بخش عمده آب روی زمین که در دریاها یافت می‌شود به علت دارا بودن مقداری نمک نه تنها آشامیدنی نیست، قابل استفاده در کارهای کشاورزی نیز نمی‌باشد بنابراین شیرین کردن آب شور توسط دستگاه آب شیرین کن، جهت استفاده در مصارف خوراکی اهمیت می‌یابد.

مقدار نمک آب دریای آزاد در حدود ۳ – ۵/۳ % (۳۰ تا ۳۵ گرم در لیتر) می‌باشد.

نمک خوراکی به تنهایی حدود ۸/۲ % آب دریا را تشکیل می‌دهد.

البته این غلظت در کنار کرانه‌ها و در درون خلیج‌ها ممکن است تغییر کند.

جدول شماره (۱-۱)-ترکیب‌‌های خارجی مهم در آب دریاهای آزاد

*******لازم به ذکر است، در جدول فوق نمک خوراکی ذکر نشده است.*******

روش‌های شیرین کردن آب شور بسته به مقدار نمک‌های موجود در آن متفاوت است که مهم‌ترین آن‌ها به ترتیب اهمیت عبارت‌اند از تقطیر آب شور، روش اسمزی معکوس، روش الکترودیالیز، روش عوض کردن یون‌ها و روش یخ زدگی.

در ادامه مطلب به شرح فرآیند اسمزی وارونه خواهیم پرداخت.

اسمز معکوس

این روش که تازه‌ترین روش شیرین کردن آب شور می‌باشد و کاربرد آن در جهان کمتر از ۶۰ سال است که متداول شده بر پایه خاصیت اسمزی در بدن انسان طرح گردیده است.

نخستین بار در علم زیست شناسی مشخص گردیده است که هرگاه دو محلول نمکی با غلظت های مختلف بوسیله پوسته ای نفوذ پذیر که ممبران نامیده می شود از هم جدا شده باشند،

چنان که نخستین بار در علم زیست شناسی مشخص گردیده است، هرگاه دو محلول از نمکی با غلظت‌های گوناگون توسط پوسته‌ای نفود پذیر بنام ممبران از هم جدا شده باشند تفاوت غلظت در دو محلول سبب ایجاد فشار بر پوسته‌‌ی نام برده گردیده و نتیجه آن جریانی از محلول کم غلظت به سوی محلول غلیظتر می‌باشد.

از این قانون برای شیرین کردن آب شور استفاده می‌شود.

همچنین بهترین روش نمک زدائی از آب‌های شور (آب شیرین کن) استفاده از فرآیند اسمز معکوس می‌باشد، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری از دیگر روش‌ها دارا می‌باشد.

حال با توجه به توسعه روش‌های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، بکارگیری این روش، توجیه بیشتری دارد.

سیستم اسمز معکوس به واسطه فیلتری که به آن ممبران یا غشاء گفته می‌شود عملیات جداسازی مولکول را انجام می‌دهد.

به این صورت که غشاء یا لایه‌های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه‌ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه‌هایی که اندازه آن‌ها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده‌های آب را جداسازی می‌کند.

این آلاینده‌های آب شامل نیترات، انگل، باکتری، قارچ، سموم کشاورزی، نمک و سایر املاح محلول آلوده‌ کننده می‌باشند.

عملکرد سیستم‌های RO به چه صورت است ؟

در دستگاه آب شیرین کن، آب شور از لوله ای وارد دستگاه شده و توسط پمپ به درون انبار فشرده می شود.

اکنون با توجه به اینکه فشار اسمزی برای آب دریا با ۳۵ گرم در لیتر نمک، پیرامون ۲۵ اتمسفر می‌باشد و برای اینکه کار اسمزی وارونه انجام گیرد فشار پمپ را بیشتر از فشار اسمزی نامبرده و در حدود ۷۰ اتمسفر برمی‌گزینند.

