نوشته‌ها

آب شیرین کن خورشیدی چیست؟

نمک‌زدایی خورشیدیSolar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد. اگر این انرژی از نور خورشید تأمین شود به آن نمک‌زدایی خورشیدی گفته می‌شود. روش‌های نمک‌زدایی خورشیدی دو گونه هستند: مستقیم و غیر مستقیم.

 

  • انرژی خورشید به صورت مستقیم

در روش مستقیم از گرمای نور خورشید استفاده می‌شود برای تبخیر آب و سپس بخار آب میعان می‌شود. در چرخهٔ باران این فرایند به صورت طبیعی انجام می‌شود.

 


  • انرژی خورشید به صورت غیر مستقیم

در روش غیر مستقیم اول انرژی خورشید تبدیل به انرژی الکتریکی یا مکانیکی می‌شود و سپس این انرژی برای جداسازی مکانیکی استفاده می‌شود. روش‌های جداسازی مکانیکی عمدتاً مبتنی بر اسمز معکوس هستند.

 

آب شیرین کن خورشیدی


آب شیرین کن خورشیدی قادر است میکروب ها، عوامل بیماری زا، فلزات سنگین و نمک های موجود در آب را جدا کند و آب بهداشتی و خالص تولید نماید. مقدار آبی که این سیستم تصفیه می کند، به دمای محیط بیرون، میزان انرژی خورشید و نحوه عایق کاری بستگی دارد. برای ساخت و تولید آب شیرین کن خورشیدی از 2 فناوری حرارتی و غشایی استفاده می شود. در فناوری حرارتی از روش های رطوبت زنی، رطوبت زدایی و حوضچه خورشیدی استفاده می شود و در فناوری غشایی از روش تقطیر غشایی و اسمز معکوس به همراه سلول فتوولتائیک استفاده می گردد.

آب شیرین کن خورشیدی یک دستگاه است که از انرژی خورشید برای تصفیه و تبدیل آب شور یا آب شوره به آب شیرین استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً در مناطقی که دسترسی به آب شیرین محدود است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عملکرد آب شیرین کن خورشیدی عمدتاً بر پایه فرایند تبخیر و تکثیر استوار است. در این فرایند، آب شور با استفاده از انرژی خورشید گرم می‌شود تا به شکل بخار تبخیر کند. سپس بخار آب تبخیر شده به صورت گردونه‌ای درون یک سیستم بندرست قرار می‌گیرد و به صورت مایع تبدیل می‌شود. در نهایت، آب تبدیل شده به صورت مایع، می‌تواند به عنوان آب شیرین استفاده شود.

آب شیرین کن‌های خورشیدی معمولاً برای تأمین آب شیرین در مناطق روستایی، کمبود آب، کمک به ماموریت‌های انسانی در مناطق بحرانی، و کاربردهای دیگری که نیاز به آب شیرین دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به دلیل استفاده از انرژی خورشید، از نظر محیط زیستی پایدارتر هستند و به عنوان یک راه حل پایدار برای تصفیه آب شور محسوب می‌شوند.

 

نمک‌زدایی خورشیدی ( Solar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد

 

فرایند تصفیه آب در آب شیرین کن خورشیدی


در آب شیرین کن‌های خورشیدی، انرژی خورشید به عنوان منبع اصلی برای تأمین انرژی مورد نیاز برای فرایند تصفیه آب استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها معمولاً از پنل‌های خورشیدی یا کلکتورهای خورشیدی برای جذب انرژی خورشید استفاده می‌کنند. پنل‌های خورشیدی انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و سپس این انرژی الکتریکی برای تأمین برق مورد نیاز دستگاه استفاده می‌شود.

فرایند تصفیه آب در آب شیرین کن خورشیدی معمولاً شامل مراحل زیر است:

1. جذب آب شور:

در این مرحله، آب شور از منابعی مانند دریا، اقیانوس یا چاه‌های شور جمع‌آوری می‌شود.

2. تبخیر:

آب شور، تحت تأثیر انرژی خورشید، تبخیر می‌شود. در این فرایند، آب تبخیر می‌شود و ترکیبات شور را پشت سر می‌گذارد.

3. تکثیر:

بخار آب تبخیر شده به صورت گردونه‌ای درون یک سیستم بندرست قرار می‌گیرد و به صورت مایع تبدیل می‌شود. این مایع حاوی آب شیرین است.

4. تمیز کردن:

آب شیرین حاصل از فرایند تکثیر به طور معمول نیاز به مراحل تمیز کردن بیشتری دارد تا به آب قابل استفاده و ایمن برای مصارف مختلف تبدیل شود. این مراحل می‌تواند شامل فیلتراسیون، دیستیلاسیون، ازتزاع و یا استفاده از مواد شیمیایی تصفیه‌کننده باشد.

5. ذخیره سازی و استفاده:

آب شیرین‌شده در مخازن ذخیره سازی قرار می‌گیرد و می‌تواند برای مصارف مختلف مانند آبیاری، آب آشامیدنی، استفاده در خانه و صنعت، و سایر نیازهای آبی استفاده شود.

آب شیرین کن‌های خورشیدی به دلیل وابستگی به انرژی خورشید، به عنوان یک راه حل پایدار و قابل استدلال برای تأمین آب شیرین در مناطقی با مشکل کمبود آب محسوب می‌شوند. این دستگاه‌ها کمتر به منابع انرژی آلاینده و نیاز به تأمین سوخت دیگری نیاز دارندرسته که آب شیرین کن خورشیدی برای تصفیه آب استفاده می‌شود. اما برای مشخص کردن نوع دقیق و جزئیات فنی یک آب شیرین کن خورشیدی، باید به مدل و نوع خاصی اشاره کنید. برخی از آب شیرین کن خورشیدی‌ها ممکن است بر اساس فناوری های مختلفی عمل کنند و فرایندهای متفاوتی را برای تصفیه آب به کار ببرند.

به طور کلی، برخی از فناوری‌های استفاده شده در آب شیرین کن خورشیدی شامل انتقال حرارت خورشیدی، تبخیر و تجمع بخار، تبدیل بخار به آب مایع و ممکن است شامل فیلتراسیون یا دیگر فرایندهای تصفیه باشد. این فناوری‌ها ممکن است بر اساس سیستم‌های خورشیدی تبخیر-تکثیر، سیستم‌های خورشیدی چند مرحله‌ای، یا سیستم‌های خورشیدی هیدرولیک عمل کنند.

 

نمک‌زدایی خورشیدی ( Solar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد

 

ظرفیت تولید آب در دستگاه آب شیرین کن خورشیدی RO


ظرفیت تولید آب در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی بدون محدودیت و تا بیش از هزار متر مکعب در روز انجام می شود. اما در دستگاه آب شیرین کن خورشیدی RO برای آب های لب شور و شور حداکثر 50 متر مکعب در روز است.

 

مزایای آب شیرین کن خورشیدی


آب شیرین کن خورشیدی دارای مزایای زیادی است. در زیر به برخی از مزایا و مزایای اصلی آن اشاره می‌کنم:

  •  استفاده از انرژی خورشید:

یکی از مزیت‌های اصلی آب شیرین کن خورشیدی استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع اصلی انرژی است. این بدان معناست که برای عملکرد دستگاه نیازی به سوخت یا انرژی خارجی نیست و به صورت خودکار و رایگان از انرژی خورشید استفاده می‌کند. این امر باعث می‌شود که هزینه عملیاتی و نگهداری آب شیرین کن خورشیدی کاهش یابد و به طور کلی سیستم پایدارتر و اقتصادی‌تر باشد.

 

  •  حداقل تأثیر زیست‌محیطی:

آب شیرین کن خورشیدی از منابع طبیعی و نسبتاً بی‌نهایتی مانند خورشید استفاده می‌کند و در این فرآیند تولید انتشار کربن دی‌اکسید (CO2) و آلاینده‌های دیگر به حداقل می‌رسد. این موضوع باعث می‌شود آب شیرین کن خورشیدی به عنوان یک راه حل پایدار در تولید آب شیرین با کاهش اثرات زیست‌محیطی مرتبط با فرایندهای تصفیه آب سنتی محسوب شود.

 

  • قابلیت استفاده در مناطق دورافتاده:

آب شیرین کن خورشیدی، به خصوص در مناطقی که به آب شیرین دسترسی محدودی دارند، بسیار مفید است. این دستگاه‌ها معمولاً در مناطق روستایی یا مناطقی با کمبود آب استفاده می‌شوند و به جای نیاز به شبکه آب شهری، امکان تأمین آب شیرین را به‌صورت مستقل فراهم می‌کنند.

 

  •  انعطاف‌پذیری در نصب و استفاده:

آب شیرین کن خورشیدی به دلیل عدم نیاز به اتصال به شبکه برق یا سوخت، در نصب و استفاده آسان است. آنها معمولاً به صورت قابل حمل طراحی شده‌اند و می‌توان آنها را به سرعت در مناطق مختلف نصب کرد. همچنین، به دلیل عدم وابستگی به سوخت یا شبکه برق، می‌توان آب شیرین کن خورشیدی را در مناطقی با خطر برق قطع شده یا عدم تأمین سوخت استفاده کرد.

 

  • کاهش وابستگیبه منابع آب شیرین:

آب شیرین کن خورشیدی می‌تواند برای کاهش وابستگی به منابع آب شیرین طبیعی مفید باشد. در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند، آب شیرین کن خورشیدی می‌تواند به عنوان یک راهکار جایگزین برای تأمین آب شیرین استفاده شود. این امر به معنی حفظ و مدیریت بهتر منابع آب و کاهش فشار بر روی آبهای زیرزمینی و رودخانه‌ها می‌باشد.

 

  •  قابلیت استفاده در مناطق گرمسیری:

آب شیرین کن خورشیدی در مناطق گرمسیری به دلیل استفاده از انرژی خورشید بسیار مناسب است. در این مناطق، تأمین آب شیرین ممکن است به دلیل دمای بالا و منابع انرژی محدود مشکل باشد. با استفاده از آب شیرین کن خورشیدی، می‌توان به طور مستقل آب شیرین تولید کرده و نیازهای آبی را برطرف کرد.

 

  • عدم وابستگی به شبکه آب شهری:

آب شیرین کن خورشیدی امکان استفاده مستقل از شبکه آب شهری را فراهم می‌کند. این به افراد و سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا در مناطقی که به شبکه آب شهری دسترسی ندارند یا نمی‌خواهند از آن استفاده کنند، آب شیرین تولید کنند و نیازهای آبی خود را برآورده کنند.

 

  • عدم نیاز به اپراتور و کارشناس جهت نگهداری
  • کاهش هزینه
  • تولید آب خالص

 

نمک‌زدایی خورشیدی ( Solar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد

 

کاربرد آب شیرین کن خورشیدی


آب شیرین کن خورشیدی در کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از کاربردهای اصلی آب شیرین کن خورشیدی اشاره می‌کنم:

  • تأمین آب آشامیدنی

یکی از کاربردهای اصلی آب شیرین کن خورشیدی، تأمین آب آشامیدنی است. این دستگاه‌ها با استفاده از انرژی خورشید، آب شور را از منابعی مانند آب دریا یا آب شور زیرزمینی تصفیه کرده و به آب شیرین تبدیل می‌کنند. این آب می‌تواند برای مصارف آشامیدنی در مناطقی که به آب شیرین دسترسی محدود دارند، استفاده شود.

  • آبیاری کشاورزی

آب شیرین کن خورشیدی می‌تواند به عنوان یک راهکار برای تأمین آب آبیاری کشاورزی در مناطق خشک و کم آب استفاده شود. این دستگاه‌ها قادرند آب شور را تصفیه کرده و به آب شیرین تبدیل کنند که می‌تواند برای آبیاری مزارع، گلخانه‌ها و باغات استفاده شود. این کاربرد باعث می‌شود منابع آبی قابل استفاده در کشاورزی حفظ شده و امکان توسعه کشاورزی در مناطق کم آب فراهم شود.

 

  •  تأمین آب در مناطق روستایی و دورافتاده

آب شیرین کن خورشیدی برای تأمین آب در مناطق روستایی و دورافتاده بسیار مفید است. این مناطق ممکن است دسترسی محدودی به شبکه آب شهری یا منابع آب شیرین داشته باشند. با استفاده از آب شیرین کن خورشیدی، می‌توان آب شیرین تولید کرده و نیازهای آبی ساکنان روستاها و مناطق دورافتاده را برطرف کرد.

