حل مشکلات سیستم های اسمز معکوس

حل مشکلات سیستم های اسمز معکوس

حل مشکلات سیستم های اسمز معکوس

ایزوله کردن محل کاهش دفع نمک 
مهمترین پارامتر برای سیستمهای اسمز معکوس، دفع نمک آن می­باشد. دفع نمک، نه تنها نشان دهنده کارآیی غشاء اسمز معکوس است، بلکه به طور مستقیم در کیفیت آب خروجی تأثیر می‌گذارد. کاهش دفع میزان نمک در سیستم اسمز معکوس، نگران کننده بوده و نیاز به حل سریع مشکل می باشد. مشکلاتی که در این فصل تشریح می‌شود، تقریباً 95% مشکلاتی است که در مبحث RO وجود دارد. در برخی موارد بدون شناخت دقیق مشکل نیاز مبرم به بهبود وضعیت کارکرد سیستم می باشد. در مرحله بعد بررسی کامل عامل بروز مشکل و راه حلهای پیشنهادی صورت می­گیرد و آنگاه سیستم به دقت مورد توجه قرار گیرد تا مسائل و مشکلات واقعی شناسائی و حل شوند.
کاهش دفع نمک توسط غشاء یکی از بارزترین و مشخص‌ترین علائم مشکلاتی است که تکنسینهای RO با آن مواجه می‌شوند. عواملی که موجب کاهش دفع نمک می‌شوند باید مشخص شده، در اسرع وقت نسبت به برطرف کردن آنها اقدام شود. علائم کاهش دفع نمک عبارتند از:

* احتمال کاهش کیفیت آب محصول به پایینتر از مقدار مشخص شده

*حتی کاهش ناچیزی در میزان دفع نمک می­تواند حاکی از شروع یک خرابی، گرفتگی و یا مشکلات رسوب باشد.

*امکان نفوذ مواد ارگانیک و کلوئیدی در جریان محصول و تخریب برگشت ناپذیر سیستمهای رزینی پایین دست.

*به دلیل کاهش کیفیت و افزایش TDS آب محصول اسمز معکوس فواصل زمانی بین احیاء های بسترهای رزینی کم خواهد شد.

کاهش درصد دفع نمک خواسته یا ناخواسته، موجب تغییراتی در سایر پارامترها نظیر دبی نرمال شده آب محصول و اختلاف فشار می‌شود. این تغییرات، بستگی به علت تغییر کارآیی می­باشد.
غالباً با گرفتگی یا تخریب غشاء ء، میزان دفع نمک شدیداً کاهش می­یابد. برخی فولنتهای مشخص بعنوان غشاء دینامیک روی سطح غشاء اصلی عمل کرده و درصد دفع نمک را افزایش می­دهند. همچنین گاهی اوقات هنگام تعویض المنت و بکارگیری المنت جدید تا چند روز میزان دفع نمک سیستم اندکی کاهش می­یابد که ناشی از وجود برخی منافذ روی سطح غشاء نو است و معمولاً طی چند روز اولیه کارکرد سیستم با غشاء جدید گرفته می­شوند. درصد دفع نمک با نصب دستگاه اندازه­گیر در مسیر جریان قابل اندازه­گیری پیوسته می­باشد. همچنین می­توان آنرا از فرمول ساده زیر محاسبه نمود:

(100× TDS خوراک ) / (TDS محصول – TDS خوراک )= درصد دفع نمک

که TDS به غلظت کل نمکها اطلاق می‌شود.
طبق تعریف، مقدار TDS ، شامل غلظت مواد آلی غیر قابل فیلتراسیون نیز می‌شود. TDS در کارخانه‌ها عموماً از طریق اندازه­گیری هدایت الکتریکی آب محاسبه می‌شود. با استفاده از رابطه بین هدایت الکتریکی و TDS برای نمکهای مشخص می­توان مقدار  TDSرا محاسبه نمود. از آنجایی که اکثر مواد آلی به طور عمده در رسانایی تأثیر نمی‌گذارند معمولاً از تأثیر آنها بر TDS و دفع صرف نظر می‌شود.
مقدار دفع نمک محاسبه شده توسط رابطه بالا، افزایش غلظت نمکی که در حین عبور آب خوراک از المنتهای غشاء  اتفاق می‌افتد را شامل نمی‌شود. بنابراین نتیجه چنین محاسباتی از نظر مقدار، کمتر از میزان دفع نمک طراحی شده برای RO است .
در معاملات قبلی به جای TDS آب خوراک می توان از میانگین حسابی TDS آب تغلیظ شده و آب خوراک استفاده کرد. این معادله جدید در بازدهی سیستم RO و دفع نمک محاسبه شده، تأثیر می‌گذارد:

