برای طراحی یک دستگاه تصفیه آب صنعتی RO باید پارامترهای بسیاری از قبیل کیفیت آب ورودی (آنالیز فیزیکی و شیمیایی) ، منبع آب ورودی (آب سطحی ، آب چاه ، آب لوله کشی) ، ظرفیت تولید ، کاربرد آب تولیدی و کیفیت آب خروجی را در نظر گرفت.به همین دلیل برای طراحی دستگاه تصفیه آب صنعتی RO نیازمند دانش تخصصی و همچنین استفاده از نرم افزارهای طراحی مانند ROSA می باشیم که نرم افزار طراحی شرکت DOW-FILMTEC می باشد.
هر دستگاه تصفیه آب صنعتی RO از دو بخش اصلی پیش تصفیه و اسمز معکوس RO تشکیل می شود که در زیر به برخی اجزای اصلی این سیستم اشاره می کنیم.
انواع دستگاه های تصفیه آب خانگی
انواع دستگاه های تصفیه آب خانگی رامی توان از چند نظر تقسیم بندی کرد :
از انواع سیستم های مورد استفاده در آب تصفیه کن های خانگی ، می توان به سیستم اسمز معکوس RO و سیستم اولترافیلتراسیون UF اشاره کرد.که در این میان سیستم RO بهترین و کاملترین سیستم مورد استفاده در این دستگاهها می باشد.
سیستم های آب شیرین کن خانگی را می توان از لحاظ شکل ظاهری به سه دسته : سیستم های بدون پایه ، سیستم های دارای پایه و سیستم های کامپکت تقسیم بندی کرد.که در این مورد وجود انواع پایه های نگه دارنده و وجود برخی ابزار کنترلی مانند گیج فشار نیز باعث برخی از تفاوت ها در شکل ظاهری دستگاه ها می شود.
هر سیستم اسمز معکوس RO باید داری حداقل 5 مرحله فیلتراسیون باشد که تعداد فیلترها با توجه به کیفیت آب ورودی و کیفیت آب مورد نیاز مصرف کننده گان تا 8 مرحله قابل تغییر می باشد.
سیستم های سختی گیری از آب توسط رزین های تبادل یونی که در اصطلاح سختی گیر رزینی نامیده می شود یکی از ارزانترین و موثرترین سیستم های کاهش سختی کل آب (Total Hardness) می باشد. در این سیستم ها از انواعی از رزین های تبادل یونی استفاده می شود که قادر به حذف کاتیون هایی مانند کلسیم ، منیزیم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم ، باریم و … از آب می باشد. از سختی گیر رزینی فقط در جهت نرم سازی آب های سخت استفاده می شود و به عبارت دیگر این سیستم فقط بر سختی کل (TH) آب تاثیر گذاشته و آنرا کاهش می دهد و تاثیری بر غلظت املاح محلول (TDS) آب ندارد.
در این سیستم ها در اثر عبور آب از میان رزین های تبادل یونی ، سدیم موجود در رزین ها با کلسیم و منیزیم موجود در آب جابجا می شود و کلسیم و منیزیم درون بستر رزین به دام می افتند، در نتیجه آب خروجی کاملا نرم سازی می شود و سختی خود را از دست می دهد و فقط حاوی نمک های سدیمی می باشد.به دلیل به دام افتادن منیزیم و کلسیم در بستر رزین ، رزین ها پس از چند مرتبه استفاده اشباع شده و خاصیت حذف کنندگی خود را از دست می دهند ، در این مرحله باید رزین ها توسط محلول آب ونمک شست و شوی معکوس (Back Wash)شوند و همچنین عملیات احیا (Regeneration)بر روی آن ها صورت بگیرد.
تاریخچه
بیش از صد سال است که از دستگاه ازن ساز در کشورهای اروپایی و آمریکایی استفاده می شود که از این راه به پیشرفت های بزرگی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی دست یافته اند . عده ای از دانشمندان
دستگاه ازن ساز طی فرایندی به نام قوس الکتریکی یا تخلیه کرونا (Corona Discharge) ، اکسیژن محیط را به اکسیژن فعال (ازن) تبدیل می نماید.البته از سیستم های یووی (UV) نیز برای تولید ازن استفاده می شود ، ولی به دلیل محدودیت در تولید اکسیژن فعال ، غلظت پایین ازن تولیدی ، بازده عملکردی پایین و مصرف انرژی بالا ، از این روش کمتر در تولید اکسیژن فعال استفاده می شود. ازن تولیدی توسط دستگاه ازن ساز خاصیت اکسید کنندگی و ضدعفونی ویروس ها ، قارچ ها ، میکروارگانیسم ها ، انگل ها و مواد آلوده کننده آب و هوا را دارد.
بیش از صد سال است که از دستگاه ازن سازدر کشورهای اروپایی و آمریکایی استفاده می شود که از این راه به پیشرفت های بزرگی در صنعت ، پزشکی و کشاورزی دست یافته اند.
گاز ازن از لحاظ حذف میکروب ها ، باکتری ها و ویروس ها ، سه هزار برابر سریعتر و پنجاه برابر قوی تر از کلر می باشد و به همین دلیل امروزه استفاده از سیستم های تزریق ازن در ضدعفونی آب و پساب ها به مراتب بیشتر از سیستم های کلرزنی می باشد.از دیگر مزایای ضدعفونی بوسیله ازن در مقایسه با کلر می توان به عدم تولید ترکیبات خطرناک در آب ، عدم نیاز به ماده اولیه ، عدم تخریب محیط زیست ، نداشتن خطر در زمان بهره برداری و عدم وجود ترکیبات سرطانزا اشاره کرد.
آنتی اسکالانت (Anti Scalant)یا مواد ضد رسوب ممبران ، به موادی گفته می شود که با استفاده در سیستم های اسمز معکوس ، مانع از تشکیل رسوب (Scale) در ممبران های RO می شود.این مواد از جنس پلیمرهایی بر پایه آکریلیک اسید و یا از ارگانوفسفات ها می باشند.
آنتی اسکالانت ها وظیفه کنترل تشکیل رسوب کربنات کلسیم در شرایط LSI و S&DSI مثبت و همچنین کنترل تشکیل سایر رسوبات (سولفات ها ، فلوئورید ، سیلیس و …) در شرایط SR بالاتر از ۱۰۰ % را بر روی ممبران های اسمز معکوس بر عهده دارند .
مکانیسم عملکردی :
این مواد در سیستم های RO قبل از فیلترهای کارتریجی به آب تزریق شده و جون دارای بار الکتریکی منفی می باشند ، جذب کریستال های رسوب با بار مثبت شده و مانع از رشد رسوب می شوند.در واقع آنتی اسکالانت ها با کند کردن سرعت تشکیل رسوب ، مانع از تشکیل رسوب (کریستالی شدن رسوب) شده و باعث می شوند که رسوبات قبل از کریستالی شدن توسط آب شسته شوند و به همین دلیل قابلیت از بین بردن رسوبات تشکیل شده بر سطح ممبران را ندارند. برخی از این مواد نیز با شناورسازی رسوبات ، آنها را از سیستم خارج می کنند.