  •  استفاده در صنعت

آب شیرین کن خورشیدی در برخی صنایع نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در صنایع نفت و گاز، آب شیرین کن خورشیدی برای تصفیه آب شور مورد استفاده قرار می‌گیرد تا بتواند به عنوان آب تزریق در فرآیندهای استخراج نفت و گاز استفاده شود. همچنین، در صنایع غذایی و نوشیدنی، از آب شیرین کن خورشیدی برای تولید آب مورد استفاده در فرآیندهای تولید و بسته‌بندی محصولات استدر نهایت، باید توجه داشت که عملکرد و کاربرد آب شیرین کن خورشیدی ممکن است به عوامل مختلفی مانند شرایط آبی، ظرفیت دستگاه و نیازهای مورد استفاده بستگی داشته باشد. همچنین، نگهداری و تعمیرات دوره‌ای دستگاه نیز برای حفظ عملکرد بهینه آن ضروری است.

 

نمک‌زدایی خورشیدی ( Solar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد

 

انواع آب شیرین کن های خورشیدی


آب شیرین کن های خورشیدی در انواع تک مرحله ای و چند مرحله ای تولید می شوند. در آب شیرین کن های تک مرحله ای، آب تصفیه و نمک زدایی شده در یک مرحله تولید می شود. آب شیرین کن های تک مرحله ای نیز دارای دو دسته فعال و غیر فعال می باشند. در زیر انواع آب شیرین کن های تک مرحله را با هم بررسی می کنیم.

 

  •  آب شیرین کن های غیر فعال

آب شیرین کن های غیر فعال به انواع آب شیرین کن ها شامل آب شیرین کن های حوضچه ای و شیب دار تقسیم بندی می شوند. آب شیرین کن های فعال نیز همان آب شیرین کن غیر فعال با تجهیزات بیرونی مانند صفحه جاذب و پمپ سیرکولاسیون می باشد.

 

  • آب شیرین کن های خورشیدی فعال

آب شیرین کن های خورشیدی فعال طوری طراحی شده است که تبخیر به صورت مستقیم روی صفحه جاذب صورت نمی گیرد و از صفحه جذب کننده به صورت غیر مستقیم یا در ترکیب با سایر آب شیرین کن های استفاده می شود. در این نوع آب شیرین کن حرارت به طور مستقیم و با کمک جذب کننده به آب شیرین کن انتقال پیدا می کند و باعث افزایش میزان تبخیر می شود.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی حوضچه ای یک مرحله ای

در این نوع از آب شیرین کن ها انرژی تابشی خورشید از یک پوشش شیشه ای و شفاف عبور می کند و به صورت انرژی گرمایی در سطح سیاه حوضچه که در تماس با آب شور می باشد، جذب می شود. آب گرم تبخیر شده و بخار ایجاد شده در سطح پوشش شیشه ای چگالیده و سرد می شود، چون سطح شیشه به علت تماس با هوای بیرون از دیگر نقاط دستگاه سردتر می باشد.

سپس در جهت شیب سطح بخار آب به درون یک ناودان و بعد از آن داخل یک تانک ذخیره آب خالص ریخته می شود. این نوع دستگاه روی زمین نصب می شود. از جمله معایب این نوع دستگاه افقی بودن سطح آب داخل حوضچه می باشد، که با اشعه های خورشید برخورد کمتری دارد، هم چنین ظرفیت زیاد آب شور داخل حوضچه باعث محدودیت افزایش دما و بنابر این کم شدن میزان آب تولید شده می شود.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای

دستگاه آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای از صفحات موازی فاصله دار و مایل که فضای بین هر دو صفحه آن شامل یک مرحله تقطیر می باشد، تشکیل شده است. هر صفحه نقش تبخیر کننده برای یک مرحله و تقطیر کننده برای مرحله بعدی را بازی می کند. نحوه کار این دستگاه به این صورت است، که اشعه خورشید از شیشه عبور می کند و با جذب در صفحه باعث تولید گرما می شود و صفحه بعدی در اثر عبور جریان آب شور سرد می شود.

در زمان عبور آب شور از سطح زیرین صفحه جذب کننده، آب تبخیر شده روی سطح بالایی صفحه دیگر تقطیر می شود. در طی این عملیات گرمای دفع شده در اثر تقطیر، نقش پیش گرمکن برای مرحله بعدی می باشد. در نتیجه آب های تقطیر شده از طریق چند صفحه و آب شور تبخیر نشده از طریق چند سطح دیگر جریان پیدا کرده و از جریان خارج می شوند.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی با بازتابنده

استفاده از سطوح منعکس کننده مستلزم استفاده از آینه هایی است، که در سطح عمودی عقبی به دستگاه های کوچک محدود می شود. استفاده از این آینه ها به طور محسوسی باعث افزایش میزان تولید می شود ولی آیینه های قابل استفاده در آن گران قیمت بوده و خیلی با دوام نیستند.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی فتیله ای

در این نوع از دستگاه فتیله ای پر از منفذ از جنس پارچه سیاه وجود دارد، که آب شور به آرامی از روی آن عبور داده می شود. نور خورشید از روی شیشه عبور کرده و باعث گرم شدن پارچه شده و بعد از آن عمل تبخیر شروع می شود. بخار آب در برخورد با شیشه یا پلاستیک پوشش دستگاه تقطیر می شود و در کانالی که در پوشش پایینی قرار دارد، جمع می شود. آب های شور نیز از ابتدای فتیله به بیرون از آب شیرین کن ریخته می شود.

این نوع از دستگاه به طور مناسب در مقابل اشعه خورشید قرار می گیرد، ظرفیت گرمای کمتری دارد و دارای میزان تولید به ازای هر متر مربع از سطح جاذب می باشد. اما این دستگاه به دلیل خشک شدن های پی در پی و پوسیدگی سریع فتیله از نظر اقتصادی به صرفه نمی باشد.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی پلکانی

در آب شیرین کن های پلکانی به دلیل فاصله کم شیشه و پلکان، فضای خایل سریع تر اشباع شده و راندمان آنها برای تولید آب شیرین نسبت به دیگر آب شیرین کن ها بالاتر می باشد. علاوه بر این، زاویه این زاویه نوع آب شیرین کن ها نسبت به خورشید قابل تنظیم می باشد و می توان آن را طوری تنظیم کرد، که بالاترین میزان دریافت از نور خورشید را داشته باشد. این دستگاه همزمان می تواند آب گرم و شیرین را تولید کند. آب شیرین کن های خورشیدی پلکانی دارای ساختمان پیچیده و قیمت بالایی می باشند.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی دود کشی

آب شیرین کن خورشیدی دود کشی شبیه آب شیرین کن های خورشیدی حوضچه ای می باشد، که آب شور روی صفحه سیاه رنگ آن در اثر تابش خورشید تبخیر می شود. بخار ایجاد شده به دلیل طبیعی یا اجباری وارد دود کش شده و در اثر برخورد با یک مبادله کننده گرمایی که از داخل لوله های آب شور سرد جریان دارد، تقطیر می شود. به دلیل فرایند تقطیر و دفع گرما، آب شور ورودی به دستگاه، از قبل گرم شده و آب شیرین تهیه شده در بخش پایین دود کش جمع آوری و مورد استفاده قرار می گیرد.

 

  • آب شیرین کن خورشیدی لوله ای هم مرکز

این دستگاه شامل دو لوله هم محور می باشد، که لوله بزرگ تر از جنس پلاستیک شفاف و لوله کوچک تر از فلز سیاه رنگ ساخته شده است و به عنوان صفحه جاذب عمل می کند. آب شور از طریق لوله ای که دور لوله کوچک تر پیچیده شده است به داخل دستگاه جاری می شود و توسط سوراخ هایی که روی لوله ایجاد شده است به بیرون انتقال پیدا می کند.

روش کار این آب شیرین کن به این صورت است، که هوا به فضای حلقوی بین دو لوله فرستاده می شود. نور خورشید از طریق سطح بیرونی و سیاه رنگ لوله کوچک جذب شده و باعث افزایش رطوبت هوا در اثر تبخیر آب شور می شود و هوای مرطوب به بخش داخلی لوله کوچک تر می شود. رطوبت هوا روی سطح درونی لوله کوچک تقطیر و جمع آوری می شود.

نمک‌زدایی خورشیدی ( Solar desalination) یعنی نمک‌زدایی آب شور با استفاده از انرژی خورشید. نمک‌زدایی نیاز به انرژی فراوانی دارد

 

اهمیت استفاده از آب شیرین کن خورشیدی


استفاده از آب شیرین کن خورشیدی در حل مشکل کمبود آب شیرین و تأمین آب آشامیدنی در مناطقی که به منابع آب تازه دست ندارند، بسیار مهم است. در زیر به برخی از اهمیت‌های استفاده از آب شیرین کن خورشیدی اشاره می‌کنم:

1. مستقل از منابع انرژی: آب شیرین کن خورشیدی از انرژی خورشید برای عملکرد خود استفاده می‌کند. این بدان معناست که نیاز به منابع انرژی خارجی مانند برق شهری ندارد. این ویژگی آن را به یک راه حل پایدار و اقتصادی تبدیل می‌کند.

2. کاهش وابستگی به منابع آب: با استفاده از آب شیرین کن خورشیدی، می‌توان آب شور را از منابع موجود مانند دریاها و اقیانوس‌ها تصفیه کرده و به آب شیرین تبدیل کرد. این کار باعث کاهش وابستگی به منابع آب شیرین سنتی می‌شود و می‌تواند در مناطقی که دسترسی به آب شیرین محدود است، بسیار مفید باشد.

3. حفظ محیط زیست: استفاده از آب شیرین کن خورشیدی به معنای کاهش استفاده از منابع آب شیرین طبیعی است. با تصفیه آب شور به منظور استفاده آشامیدنی و آبیاری، می‌توان از منابع آب تازه صرفه‌جویی کرده و از بحران محیط زیستی جلوگیری کرد.

4. استفاده در مناطق دورافتاده: آب شیرین کن خورشیدی می‌تواند در مناطق دورافتاده و به‌خصوص در مناطقی که به شبکه برق متصل نیستند، استفاده شود. این ویژگی به‌ویژه برای جمعیت‌های روستایی که به منابع آب تازه محدود دسترسی دارند، بسیار ارزشمند است.

5. کاربردهای متنوع: آب شیرین کن خورشیدی قابلیت استفاده در مصارف مختلفی مانند آب آشامیدنی، آبیاری، تأمین آب برای دام و طیور و حتی استفاده در صنایع را داراست. این قابلیت‌ها باعث می‌شود که آب شیرین کن خورشیدی به‌عنوان یک راه حل چندمنظوره در تأمین آب در مناطق مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به مزایای فوق، استفاده از آب شیرین کن خورشیدی به‌عنویک راهکار مهم و موثر برای تأمین آب شیرین است. این فناوری نه تنها بهبود قابلیت دسترسی به آب آشامیدنی در مناطقی با کمبود منابع آب، بلکه به حفظ محیط زیست و کاهش وابستگی به منابع انرژی خارجی نیز کمک می‌کند.

آینده دستگاه های آب شیرین کن خورشیدی RO


دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با استفاده از فناوری RO (Reverse Osmosis)، که یکی از روش‌های متداول تصفیه آب است، آب شور را به آب شیرین تبدیل می‌کنند. در آینده، می‌توان تحولات و بهبودهایی در دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO انتظار داشت. در زیر به برخی از احتمالاتی که ممکن است در آینده برای دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO رخ دهد، اشاره می‌کنم:

1. بهبود کارایی: تحقیقات و توسعه در زمینه فناوری RO ممکن است به بهبود کارایی دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی منجر شود. این به معنای بهبود نسبت تصفیه آب به انرژی مصرفی و کاهش ضایعات آب خواهد بود.

2. افزایش قدرت تصفیه: در آینده، دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO ممکن است به قدرت تصفیه بیشتری برسند. این به معنای حذف بیشتر املاح و آلاینده‌ها از آب شور و تولید آب شیرین با کیفیت بهتر خواهد بود.

3. استفاده از مواد جدید: در آینده، مواد جدیدی ممکن است برای استفاده در دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO معرفی شوند. این مواد می‌توانند عملکرد، عمر مفید و کارایی دستگاه‌ها را بهبود بخشند.

4. اتصال به سیستم‌های هوشمند: با پیشرفت تکنولوژی، دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO می‌توانند به سیستم‌های هوشمند متصل شوند. این اتصال به معنای کنترل و مدیریت بهتر عملکرد دستگاه، مانیتورینگ مصرف آب و انرژی، و ارائه گزارش‌های دقیق‌تر خواهد بود.

5. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر: در آینده، دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی با فناوری RO ممکن است از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باتری‌ها و سلول‌های خورشیدی بهره‌برداری کنند. این موضوع می‌تواند روند پایداری و خودکفایی این دستگاه‌ها را تقویت کند.

