مقالات تخصصي تاسيسات



موضوع مقاله

شيرين کردن آب :

متن :

اهميت تصفيه آب
چه براي مصارف آشاميدني و چه براي مصارف صنعتي، معمولا آب طبيعي احتياج به تصفيه دارد. تصفيه آب براي مصارف آشاميدني هم آسان‌تر و هم ارزان‌تر از تصفيه آب برا ي مصارف صنعتي است. نگراني‌هاي اساسي در مورد آب آشاميدني عبارتند از:

باکتري‌هاي بيماري زا (پاتوژن‌ها) در آب
کمبود و يا وجود زيادي غلظت بعضي از يون‌ها که در سلامتي انسان نقش دارند مانند: يون فلوئور
ذرات معلق در آب
بو و مزه‌ي آب

دامنه‌ي نگراني‌هاي اساسي در مورد آب‌هاي صنعتي بستگي به محل مصرف آب دارد. آب به صورت‌هاي متفاوت در صنايع وابسته مطرح مي‌شود:

به عنوان ماده‌ي اوليه براي تهيه محصول نهايي، بدون اينکه تغيير شکل دهد.
به عنوان ماده‌ي اوليه براي شرکت در واکنش شيميايي تهيه محصول نهايي.
به عنوان حلال موادي که در واکنش‌هاي شيميايي شرکت مي‌کنند.
به عنوان ماده‌ي واسطه انتقال حرارت از دماي زير صفر(آب نمک) تا دماي بخار آب.
به عنوان ماده‌ي ذخيره کننده انرژي.
به عنوان ماده‌ي واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد).
به عنوان سپر محافظتي در برابر گرما و تشعشع آب سنگين (D2O) مورد استفاده در نيروگاه‌ها.
به عنوان ماده‌اي راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاه‌هاي اندازه گيري دما، دانسيته و ويسکوزيته.
به عنوان ماد‌ه‌ي اصلي جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائي مثل مواد نفتي.
خصوصا در مهندسي شيمي و پترو شيمي، بسياري از فرايندها همانند نمک زدايي، خشک کردن، تبخير کردن، کريستاليزاسيون، اختلاط، رزين‌هاي تعويض يوني، رطوبت زدايي، جذب سطحي و غيره در ارتباط مستقيم با آب هستند.

مطلوب‌ترين آب براي هر صنعتي آب بدون يون مي‌باشد، اما هزينه تصفيه آب تا رسيدن به مرحله آب بدون يون بسيار زياد است. براي هر صنعتي مطلوب‌ترين آب آن است که هزينه تصفيه آب کم‌تر از مخارج درمان عواقب زيان بخش ناخالصي‌ها باشد که براي اکثر صنايع، رسيدن به اين امر با تکيه بر استفاده از سيستم اسمز معکوس RO يا (Reverse Osmosis) امکان پذير مي‌باشد.
برخي اثرات زيان بخش ناخالصي‌هاي آب در صنعت:

توليد رسوب در دستگاه‌هاي حرارتي و ديگ بخار
توليد بخار با کيفيت پايين
خوردگي بويلرها و ديکر سيستم‌هاي حرارتي و لوله‌ها
اتلاف مواد شيميايي مانند صابون
باقي گذاردن لکه روي محصولات غذايي و نساجي


