فیلترهای ممبران RO به عنوان اصلی ترین بخش فرآیند تصفیه آب میباشند و استفاده و نگهداری درست از آنها، بازدهی بهتر و عمر بالای این فیلترها را تضمین میکند. با عبور آب ناخالص از این سیستم‌ها، به دلیل وجود مواد آلی و معدنی، رشد میکروبی، املاح و آلاینده‌ها، امکان ایجاد رسوب و گرفتگی و در نهایت فولینگ (Fouling) وجود دارد. شستشوی دوره‌ای (CIP) این فیلترها باعث پاکسازی غشاهای فیلتر از رسوبات جمع شده میشود و عمر مفید این ممبران‌ها را افزایش میدهد. جدی نگرفتن این امر و تعلل در انجام شستشوی ممبران، ممکن است اثرات جبران ناپذیری به همراه داشته باشد که تمام این‌ها هزینه‌های بیشتری را به همراه دارد. دراین مقاله از سایت سحر آب صنعت به بررسی اینکه شستشوی اصولی ممبران چگونه است و با چه موادی انجام میگیرد، میپردازیم.
شستشوی ممبران CIP چیست؟
شستشوی در محل ممبران یا (Clean-In-Place) CIP یکی از مهم ترین مراحل نگهداری و احیای ممبران اسمز معکوس محسوب میشود. در این فرآیند بدون نیاز به جداسازی ممبران از سیستم و بصورت درجا عملیات شستشو به وسیله محلول های قلیایی و اسیدی به تریتب انجام میشود. این کار باعث پاکسازی سطح غشا ممبران از رسوبات آلی، معدنی و بیولوژیکی میشود و باعث افزایش بهره وری و بهبود عملکرد ممبران میشود.
اهمیت شستشوی ممبران RO
وجود گرفتگی در ممبران‌های RO بازدهی آنها را کاهش میدهد و حتی ممکن است باعث شود کارایی‌شان به‌طور کامل از بین برود. اهمیت شستشوی ممبران RO در این است که انجام ندادن آن تأثیر زیادی بر کیفیت آب خروجی دارد و ممکن است باعث افزایش TDS در آب شود. همچنین، افزایش رسوبات و گرفتگی‌ها باعث کاهش فشار و افت دبی میشود که در پی آن، مصرف انرژی نیز بالا می‌رود. به همین دلایل، شستشوی ممبران RO امری اجتناب‌ناپذیر در صنعت تصفیه آب است.
زمان مناسب برای شستشوی ممبران RO
در تشخیص زمان مناسب برای شستشوی ممبران و انجام عملیات CIP عوال متعددی دخیل هستند. کیفیت آب ورودی و میزان آلاینده های موجود در آن، تعداد دفعاتی که از سیستم اسمز معکوس استفاده شده، مدت زمان کارکرد فیلترهای ممبران که معمولا بین سه تا شش ماه است، تعیین کننده زمان مناسب شستشو میباشند. اگرچه در صورت مشاهده علائم گرفتگی باید برای شستشو اقدام کرد. در صورت نادیده گرفتن علائم، ممبران‌ها دچار فولینگ میشوند و ممکن است مجبور به تعویض کل فیلترها شوید که هزینه زیادی در پی دارد.
چند علامت مهم که نشان دهنده زمان مناسب شستشو میباشد:
-
کاهش ۱۰ تا ۱۵ درصدی دبی آب خروجی
-
بالا رفتن TDS آب تصفیه شده
-
نرمال نبودن فشار بین ورودی و خروجی فیلتر
مراحل شستشوی CIP ممبران
با فرا رسیدن زمان شستشوی ممبران RO، وقت آن است که مواد مورد نیاز و فرآیندهایی را جهت انجام عمل شستشو CIP انتخاب کنیم. انتخاب این مواد و روش ها بستگی به نوع آلاینده های تجمع یافته بر سطح ممبران دارد. رعایت شرایط درست PH، دما و کیفیت مواد مورد استفاده از جمله عواملی است که بر فرآیند شستشو تاثیرگذار است. در ادامه مراحل اصلی شستشوی ممبران RO با محلول‌های شیمیایی به طور کامل شرح داده شده است:
۱. انتخاب نوع ماده شیمیایی مناسب
با توجه به نوع مواد رسوب یافته بر روی سطح ممبران باید میزان اسیدی یا قلیایی بودن ماده شوینده را انتخاب کرد. معمولا برای حذف و پاکسازی مواد معدنی مانند کربنات کلیسم از شوینده‌هایی با PH پایین مثل اسید سیتریک استفاده میشود. از محلول های قلیایی با PH بالا هم برای حذف مواد آلی و بیولوژیکی استفاده میشود.