 

اگرچه دقیقاً نمی‌توان پیش بینی کرد که آینده دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی با استفاده از فناوری RO (Reverse Osmosis) چه تغییراتی خواهند داشت، اما می‌توان به برخی احتمالات اشاره کرد:

1. بهبود کارایی: تحقیقات و پژوهش‌های بیشتر در زمینه بهینه‌سازی فرآیند RO ممکن است منجر به بهبود کارایی دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی شود. این به معنای کاهش مصرف انرژی و آب در فرآیند تصفیه و افزایش بهره‌وری آب شیرین‌کن می‌باشد.

2. کاهش هزینه‌ها: بهبود کارایی دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی RO می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های نگهداری و عملیاتی گردد. این امر می‌تواند استفاده از این فناوری را در مناطقی که منابع آب شیرین محدود هستند، بیشتر ترغیب کند.

3. کوچک‌تر و قابل حمل: پیشرفت فناوری ممکن است منجر به طراحی دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی RO کوچک‌تر و قابل حمل شود. این ویژگی می‌تواند استفاده از آب شیرین‌کن در مناطقی که به منابع آب شیرین دسترسی ندارند یا در مواقع اضطراری مفید باشد.

4. استفاده از انرژی خورشیدی: با توسعه فناوری سلول‌های خورشیدی و ذخیره انرژی، ممکن است دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی RO بتوانند از انرژی خورشید برای تأمین نیازهای انرژی خود استفاده کنند. این امر می‌تواند بهبود قابلیت استفاده و پایداری آب شیرین‌کن را فراهم کند.

5. همکاری با سایر فناوری‌ها: دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی RO ممکن است در آینده با سایر فناوری‌ها و دستگاه‌های هوشمند همکاری کنند. این شامل اتصال به شبکه‌های هوشمند، ارتباط با سیستم‌های مدیریت آب و تکنولوژی‌های اینترنت اشیاء (IoT) می‌باشد.

به طور کلی، آینده دستگاه‌های آب شیرین‌کن خورشیدی RO می‌تواند شامل بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها، افزایش قابلیت حمل و نقل، استفاده از انرژی خورشیدی و همکاری با سایر فناوری ها باشد.

هدایت الکتریکی یا EC آب چیست؟

هدایت الکتریکی یا EC یکی از پارامترهای تعیین کیفیت آب است و نشان‌ دهنده توانایی آب در انتقال جریان الکتریکی و میزان املاح هادی موجود در آب است. نمک و سایر مواد محلول در آب  به یون های مثبت و منفی تبدیل شده که این یون ها باعث هدایت الکتریکی می شوند. هدایت نشان دهنده کیفیت آب و میزان املاح محلول است.

 

هدایت الکتریکی (EC) چیست؟


EC آب یا هدایت الکتریکی معیاری از توانایی آب برای هدایت جریان الکتریکی در داخل آب می‌باشد این ویژگی با تمام غلظت عناصر یونیزه شده ی آب و مقدار دماییکه هنگام اندازه‌گیری انجام می‌شودربط دارند. EC آب را با دستگاهی به نام EC متر  و بر اساس میزان میکرو موسدر سانتیمتر اندازه می گیرند. با اندازه‌گیری EC آب می‌توانید به کیفیت آب و طبقه بندی آن پی برد.

EC آب رابطه مستقیمی با مقدار TDS آب دارد که مقدار آن را می توان کمتر از ۱۵۰۰میکرو زمینس بر سانتیمتر در نظر گرفت. البته این مقدار متغیر بوده و به سایر پارامتر های آب هم بستگی دارد. . EC معادل electrical conductivity  به معنای هدایت الکتریکی می باشد. براي اندازه گيري TDS آب مقدار EC آن را مي توان اندازه گرفت و از طريق فرمول TDS را بدست آورد.

 

 

عوامل موثر بر EC


  • درجه حرارت با افزایش درجه حرارت هدایت نیز افزایش می یابد طوری که با افزایش یک درجه حرارت هدایت الکتریکی دو درجه افزایش می یابد. هدایت آب را بطور استاندارد در 25 درجه سانتیگراد اندازه گیری می کنند

 

  • گازها محلول در آب نظیر CO2 و NH3 باعث بالا رفتن هدایت می شود

 

  • یون های H+ و – OH که باعث افزایش هدایت می شوند. بنابر این برای اندازه گیری هدایت باید محلول تقریبا خنثی باشد، بطور مثال برای اندازه گیری هدایت در حضور آمونیاک نمونه را باید با اسید گالیک خنثی کرد.

 

محاسبه هدایت الکتریکی


یکی از راه­‌های ساده تعیین غلظت املاح محلول در آب، اندازه‌گیری هدایت الکتریکی است. آب مقطر یا آب خالص تقریباً هادی جریان الکتریسیته نیست ولی اگر در آب نمک‌های ‌محلول ‌وجود ‌داشته ‌باشد، آب را هادی جریان ‌الکتریسیته می‌کند. ‌هر چه مقدار املاح حل شده در آب بیشتر باشد قابلیت هدایت الکتریکی نیز افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر مقاومت الکتریکی آن کاهش می‌یابد. با توجه به ‌نقش درجه ‌حرارت در میزان هدایت الکتریکی آب، اندازه‌گیری‌ها نسبت به درجه حرارت استاندارد که همان ۲۵ درجه ‌سانتیگراد است بایستی اصلاح گردد. ‌هدایت ‌الکتریکی به ازای افزایش هر درجه سانتی­گراد تقریباً ۲ درصد افزایش می ‌یابد که می ‌توان آن را بصورت زیر نشان داد:

EC25 =ECt-0.02 (t-25) ECt

 

ارتباط EC و TDS چیست؟


در بسیاری از مواقع TDS و EC یکسان در نظر گرفته میشوند، اما این دو با هم فرق دارند. چون TDS کل مواد محلول در آب را اندازه گیری می کند. این مواد محلول همگی ممکن است در هدایت جریان برق نقش نداشته باشند و به همین دلیل رابطه خطی و ثابتی نمی توان میان این دو شاخص ارائه داد. اما می توان به طور کلی گفت، آب با TDS بالا بدون شک EC بالایی نیز خواهد داشت. در مقابل، با کاهش TDS میزان قدرت هدایت الکتریکی آب نیز کم میشود.
در حالت کلی، EC برخلاف TDS هیچ اطلاعاتی درباره نوع و مقدار هر یک از املاح موجود در آب ارائه نمی دهد. اما به دلیل ساده و سریع بودن نحوه اندازه گیری هدایت الکتریکی، می تواند یک شاخص برای پی بردن به کیفیت آب باشد. اگر مقدار املاح آب باید به طور دقیق اندازه گیری شود، شاخص هدایت الکتریکی گزینه مناسبی نخواهد بود و TDS باید سنجیده شود.
دلیل اینکه نمی توان میان این دو رابطه خطی ارائه داد، تاثیر پارامترهای غلظت و دما بر EC است. اگر دمای آب را 25 درجه سانتی گراد و ثابت در نظر بگیریم، رابطه TDS=a* EC را می توان مانند جدول زیر ارائه داد. a در اینجا ضریب است و به صورت زیر می توان آن را در نظر گرفت:

 

 

ارتباط EC و TDS چیست؟

 

چگونه EC آب را کاهش دهیم؟


کاهش EC به شیوه های مختلفی امکان پذیر است :

  •  اسمز معکوس یا دستگاه آب شیرین کن  صنعتی :

در این دستگاه ها با استفاده از غشای نیمه تراوا، املاح و یون های موجود در آب جداسازی شده و هدایت الکتریکی تا حد مطلوبی کاهش پیدا می کند.

  • تبخیر نیز از دیگر روش های موثر در این زمینه است که اجرای آن در سطح صنعتی مقرون به صرفه نیست.

 

جمع بندی


هدایت الکتریکی یا EC یکی از پارامترهای مهم در اندازه گیری توان آب برای هدایت جریان برق است. این شاخص با اندازه گیری یون های موجود در آب می تواند هدایت الکتریکی را نشان دهد. به همین دلیل است که آب های فوق خالص و آب مقطر قدرت رسانایی بسیار کمی دارند. برای کاهش این شاخص از روش های مختلفی از جمله اسمز معکوس و تبخیر می توان استفاده کرد که در دستگاه های تصفیه آب پیاده سازی میشوند.
با توجه به اینکه محصولات تصفیه آب آبسازه به صورت اختصاصی و بعد از آنالیز آب طراحی و تولید میشود، شاخص EC را تنظیم نموده و در سطح استاندارد قرار می دهد. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره این محصولات می توانید با کارشناسان آورین گستر البرز تماس بگیرید.

روش های جلوگیری از تشکیل رسوب در دستگاه تصفیه آب صنعتی

اگر بهره‌بردار سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس هستید احتمالا حداقل با این مشکل مواجه شده‌اید که دبی تولیدی سیستم شما افت کرده است. از مهم‌ترین دلایل افت جریان آب تولیدی رسوب سیستم تصفیه آب یا Scaling است. در این حالت ترکیبات معدنی موجود در آب خوراک نظیر کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و … بر روی سطح ممبران‌های اسمز معکوس رسوب می‌کنند و جلوی عبور جریان آب را می‌گیرند.

 

رسوب در سیستم‌ تصفیه آب RO چگونه اتفاق می‌افتد؟


بیشتر آب‌های طبیعی حاوی غلظت بالایی از یون‌های کلسیم، سولفات و بی کربنات هستند. در دستگاه‌های تصفیه آب غشایی که درصد بازیافت یا ریکاوری بالایی انجام می‌دهند، حلالیت بعضی ترکیبات موجود در آب از حد اشباع بیشتر شده که باعث می‌شود این ترکیبات متبلور شده و کریستال‌هایی در سطح غشا تشکیل ‌شود. این ذرات کریستالی وقتی روی سطح ممبران تشکیل می‌شوند منجر به کاهش شار، کاهش کارایی فرایند و افزایش هزینه های عملیاتی می شوند.

اگر چاره‌ای برای این مساله اندیشیده نشود خیلی زود و پس از یک دوره زمانی مشخص ظرفیت تولیدی سیستم افت شدیدی می‌کند. البته طول این دوره زمانی با نوع ترکیباتی که در خوراک وجود دارد و میزان اشباع  بودن آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد. بطور مثال برای سیستمی که خوراکش محتوی سولفات کلسیم است پس از ۸ روز و برای سیستم دیگری که محتوای کربنات کلسیم است پس از ۲ روز افت دبی تولیدی مشاهده می‌شود. پس کربنات کلسیم می‌تواند خطر بیشتری برای سیستم تصفیه آب ما داشته باشد.

از نظر اقتصادی بهتر است از تشکیل رسوب جلوگیری شود، حتی اگر تمهیداتی برای شستشوی ممبران‌ها، نظیر عملیات شستشوی CIP در نظر گرفته باشیم! این رسوبات مسیر عبور جریان خوراک از درون المان RO را هم مسدود می‌کند، که تمیز کردن آن را بسیار دشوار و وقت‌گیر می‌کند. همچنین این خطر وجود دارد که به سطح غشا نیز آسیب‌های جبران ناپذیری برساند.

 

 

راه های جلوگیری از تشکیل رسوب در تصفیه آب صنعتی


حالا که به اهمیت جلوگیری از تشکیل رسوب روی ممبران‌ پی بردیم در ادامه می‌خواهیم در مورد راه حل هایی که برای این منظور داریم، صحبت کنیم:

 

  •  دمای آب

یکی از روش های جلوگیری از رسوب در دستگاه تصفیه آب صنعتی توجه به دمای آب ورودی است.دمای آب ورودی سیستم اسمز معکوس، بهتر است  بیشتر از 35 درجه نباشد، اگر بیش از مقدار گفته شده آب گرم شده است و به ممبران و غشای دستگاه آسیب می رساند و علاوه بر این مشکل باعث ایجاد رسوباتی در این قسمت از دستگاه نیز می شود .

