اسمز معکوس بیش بازده (HERO)

مطالعات انجام شده نشان می دهد که بازده ریکاوری پائین پساب هنگام استفاده از فرآیند اسمز معکوس RO موجب هدر رفت 20 الی 50 درصد منابع آبی در نواحی خشک می شود. آبی که از اعماق زمین و از سفره های زیر زمینی برداشت شده، کلیه مراحل پیش تصفیه را گذرانده، وارد فرآیند شیرین سازی RO شده، در بهترین حالت طراحی فرآیند 25 درصد و در شرایط متعارف 50 درصد آب به عنوان پساب به دشت های کویری، یا حوضچه های تبخیر تخلیه می شود. اسمز معکوس بیش بازده (HERO) High Efficiency Reverse Osmosis  معمولا جهت تصفیه آبهای شور با غلظت بالای سیلیکا و فاضلاب های خاص صنعتی استفاده می شود. کاهش موثر میزان گرفتگی غشاء در این فرآیند موجب افزایش میزان بازده تا 90 درصد شده و تلفات آب را به کمتر از 10 درصد می رساند. این فرآیند، روش بسیار موثری در تصفیه ی آب های برج خنک کننده می باشد. در برخی موارد ، HERO ممکن است برای جایگزینی یا تکمیل فرآیند تبخیر به عنوان روشی مقرون به صرفه برای دستیابی ZERO LIQUID DISCHARGE(ZLD) استفاده شود.
همچنین برای تصفیه پساب هایی با TOC و آلودگی های بیولوژیکی بالا و یا حاوی روغن و گریس بسیار مناسب می باشند.

مراحل فرآیند HERO

فرآیند اسمز معکوس بیش بازده به طور کلی از سه مرحله تشکیل شده است.

مرحله اول : حذف مواد جامد محلول (مانند کلسیم و منیزیم) ، که باعث ایجاد تبادل کاتیونی می شود. در این مرحله یون های هیدروژن با یون های سخت تبادل می شوند و سختی را کاهش می دهد.

مرحله دوم : گاز زدایی، در این فرآیند گاز دی اکسید کربن ایجاد شده در فرآیند تبادل کاتیونی از بین برده شده و راندمان کلی را به طور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد.

مرحله سوم : اسیدی کردن می باشد در این مرحله با کاهش اسیدیته قدرت انحلال سیلیکا و از بین بردن آلاینده های بیولوژیک را بالا برده و با نفوذ با کیفیت بالاتر تولید می کند. فرآیند  HERO در PH  بالا انجام میشود که خود این شرایط سبب کاهش پتانسیل رسوب گذاری در غشا و بهبود بخشی به راندمان سیستم می شود.

یک مزیت دیگر این فرآیند، از بین بردن مواد شیمیایی آنتی اسکالینگ است. با توجه به اینکه فرآیند پیش تصفیه باعث کاهش سختی در آب تغذیه می شود ، این پدیده که به نوبه خود می تواند نیاز به تمیز کردن و نگهداری را در مقایسه با سیستم های RO معمولی کاهش دهد. در شکل زیر کلیه واکنش های شیمیایی انجام گرفته طی انجام فرآیند HERO نشان داده شده است.

اسمز معکوس بیش بازده (HERO)-

برای سیستم های کوچک ، هزینه های سرمایه برای HERO بیشتر از سیستم های معمولی است که به دلیل هزینه های فرایندی پیش تصفیه است.

برای سیستم های بزرگتر از 50 گرم در ساعت ، هزینه های سرمایه گذاری  HERO به طور کلی در حدود 15٪ کمتر است ، زیرا نرخ شار بالاتر است ، که می تواند تعداد غشاهای RO مورد نیاز را کاهش دهد. HERO معمولاً هزینه انرژی کمتری نیز دارد .

مطالعات نشان می دهد که در آزمایشگاههای ملی Sandia ، سیستم HERO نرخ بازیابی 95٪ ایجاد کرده است. سالانه ، آزمایشگاه های ملی Sandia تقریباً 34 مگالن گالن آب صرفه جویی می کند. آزمایشگاه ملی Sandia نیز تقریباً 6 مگاگالن آب شستشوی مصرف شده را از فرآیندهای MESA در سیستم HERO بازیافت می کند. علاوه بر بازیافت ، آب شستشوی مصرف شده برای سایر کاربردها نیز بازیابی می شود. آب شستشوی مصرف شده برای استفاده در دستگاه های شستشوی زباله اسید ، که باعث از بین رفتن آلودگی های موجود در فرایند میکروالکترونیک می شود ، بازیابی می شود.

کاربردهای فرآیند HERO

مهم ترین کاربردهای فرآیند اسمز معکوس بیش بازده عبارتند از

–  افزایش بازده سیستم های RO موجود از 50% به بیش از 90%
– تصفیه و بازیافت بلودان برج های خنک کننده
– بازیافت انواع پساب های صنعتی غیر قابل تصفیه به روش RO متعارف
– هیبریدی نمودن فرآیند ZLD جهت کاهش هزینه های

مزایای HERO

مزایای فرآیند HERO نسبت به RO به شرح ذیل می باشد:

– افزایش کیفیت آب و بازیافت بیش از 90%
– دفع و حذف سختی، مواد جامد معلق و دی اکسید کربن بیشتر
– فلاکس بالاتر
– گرفتگی، رسوب گذاری و مصرف آب بسیار کمتر (جلوگیری از رسوب غشا (سیلیکا یکی از دلالیل مهم رسوب غشا می باشد).
– مصرف مواد شیمیایی کمتر و حذف بالای TDS
– هزینه ی بهره برداری و نگهداری  پائین تر
– تخیله پساب های شیمیایی کمتر (حفظ محیط زیست)
– تصفیه RO با pH بالا
–  استفاده کمتر از آنتی اسکالانت
–  تمیز کردن کمتر مورد نیاز است.

معایب فرایند HERO

–   مصرف بالای مواد شیمیایی
– به چندین واحد فرایندی احتیاج دارد
–  هزینه ی سرمایه گذاری بالا