ناخالصي‌هاي آب
تقريبا هر ماده‌اي در آب محلول است و اين حلاليت به دما، فشار، PH، پتانسيل شيميايي و به غلظت نسبي ديگر مواد در آب بستگي دارد. در طبيعت اين عوامل چنان به هم مربوط هستند که کم‌تر مي‌توان حلاليت ماده‌اي را در آب به طور دقيق پيش بيني کرد. در واقع آب يکي از مشهورترين حلال‌ها است. مخصوصا مواد قطبي (مثل نمک‌ها) به مقدار زيادي در آب حل مي‌شوند. از اين رو آب به طور خالص در طبيعت وجود ندارد. آب هميشه در حال انحلال، انتقال و يا رسوب گذاري است. بخار آب موجود در هوا، در اثر ميعان به صورت باران در مي‌آيد که در موقع باريدن مقداري گرد و خاک، اکسيژن، دي‌اکسيد کربن و ديگر گازها را در خود حل مي‌کند. در روي سطح زمين، آب مقداري از مواد معدني را در خود حل کرده و همراه مواد ديگر به نقاط مختلف منتقل مي‌کند. آب در هنگام نفوذ در لايه‌هاي مختلف زمين، قسمتي از مواد معلق و ميکروب‌ها را در در لايه‌هاي مختلف زمين از دست مي‌دهد.
ناخالصي هاي آب را مي‌توان به چهار دسته تقسيم کرد:

مواد معلق
گازها
نمک‌هاي محلول
ميکروب‌ها خصوصا اشريشيا کليفرم (کليفرم روده‌اي (E.coli coliform))


تکنولوژي‌هاي غشايي
فرآيندهاي غشايي از روش‌هاي نوين جداسازي هستند که بدون استفاده از تغيير فاز، اجزاء مورد نظر را از سيال جدا مي‌نمايند.عدم تغيير فاز در طول فرايند جداسازي موجب مي‌شود که جداسازي با صرف انرژي کمتري صورت گيرد. دو خصوصيت اصلي غشاها يعني توانايي قابل توجه در انجام انواع جداسازي‌ها و حداقل مصرف انرژي، عوامل گسترش روزافزون فرايندهاي غشايي مي‌باشند. غشاها کاربردهاي فراواني در زمينه‌هاي مختلف علمي و صنعتي دارند که از جمله مي‌توان به شيرين کردن آب دريا، دياليز خون، تصفيه آب نظير آب رودخانه، چشمه و چاه، تصفيه پساب‌هاي خانگي، تصفيه انواع پساب‌هاي صنعتي مانند تصفيه پساب صنايع نساجي، کاغذ سازي، چرم سازي، الکل سازي، تغليظ شير در کارخانجات پنير سازي، تغليظ آب ميوه، جداسازي ميکرو ارگانيسم‌ها، استريل کردن مايعات، جداسازي پروتئين‌ها از آب پنير، جداسازي گازهاي ترش از گاز طبيعي، جداسازي اکسيژن و نيتروژن از هوا، جداسازي اتيلن از گازهاي خروجي واحد توليد پلي اتيلن، بهينه سازي محيط زيست، صنايع داروسازي و بيوتکنولوژي اشاره نمود. با توجه به اهميت روزافزون آشنايي با فرآيندهاي غشايي به بررسي و شناخت غشاهاي اسمز معکوس مي‌پردازيم.


فرآيند اسمز معکوس
سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي با جريان متقابل از قبيل اسمز معکوس، نانوفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون انتخابات مناسبي جهت جايگزيني با فيلتراسيون‌هاي سنتي و تيمارهاي شيميايي مي‌باشند. با اين وجود جهت دستيابي به بهترين عملکرد اين سيستم‌ها، توجهات دقيقي بايد در مورد شرايط آب ورودي به اين سيستم‌ها مبذول داشت. بنابراين بايد در مورد ويژگي آب ورودي به سيستم از اطلاعات کافي برخوردار باشيم. ويزگي‌هاي انواع آب‌ها جهت استفاده از دستگاه‌هاي اسمز معکوس براي تصفيه آب ابتدا بايد خصوصيات آب‌هاي گوناگون و ناخالصي‌هاي موجود را شناسايي و مطالعه نمود، لذا در ذيل به ذکر ويزگي‌هاي انواع آب مي‌پردازيم:

الف) ويژگي آب‌هاي زيرزميني
مواد معلق در آن‌ها کم است
معمولا مواد آلي بسيار کم دارند
ممکن است داراي ذرات شن باشند
اين آب‌ها حاوي آهن محلول و گاهي هم منگنز محلول هستند که وقتي آب در معرض اتمسفر قرار مي‌گيرد در اثر اکسيد شدن توسط هوا، ذرات زرد-قهوه‌اي در آن‌ها ظاهر مي‌شود.
دي اکسيد کربن ممکن است در اين آب‌ها زياد باشد و PH اين آبها معمولا 9/7 – 9/6 مي‌باشد.
آب چاه‌هاي خيلي عميق معمولا عاري از ميکروب‌ها و ديگر ميکرو ارگانيسم‌ها مي‌باشد ولي آب چاه‌هاي کم عمق معمولا آلوده به ميکرو ارگانيسم‌ها هستند.
به خاطر انحلال جزيي مواد معدني، معمولا اين آب‌ها داراي املاح زياد مي‌باشند حدود ppm 500 که بيش‌ترين جزء آن بي‌کربنات کلسيم است.
اين آب‌ها معمولا سخت هستند ولي سختي آن‌ها موقتي است (سوافات و نيترات کلسيم و منيزيم)


ب) ويژگي آب‌هاي سطحي
زلال نيستند
PH اين آب‌ها حدود 8-7 است
مواد عالي موجود در اين آب‌ها در نقات مختلف متفاوت است. ممکن است حاوي دترجنت‌ها، نفت، روغن و فلزات سنگين باشند.
معمولا آلوده به ميکرو ارگانيسم‌ها هستند
مقدار آمونياک، فنل و نيترات اين آب‌ها ممکن است زياد باشد.
اگر آب‌هاي سطحي از آب‌هاي کشاورزي ناشي شوند، معمولا داراي نيترات و فسفات قابل توجهي هستند، بويژه در مناطقي که از کودهاي شيميايي استفاده مي‌شود.


ج) ويژگي آب‌هاي شور
مقدار املاح اين آب‌ها بسيار زياد و معمولا بيش‌تر از ppm 1000 مي‌باشد.
غلظت يون کلر و سديم اين آب‌ها بسيار زياد و معمولا بيش از ppm 500 است. پيش تصفيه آب ورودي به سيستم مي‌تواند عمر غشاء را طولاني‌تر ساخته، کيفيت آب توليدي را بهبود بخشد و هزينه‌هاي نگهداري و پاکسازي سيستم را کاهش دهد. اهميت شرايط آب ورودي زماني آشکار مي‌شود که شما کارکرد غشاء با جريان متقابل را مورد آزمايش قرار دهيد. به زبان ساده، سيستم‌هاي فيلتراسيون جريان متقابل، جريان درون ريز را به دو جريان برون ريز يعني Permeate و Concentrate تقسيم و جداسازي مي‌کند. Permeate آن قسمت از جريان است که از غشاء نيمه تراوا عبور مي‌کند. جريان Concentrate (تلغيظ شده) دربرگيرنده آن اجزايي است که توسط غشاء پس زده شده است. اساسي‌ترين مزيت فيلتراسيون جريان متقابل، قابليت آن براي کارکرد پيوسته و مداوم با سيستم پاکسازي خود به خود است.