 

 

  • تزریق اسید و کاهش pH خوراک

دومین روشی که برای جلوگیری از رسوب در سیستم‌های تصفیه آب RO وجود دارد تزریق اسید است که یون‌های کربنات را از بین می‌برد که یکی از واکنش دهنده‌های لازم برای رسوب کربنات کلسیم است. پس همانطور که مشخص است این روش در جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم بسیار مؤثر است، اما در جلوگیری از انواع دیگر رسوب تاثیری ندارد. پس ابتدا باید با استفاده از آنالیز آب خوراک مشخص کنیم چه ترکیباتی وجود دارند که می‌توانند باعث تشکیل اسکیلینگ شوند و بر اساس آن روش مناسب را انتخاب کنیم. ولی از مضرات روش اسید زنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • احتمال ایجاد خوردگی در لوله‌ها و اتصالات
  • هزینه مخزن اسید و تجهیزات نظارتی لازم
  • کاهش pH در جریان تصفیه شده RO

 

 

  •  آنتی اسکالانت

این روش یکی از پر استفاده ترین راه‌های جلوگیری از رسوب در سیستم‌های تصفیه آب RO است. چون در تمام سیستم‌ها با هر ظرفیتی می‌تواند کارایی داشته باشد. بخصوص برای سیستم‌های تصفیه آب با ظرفیت پایین بهترین روش است، چون در چنین سیستم‌هایی استفاده از رزین توجیه اقتصادی ندارد. همچنین در سیستم‌های تصفیه آب دریا که استفاده از رزین سختی گیر کارایی ندارد، آنتی اسکالانت می‌تواند موثر باشد.

آنتی اسکالانت‌ ها انواع مختلفی دارند که هر کدام مکانیسم خاص خودش را برای جلوگیری از تشکیل رسوب روی غشا دارد. ولی در کل آنتی اسکالانت تمرکزش روی تشکیل کریستال و جلوگیری از رسوب آن روی سطح ممبران است.

 

 

  • سختی گیر رزینی 

استفاده از رزین سدیمی یکی از موثرترین روش‌هایی است که برای جلوگیری از رسوب روی سیستم‌های RO استفاده می‌شود. در این سیستم‌ها که به عنوان پیش تصفیه RO استفاده می‌شوند تمرکز روی حذف کاتیون‌های کلسیم و منیزیم است که باز هم از واکنش دهنده‌هایی هستند که باعث تشکیل رسوب می‌شوند. کاری که رزین سدیمی برای ما انجام می‌دهد تبادل یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در خوراک با یو‌ن سدیم است. خبر خوب اینکه کارایی سیستم رزین در جلوگیری از تشکیل رسوب بالای ۹۹ درصد است.

 

 

  •  پیش تصفیه

برای ماندگاری بالای ممبران بهتر است سعی کنیم قبل از استفاده از روش اسمز معکوس آب را با روش های دیگری تا حدودی سالم سازی و تصفیه کنیم و تصفیه نهایی را به این دستگاه بسپاریم ؛ با این تفاسیر از مهم ترین روش های جلوگیری از رسوب در دستگاه آب شیرین کن صنعتی می توان به روش پیش تصفیه نیز اشاره کرد که می توان از آن نتیجه خوبی گرفت ( دستگاه دیرتر رسوب می بندد و بیشتر عمر می کند ) .

5 مورد از مهمترین اجزای تصفیه آب (سیستم اسمز مکعکوس)

«اسمز معکوس» (Reverse Osmosis) که معمولا به اختصار با عنوان «RO» شناخته می‌شود، فرایندی است که در آن «آب دیونیزه» (Deionized Water) توسط یک غشا نیمه‌تراوا تحت فشار تولید می‌گردد.

 

اسمز معکوس چیست؟


اسمز معکوس یا اسمز وارونه (یا گذرندگی وارونه) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل‌شده در آب استفاده می‌شود.
اﯾﻦ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﯾﮑﯽ از ﺷﯿﻮه ﻫﺎي ﮔﺴﺘﺮده ﺟﺪاﺳﺎزي و ﺗﻐﻠﯿﻆ اﺳﺖ ﮐﻪ ﮐﺎرﺑﺮد ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ از ﺟﻤﻠﻪ: ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزی آب ﻫﺎي ﺷﻮر و آب درﯾﺎ ،ﺟﺪاﺳﺎزي ﻣﻮاد آﻟﯽ و ﺳﻤﯽ از ﭘﺴﺎب ﻫﺎي ﺻﻨﻌﺘﯽ،ﮐﻪ در ﻣﻘﯿﺎس ﻫﺎي ﺻﻨﻌﺖ ﺷﻬﺮي و تصفیه آب ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮد.

 

اسمز معکوس یکی از بهترین روش ها برای حذف یونه ای محلول در آب است. از آنجا که فقط مولکول های آب قادر به عبور از منافذ غشای نیمه تراوا هستند ، در نتیجه تقریبا تمامی یون ها و مولکول های محلول ( از جمله نمک ، قند و املاح موجود در آب ) پشت غشاء باقی می مانند و از آب حذف می شوند.

مهمترین اجزای سیستم اسمز معکوس


یک سیستم اسمز معکوس از5 اصلی جز تشکیل شده است که هر کدام وظیفه‌ی منحصر به فردی را بر عهده دارند. مجموع عملکرد صحیح اجزای سیستم اسمز معکوس باعث می‌شود آب الوده پاکسازی شده و تبدیل به آب تمیز و قابل مصرف در صنایع و یا حتی آب آشامیدنی شود.

 

1- ماژول‌های اسمز معکوس و محفظه‌ فشار (Pressure Vessel)

پرشر وسل یا وسل ممبران، MEMBRANE PRESSURE VESSEL ، محفطه‌ای است که در داخل آن ممبران دستگاه آب شیرین کن قرار می‌گیرد و این محفطه برای تحمل فشار و نگهداری و محافظت از ممبران RO بوده و جنس آن FRP، فایبر گلاس، استیل و یا PVC می‌باشد.

طراحی و ساخت پرشروسل متناسب با سایز و اندازه ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی می‌باشد و که در دستگاه تصفیه آب جزو تجهیزات اساسی این دستگاه می‌باشد.

قطعات پرشروسل شامل مجراهای ورودی و خروجی در دو انتهای وسل بوده بطوری که ممبران به سادگی آب بند می‌شود و موجب ایجاد فشار اسمزی می‌گردد.

و دارای  کاربرد سیستم تصفیه آب اسمز معکوس ، صنایع و واحدهای نمک ‌زدایی ، اولترافیلتراسیون ، نانو فیلتراسیون می باشد.

تفاوت پرشر وسل ها در جنس پوسته ، ورودی و خروجی مواد ، محدوده عملکرد  فشار ، محدوده عملکرد دما ، محدوده عملکرد PH ، اندازه و محل قرارگیری پورت های ورودی و خروجی می باشد.

 

پرشر وسل یا وسل ممبران، MEMBRANE PRESSURE VESSEL ، محفطه‌ای است که در داخل آن ممبران دستگاه آب شیرین کن قرار می‌گیرد و این محفطه برای تحمل فشار و نگهداری و محافظت از ممبران RO بوده و جنس آن FRP، فایبر گلاس، استیل و یا PVC می‌باشد. طراحی و ساخت پرشروسل متناسب با سایز و اندازه ممبران دستگاه تصفیه آب صنعتی می‌باشد و که در دستگاه تصفیه آب جزو تجهیزات اساسی این دستگاه می‌باشد. قطعات پرشروسل شامل مجراهای ورودی و خروجی در دو انتهای وسل بوده بطوری که ممبران به سادگی آب بند می‌شود و موجب ایجاد فشار اسمزی می‌گردد. و دارای کاربرد سیستم تصفیه آب اسمز معکوس ، صنایع و واحدهای نمک ‌زدایی ، اولترافیلتراسیون ، نانو فیلتراسیون می باشد. تفاوت پرشر وسل ها در جنس پوسته ، ورودی و خروجی مواد ، محدوده عملکرد فشار ، محدوده عملکرد دما ، محدوده عملکرد PH ، اندازه و محل قرارگیری پورت های ورودی و خروجی می باشد.

 

 

2- فیلتر کارتریج (Cartridge Filter)

فیلتر کارتریج به استوانه ای توخالی گفته یشود که بدنه آن از پلی پروپیلن، کربن اکتیو و پلی استر ساخته میشود. بر اساس ساختار کلی الیاف و پوشش اصلی این گروه از فیلترها، می توان آنها را در سه گروه اصلی تقسیم بندی کرد. انواع فیلتر کارتریجی تصفیه آب شامل موارد زیر می باشد:

  • فیلتر تصفیه آب کارتریجی فشرده

در ساخت و تولید فیلتر کارتریج فشرده از جنس پلی پرولین استفاده میشود که با حرارت زیاد به هم فشرده شده و سطحی هموار را بوجود می آورند. با توجه به قطر منافذ موجود در بافت پلی پرولین فشرده قدرت حذف مواد ذائد معلق در سیال توسط این گروه از فیلترهای میکرونی متفاوت می باشد.

  • فیلتر کارتریج الیاف تابیده

الیاف تشکیل دهنده این گروه از فیلترهای کارتریجی تصفیه آب در هم تابیده میشوند و در نهایت به شکل استوانه ای تبدیل خواهند شد. بر روی برخی از این نوع فیلترها پوشش و محافظ قرار میگیرد تا بافت آنها ثابت بوده و در اثر برخورد با ذرات معلق در آب دچار اختلال نشوند.

  • فیلتر کارتریج چین خورده (Pleated)

همان طور که از نام این گروه از فیلترها مشخص است، ورق مسطح از جنس پلی پروپلین و پلی استر به بخش های بسیار کوچک تقسیم شده و حالت چین خورده پیدا می کنند. از قرار گرفتن چین های ریز این ورق ها بر روی یکدیگر در نهایت استوانه ای توخالی تشکیل میشود که در تصفیه آب کاربرد بسیار زیادی دارد. قطر منافذ موجود بر روی فیلترهای میکرونی کاملا با هم متفاوت بوده و در انواع 1، 2، 3، 5، 10 و 20 میکرون در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.

 

 

3- پمپ فشار بالای اسمز معکوس (RO High Pressure Pump)

پمپ های فشار قوی یکی از اجزای اصلی هر سیستم RO می­باشد. این پمپ ها باید جریان یکنواخت برای المنتهای RO فراهم آورد. طراحی این پمپها باید به گونه ­ای باشد که نرخ جریان مورد نظر در فشار مطلوب سیستم را برای شرایط مختلف کاری عمر غشا تأمین نماید.

مصرف انرژی پمپ فشار قوی، یکی از موارد هزینه بر سیستم RO  است. لذا بازدهی انرژی بالای این پمپها یکی از فاکتورهای اساسی در ارزیابی اقتصادی سیستم است.

اغلب در سیستم های RO با فشار کمتر از  Psig400 پمپ های سانتریفوژ مورد استفاده قرار می­گیرند. در این پمپها هنگامی که آب به خارج پروانه رسید بیشترین سرعت را دارد، آنگاه با خارج شدن آب از پمپ سرعت به فشار تبدیل می­شود.

پمپ های سانتریفوژ دارای قابلیت تولید فشار و جریان پیوسته و یکنواخت هستند. لیکن در برخی مواقع برای ایجاد فشار بالای مورد نیاز در سیستم RO احتیاج به پمپی با پروانه بزرگ از لحاظ ابعاد یا پروانه استاندارد با سرعت بسیار زیاد است. در چنین مواردی از پمپهای سانتریفوژ چند مرحله­ای استفاده  می­شود. در پمپ های سانتریفوژ چند مرحله ­ای به منظور بالا بردن فشار تعدادی از پروانه­ ها را بصورت سری بهم متصل می­نمایند. یک یاتاقان آب را از پره قبلی جمع‌آوری کرده و وارد پره بعدی می‌کند.

 

 

4- اسکلت ساختاری واحد اسمز معکوس (RO Skid)

بهترین روش ایجاد یک اسکلت مقاوم و با دوام برای احداث واحد اسمز معکوس قاب پودر پوشش، فولاد کربن با پوشش ضد خوردگی است. تمام اجزای سیستم اسمز معکوس بر روی این اسکلت نصب و پیکربندی می‌شود. این ساختار به گونه‌ای طراحی شده که مقاومت بالایی در برابر ارتعاشات سنگین پمپ های فشار بالا داشته باشد.

 

5-کنترل پنل سیستم (Control Panel)

در نهایت سیستم اسمز معکوس باید توسط یک اپراتور انسانی کنترل شود. به همین خاطر از PLC های پیشرفته یا یک ریزپردازنده استفاده می شود. انتخاب نوع سیستم کنترل کننده بستگی به تعداد و پیشرفتگی پارامتر‌هایی دارد که می‌بایست کنترل شود. سیستم کنترل کننده همچنین می‌تواند برای مدیریت واحدهای چندگانه به طور همزمان استفاده شود، به طوری که واحد‌ها بصورت اتوماتیک به فعالیت خود ادامه دهند.