در فرآیند اسمز معکوس برای جلوگیری از افزایش غلظت نمک در پساب، معمولاً برای شیرین کردن هر یک متر مکعب آب، پنج مترمکعب آب شور به کار می‌رود.

چون مصرف انرژی در روش اسمز معکوس با زیاد شدن غلظت نمک‌ها در آب شور افزایش می‌یابد، در گذشته از این روش بیشتر برای شیرین کردن آب‌ های لب شور (آب شور با غلظتی کمتر از ۵۰۰۰ میلی گرم در لیتر نمک) استفاده می‌شد.

عملکرد سیستم‌های اسمز معکوس در گذشته

بیست سال اخیر با تکامل در ساختار یکان‌های ممبران ضریب بازدهی آنها به صورت چشم‌گیری افزایش یافته است.

این دو دهه در سیستم‌های جدید با کمک بازیابی قسمتی از انرژی مصرفی و استفاده از تاسیسات پیش تصفیه از قبیل کاربرد ماکرو‌فیلتر، اولترافیلتر، و یا نانوفیلتر توانسته‌اند انرژی مصرفی را تا میزان ۸۰ % کاهش دهند.

این تکامل سبب شده است که دستگاه آب شیرین کن با روش اسمز معکوس بر روش تقطیر آب شور پیشی گیرد.

تا گذشته‌ای نه چندان دور انرژی لازم برای شیرین کردن آب شور با استفاده از ممبران ( روش اسمز معکوس) به حدود ۲۰ کیلووات ساعت برق برای هر متر مکعب اّب می‌رسید.

مقدار مصرف برق در تاسیساتی که در چندسال اخیر در کشور‌های الجزیره، سنگاپور، استرالیا و اسرائیل ایجاد شده‌اند، تا حدود ۸/۳ کیلووات ساعت برای هر متر مکعب کاهش یافته است.

هم اکنون کارخانجات سازنده‌ی روش اسمز معکوس مصرف انرژی را در آینده به حدود ۲ کیلووات در ساعت برای هر مترمکعب آب پیش بینی می‌کنند.

برای جلب توجه بیشتر خواننده به وسعت کاربرد این روش در دنیای امروز می‌باید یادآوری شود که برابر نوشته‌های سازمان جهانی بهداشت در سال ۱۳۸۶ (۲۰۰۷) بیش از ۱۲۰۰۰ واحد تاسیسات تصفیه خانه آب دریا به روش اسمزی وارونه با ظرفیت کل ۴۰ میلیون متر مکعب در شبانه روز در سطح جهان مشغول به کار بوده‌اند.

به عنوان مثال بزرگ‌ترین تصفیه‌خانه ساخته شده با استفاده از آب دریا به نام اشکولان در کرانه خاور دریای مدیترانه می باشد، که با ظرفیتی برابر ۳۲۵۵۱۰ مترمکعب در شبانه روز (حدود ۷۷/۳ مترمکعب در ثانیه) کار می‌کند.

شیرین کردن آب شور با استفاده از دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس RO

دستگاه اسمز معكوس (سیستم تصفیه آب)، به طور ويژه در مواقعي استفاده مي‌گردد كه نياز به كاهش ميزان نمك آب مي‌باشد.

ظرفیت تصفیه دستگاه آب شیرین کن، بنابر مقدار آب ورودی (FEED) بین ۱ تا ۱۰۰۰۰ متر مکعب درشبانه روز می باشد.

آب ورودی به دستگاه آب شیرین کن می‌تواند از انواع آب‌های سطحی، چاه و دریا باشد.

با استفاده از دستگاه آب شیرین کن شرکت آب پاک می‌توان آبی با املاح اندک و حتی بدون املاح استحصال کرد.

در این روش جریان آب ورودی یا خوراک به دو جریان خروجی تبدیل می‌شود:

1. آب تصفیه شده (permeate)
2. آب با غلظت بالا که املاح آن افزایش یافته است و دور ریز (Reject) یا (Brine) نامیده می شود.