2 ÷(TDS آب دورریز + TDS خوراک ) = TDS میانگین

مقدار مشخصه دفع نمک برای سیستمهای اسمز معکوس با غشاء های نو بین 90 تا 99% است. این مقدار با تغییر غشاء، شرایط بهره­برداری و آنالیز آب تغییر می‌کند. افزایش فشار آب خوراک، موجب افزایش دفع نمک سیستمRO خواهد شد، زیرا با افزایش فشار، دبی آب محصول افزایش یافته و با افزایش آب محصول، نمک عبور کرده از غشاء رقیق می‌شود.
یونهای دو ظرفیتی، بهتر از یونهای یک ظرفیتی دفع می‌شوند. به همین دلیل سیستمهای اسمز معکوس که آب خوراک آنها از منابعی تهیه می‌شود که غلظت یونهای دو ظرفیتی بیش از یونهای یک ظرفیتی است، دفع نمک را بهتر انجام می­دهند. ثابت شده است که سیستمهایی که از اسید سولفوریک برای کنترل pH استفاده می‌کنند، عمل دفع نمک را بهتر از سیستمهایی که از اسید کلریدریک استفاده می‌کنند، انجام می­دهند. به این دلیل که یون سولفات در اسید سولفوریک دو ظرفیتی است، اما یون کلراید در اسید کلریدریک، یک ظرفیتی است.
یک اپراتور ماهر در زمان مشاهده کاهش میزان دفع نمک، باید مراحل ذیل را دنبال کند:

  • کالیبراسیون وسایل ابزار دقیق را بررسی کند.
  • محلی را که دارای اشکال است ایزوله کند.
  • دلیل بروز مشکل را تشخیص دهد.

بررسی کالیبراسیون وسایل ابزار دقیق 
برای رفع اشکال در راهبری سیستم، اولین چیزی که مورد بررسی قرار می‌گیرد، کالیبراسیون وسایل ابزار دقیق می‌باشد. در سیستم اسمز معکوس ، عملکرد وسایل ابزار دقیقی می‌تواند موجب پنهان ماندن کاهش دفع نمک شود. همچنین، ممکن است موجب آژیر کاذب شوند. اگر خطای دستگاه هنگام استفاده بیش از حد مجاز باشد، ممکن است موجب کاهش دفع نمک شود. هرقدر که خطای وسایل ابزار دقیق بیشتر باشد، کالیبراسیون آنها از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود.

دستگاههای اندازه­گیری هدایت الکتریکی و درصد دفع نمک 
برای بدست آوردن داده­های لازم به منظور تعیین درصد دفع نمک در یک سیستم اسمز معکوس، هدایت الکتریکی جریانهای آب محصول و آب خوراک هر دو اندازه­گیری می‌شوند. بهتر است این دستگاهها به طور دائم در سرویس باشند و توسط دو هدایت سنج یا یک هدایت سنج با دو سنسور به طور مرتب هدایت الکتریکی آب را اندازه بگیرند. رسانایی برحسب cm /µs بیان می‌شود. از مقادیر اندازه­گیری شده برای محاسبه درصد دفع نمک استفاده می‌شود. کنداکت متر وسیله­ای است که رسانایی آب را اندازه گرفته و آن را تبدیل به TDS می‌کند. مقدار دفع نمک اندازه­گیری شده بستگی به ضریبهای بکار رفته در تبدیل هدایت الکتریکی به TDS دارد.
دقت وسایل ابزار دقیق را می­توان بوسیله اندازه­گیری TDS آب خوراک و آب محصول، توسط یک اندازه­گیر دستی مورد بررسی قرار داد. پس از آن درصد دفع نمک را محاسبه نمود و با مقادیر بدست آمده از وسایل ابزار دقیق در حال کار (ON-LINE) مقایسه نمود. دو مقدار باید به هم نزدیک باشند.
روش محاسبه درصد دفع نمک باید در هر دو مورد یکسان باشد، حتی اگر فرض شود که مقادیر هدایت الکتریکی آب محصول و خوراک که به وسیله هدایت سنج دستی و هدایت سنج ON- LINE اندازه‌گیری می‌شوند  باهم مساوی نباشد. اختلاف در مقادیر اندازه­گیری شده امکان دارد، زیرا هر وسیله ابزار دقیقی برای تبدیل هدایت الکتریکی به TDS از یک ضریب مخصوص به خود استفاده می‌کند که بستگی به یونهای مختلف موجود در محلولهای نمکی دارد. ممکن است یک وسیله برای محلول کلراید سدیم کالیبره شده باشد و دیگری برای کربنات کلسیم، در نتیجه دارای ضرایب مختلفی برای تبدیل هدایت الکتریکی به TDS هستند. به دلیل اینکه اکثر اختلافات موجود در اندازه­گیری، در حین محاسبات حذف می‌شود، این مسئله مشکل مهمی به حساب نمی آید.
اگر اختلاف در مقادیر اندازه­گیری زیاد باشد، دستگاه هدایت سنج ON- LINE ، باید طبق دستورالعمل سازنده کالیبره شود. قبل از کالیبره کردن، باید سنسور دستگاه از نظر تجمع مواد خارجی روی آن (که ممکن است بر مقادیر اندازه­گیری شده تأثیر گذارد) بازرسی شود. همچنین توجه داشته باشید که سنسور، طبق نظر سازنده در محل اصلی خودش نصب شود. عدم نصب صحیح سنسور ممکن است موجب محبوس شدن هوا در آن شود و یا اینکه گردش آب در داخل سنسور به درستی انجام نگیرد.