اساس كار اسمز معكوس
اگر يک غشا نيمه تراوا بين دو محلول با غلظت‌هاي متفاوت قرار گيرد، مقداري از حلال از يک طرف غشا به طرف ديگر منتقل مي‌شود. جهت طبيعي حركت حلال به گونه‌اي است كه محلول غليظ تر رقيق مي‌شود، سپس آب خالص از غشا عبور كرده و وارد آب شور مي‌شود. اگر به سيستم اجازه رسيدن به تعادل داده شود، در ان صورت سطح اب نمک آن (محلول غليظ تر) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. اين اختلاف سطح را در دو طرف غشا فشار اسمزي مي‌گويند. در اسمز معكوس، آب خام (تصفيه شده) توسط پمپ به داخل محفظه‌اي كه داراي غشا نيمه تراوا مي‌باشد، رانده مي‌شود و چون ناخالصي‌ها قادر به عبور از غشا نيستند از اين‌رو در يک طرف غشا، آب تقريبا خالص و در طرف ديگر ان آب تغليظ شده از ناخالصي‌ها وجود خواهد داشت اين فرآيند براي تهيه اب اشاميدني از آب‌هايي كه حاوي املاح معدني زيلد و ناخالصي‌هاي آلي مي‌باشند، بسيار مناسب بوده و حتي قادر است از آب دريا با (ppm 5000 TDS) و نيز از آب‌هاي شور، آب آشاميدني تهيه كند. روش اسمز معکوس قادر به جداسازي مواد غير آلي حل شده، مواد آلي حل شده، آلاينده‌هاي ميکروبيولوژيکي از قبيل اندوتوکسين‌ها، ويروس‌ها، باکتري‌ها و ذرات مي‌باشد. به دليل اين طيف وسيع جداسازي روش اسمز معکوس يک فرآيند مهم در زمينه‌ي تيمارهاي آب است. اين روش به هايپرفيلتراسين (Hyper Filtration) نيز معروف مي‌باشد، بدين ترتيب که با استفاده از اين روش ذراتي به کوچکي يون‌ها را نيز مي‌توان جدا کرد. جهت زدودن نمک‌ها و ساير ناخالصي‌هاي آب و بهبود رنگ، طعم و مزه مي توان از اين روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بيش از يک قن است که اين تکنولوژي شناخته شده است ولي تا شصت سال اخير يعني تا زماني که غشاءهاي خاص توسعه نيافته بودند، اين تکنولوژي گسترش چنداني پيدا نکرده بود. تکنولوژي اسمز معکوس به وفور در صنايع غذايي، توليد آب ميوه‌ها، صنايع برق، قدرت، ميکروالکترونيک، داروسازي و غيره مورد استفاده قرار مي‌گيرد. همچنين اين تکنولوژي در دفع باکتري‌ها، پيروژن‌ها و آلودگي‌هاي آلي بسيار موثر است. همان‌گونه که ذکر شد روش اسمز معکوس به عنوان Hyper Filtration نيز ناميده مي‌شود که دقيق‌ترين و ريز ترين سيستم فيلتراسيون شناخته شده مي‌باشد. اين تکنولوژي از انتقال ذراتي به کوچکي يون‌هاي منفرد حل شده در محلول نيز جلوگيري مي‌کند. سيستم اسمز معکوس قادر به جداسازي باکتري‌ها، نمک‌ها، قندها، پروتئين‌ها، ذرات، رنگ‌ها و ساير موادي است که داراي وزن مولکولي بيش از 250-150 دالتون باشند، لازم به ذکر است که جداسازي يون‌ها با اسمز معکوس به کمک ذرات باردار انجام مي‌شود. اين مطلب بدين معني است که يون‌هاي حل شده که داراي بار مي‌باشند مانند نمک‌ها، احتمال آن که توسط غشاء پس زده شوند نسبت به آن‌هايي که داراي بار نمي‌باشند مانند مواد آلي بسيار بيش‌تر است. به علت آن که سيستم اسمز معکوس در مقايسه با ساير روش‌ها در درجه حرارت پايين‌تر و با انرژي مقرون به صرفه‌اي کار مي‌کند،کاربردهاي فراواني مانند نمک‌زدايي، تيمار پساب‌ها، بازيافت املاح معدني، تغليظ آب پنير و ساير محصولات غذايي و مهم‌تر از همه در خالص سازي آب دارد. در سال‌هاي اخير سيستم اسمز معکوس به ميزان فراوان در فرآوري آب مورد نياز جهت دياليز در بيمارستان‌ها و جهت کارخانجات توليدي دارويي و بهداشتي مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر اين، روش اسمز معکوس قادر به توليد آبي خالص جهت استفاده در تزريق (Water For Injection) و براي آماده سازي محلول‌هاي پراگوارشي و پراروده‌اي است.


