیار فراوانی می باشد. زیرا پساب خروجی از تصفیه خانه علیرغم عبور از واحدهای پیش تصفیه نظیر DAF، DMF، GAC و حتی  UF دارای پتانسیل بالایی از نظرایجاد گرفتگی در ممبرین می باشد. بنابراین لازم  است تا در فرایندهای استحصال پساب از ممبرین هایی استفاده شود که دارای مقاومت بیشتری در برابر انواع گرفتگی هستند. سازندگان معتبر ممبرین مدل های خاصی برای این منظور ساخته و به بازار ارائه نموده اند.

علاوه بر نوع ممبرین پارامتر بسیار مهم دیگر در طراحی سیستم های RO فلاکس می باشد. فلاکس در واقع به دبی عبوری ار واحد سطح در واحد زمان گفته می شود. به بیان ساده تر تعیین فلاکس تعیین کننده ی تعداد ممبرین های مورد نیاز در یک پروژه خاص می باشد. این موضوع در خصوص سیستم های استحصال پساب یا همان استفاده مجدد از فاضلاب دارای اهمیت بالاتری است. زیرا در صورتی که فلاکس عدد بالایی در نظر گرفته شود (تعداد ممبرین ها پایین تر از حد مورد نیاز باشد) ممبرین ها به سرعت دچار گرفتگی خواهد شد. برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان اسن شرکت تماس بگیرید.

تجهیزات مورد نیاز

تجهیزات مورد نیاز برای ساخت یک واحد اسمز معکوس شامل پمپ های تغذیه، فیلتر کارتریجی، پکیج های تزریق مواد شیمیایی، ممبرین، محفظه فشار(پرشر وسل)، پمپ فشار قوی و … می باشند.

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص طراحی سیستم های اسمز معکوس RO با کارشناسان این شرکت تماس حاصل نمایید.

همچنین به منظور آگاهی بیشتر در خصوص سیستم های RO به قسمت مقالات مراجعه فرمایید.

reverse osmosis system سیستم اسمز معکوس

reverse osmosis system سیستم اسمز معکوس

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم

طراحی فرآیند سیستمهای ZLD

۱٫    نگرشی متفاوت به آب و پساب

امروزه شاهد نگرشی متفاوت در مورد پساب‌های خروجی از یک فرایند می‌باشیم. این نگاه جدید ناشی از بحران آب در بسیاری از مناطق گرمسیر جهان از جمله ایران می‌باشد. دلیل دیگر قوانین جدید و سختگیرانه زیست محیطی است، که اجازه ورود شورابه‌ و لجن ایجاد شده در سیستم تصفیه را به محیط به طور مستقیم نمی‌دهد. اصطلاحی که در این شکل از مواجه با پساب به کار برده می‌شود ZLD
(Zero Liquid Discharge) می‌باشد. .همانطور که از نام این سیستم‌ها مشخص است، هیچگونه خروجی مایع از فرایند نخواهیم داشت. در حقیقت کل آب به کارگرفته شده بازیابی شده و باقیمانده نمک‌ها و املاح موجود به شکل جامد در می‌آیند. این مواد جامد که حجم بسیار کمتری نسبت به پساب مایع دارند، می‌توانند در صورت داشتن ارزش اقتصادی دوباره استفاده شده و یا طبق اصول زیست محیطی منطقه دفع شوند.

۲٫    نگاه اجمالی به ZLD از گذشته تا کنون

از حدود سی سال گذشته تکنولوژی تبخیر و کندانس مایع برای داشتن یک فرایند ZLD به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است. تبخیر در حدود ۹۵ درصد از پساب را می‌تواند بازیابی کند. میزان کم شورابه و لجن باقیمانده وارد بخش آبزدایی و کریستالیزاسیون شده تا تمامی آب موجود جدا شود. مشکل اساسی این روش هزینه‌ی بالا در سیستم‌های با حجم بالای پساب می‌باشد. یکی از بهترین راه‌ حل‌ها را می‌توان به کار گیری غشا در کنار سیستم‌های تبخیری نام برد. امروزه این تکنولوژی برای دستیابی به یک سیستم ZLD مناسب به کارگرفته می‌شود. در این فرایند به طور معمول از غشاهای اسمز معکوس یا RO (Reverse Osmosis) و الکترودیالیز برعکس یا EDR (Electro Dialysis Reversal) استفاده می‌شود. با استفاده از این سیستم جدید که ترکیبی از غشا، تبخیر و کریستالیزاسیون است، می‌توان در هزینه‌های ZLD بسیار صرفه‌جویی کرد. البته شکل ترکیب فرایندها و نوع فرایندهای پیش‌تصفیه به ترکییب شیمیایی پساب ورودی و دبی‌ آن بستگی دارد. از این رو نمی‌توان یک روش عمومی و واحد برای تمامی پساب‌ها ارائه کرد.
در زیر برخی از فرایندهای عمومی به کار رفته به عنوان پیش‌تصفیه و جداسازی یا Polishing را مشاهده می کنیم:
–    تنظیم pH
–    گاز زدایی
–    استفاده از بسترهای رزین
–    جداسازهای آب/روغن
–    خنثی سازی یون‌ها
–    اکسیداسیون(UV، سدیم هیپوکلریت، ازن)
–    شناور سازی با هوای فشرده یا DAF (Dissolved Air Flotation)
–    جذب با کربن فعال
–    حذف هوازی و بی‌هوازی