۲. آماده‌سازی محلول شستشو
در این مرحله باید مواد شیمیایی انتخابی به همراه آب دیونیزه ترکیب شود تا از وارد شدن ناخالصی جدید به سیستم جلوگیری شود. توجه به میزان PH و دما مهم است و باید بصورت دقیق تنظیم شود.
۳. پمپاژ اولیه با جریان ملایم
محلول ترکیبی ساخته شده در مرحله قبل به صورت ملایم و با دبی پایین وارد سیستم میشود تا جایگزین آب باقی مانده در پرشروسل‌های دستگاه شود و آن را تخلیه کند. مقدار pH، فشار و جریان ورودی باید به‌دقت کنترل شود تا از ایجاد شوک هیدرولیکی به ممبران‌ها جلوگیری گردد.
۴. چرخش آرام محلول (Low-Flow Circulation)
با سیرکولاسیون آرام، واکنش بین محلول و رسوبات سطح غشا اتفاق می‌افتد و باعث نرم شدن آنها و حل شدنشان در محلول میشود. با انجام این کار رنگ خروجی تغییر میکند که نشان‌دهنده‌ی خروج آلودگی‌ها یا اشباع شدن محلول است. باید به این نکته توجه داشت که دما و pH محلول نیز در این فرآیند باید کنترل شود.
۵. مرحله خیساندن (Soaking)
در این مرحله باید به محلول زمان کافی داده شود تا به عمق رسوبات نفوذ کند و به‌اصطلاح باعث خیس خوردن ممبران‌ها شود. به این منظور پمپ خاموش شده و زمانی در حدود یک ساعت به محلول داده میشود. تعیین این بازه زمانی معمولاً به شدت و ضخامت فولینگ بستگی دارد.
۶. چرخش سریع با دبی بالا (High-Flow Circulation)
آلودگی‌های ناشی از خیساندن در این مرحله به‌وسیله جریان با دبی بالا بطور کامل از روی ممبران‌ها پاکسازی میشوند. در این مرحله فشار باید بصورت کنترل شده باشد تا از آسیب به ممبران جلوگیری شود. با این کار، همه رسوبات و گرفتگی‌ها از ممبران خارج میشوند.
۷. فلاشینگ ممبران یا شستشوی نهایی با آب (Flushing)
در پایان عملیات، از آب دیونیزه یا پرمیت برای پاکسازی و حذف کامل بقایای مواد شیمیایی شستشو استفاده میشود. در این مرحله حتماً باید از آب دیونیزه استفاده کرد؛ در غیر این صورت باعث ورود مجدد املاح به سیستم میشود و رسوب‌گذاری اتفاق می‌افتد. همچنین باید توجه داشت افت فشار اتفاق نیفتند چرا که افت فشار در این مرحله باعث آسیب به ممبران خواهد شد.
مواد شوینده ممبران RO
باتوجه به نوع رسوبات ممبران، انتخب ماده ای با PH مناسب برای پاکسازی این آلودگی‌ها اهمیت دارد. پس در ابتدا باید نوع و ساختار این رسوبات و گرفتگی‌ها مشخص شود تا عملیات شستشو به درستی انجام گیرد. مواد شمیایی که برای شستن ممبران بکار می‌روند در کل به دو دسته اصلی شوینده های اسیدی و شوینده های قلیایی تقسیم میشود. در ادامه به بررسی هریک میپردازیم.
-
شوینده‌های اسیدی ممبران
شوینده‌های اسیدی معمولاً برای حذف رسوبات معدنی، اکسیدهای فلزی، نمک‌های معدنی استفاده میشوند که باعث گرفتگی ممبران میشوند. این شوینده‌ها با اسیدی کردن سطح ممبران و محیط، رسوبات سخت را حل کرده و ممبران را پاکسازی می‌کنند.
موارد رایج: اسید سیتریک ، اسید فسفریک -
شوینده‌های قلیایی ممبران
شوینده‌های قلیایی برای حذف رسوبات آلی و بیولوژیکی مانند روغن‌ها، چربی‌ها، پروتئین‌ها، جلبک‌ها و بقایای بیولوژیکی به کار می‌روند. این شوینده‌ها با خاصیت قلیایی بالا باعث تجزیه و حل شدن مواد آلی میشوند و به پاکسازی ممبران کمک می‌کنند.