 

مهم ترین دلایل آلوده شدن آب

منظور از آلودگی آب، آلودگی پهنه‌های آبی معمولاً توسط فرایندهای انسانی است. پهنه‌های آبی برای مثال شامل دریاچه ها، رودخانه ها، اقیانوسها سفره‌های آب و آب‌های زیرزمینی است. هنگامی که آلودگی‌ها به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم بدون تصفیه از مواد ترکیبی مضر در آب‌ها تخلیه می‌شوند، آلودگی آب‌ها بیشتر می‌شوند. آلودگی آب‌ها بر گیاهان و ارگانیسم‌های زنده درون این آب‌ها اثر می‌گذارند. تقریباً در همه موارد، این اثرات علاوه بر گونه های منفرد و جمعی، گروه‌های زیستی طبیعی را نیز تخریب می‌کند.

آلودگی آب مهم‌ترین علت مرگ و بیماری در سراسر جهان است، به عنوان مثال به دلیل بیماری‌های منتقله از آب.طبق گزارش‌های سازمان جهانی بهداشت در سال ۲۰۳۰ از هر ۳ نفر یک نفر دسترسی به آب آشامیدنی ایمن نخواهد داشت.

 

دلایل آلوده شدن آب


در ادامه دلایل آلوده شدن منابع آب رو مورد بررسی قرار می دهیم:

 

1- آلودگی منابع آب با وارد شدن فاضلاب

زباله های انسانی، مواد شیمیایی خانگی، داروها، محصولات بهداشت شخصی، آب استفاده شده از سینک، دوش و… بعد از خارج شدن از خانه وارد فاضلاب می شوند. در کنار این آب باران هم می تواند باعث وارد شدن زباله ها، روغن و مواد شیمیایی به فاضلاب شود.

بر اساس گزارش سازمان ملل، بیش از 80 درصد فاضلاب در جهان بدون تصفیه یا استفاده مجدد به محیط زیست راه پیدا می کند. این آمار در کشورهای کمتر توسعه یافته می تواند به 95 درصد هم برسد.

در آمریکا، تاسیسات تصفیه فاضلاب روزانه حدود 34 میلیارد گالن فاضلاب را تصفیه می کنند. این تاسیسات آلاینده هایی را مثل پاتوژن ها، فلزات سنگین، مواد شیمیایی سمی و… در پسماندهای صنعتی قبل از تخلیه به آبراه ها تصفیه می کنند. با این حال EPA* عنوان می کند که سیستم های تصفیه فاضلاب به دلیل استفاده از روش های قدیمی و در مواردی ناکارامد تاثیر زیادی را در تصفیه فاضلاب ندارند و سالانه بیش از 850 میلیارد گالن فاضلاب تصفیه نشده به آب های آزاد راه پیدا می کنند.

* EPA مخفف Environmental Protection United States Agency به معنی سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا می باشد.

بیشترین درصد آلودگی آب به دلیل فاضلاب هایی است که انسان وارد آب میکنن. به بازمانده و مواد دور ریختنی که انسان ها وارد آب میکنن پساب یا فاضلاب میگن، که بیشتر این فاضلاب ها تجزیه ناپذیر هستن و تا مدت ها در آب باقی میمونن و باعث از بین رفتن آبزیان میشن.

 

 

 

2- آلودگی های نفتی در آب

نفت یکی از حیاتی ترین منابع انرژی در جهان است، توزیع نابرابر نفت در سراسر جهان باعث شده تا نیاز به انتقال آن از طریق کشتی ها در اقیانوس یا خطوط لوله کشی در خشکی باشد. انتقال و حمل نفت به کشتی ها و البته شکستگی خطوط انتقال نفت می تواند باعث وارد شدن نفت به محیط زیست و آسیب زدن به آن شود. نشت نفت در اقیانوس ها و مناطق ساحلی می تواند مشکلات زیادی را به دنبال داشته باشد. حتما تا الان خبرهایی را مبتی بر آلوده شدن اقیانوس ها به دلیل نشت نفت شنیده اید.

اکثر آلودگی های نفتی در آب، به همین موضوع مربوط می شوند. نشت نفت به اقیانوس ها در حین انتقال و آلودگی منابع آب می تواند باعث کشته شدن حیوانات آبزی و بروز فاجعه های زیست محیطی شود. علاوه بر این تقریبا 50 درصد از 1 میلیون تن نفتی که هر سال به محیط های دریایی وارد می شوند، در کنار نشت نفت کش ها، می تواند ناشی از دیگر عوامل مثل کارخانه ها باشد.

اثرات مخربی که نشت نفت می تواند برای انسان ها به دنبال داشته باشد به دلیل بخارات سمی و البته استفاده از غذاهای دریایی است. در کنار این حتی قایق رانی در محیط های آلوده به نفت هم می تواند تاثیرات مخربی را برای سلامتی به دنبال داشته باشد.

 

 

نفت یکی از حیاتی ترین منابع انرژی در جهان است، توزیع نابرابر نفت در سراسر جهان باعث شده تا نیاز به انتقال آن از طریق کشتی ها در اقیانوس یا خطوط لوله کشی در خشکی باشد. انتقال و حمل نفت به کشتی ها و البته شکستگی خطوط انتقال نفت می تواند باعث وارد شدن نفت به محیط زیست و آسیب زدن به آن شود. نشت نفت در اقیانوس ها و مناطق ساحلی می تواند مشکلات زیادی را به دنبال داشته باشد. حتما تا الان خبرهایی را مبتی بر آلوده شدن اقیانوس ها به دلیل نشت نفت شنیده اید. 

 

 

3- وارد شدن آلودگی های کشاورزی به آب

باور کنید یا نه، صنایع کشاورزی حدود 70 درصد منابع آب شیرین را در جهان استفاده می کنند و در کنار این عامل اصلی مشکلات آلودگی آب در جهان هستند. در آمریکا، کشاورزی و دامداری منبع اصلی آلودگی رودخانه ها، تالاب ها و دریاچه ها می باشند. علاوه بر منابع آب های سطحی، کشاورزی می تواند عامل آلودگی آب های زیر زمینی هم باشد. با هر بار بارش باران، مواد شیمیایی سمی مثل آفت کش ها، کودها و… با آبراهه ها شسته شده و وارد منابع آب های زیر زمینی می شوند. این موضوع می تواند حجم زیادی از آب های زیر زمینی را آلوده کند.

توجه کنید که آلودگی منابع آب می تواند باعث کاهش سطح کیفی محصولات کشاورزی هم شود، که این موضوع سلامت انسان ها را به خطر می اندازد. امروزه در سراسر جهان، بسیاری از محصولات کشاورزی به دلیل آبیاری با منابع آب آلوده با سطح کیفی بسیار پایین تولید می شوند. مصرف این محصولات کشاورزی می تواند خطرات زیادی را برای سلامتی به دنبال داشته باشد.

 

آلودگی منابع آب می تواند باعث کاهش سطح کیفی محصولات کشاورزی هم شود،

 

 

4- آلودگی آب با مواد رادیو اکتیو

زباله های هسته ای ناشی از پروژه ها و فرایندهای صنعتی، پزشکی و علمی باعث تولید مواد رادیو اکتیو شده که در محیط زیست آزاد می شوند. زباله های رادیو اکتیو معمولا توسط نیروگاه های هسته ای استخراج اورانیوم، تولید و آزمایش سلاح های نظامی، دانشگاه ها و بیمارستان (برای اهداف تحقیقاتی و تولید دارو) تولید می شوند. این آلاینده ها می توانند قرن ها در محیط زیست باقی بمانند و اثرات مخربی را برای محیط زیست به دنبال داشته باشند.

 

زباله های هسته ای ناشی از پروژه ها و فرایندهای صنعتی، پزشکی و علمی باعث تولید مواد رادیو اکتیو شده که در محیط زیست آزاد می شوند. زباله های رادیو اکتیو معمولا توسط نیروگاه های هسته ای استخراج اورانیوم، تولید و آزمایش سلاح های نظامی، دانشگاه ها و بیمارستان (برای اهداف تحقیقاتی و تولید دارو) تولید می شوند. این آلاینده ها می توانند قرن ها در محیط زیست باقی بمانند و اثرات مخربی را برای محیط زیست به دنبال داشته باشند. 

 

 

5-آلودگی آب با جامدات معلق و رسوبات

برخی از آلاینده‌ها (موارد، ذرات و مواد شیمیایی نیز وجود داند که در آب حل نمی‌شوند و به دلیل سبک بودن نیز ته نشین نمی‌گردند در نتیجه به صورت معلق در آب وجود دارند. این ذرات معلق حتی برای ارگانیسم‌هایی که در درون آب قرار دارند نیز کشنده هستند.

همچنین ذرات خاک هم به دلایل مختلفی مانند باران و باد وارد آب رودها،دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها می‌گردند و در بستر آن ته نشین می‌شوند که در صورت ته نشین شدن انباشتگی زیاد رخ می‌دهد و جر آلاینده‌ها به حساب میاید.

فرسایش ناشی از حذف درختان حافظ خاک نیز که غالباً در نزدیکی آبراهه‌ها به وجود آمده یا بر اثر حمل خاک توسط آب‌های زراعی یا بارندگی روی معادن و اطراف جاده‌ها، می‌تواند با افزایش بیش از حد جامدات معلق و رسوبات در رودها و دریاچه‌ها گردد.مورد درگیر ذرات معلق در آب نشست های رسوبات در کف منابع آب باعث پوشانده شدن سنگریزه های بستر شده است و این باعث میشود تخم گذاری ماهی های همچون سالمون و تروت که دو نوع ماهعی از خانواده قزل آلا هستند کاهش یابد و یا به کلی نابود شود.

از طرفی هم حضور مواد معلق در داخل آب مانع از نفوذ نور خورشید به داخل آب می‌شوند. نور خورشید برای فرایند فوتوسنتز گیاهان کف آب مورد نیاز است.

 

آلودگی آب با جامدات معلق و رسوبات

 

 

6- آلوده شدن آب با ترکیبات آلی سنتز شده

ورود ترکیبات آلی از نوع سنتزی به اکوسیستم محیط زیستی عمدتاً از طریق فعالیت‌های انسان اتفاق می افتد. افزایش تولید ترکیبات سنتزی، نشت در حین انتقال و استفاده بی رویه از این محصولات در کاربردهای مختلف، از جمله مسیرهای ورود ترکیبات سنتزی به اکوسیستم زیستی انسان است. این ترکیبات در افزودنی‌های سنتزی، خوراکی، داروها،رنگ‌ها، الیاف سنتزی و حلال‌ها وجود دارد. این ترکیبات به دلیل سمی بودن به دلیل فرآیندهای تولید سنتزی در مقابل تجزیه توسط میکروب‌ها مقاوم هستند.

 

7- آلوده شدن اب با گرما

گرما معمولا از نظر بيشتر مردم، يک آلوده كننده و حداقل به عنوان يک عامل فاسد كننده شيميايي نيست، گرچه افزايش دمای آب بدن سبب تاثيرات زيانباری به بزرگی بسياری آلوده كننده های شيميايی می شود.

سرعت هر واكنش شيميايی، شامل تنفس آبزيان و اكسايش تقريبا با افزايش دما به ازاء هر 10c دو برابر می شود. در آب های آلوده شده حرارتی، ماهی ها به علت افزايش سرعت تنفس به اكسيژن بيشتري نياز دارند. تهديد بيشتر به زندگی آبزيان از طريق كلرينه كردن آب های سرد برای استفاده می باشد. اين كار برای جلوگيری از رشد باكتری ها انجام می شود. كلر به روی موجودات زنده محيط تاثير می گذارد. كلر، موجودات زنده ميكروسكوپي را كه بعضی از زنجيره های غذايی اهميت دارند از بين می برد.

 

8- آلودگی آب با وارد شدن مواد شیمیایی معدنی و کانی ها

اين گروه از آلوده كننده های آب شامل نمک های معدنی و اسيدهای معدنی و تركيبات فلزی است. حضور اين آلوده كننده ها در آب سه نتيجه عمومی شامل اسيديته، شوری و سمی بودن آب را فراهم می آورد.

خاصيت اسيدی (اسيد يته): با اهميت ترين منابع برای افزايش دادن اسيد يته شامل زهكشي معادن و باران اسيدي است.

شوری: شوری آب مشاهده غير معمولي نمی باشد بلكه حدود 97 درصد از كل آب های جهان در اقيانوس ها و درياها به صورت آب نمک هستند و 3 درصد باقيمانده آب شيرين ناميده می شود.

سميت: خاصيت سمی تعدادی از تركيبات معدنی خصوصا عناصر سنگين فلزی سال ها شناخته شده است. تعدادی از اين تركيبات كه خواص مطلوبی دارند، مرتبا توليد می شوند. احتياط لازم، ضامن امنيت اشخاصی است كه در امر توليد در گيرند.