محاسن سيستم RO
سيستم پيوسته و مداوم 24 ساعت در شبانه روز
قابليت دريافت ورودي با (TDS کل مواد جامد محلول) بالا (Total Dissolved Solid)
ميزان بازدهي بالا در کل سيستم
نرخ بالاي بازيافت آب‌هاي آلوده تا 98 درصد منابع ورودي بر اساس ميزلن املاح و ناخالصي‌هاي موجود
مصرف انرژي پايين
نياز به حداقل شستشو
جلوگيري از عبور سليکا تا 90 درصد
سادگي فرآيند
تنها فاکتور پيچيده، کنترل آب ورودي به سيستم جهت به حداقل رساندن احتياجات مداوم جهت پاکسازي غشاءها مي‌باشد.
ظرفيت‌هاي توليد متعدد
پايين بودن هزينه‌ي نگهداري سيستم
عدم بکار گرفتن مواد زيان بخش براي انسان در اين سيستم
مصرف پايين انرژي در سيستم
استفاده از حداقل مواد شيميايي در سيستم اسمز معکوس
از بين بردن تمامي آلاينده‌ها از قبيل آلاينده‌هاي آلي، غير آلي و ميکروبي
امکان استفاده از منابع نامتناهي و قابل اطمينان يعني آب درياها در اين سيستم
عدم تحميل هر گونه آثار منفي به محيط زيست
پايين بودن هزينه نصب و راه اندازي سيستم
قابليت جداسازي آلاينده‌هايي که به آب رنگ، مزه و بوي نامطلوبي مي‌دهند از قبيل طعم‌هاي قليايي و نمکي که بوسيله کلريدها و سولفات‌ها ايجاد مي‌گردند.
قابليت جداسازي پاتوژن فوق العاده خطرناک به نام Cryptosponolium که باعث ايجاد بيماري مهلک و خطرناک مي‌شود.
توليد خالص‌ترين آب که آب توليدي توسط اين سيستم مورد تاييد NASA قرار گرفته و کاملا با استانداردهاي جهاني مطابقت دارد. خاصيت بسيار عالي حلاليت آن، متابوليسم را در بدن بهبود مي‌بخشد و اين امر باعث مي شود که ايمني بدن در مقابل عفونت‌ها افزايش يافته و باعث دفع سموم و ويروس‌ها گردد. لازم به ذکر است که نوشيدن آب حاصل از سيستم اسمز معکوس به مدت طولاني به بهبود کارکرد سيستم‌هاي بدن و سلامتي کمک شاياني مي‌کند.
قابليت جداسازي سمي‌ترين عناصر و مواد مضر براي سلامتي انسان از قبيل کادميوم، سرب، سيانيد، آرسنيک و فنل توسط اين سيستم


بازگشت
مطالب مرتبط با این مقاله

•  هواساز چيست؟
•  چه مدل کولر گازي بهتر است؟
•  خنک‌ کاري چيلرها
•  چگونگي رفع بوي بد کولرآبي
•  راهنماي انتخاب کولر گازي
•  طراحي سيستم تهويه ساختمان مختلف
•  روش تست مصرف برق کولر گازي
•  بوي بد کولر گازي از چيست؟
•  استفاده صحيح از کولر خودرو
•  دستگاه زنت (zent) چيست؟
•  بررسي انواع مختلف رادياتور
•  استفاده بهينه و کاهش مصرف کولر آبي
•  نحوه عملکرد آبکرمکن هاي الکتريکي
•  چگونه مي‌توانيد استخر خانه خود را تميز کنيد؟
•  راهنماي خريد رادياتور

دانستنيهاي فني و تاسيساتي : گردآوری گروه تهویه مطبوع مهاجر