۳٫    طراحی یک سیستم ZLD

جهت طراحی یک سیستم ZLD مانند هر فرایند دیگری توجه به دو نکته بسیار حائز اهمیت می‌باشد. نکته‌ی اول دبی خوراک ورودی است که در اینجا همان پساب می‌باشد. میزان دبی ورودی بر میزان هزینه‌ی سرمایه گذاری اولیه بسیار موثر می‌باشد. نکته‌ی دوم ترکیب شیمیایی پساب است. برای یافتن ترکیب شیمیایی بسته به فرایند موجود، نیاز به آنالیز پساب از چند نقطه‌ی مختلف می‌باشد. عموما برای غلظت ترکیبات آلی پارامترهایی مانند COD، BOD، TOC و برای ترکیبات غیر آلی پارامترهایی مانند TDS، ORP مورد سنجش قرار می‌گیرند. با داشتن اطلاعات مذکور می‌توان یک طراحی بهینه برای سیستم ZLD انجام داد.

۴٫    برخی نکات عمومی برای سیستم های ZLD

همانطور که توضیح داده شد، یکی از پارامترهای مهم طراحی شدت جریان آب می‌باشد. در شدت جریان ‌های پایین سیستم می‌تواند بسیار ساده تر از مقیاس‌های بزرگ باشد. در زیر یکسری از دستورالعمل‌های پذیرفته شده برای این سیستم‌ها را در شدت جریان ‌های مختلف مشاهده می‌کنیم.

 

شدت جریان پساب(gpm) فرایند مورد استفاده برای سیستم ZLD
کمتر از ۱۰ ترکیب کریستالایزر و اسپری درایر
۱۰ تا ۵۰ کریستالایزر
۵۰ تا ۱۰۰ (خوراک غیر اشباع) ترکیب RO، EDR و کریستالایزر
۵۰ تا ۱۰۰ (خوراک اشباع) ترکیب تبخیرکننده و کریستالایزر
۱۰۰ تا ۵۰۰ ترکیب RO و کریستالایزر یا ترکیب تبخیرکننده و کریستالایزر
۵۰۰ تا ۱۰۰۰ ترکیب سه فرایند RO، تبخیرکننده و کریستالایزر

منظور از خوراک اشباع، پساب هایی با شاخص TDS بیشتر از حدود ۳۰۰٫۰۰۰ میلی گرم در لیتر می باشد. در ادامه شکل شماتیک فرآیند ZLD در یک نیروگاه نشان داده شده است.
نکته قابل توجه در فرآیند ZLD استفاده از آلیاژهای خاص در بخش مربوط به کریستالایز می باشد. زیرا به دلیل املاح زیاد آب در این بخش و همچنین دمای بالای آب، نرخ خوردگی برای فلزات و آلیاژ های معمول به شدت بالا می باشد و برای جلوگیری  از خوردگی باید از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی استفاده نمود.

۵٫    بخش کریستالایزر

در بخش کریستالایزر که عموما از ترکیب یک یا چند بدنه تبخیر کننده و مبدل حرارتی استفاده می شود، با توجه به انرژی که به پساب از طریق بخار (یا هوای داغ و یا گازهای حاصل از احتراق) داده می شود، باعث بالا رفتن دمای پساب شده و نرخ تبخیر زیاد شده و پساب رفته رفته از وضعیت غیر اشباع، به حالت اشباع و بعد از آن به حالت فوق اشباع می رسد و در این شرایط در مبدل با کاهش جزئی دما، بخشی از املاح محلول به حالت جامد تبدیل شده با تجهیزاتی از قبیل سانتریفیوژ مواد جامد جدا شده و از طرف دیگر بخار (اشباع یا فوق داغ) بعد از تبادل انرژی با خوراک (به دلیل بهینه سازی مصرف انرژی) به سمت مصرف کننده و یا ذخیره سازی آب ارسال می گردد. این آب، کیفیت آب مقطر را داشته و بخشی از آن می تواند دوباره در همین واحد استفاده شود.
با توجه به توضیحات داده شده هرچه خوراک ورودی به کریستالیزر به حالت اشباع نزدیک تر باشد (TDS بالاتری داشته باشد) میزان مصرف انرژی کاهش می یابد.
از این سیستم برای خالص سازی انواع نمک های خوراکی و معدنی مانند نمک طعام، کود پتاس و … استفاده می شود.

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم

طرح شماتیک فرآیند ZLD برای یک نیروگاه سیستم