عمده‌ترین کاربرد دستگاه‌ آب شیرین کن عبارتند از:

• تهیه و تولید آب قابل آشامیدن از آب‌های شور (مصارف شرب)
• تهیه و تولید آب مصرفی دام و طیور
• تامین و تولید آب مناسب جهت آبیاری و مصارف کشاورزی
• تامین و تولید آب فرایندی کارخانه‌های داروسازی و لوازم آرایشی و همچنین آب دستگاه‌های دیالیز بیمارستان‌ها
• تولید آب مصرفی نیروگاه‌های بخار و سیکل ترکیبی
• تامین و تولید آب دیگ‌های بخار، سیستم‌های برودتی و مبدل‌های حرارتی
• بازیافت پساب‌های صنعتی

واحد پیش تصفیه در سیستم RO

از آنجایی که ممبران‌های اسمز معکوس برای حذف نمک و یون‌های محلول در آب طراحی و ساخته شده‌اند، عبور آب حاوی ذرات معلق، می‌تواند به راحتی سبب آسیب رساندن به ممبران‌ها شود.

وجود یک بخش پیش تصفیه (Pre-treatment) مناسب در سیستم RO :

• کاهش گرفتگی
• رسوب گذاری
• استهلاک ممبران‌ها

باعث افزایش راندمان و عمر مفید سیستم و همچنین کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

در نتیجه اولین و مهم‌ترین هدف از انجام پیش تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس، رساندن کیفیت آب به حدی است که برای وارد شدن به ممبران‌ها قابل قبول باشد.

واحدهای پیش تصفیه شامل موارد زیر می‌باشد:

• فيلترهاي شني با مخازن استيل / فايبرگلاس  (FRP) /كربن استيل
• فيلتر كربن اكتيو با مخازن استيل / فايبرگلاس (FRP) /  كربن استيل مجهز به شيرهاي دستي / نيمه اتوماتيك / تمام اتوماتيك
• فيلترهاي ميكروني از جنس الياف پلي پروپيلن با منافذ ۱ الي ۱۰۰ ميكرون با محفظه PVC  / استنلس استيل

همچنین برای تکمیل فرایند در این روش نیاز به تزریق مواد شیمایی از جمله ضد رسوب، کلر، متابی سولفات سدیم و سود است.

بخش اصلی تصفیه شامل پمپ سانتریفیوژ طبقاتی از جنس استیل، غشای نیمه تراوا (ممبران) پلی آمیدی حلزونی و محفظه تحت فشار از جنس FRP استنلس استیل ۳۱۶ بوده و برای شست و شوی دوره‌ای ممبران‌ها (C.I.P) از مخزن پلی اتیلنی و پمپ سانتریفیوژر افقی استنلس استیل در دستگاه استفاده می‌کنیم.

در این راستا “شرکت مهندسی آب پالایش آراکیا“ در تلاش است با ارائه خدمات و مشاوره عالی در این زمینه توسط کارشناسان مجرب مجموعه، این امر را محقق کرده و نقش خود را در حفظ محیط زیست ایفا کند.

طراحی، ساخت، نصب و راه اندازی پکیج های تصفیه فاضلاب توسط مجموعه “آب پاک” نشانگر اهمیت این موضوع می‌باشد.

جهت کسب اطلاع و مشاوره با کارشناسان مجموعه تماس حاصل فرمایید:

۰۲۶-۳۴۲۴۵۸۹۱

۰۲۶-۳۴۲۴۲۵۰۶

۰۲۶-۳۴۲۸۳۸۵۹

۰۲۶-۳۴۲۷۹۹۵۶

شماره تلگرام و واتس آپ مجموعه “آب پاک”

۰۹۰۱۲۳۶۲۰۱۸

منابع: منزوی محمدتقی، آبرسانی شهری، چاپ بیستم، انتشارات دانشگاه تهران؛ ۱۶۷۷