دبی سنجها 
شاید بیشترین مورد صرف نظر کردن از کالیبراسیون در سیستمهای آب، مربوط به دبی سنجها باشد. اگر مقدار خوانده شده از روی دستگاه قابل قبول به نظر رسد، اغلب تصور می‌شود که مقدار اندازه­گیری شده صحیح است و تا زمانی که اختلاف آشکار نباشد، مورد تأیید خواهد بود.
کالیبراسیون دبی سنجها در سیستم اسمز معکوس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اندازه‌گیری دبی صحیح آب محصول و آب دور ریز به منظور بهره برداری موفق از سیستم امری حیاتی است. بعنوان مثال، دبی آب دور ریز می‌تواند بر روی سرعت گرفتگی و تشکیل رسوب در غشاء به طور مستقیم تأثیر گذارد.
دبی نرمال شده آب محصول، پارامتر مهمی از جهت مشخص کردن منحنی تغییرات گرفتگی و اضمحلال غشاء با زمان است. یک دبی سنج، بدون دقت لازم می‌تواند تغییر به وجود آمده در کارآیی غشاء را بیش از حد واقعی و یا کمتر از مقدار واقعی نمایش دهد.
در صنایع تصفیه آب، اغلب از دبی سنجهایی استفاده می‌شود که سنسور جریان آب در آنها از نوع توربینی است. یکی از روشهای کالیبراسیون این دبی سنجها این است که ارتباط سنسور توربینی را از بخش نشانگر قطع کرده، نشانگر را به وسیله یک سیگنال الکتریکی تغذیه می‌کنند (شکل 1) با استفاده از جداول کالیبراسیون ارایه شده توسط کارخانه سازنده، می‌تواند نشانگر را توسط سیگنالهای الکتریکی که به آن داده می‌شود، کالیبره کرد. کالیبره کردن با این روش ساده است، زیرا بسیار سریع بوده، احتمال خیس شدن وجود ندارد. به هرحال، این روش بدون عیب و نقص نیست، زیر سنسور توربینی در عمل کالیبراسیون دخالتی نداشته، در نتیجه اطلاعاتی درباره دقت سنسور بدست نمی‌آید. این امکان وجود دارد که سنسور توربینی به خاطر تلاطم یا سایر مشکلات دیگر، مقدار واقعی دبی را منعکس نکند. این قطعه ممکن است توسط آشغال پوشیده شده باشد و یا اینکه قطعات آن فرسوده شده باشند. زمانی که از روش کالیبراسیون توضیح داده شده در بالا استفاده می‌شود، این موارد مشخص نمی‌شوند.
دو روش دیگر کالیبراسیون با دقت بیشتری وجود دارد. روش اول، روش Bucket-And-Stopwach است. در این روش جریان آب مستقیماً به داخل یک ظرف با حجم مشخص هدایت می‌شود. هر چقدر ظرف بزرگتر باشد، دقت بیشتر است. حجم ظرف برحسب گالن تقسیم بر زمان پر شدن آن برحسب دقیقه، مقدار دبی واقعی بر حسب گالن بر دقیقه را مشخص می‌کند. این کار به خاطر دقت بیشتر باید چندین بار تکرار شود. اگر تفاوت مقادیر، بسیار جزئی باشد، میانگین داده‌های محاسبه شده بعنوان دبی در نظر گرفته می‌شود.