سمی ترين اين مواد در محيط زيست، شامل مواد حاوی جيوه، سرب، كادميوم، كروم و نيكل می باشند. اين فلزات در بدن موجودات زنده جمع و به مدت زمان طولانی باقی می مانند و به عنوان مجموعه سم عمل می نمايند.

 

آلودگی آب با وارد شدن مواد شیمیایی معدنی و کانی ها

 

9-عومل بیماری زا

ب دارای پتانسيل حمل موجودات ريز بيماری زا كه سلامتی و زندگی را به خطر می اندازند می باشد. ميكرب های بيماری زا متناوب در سراسر آب منتقل می شوند و می توانند باعث عفونت در ناحيه روده (تيفوئيد، اسهال خونی، پاراتيفوئيد، وبا) شوند و مسئوليت ايجاد بيماری فلج اطفال و يرقان را بر عهده دارند. از لحاظ تاريخی اولين دليل برای كنترل آلودگی آب ها، جلوگيری از بيماری هايی است كه مولد آن ها در آب وجود دارد. عوامل ايجادكننده بيماری را نمی توان كنترل و سلامت كامل را تامين كرد.

روزانه میلیون ها از موجودات توسط افراد دفع می شود. اين ساكنين مدفوع انسان يک محيط زيست را با اين شرايط در آب های طبيعی پيدا نمی كنند تا توليد مثل كنند و به سرعت از بين می روند.

بيماری هايی كه توسط آب های آلوده به انسان سرايت می كنند شامل:

الف: بيماری انگلی (ليپتوسپيرا ايكترو هموراژه) كه به تب يا ويل معروف شده است.

ب: كرم ها، تخم كرم هايی مانند اسكاريس، تريكوسفال (كرم شلاقي) و كرم قلابدار ممكن است از طريق خاک و آب آلوده به آن ها وارد بدن انسان شود و ايجاد بيماري نمايند.

ج: بيماری وبا

د: بيماری های ويروسی (آب در انتقال دو نوع ويروس پوليويروس و هپاتيت عفونی) نقش موثری ايفا می كند.

 

10- مواد غذایی گیاهی

مواد غذايی عامل محدود كننده مهمی در رشد همه گياهان است. در كنار عوامل ديگر سرعت و فراوانی رشد گياهان متناسب با مقدار ماده غذايي در دسترس است. مشخص شده كه پانزده تا بيست عنصر برای رشد گياهان سبز مورد نياز است.

بيش از 70 درصد از تركيبات فسفره در فاضلاب ها در اثر استفاده از شوينده هاي خانگی ايجاد می شود و بايد اقدام كنترل كننده ای روی اين مسئله انجام گيرد.

 

 

جلوگیری از آلودگی آب


درسته که نمیتونیم بطور کامل از آلودگی آب جلوگیری کنیم اما میشه با رعایت نکاتی روند پیشرفت اون رو به حد خیلی زیاد کاهش داد که در اینجا چند مورد از این روش ها رو میگیم.

  1. جلوگیری از ورود فاضلاب ها به درون رودخانه ها
  2. آموزش دادن مردم و مخصوصا کشاورزان
  3. تصفیه فاضلاب ها
  4. صرفه جویی در مصرف آب، که دیگه نیازی به تصفیه آب آلوده نباشه
  5. روغن، رنگ و زباله رو درون سینک ظرفشویی، دستشویی و توالت نریزیم
  6. استفاده نکردن زیاد از کودها و حشره کش ها
  7. بکارگیری یک رویکرد زیربنایی سبز جهت بهبود ظرفیت مدیریت آب‌های خروشان در کل سیستم، و کاهش سربارهای روغنی تصفیه خانه‌ها
  8. تعمیر و جایگزین کردن تجهیزات کار کرده و معیوب
  9. افزایش ظرفیت هیدرولیکی سیستم جمع آوری فاضلاب (بیشتر اوقات گزینه ی خیلی گرونی هست)
  10. دفن کود های جانوری به مدت 6 ماه در زیر خاک
  11. هر 3 ماه وضعیت لوله کشی داخلی ساختمون رو کنترل کنین تا پوسیدگی، ترکیدگی لوله نداشته باشه، برای انجام این کار میتونین از افراد فنی کار و لوله کش کمک بگیرین.

 

اثرات مخرب آلودگی آب


تغییر در طعم، بو و رنگ آب اصلی ترین اثر ورود مواد آلاینده به منابع آبی می باشد، اما وجود این مواد تاثیرات مخرب زیادی بر سلامت انسان و طبیعت ایجاد می کند که برخی از آنها عبارتند از:

  • شیوع بیماری های واگیردار و عفونی بخاطر ورود پساب های بیمارستانی
  • ورود فلزات سنگین سرطان زا به منابع آبی
  • ازدیاد ابتلا به سرطان بخاطر ورود مواد رادیواکتیو به منابع آب زیرزمینی
  • بروز مشکلات تنفسی برای موجودات
  • ایجاد مسمومیت بخاطر ورود مواد غیرآلی به آب
  • برهم زدن تعادل زیستی در اثر رسوب مواد معلق در آب و از بین رفتن محل تخم گذاری ماهی ها

پارامترهای فرآیند تصفیه آب صنعتی

ممکن است برای شما جالب باشد که در راستای اهمیت بسیار زیاد نوشیدن آب با سطح کیفی بالا استانداردهای مختلفی برای آب آشامیدنی تعیین شده است. بسیاری از این مفاهیم برگرفته از محدوده و میزان آلاینده های آب هستند. بر اساس این استانداردها نوع آب برای استفاده در بخش های مختلف صنایع مشخص می شود. مثلا در صورتی که سختی آب بسیار بالا باشد آب سخت تعریف می شود و مناسب برای استفاده در برخی از صنایع است. در کنار این در صورتی که میزان املاح آب بسیار کم باشد آب خالص و در برخی دیگر از صنایع کاربرد دارد. برخی از مواردی که استانداردهای آب بر اساس آن تعریف می شوند میزان کدورت، کلر و سختی آب است. در جدول زیر میزان مشخص شده برخی از پارامترهای آب قرار گرفته که استانداردی برای آب آشامیدنی تعریف می شوند.

 

پارامتر TSS در فرآیند تصفیه آب صنعتی


زمانی که آب و فاضلاب، به‌صورت آزمایشی توسط یک صافی یا فیلتر عبور داده می‌شوند، مواد جامد معلقی بر روی صافی‌ به چشم می‌خورد. این مواد جامد معلق ریز TSS است. اگر این پارامتر با عدد بالایی شناسایی شود، نشان‌دهنده این است که میزان کل مواد جامد معلق در هدف آزمایش شده زیاد بوده و از این نظر دارای آلودگی بالایی است. به دلیل نرسیدن نور خورشید به آب، لجن‌هایی در سطح آب رشد می‌کنند که حیات جانداران زیر آب را به خطر می‌اندازند. این تنها نمونه‌ای از ‌آسیب‌های زیست محیطی TSS است.

نحوه اندازه‌گیری TSS آب

حال می‌خواهیم بدانیم که چگونه می‌‌توان پارامتر TSS را اندازه‌گیری کرد. برای این کار، یک مقدار معین از آب برای مثال یک لیتر آب را وزن می‌کنند. میزان آب آزمایش شده متغیر است. اگر تراکم ذرات بالا باشد، میزان آب کمتری وزن شده و برعکس اگر این تراکم پایین باشد، مقدار آبی که وزن می‌شود، افزایش می‌یابد.

در مرحله بعد، وقتی که داده‌ای دقیق از میزان اندازه‌گیری شده به دست آمد، آب را توسط یک فیلتر تصفیه آب عبور می‌دهند. دقت داشته باشید که وزن این فیلتر باید از قبل اندازه‌گیری شود و حتماً باید اندازه منافذ آن در دست باشد. بعد از اینکه آب از فیلتر عبور داده شد، فیلتر را خشک کرده و دوباره آن را وزن می‌کنند. اختلاف وزن بین فیلتر، قبل و بعد از عبور آب، نشان‌دهنده وزن اندازه‌گیری شده از ذرات جامد معلق در آب است. این پارامتر، با واحد میلی‌گرم در لیتر (ppm) تعریف می‌شود. شاخص کل مواد جامد معلق بعد از اندازه‌گیری وزن فیلتر آب، از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود:

 

کل مواد جامد (TS) Total Solids

 

در این رابطه، جرم فیلتر به علاوه جرم باقی‌مانده بعد از خشک شدن فیلتر است.  هم جرم فیلتر قبل از عبور دادن آب از آن در نظر گرفته می‌شود. حجم نمونه در این رابطه با  و غلظت مواد جامد معلق در نمونه هم با  نشان داده شده است.

 

پارامتر (TDS) Total Dissolved Solids در فرآیند تصفیه آب 


مواد جامد معلق در آب شامل مواد آلی و غیرآلی یا معدنی می باشند که مقدار زیاد آنها هر واحد آب در نهایت منجر به کاهش کیفیت آب می شود. Total Dissolved Solid که به اختصار TDS نامیده میشوند، به مجموع تمام مواد جامد معلق در آب گفته میشود که کلیه مواد آلی و غیرآلی را شامل خواهد شد. وجود بیش از اندازه این مواد در آب تاثیر نامطلوبی بر کیفیت آن ایجاد نموده و بو و طعم و رنگ آن را تغییر خواهد داد. بر اساس استانداردهای بین المللی واحد اندازه گیری سختی کل آب ppm یا میلی گرم در لیتر می باشد. لازم به ذکر است که مقدار TDS استاندارد در آب آشامیدنی باید در بازه 20 تا 90 ppm باشد و افزایش یا کاهش مقدار آن از بازه فوق مشکلات متعددی را برای سلامت انسان به همراه خواهد داشت.

 

روش های اندازه گیری TDS

برای اندازه گیری مقدار سختی کل آب روش های مختلفی وجود دارد که از رایج ترین آنها می توان به آزمایش آن در محیط های آزمایشگاهی اشاره نمود. با توجه به دسترسی سخت به محیط های آزمایشگاهی و زمان بر بودن انجام بررسی ها بر روی آب، بهترین گزینه استفاده از دستگاه های پرتابل سنجش TDS می باشد. این دستگاه ها پرتابل بوده و بدون نیاز به اتصال به برق می توان از آن در محیط های مختلف استفاده نمود. طرز کار دستگاه سنجش TDS به این صورت است که ابتدا لیوان را از آب مورد نظر پر کنید و دستگاه را داخل آن بگذارید. در صورت بالا یا پایین بودن مقدار آن از حد مجاز بهتر است از نوشیدن آن خودداری نمایید.

 

 

 

پارامتر هدایت الکتریکی (EC) Electrical conductivity 


(EC) نشان دهنده قدرت یونی یك محلول برای انتقال جریان الکتریسیته است و تابعی از قدرت یونی آب (مقدار كاتیون ها و آنیون های موجود در آب) می باشد. هدایت الكتریكی را با واحد میكروزیمنس بر سانتی متر و یا میكرو مو بر سانتیمتر اندازه گیری می کنند.و با دستگاه هدایت سنجی اندازه گیری می شود

هدایت الكتریكی و غلظت كل جامدات محلول (TDS) به صورت یک به یک به هم ارتباط ندارند. اما در محلول های رقیق (مانند آب طبیعی) ارتباط این دو عامل به صورت زیر است:

TDS = 0.5 EC

رابطه بین TDS و EC برای نمونه ها با توجه به ویژگی شیمیایی و فیزیکی آن، فرق می كند.

 

پارامتر سختی كل (Total Hardness (TH 


سختی كل مجموع غلظت یونهای كلسیم و منیزیم موجود در آب می باشد. در نتیجه سختی آب، بخشی از TDS آب است. عامل اصلی رسوب گذاری آب، همین سختی آب است. مقدار سختی را برحسب mg/l CaCO3 بیان می كنند. سختی کل با اندازه گیری هر دو یون کلسیم و منیزیم و جمع زدن میزان آنها مشخص می شود.

سختی آب، اساسا به معنی ظرفیت آن در ته نشینی صابون است. صابون عمدتا توسط کاتیونهای کلسیم و منیزیم قابل ته نشینی می باشد.

آب سخت مانع کف کردن صابون می شود. اغلب سختی آب ناشی از چهار جزء می باشد: بی کربنات کلسیم، بی کربنات منیزیم، سولفات کلسیم و سولفات منیزیم.  وجود هر یک از این ترکیب‌ها موجب سختی آب می شود، اگر چه ترکیبات دیگر هم هستند اما کمتر از این موارد موجب سختی آب می شوند.