موارد رایج: سدیم هیدروکسید، ترکیبات آمونیوم، سدیم تری پلی فسفات
جدول انواع شوینده ها
| نوع شوینده | نوع رسوب هدف | مواد شیمیایی رایج | شرایط استفاده (pH و دما) | توضیحات تکمیلی |
|---|---|---|---|---|
| شوینده اسیدی (Acid Cleaner) | رسوبات معدنی و فلزی، اکسید فلزات، کلوئیدهای معدنی | HCl (اسید هیدروکلریک)، H₃PO₄ (فسفریک)، اسید سیتریک | pH: 2–4دما: 30–35°C | مناسب برای کربنات کلسیم، سولفات‌ها، آهن، منگنز (با کمک مواد کمکی) |
| شوینده قلیایی (Alkaline Cleaner) | آلودگی‌های آلی، چربی، روغن، بیولوژیکی، رنگ، لیگنین | NaOH (هیدروکسید سدیم)، سدیم تری پلی فسفات | pH: 11–12دما: 35–40°C | مناسب برای فولینگ آلی و زیستی |
| ضدعفونی‌کننده‌ها یا بیوساید (Biocides) | بیوفیلم، میکروارگانیسم‌ها، فولینگ بیولوژیکی | DBNPA، سدیم بی‌سولفیت (SBS) | pH: وابسته به ترکیبمعمولاً در سیکل جدا | می‌توان قبل یا بعد از شوینده‌های اصلی استفاده کرد |
| شوینده‌های پراکنده‌کننده (Surfactants & Dispersants) | ذرات معلق، رسوبات سطحی سبک، فلزات کلوئیدی | شوینده‌های ملایم (Detergents)، EDTA | مرحله اولیه یا همراه دیگر شوینده‌ها | مکمل فرآیند شستشو، مؤثر بر کیفیت پیش‌تصفیه |
| ترکیبات کمکی خاص | رسوب منگنز اکسید شده و فلزات خاص | SBS (سدیم بی‌سولفیت) | معمولاً همراه شوینده اسیدی | خاصیت کاهنده، مؤثر در حذف MnO₂ |
نکات مهم و کلیدی در شستشوی ممبرانRO (اسمز معکوس)
-
تعویض فیلتر کارتریج هنگام شستشو
برای اینکه رسوبات مجددا به ممبران بازنگردد، بهتر است در صورت بالا بودن کدورت، فیلترهای کارتریجی 1 میکرونی جایگزین فیلترهای کارتریجی 5 یا 10 میکرونی شود. همچنین پس از هربار شستشو، به خصوص مراحل شستشو با مواد اسیدی و قلیایی بهتر است فیلتر را تعویض کنید.
-
شستشوی مرحله به مرحله ممبران‌ها
باید به این نکته توجه داشت که هر مرحله باید بصورت جداگانه شستشو داده شود تا رسوبات به مرحله بعدی منتقل نشوند. اگر محلول در زمان شستشو کدر شد باید آن را با محلول تازه جایگزین کنید.
-
افزایش زمان خیساندن (Soaking) در CIP
در شرایط گرفتگی شدید ممبران، افزایش مدت زمان خیساندن محلول شوینده از ۳۰ دقیقه تا حتی ۲۴ ساعت به شستشوی عمیق‌تر و بازگرداندن عملکرد بهتر ممبران کمک میکند. البته باید به این نکته دقت داشت که طولانی شدن زمان خیساندن باعث رسوب‌گذاری مجدد نشود.
-
تنظیم دمای محلول شوینده
دمای محلول تمیزکاری باید دقیقاً ۲-۳ درجه کمتر از حداکثر دمای مجاز ممبران تنظیم شود تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود. افزایش دمای ناخواسته در حین فرآیند ممکن است باعث کاهش عمر ممبران شود.
-
استفاده از شوینده‌های مناسب با توجه به نوع رسوبات
برای حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم از شوینده‌های اسیدی با pH پایین (مثل اسید سیتریک) استفاده کنید.
برای پاکسازی توده‌های بیولوژیکی، باکتری‌ها و رسوبات فلزی از شوینده‌های قلیایی با pH حدود 11.5 بهره ببرید.
در صورت وجود رسوبات ترکیبی، شستشوی دو مرحله‌ای (ابتدا قلیایی و سپس اسیدی) بهترین نتیجه را دارد.
-
پایش مداوم pH و وضعیت محلول شستشو
pH محلول باید در طی فرایند CIP کنترل و تنظیم شود. اگر pH بیش از ۰.۵ واحد تغییر کرد، باید با افزودن اسید یا باز، آن را به محدوده مجاز بازگرداند.
-
نگهداری ممبران در زمان خاموشی طولانی
اگر سیستم برای مدت طولانی خاموش میشود، ممبران‌ها باید در محلول نگهدارنده (مثلاً ۱٪ متا بی‌سولفیت سدیم) قرار داده شوند تا از رشد میکروبی و آسیب جلوگیری شود.
آخرین دیدگاه‌ها