اسمز معکوس

شکل 1. نمونه Paddle Wheel و نحوه تست سنسور آن

روش دیگر این است که دبی سنج را با توجه به یک دبی مشخص کالیبره کنیم. این روش به منظور ارزیابی کالیبراسیون چند دبی سنج مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعنوان مثال از این روش می‌توان برای کالیبره دبی سنجهای آب محصول در 4 ردیف RO و همچنین دبی سنجهای مبدل یونی مقدماتی، مانند آنچه که در شکل2 نشان داده شده استفاده کرد.
دبی آب محصول یک ردیف، ابتدا به روش ظرف- ساعت اندازه­گیری می‌شود. شیرها در سه ردیف دیگر RO از سرویس خارج شده طوری تنظیم می‌شوند که تمام آب محصول مرحله اول به سمت یکی از یون‌زداهای ابتدایی هدایت شود. دبی سنج یون‌زداها برای دبی مشخص کالیبره می‌شوند. این کار برای هر یک از یون‌زداهای مقدماتی تکرار می‌شود. جریان آب محصول از هر یک از واحدهای RO ، بطور جداگانه از یکی از یون‌زداهای مقدماتی عبور نموده، دبی­سنج آنها برای دبی مشخص، کالیبره می‌شود. هریک از دبی­سنجهای مسیر آب دور ریز سیستم نیز باید بطور جداگانه توسط روش ظرف- ساعت کالیبره شوند. دبی آب خوراک RO از طریق مجموع دبی آب محصول و آب دور ریز، قابل محاسبه است.
هنگامی که دبی سنجها در مقادیری که نزدیک به وسط دامنه اندازه­گیری آنها است مورد بهره­برداری قرار می‌گیرند، بیشترین دقت را دارا می باشند. بنابراین باید کوشید تا در هنگام کالیبره کردن و بهره‌برداری در وسط دامنه اندازه­گیری قرار گیرند. یک روش سریع دیگر برای اطمینان از صحت کارکرد نشان دهنده­های جریان در مسیر خوراک، محصول و جریان دفعی یک سیستم RO ، انجام موازنه جرم بر مبنای یونهای این سه جریان می­باشد. برای دقت بیشتر مقادیر قرائت شده، باید سعی شود همواره یک فرد اطلاعات را قرائت و در برگه ثبت اطلاعات درج نماید.

اسمز معکوس

شکل 2. تست فلومترهای مختلف با یک فلومتر دقیق موجود

سنسورهای فشار 
اندازه­ گیری دقیق فشار برای بهره­برداری موفقیت آمیز از سیستم RO از اهمیت خاصی برخوردار است. عدم دقت در ثبت فشار، مستقیماً در محاسبه دبی نرمال شده آب محصول تأثیر می‌گذارد. اگر از یک نشانگر (gauge) مکانیکی استفاده می‌شود، دقت آن باید هر چند وقت یک بار با استفاده از یک نشانگر فشار کالیبره شده ارزیابی شود. سنسورهای الکترونیک فشار در مواردی که نیاز به دقت زیاد است مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما در هر حال در اثر لرزش پمپهای فشار قوی یا سایر منابع دیگر به آنها آسیب وارد می‌شود.
بهتر است تا حد امکان از نصب مستقیم سنسورهای الکترونیک فشار بر روی شاهراههای استینلس استیل که لرزش در آنها زیاد است، اجتناب شود، برای کاهش لرزش و تکان بیش از حد، می­توان سنسور را جداگانه و با فاصله­ زیاد از لوله نصب کرد و برای وصل آن به پمپ فشار قوی از یک لوله یک چهارم اینچ استینلس استیل یا لوله­های نایلونی فشار قوی استفاده نمود.
محل نصب تبدیل کننده سیگنال فشار جهت اندازه­گیری داده­های عملیاتی سیستم از اهمیت برخوردار است. نباید بلافاصله در پایین دست شیر فشار شکن یا هر نوع محدود کننده جریان قرار گیرد. زیرا این عوامل می‌توانند تأثیر زیادی در خواندن داده‌ها داشته باشند.

PH
سیستمهای اسمز معکوس برای بهره برداری در محدوده pH
 بخصوصی طراحی شده­ اند. اگر pH خارج از این محدوده باشد، تخریب غشاء و یا رسوب گرفتگی آن آغاز می‌شود. مخصوصاً غشاء سلولز استات که در خارج از محدوده pH بین 3 تا 7 به هیدرولیز حساس است. نتایج این کار اغلب به صورت کاهش دفع نمک ظاهر می‌شود. pH متر باید در فواصل زمانی منظم با استفاده از محلول بافر با pH معلوم کالیبره شود. اگر آب خوراک به سیستم RO اسیدی است، باید از محلول با فر 7 به منظور صفر کردن دستگاه و از با فر 4 برای تنظیم مجدد آن استفاده کرد.

دما 
تغییرات ناچیز دمای آب خوراک، تأثیر عمده­ای در میزان دفع نمک سیستم اسمز معکوس ندارد. به هرحال به دلیل اینکه از دمای آب برای تعیین دبی نرمال آب محصول استفاده می‌شود، تعیین آن اهمیت دارد. دقت ترمومتر نصب شده در مسیر آب خوراک هر چند وقت یک بار باید توسط دماسنج آزمایشگاه بررسی می‌شود.

به اشتراک گذاری این مطلب