ترکیبات بوجود آورنده سختی در آب:

Cations Anions 
Ca2+ HCO3
Mg2+ SO42
Sr2+ Cl
Fe2+ NO3
Mn2+ Sio3-2

 

از آنجا که این دو عنصر (کلسیم و منیزیم) در آب های طبیعی به میزان قابل ملاحظه ای موجود هستند، سختی شامل مجموع غلظت کلسیم و منیزیم در آب می باشد.

سختی آب به صورت سختی دائم و سختی موقت نامگذاری می شود.  مجموع سختی موقت و سختی دائم را سختی کل می نامند. با رویکردی دیگر، سختی را به سختی مربوط به کربنات ها و سختی غیرکربناتی تقسیم بندی نموده اند. سختی کربناتی موقتی و سختی غیرکربناتی، دائمی است.

 

پارامتر کدورت آب Turbidity


مواد كلوییدی و ذرات معلق بسیار ریز غیر قابل ته نشینی  باعث کدر شدن آب می شوند. واحد كدریت، JTU یا NTU می باشد.

بطور كلی آب آشامیدنی و آب مورد نیاز در صنایع باید صاف و زلال باشد. كاهش كدورت آب در حفظ و سلامتی و بهداشت مردم و جلوگیری از مسایل و مشكلات سیستم توزیع آب تاثیر زیادی دارد. كدورت آب همچنین باعث كاهش اثربخشی گندزدایی و كاهش اثر گندزداها و افزایش هزینه های گندزدایی می گردد.

اهمیت پیش تصفیه در تصفیه آب صنعتی چیست؟

سیستم های تصفیه آب به روش اسمز معکوس (RO) و نانو فیلتراسیون (NF)، مدتها است که برای نمک زدایی، سختی گیری و تصفیه آب از آلاینده ها و ناخالصی ها مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به کاهش منابع آبهای تمیز و با کیفیت در دنیا، استفاده از این سیستم ها برای تصفیه آبهای سطحی، آبهای زیرزمینی و پساب برای بکارگیری آنها در مصارف مختلف شرب و صنعتی، روز به روز در حال گسترش است. منابع آب اشاره شده، معمولاً دارای میزان بالایی از مواد آلاینده، مواد آلی و ذرات معلق هستند که با ممبرانهای اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون سازگاری ندارند. ممبرانهای اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، برای حذف نمک و یونهای محلول در آب، طراحی و ساخته شده اند و نه ذرات معلق موجود در آب. بنابراین، وجود یک بخش “پیش تصفیه” (Pre-treatment) مناسب در این سیستمها، باعث افزایش عمر مفید سیستم و کاهش هزینه های عملیاتی قابل توجه در آنها خواهد شد.

حوزه طراحی سیستم پیش تصفیه اسمز معکوس، بدلیل پیچیدگی و تنوع موارد آن مانند ذرات جامد معلق، نرخ رسوب گذاری و تأثیر کیفیت آب خوراک بر روی عمر و استهلاک ممبرانها، جزو مباحثی است که همواره مد نظر مهندسین و سازندگان این رشته قرار داشته و دارد.

آب شیرین کن صنعتی

 

سیستم پیش تصفیه آب چیست


سیستم پیش تصفیه به سیستمی گفته میشود که توسط دستگاه‌ تصفیه آب دیگری در کنار دستگاه اصلی انجام می‌گیرد. این دستگاه‌ها آب را که هنوز برای تصفیه نیاز به پاکسازی بیشتر دارد، تصفیه می‌کنند و از طریق فیلترهای جذب قوی عناصر خطرناک و املاح نامطلوب آب را به خود میگیرند. این فیلترها از جنس الیاف گیاهی مخصوص هستند که از قدرت جاذبه بالایی برخوردارند. این سیستم ها دارای اهمیت بالایی است.

 

اهمیت استفاده از این سیستم ها :

با یک مثال ساده به اهمیت بالای این سیستم ها را به شما خواهیم گفت. برای مقال در تصفیه آب شهری در تصفیه خانه ها برای حداقل بودن عملیات تصفیه آب در سازمان‌های تصفیه شهری، عامل دیگری وجود دارد که منجر به آلودگی آب می‌شود و آن فرسودگی شبکه‌ی آبرسانی شهری است. لوله‌های فلزی معمولاً پیش از مدتی دچار رسوبات میشود و در انتها تمامی لوله های شهری دچار هزینه های بالایی میشوند. از این رو اگر پیش از ورود آب به این لوله ها از سیستم های پیش تصفیه برای گرفتن سختی آب استفاده شود از این مشکلات پیش گیری میشود.

در موارد دیگر نیز پس از طی مدتی از فعالیت تاسیسات صنعتی و فرآیند انتقال آب، املاح موجود در آن موجب رسوب ‌گذاری در لوله و اتصالات خواهد شد. این امر موجب شده تا استفاده از پیش تصفیه آب صنعتی و تصفیه آب صنعتی در تاسیسات بسیار لازم و ضروری میباشد. به طور کلی یکی از اهمیت های مهم استفاده از این سیستم ها کاهش رسوب در سیستم آبرسانی است.

یکی دیگر از موارد اهمیت استفاده از این سیستم ها پیش از ورود آب به دستگاه آب شیرین کن نمک ها هستند. به دلیل وجود نمک‌های محلول در آب ورودی به سیستم تصفیه آب صنعتی، محل‌ های عبور آب از غشا دچار گرفتگی و به اصطلاح انسداد می شود. از مواد شیمیایی مهم در تصفیه آب صنعتی ro آنتی اسکالانت anti-scalant است.

دستگاه تصفیه آب صنعتی با بهره بردن از تکنولوژی اسمز معکوس بهترین نوع فیلتر و تصفیه آب ro محسوب می گردد. برای مانع شدن از ته نشین شدن املاح و رسوب املاح بر روی سیستم آب ورودی باید تصفیه آب صنعتی ro از طریق تزریق میزان دوز متناسبی از آنتی اسکالانت تنظیم شود. عدم بهره بردن از این ماده حیاتی سبب آسیب جدی به دستگاه تصفیه آب صنعتی شده و باعث کاهش شدت جریان آب خروجی و همچنین بالا رفتن TDS آب خواهد شد.

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

پیش تصفیه آب مناسب سیستم اسمزمعکوس 


برای سیستم های اسمزمعکوس کاهش سختی آب با استفاده از آنتی اسکالانت به عنوان یکی از انواع مواد شیمیایی، برای جلوگیری از ماندگاری رسوب‌ در تصفیه آب ro استفاده می شود. این روش از شیوه ‌های متداول و مطمئن کاهش و حذف سختی آب جهت تصفیه آب است. این روش نسبت به سایر روش‌ها است که در مقیاس صنعتی اجرا شده، جدیدتر بوده و در مقیاس خانگی نیز استفاده می ‌شود. پیش تصفیه آب صنعتی در این روش به این ترتیب است که با عبور آب از داخل فیلتر ممبران تمامی املاح و ناخالصی ها جدا می ‌شود.

 

ضرورت پیش تصفیه آب صنعتی


عملیات پیش تصفیه آب صنعتی برای محافظت از ممبران‌های اسمز معکوس در برابر گرفتگی (Fouling) و در نیتجه افزایش عملکرد و عمر مفید ممبران‌ها ضروری است. یک غشای RO از ساختار متخلخلی ساخته شده است که به ملکول‌های آب اجازه عبور می دهد، اما تا ۹۹ درصد ناخالصی‌های موجود، نظیر جامدات حل شده در آب، را روی سطح خود نگه می‌دارد. ترکیباتی که اجازه عبور از غشا را پیدا نمی‌کنند می‌توانند روی سطح ممبران‌ رسوب کرده و باعث تشکیل لایه‌های فولینگ شوند، که در نهایت باعث افت تولید در سیستم تصفیه آب صنعتی RO می‌شود.

 

 

مشکلات ناشی از انتخاب نامناسب پیش‌تصفیه آب شیرین کن


برای درک اهمیت انتخاب صحیح سیستم پیش‌تصفیه یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس لازم است مشکلاتی را که در غیاب و یا انتخاب ناصحیح سیستم پیش‌تصفیه به وجود می‌آید، بررسی کنیم. در ادامه مهم‌ترین این مشکلات بیان شده است.

رسوب‌گیری فیلتر ممبران

رسوب‌گیری در اثر تجمع آلودگی‌ها بر روی سطح ممبران به وجود می‌آید که رفته‌رفته موجب بسته شدن مسیر آب عبوری از فیلتر ممبران می‌شود. با توجه به منشأ ورود آب به یک آب شیرین کن، آب ورودی می‌تواند محتویات مختلفی داشته باشد که بسیاری از آنها با چشم قابل روئیت نبوده و حتی ممکن است برای سلامتی انسان نیز خطرساز نباشند؛ اما حجم این محتویات در آب به‌قدری بالاست که می‌توانند به‌سرعت سبب ایجاد رسوب بر روی ممبران شده و حتی باعث بسته شدن مسیر عبور آب شوند. ایجاد رسوب روی سطح ممبران موجب افت شدید فشار در طول فرآیند تصفیه آب شده و میزان آب تصفیه‌شده خروجی را کاهش می‌دهد. وقوع این مسائل در یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس به معنی افزایش شدید هزینه‌های عملیاتی ناشی از شست‌وشو و یا تعویض ممبران‌ها است. حتی با وجود استفاده از پیش‌تصفیه مناسب، ایجاد رسوب بر روی سطح فیلتر ممبران یک امر طبیعی است؛ اما پیش‌تصفیه مناسب می‌تواند سرعت تشکیل رسوب را بسیار کاهش داده و هزینه‌های عملیاتی فرآیند اسمز معکوس را به حداقل برساند.

ایجاد رسوب روی سطح ممبران می‌تواند ناشی از عوامل زیر باشد:

  1. ذرات معلق یا کلوئیدی (مانند گل‌ولای و …)
  2. مواد آلی (مانند هومیک و فولیک اسید)
  3. میکروارگانیسم‌ها (مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و …). رسوب ناشی از باکتری‌ها یک مشکل اساسی در سیستم‌های تصفیه آب اسمز معکوس محسوب می‌شود و دلیل آن این است که ممبران‌های امروزی توان مقاومت در برابر مواد گندزدا مانند کلر را ندارند و بنابراین باکتری‌ها می‌توانند به‌راحتی روی سطح فیلتر ممبران اسمز معکوس رسوب تشکیل دهند. در اثر حضور باکتری‌ها روی سطح فیلتر ممبران بایوفیلم تشکیل شده که موجب افت شدید عملکرد فیلتر ممبران در دستگاه آب شیرین کن می‌شود.
  4. ایجاد شکاف در فیلترهای پیش‌تصفیه بالادستی فیلتر ممبران نظیر فیلتر کربن اکتیو و یا سیستم سختی‌گیر آب که باعث انباشته شدن مواد تشکیل‌دهنده این فیلترها روی سطح ممبران شده و رسوب ایجاد می‌کند.

 

به کمک آزمایش کیفیت آب ورودی و اطلاع از خواص فیزیکی، شیمیایی و میکروبی آن می‌توان احتمال ایجاد رسوب بر روی فیلتر ممبران را به‌دقت بررسی کرد. برای جلوگیری از ایجاد رسوب معمولاً از تصفیه آب فیزیکی با روش‌هایی نظیر فیلترهای مالتی مدیا (MMF)، میکروفیلتراسیون (MF) و اولترافیلتراسیون (UF) استفاده می‌شود. در برخی موارد نیز تنها استفاده از فیلتر رسوب‌گیر الیافی کفایت می‌کند.

گرفتگی فیلتر ممبران

اگر غلظت برخی مواد معدنی محلول در آب از حد مجاز انحلال خود عبور کند، این مواد می‌توانند ته‌نشین شده و باعث گرفتگی ممبران شوند. گرفتگی ممبران سبب افزایش افت فشار در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، افزایش میزان عبور نمک از ممبران و همچنین کاهش دبی و کیفیت آب تصفیه‌شده خروجی از آب شیرین کن می‌شود. یکی از موادی که تمایل زیادی به ایجاد گرفتگی در ممبران دارد، کلسیم کربنات (CaCO3) است.

تخریب ممبران در اثر تماس با مواد شیمیایی

ممبران‌های مرکب لایه‌نازک (TFC) امروزی در برابر کلر و کلرآمین‌ها مقاوم نیستند. مواد اکسنده‌ای نظیر کلر می‌توانند بر روی حفرات ممبران اسمز معکوس تأثیر گذاشته و آسیب‌های جبران‌ناپذیری به آن وارد کنند. نتیجه حاصل از برخورد این مواد به سطح فیلتر ممبران، میزان عبور نمک بیشتر (کاهش کیفیت آب تصفیه‌شده خروجی) خواهد بود. بنابراین باید از برخورد این مواد با سطح فیلتر ممبران جلوگیری نمود که این کار البته از سویی سبب رشد و ایجاد بایوفیلم روی سطح ممبران می‌شود.

