مبانی طراحی سیستم های اسمز معکوس: (RO) 

 مبرم به آب از یک طرف و محدودیت منابع آب شیرین در دسترس از سمت دیگر، استفاده از آب شور را در کانون توجه قرار می دهد، با توجه به همین مسئله است که انتخاب روش بهتر جهت نمک زدایی از آب های شور ، ضروری می باشد.در این مقاله ، با توجه به رشد روز افزون استفاده از روش اسمز معکوس و استفاده نرم افزاری جهت طراحی بهینه، از نرم افزار ROSA که بیشترین کاربرد را جهت شبیه سازی سیستم اسمز معکوس دارا می باشد ، استفاده می شود.

شاخص دانسیته لجن :

گل و لای و ذرات معلق و لجن از هر نوع که بر روی سطح غشاء انباشته می شود می تواند حاوی رسوب هیدروکسید آهن، جلبک ها، محصولات خوردگی آهن، گل و لای کلوئید آلی، وبعضی مواد خاص باشد. تست شاخص تراکم گل و لای (لجن) یک روش پذیرفته شده برای برآورد و اندازه گیری پتانسیل رسوب مواد جامد معلق است. و برپایه واحد نفلومتری (N.U.T) بیان می شود. کلیه ذرات معلق و نا محلول در آب که دارای اندازه بزرگتر از 0.45 میکرون هستند با این شاخص اندازه گیری می شوند. در این روش حتی ذراتی که ایجاد کدورت نمی کنند نیز اندازه گیری می شود. بهترین عدد SDI برای ورود به ممبرانهای دستگاه اسمز معکوس , (بر اساس پیشنهاد سازندگان ممبران) کوچکتر از 3 است. در صورتیکه SDI آب ورودی به ممبران ، بزرگتر از 5 باشد در کمتر از چند هفته ممبرین ها با گرفتگی شدید و کاهش تولید مواجه می شوند و برای رفع مشکل طراحی , پیش تصفیه مناسب توصیه می گردد. در اندازه گیری SDI بر اساس کیفیت آب , می توان زمان 15 دقیقه را به 10 و 5 دقیقه نیز کاهش داد . زیرا در صورت بالا بودن SDI در مدت زمان 15 دقیقه فیلتر به کلی دچار گرفتگی شده و اندازه گیری زمان بعدی ممکن نمی شود . جدول زیر بر اساس SDI های مختلف، زمان مناسب T را نشان می دهد. 

شاسی سیستم اسمز معکوس :

با توجه به اسکلت ساختمانی هریک از قطعه های RO ، مستحکم بودن آنها باید به اندازه ای  باشد که قابل حمل و نقل باشند. اسکلت سیستم های اسمزمعکوس باید تا حد قابل قبولی استوار و محکم باشد تا بتواند هم محوری الکتروموتور و پمپ فشار قوی را حفظ کند و نیز به خوبی از لوله ها و اتصالات محافظت کند. همچنین باید به اندازه کافی محکم باشد تا از وقوع ارتعاشات جلوگیری کند. رایج ترین ماده مورد استفاده در تولید اسکلت ، شاسی آهنی می باشد. البته در نواحی با نرخ خوردگی بالا نظیر محلهای شیرین سازی آب دریا از اسکلت فایبرگلاس استفاده می‌شود. فولاد زنگ نزن (استنلس استیل) ، بیشتردر صنایع دارویی و غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک سیستم کوچک RO با توجه به وزنش می‌تواند توسط چهار چوبی که از میله‌های 4 و 6 اینچی ساخته شده، نگه داشته شود. همچنین اسکلت باید شامل میله ‌های قطری مورب باشد تا در طی حمل و نقل از سیستم محافظت کند. اسکلت نگهدارنده وسایل ابزار دقیق و تابلو های برق، مشابه اسکلت نگهدارنده‌ غشاها است . همچنین باید در ساخت و نصب اسکلت فلزی دقت کافی مبذول گردد، تا نواحی مرده (که امکان جمع آب و نخاله در آن وجود دارد) بوجود نیاید.

طراحی و جنس لوله ها :

باید، لوله های فشار بالا کاملاً قادر به تحمل حداکثر پتانسیل فشار موجود در سیستم باشند. معمولاً از فولاد زنگ نزن برای ساخت لوله ‌های تحت فشار بالا استفاده می‌شود. معمولاً اتصالات اصلی RO جوشی هستند. لیکن گاه از لوله و اتصالات پیچ و مهره ای هم استفاده می شود که استحکام کمی داشته و از زیبایی ظاهری هم برخوردار نمی باشند. در ارتباط با منابع آبی که غلظت کلراید آنها از چند هزار ppm تجاوز می کند، استفاده از لوله و اتصالات از جنس فولاد L 316 پیشنهاد می گردد. غالباً برای لوله و اتصالات فشار پائین سیستم RO از جنس PVC استفاده می شود. گاهی نیز برای سیستمهای تولید آب فوق خالص پلی وینیل دی ‌فلوراید (PVDF) بکار می رود.

پیش تصفیه در سیستم های اسمز معکوس RO:

با توجه به حساسیت بالای ممبران ها در دستگاه RO به انواع آلاینده ها، وجود یک سیستم پیش تصفیه قوی مهم می باشد. پیش تصفیه باعث جلوگیری از رشد باکتری ها در سطح ممبران و همچنین نشست ذرات درشت می شود و سبب افزایش طول عمر ممبرین ها می شود. برای انجام عملیات تصفیه بدون مشکل و با حداقل هزینه دو نکته باید توجه شود. 1) : طراحی پیش تصفیه مناسب 2) : انتخاب مناسب افزودنی های شیمیایی

واحد های پیش تصفیه :

•         کلرزنی : تزریق کلردرآب خام ورودی، از رشد اجتماعات بیولوژیکی و باکتری در تمامی بخش های پیش تصفیه جلوگیری می کند. 
•         فیلترکربنی : حذف کلر و ترکیبات آلی آب خام و باقیماندۀ کدورت در آب خام ورودی. 
•         فیلتررزینی : حذف سختی آب به منظورکمک در فرآیند آب شیرین کن وکاهش رسوب گذاری در پشت ممبران ها 5
•         پمپهای تزریق مواد شیمیایی : ممانعت کنندۀ رسوب در ممبران ها پمپ تزریق اسید به منظور تنظیم pH آب ورودی به دستگاه            
•         فیلتر شنی : حذف کدورت و مواد معلق در آب خام. 
•         فیلتر میکرونی یا فیلتر کارتریج : به منظور حذف باقیمانده کدورت، لازم به توضیح است که بدلیل آنکه ممبران های پلی آمیدی نسبت به کلر حساس می باشند باید در هنگام ورود به سیستمRO کلر آزاد حذف شود. کربنات کلسیم و رسوبات کلسیم سختی آب ، منشاء ایجاد رسوب در سیستم RO است و گفته می شود زمانی که قابلیت حل شدن یک نوع نمک از حد مطلوب تجاوز کند تشکیل رسوب بوقوع می پیوندد. بیشتر آبهای طبیعی می خواهند کربنات کلسیم را روی سطوح ممبران ته نشین کنند .نشست رسوب در RO علاوه بر تنگ شدن مجاری عبور آب و کاهش دبی سبب کاهش عمر ممبرین می شود (بدلیل شستشو های مکرر با مواد شیمیایی)، پس جهت بالا بردن عمر ممبران باید تا حد امکان سختی را حذف نمود برخی از روشهای حذف سختی عبارت است از : استفاده از ستونهای سختی گیر در قسمت پیش تصفیه سیستم اسم