تخریب فیزیکی فیلتر ممبران

بخشی از پیش‌تصفیه یک دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس از لوله‌کشی‌ها، اتصالات و تجهیزات کنترلی تشکیل می‌شود. اگر سیستم تصفیه آب به‌درستی راه‌اندازی نشود می‌تواند سبب تخریب فیزیکی ممبران شود. این اتفاق در صورت وجود فشار بیش‌ازاندازه پشت ممبران‌ها نیز اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از بروز این اتفاقات، استفاده از تجهیزاتی نظیر شیرهای کنترلی، شیرهای فشارشکن و … در یک سیستم آب شیرین کن ضروری است.

حال که با مشکلات ناشی از عدم وجود یا انتخاب نامناسب سیستم پیش‌تصفیه آشنا شدیم، اهمیت وجود و انتخاب صحیح این سیستم به وضوح روشن می‌شود.

 

چگونه عملکرد سیستم اسمز معکوس را بررسی کنیم

فرآیند اسمز معكوس همان گونه كه از نام آن نیز مشخص است، بر عکس فرآیند طبیعی اسمز می باشد، فرایند اسمز معکوس امروزه جزء یكی از جدید ترین و متداول ترین روش های جدا سازی به خصوص در تصفیه آب های شور محسوب می‌شود. در این فرآیند با قرار دادن فشاری بیشتر از فشار اسمزی در سمت محلول غلیظ تر (آب شور یا concentrate)، جهت حركت حلال (آب خالص یا pure water ، permeate)معکوس شده و به این ترتیب می توان آب را از ناخالصی های درون آن جدا كرد و TDS را کاهش داد.

 

اسمز معکوس


 اسمز معکوس ( Reverse Osmosis) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل‌شده در آب استفاده می‌شود. اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان می‌یابد. این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی‌که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید.

در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و دیگر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ریخته می‌شود. می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه‌جویی شود. اگر پسآب خروجی که نیم تا دوسوم آب را تشکیل می‌دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.

همچنین بهترین روش نمک‌زدایی از آب‌های شور استفاده از فرایند گذرندگی وارونه می‌باشد، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری از دیگر روش‌ها دارا می‌باشد و با توجه به توسعه روش‌های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به‌کارگیری این روش، توجیه بیشتری دارد.

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش‌های تولید بخار و فرایند خود از سیستم گذرندگی وارونه به فراوانی استفاده می‌کنند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور مولکول‌های غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌است. این غشاءها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول‌های خنثی را به آسانی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم گذرندگی وارون، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه‌شده (Permeate) و پساب غلیظ (Concentrate) یا (Brine) تبدیل می‌شود. سیستم گذرندگی وارونه که 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 دیگر املاح محلول آلوده‌کننده می‌باشند.

 

تعریف اسمز


تشریح کلمه اسمز معکوس از دو کلمه معکوس : Reverse و اسمز osmosis تشکیل شده است ، در صورتی كه یك غشاء نیمه تراوا (منظور از غشاء نیمه تراوا یعنی غشایی که آب به راحتی از آن عبور نماید، در حالی که عبور املاح و نمک های آب نظیر MgSo4 CaSo CaCl2 NaCl و غیره امکان پذیر نباشد.

 

 

فشار اسمزی


بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال از یك طرف محلول رقیق به سمت دیگر غشاء می رود. این پدیده كه به نام اسمز معروف است، تا زمانی ادامه پیدا می كند كه سیستم به حالت تعادل برسد. در حالت تعادل بین دو طرف غشاء اختلاف فشاری متناسب با غلظت مواد حل شده در محلول وجود دارد كه به آن فشار اسمزی می گویند.

 

غشای نیمه تراوا چیست؟


خروجی آن یکی آب تولید و دیگری آب فاضلاب است حال مقدار درصد بازیابی با توجه به نوع غشاء (ممبرین)،كیفیت و كمیت آب تصفیه شده و مقدار هزینه های عملیاتی، را تعیین خواهد کرد . بالا رفتن بیش از اندازه درصد بازیابی (ریکاوری) (recovery)، باعث افزایش املاح در آب تولید شده دستگاه و در نتیجه فشار اسمزی در آب پشت غشا ها می شود، كه این امر باعث افزایش انرژی عملیاتی لازم، كاهش دبی و افزایش درصد عبور املاح از میان غشاها می‌شود .

 

چگونه عملکرد سیستم اسمز معکوس را ارزیابی کنیم


پارامترهای مختلفی برای ارزیابی عملکرد اسمز معکوس استفاده می شود. این پارامترها شرایط عملیاتی سیستم را مشخص می کنند

۱. سرعت جریان (Flow Rate)

سیستم های اسمز معکوس بر اساس سرعت و یا دبی جریان محصول رتبه بندی می‌شوند. سرعت جریان های ورودی به سیستم و جریان تغلیظ شده فقط در مراحل طراحی اهمیت دارند و ذکر می‌شوند. در برخی موارد، سرعت جریان محصول ممکن است متفاوت از سرعت طراحی شده باشد. این تفاوت به علت تغییرات در شرایط آب ورودی به سیستم نسبت به شرایط طراحی است. بطور مثال، ممکن است دبی و یا دمای آب ورودی به سیستم کمتر از مقدار طراحی شده باشد.

۲. نقش شار یا فلاکس (Flux) در عملکرد اسمز معکوس

فلاکس یکی از پارامترهای ارزیابی عملکرد سیستم‌های غشایی است که معادل سرعت جریان آبی است که از سطح مشخصی از غشا عبور می کند. در سیستم‌های اسمز معکوس فلاکس را بوسیله گالن آب بر فوت مربع در واحد روز (gfd) گزارش می کنند. همچنین می‌توان در سیستم استاندارد و واحد لیتر بر متر مربع در ساعت (LMH) نیز فلاکس را گزارش کرد. فلاکس آب عبوری از غشای اسمز معکوس با فشار عملیاتی که پمپ اعمال می‌کند، متناسب است.

 

رابطه تعیین فلاکس اسمز معکوس
                                                                            رابطه محاسبه فلاکس اسمز معکوس

تعیین فلاکس اسمز معکوس در طراحی

طراح سیستم اسمز معکوس میزان فلاکس آب کل سیستم را مشخص می کند. به طور کلی فلاکس سیستم اسمز معکوس باید بر اساس کیفیت آب وروردی به سیستم تعیین شود. در فلاکس بیشتر سرعت گرفتگی غشای اسمز معکوس نیز بیشتر خواهد بود. پس در حالتی که کیفیت آب ورودی پایین است لازم است طراحی سیستم تصفیه آب بر اساس فلاکس کمتری صورت گیرد.

 

نمودار عملکرد فلاکس سیستم آب شیرین کن RO

 

                                                                  نمودار عملکرد فلاکس سیستم آب شیرین کن RO

 

 

فرق بین سرعت جریان آب عبوری از غشا با فلاکس چیست؟

غشاها در صنعت به صورت ماژول هایی که سطح وسیعی از غشا را در حجم کمی متمرکز کرده‌اند، مورد استفاده قرار می گیرند. پس ماژول‌های مختلف ممکن است دارای سطح ویژه متفاوتی باشند. در نتیجه دبی عبوری از غشا بر اساس سطحی از غشا که ماژول در خود جای داده، وابسته است. به منظور مستقل کردن سرعت آب عبوری از غشا از سطح غشای موجود در ماژول از پارامتر فلاکس استفاده می شود که سرعت جریان را در هر متر مربع گزارش می دهد.

 

۳. تعیین عملکرد اسمز معکوس با پارامتر پس زنی (Rejection)

پس زنی مشخص می کند چه مقدار از ترکیبات موجود در جریان آب ورودی به سیستم اسمز معکوس توسط غشا نگه داشته شده و از جریان آب تصفیه شده حذف شده‌اند. به عنوان مثال، ۹۸ درصد پس زنی سیلیس به این معنی است که غشا ۹۸ درصد از غلظت سیلیس موجود در جریان خوراک را نگه داشته، و تنها ۲ درصد امکان ورود به محصول را پیدا کرده است. هر چه درصد پس زنی غشا بیشتر باشد نشان دهنده قدرت بالای غشا در حذف ترکیبات مورد نظر است. پس زنی غشای اسمز معکوس ممکن است در اثر ایجاد فولینگ (Fouling) یا گرفتگی کاهش یابد. پس لازم است کیفیت آب تصفیه شده توسط سیستم RO بطور مداوم مورد ارزیابی قرار گیرد.

 

رابطه تعیین درصد پس زنی اسمز معکوس
                                                                        رابطه محاسبه درصد پس زنی اسمز معکوس 

۴. درصد بازیافت (Recovery)

درصد بازیافت و یا بازیابی پارامتری است که برای ارزیابی عملکرد اسمز معکوس استفاده می‌شود. درصد بازیافت مشخص می کند چه حجمی از آب ورودی به سیستم اسمز معکوس به محصول (آب تصفیه شده) تبدیل می شود. درصد بازیافت بر اساس نوع آب ورودی و هدف از احداث واحد تصفیه در اولین قدم طراحی سیستم اسمز معکوس مشخص می‌شود. بطور مثال، در سیستم هایی که آب ورودی از نوع آب های لب شور است، محدوده ۵۰ درصد تا ۸۵ درصد در نظر گرفته می شود. زمانی که آب خوراک ورودی به سیستم آب دریا باشد ما با محدودیت های بیشتری مواجه خواهیم بود و به همین دلیل بازیابی زیر ۵۰ درصد در نظر گرفته می شود.

 

رابطه تعیین درصد بازیافت یا ریکاوری اسمز معکوس
                                                                رابطه محاسبه درصد بازیافت سیستم اسمز معکوس 

بازیابی ۷۵ درصد یعنی به ازای هر ۱۰۰ متر مکعب خوراک ورودی به سیستم ۷۵ متر مکعب به آب تمیز و تصفیه شده تبدیل می شود، و ۲۵ متر مکعب به صورت جریان تغلیظ شده از سیستم خارج می شود.

بحران کم آبی در ایران و راه مقابله

آب عنصری اساسی برای زندگی و ادامه حیات همه موجودات زنده است و اساس پایداری زندگی در کره زمین است. در قرن حاضر مسئله آب یکی از چالش های مهم است که باعث ایجاد تحولات وسیعی درکل جهان شده است. در دهه های اخیر موضوع آب و چالش های مربوط به کمبود آب موضوع اصلی مذاکرات بین المللی قرار گرفته است به طوری که کارشناسان بر این باورند جنگ های آینده جنگ بر سر مسائل آب است.

کشور ایران نیز مانند بسیاری از کشورهای جهان با مسئله کمبود آب مواجهه است که در سال های اخیر این مشکل اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این مقاله سعی می کنیم به بحران کم آبی و راه های مقابله با آن بپردازیم.

دلایل بحران آب در ایران


ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی به عنوان یکی از کشورهای خشک و نیمه خشک شناخته شده و این مساله مخصوصا در بخش های شرقی و مرکزی بیشتر دیده میشود. علاوه براین، دلایل متعددی در رخ دادن و مواجه شدن با کمبود و بحران آب در ایران وجود دارند که برخی از آنها عبارتند از:

  • خشکسالی و بحران آب در ایران
  • کشاورزی ناکارآمد
  • سوء مدیریت و عطش توسعه
  • مصرف بی رویه و سوء مدیریت منابع آبی
  • رشد سریع و الگوی نامناسب استقرار جمعیت

 

 

خشکسالی و بحران آب در ایران

در حالت کلی ایران از جمله کشورهایی می باشد که بارندگی کمی در طول سال داشته و به همین دلیل اغلب مناطق آن بیابانی و کویری بوده و با کمبود منابع آبی مواجه است. علاوه براین، در دو دهه اخیر با مشکل خشکسالی مواجه هستیم و به شدت بر میزان بارندگی ها در طول سال تاثیر منفی ایجاد نموده است. به طوریکه متوسط بارندگی 154 میلیمتری در سال به 150 میلیمتر کاهش یافته است.

 

بحران آب و راه های مقابله با آن

 

 

رشد سریع و الگوی نامناسب استقرار جمعیت

جمعیت ایران در قرن نوزدهم میلادی زیر ۱۰ میلیون نفر تخمین زده می‌شود. در حالی‌که در سال ۱۹۷۹ جمعیت ایران به ۳۵ میلیون نفر و در دو دهه بعد از آن جمعیت ایران به دو برابر یعنی ۷۰ میلیون نفر افزایش پیدا می‌کند. جمعیت بیشتر به غذای بیشتری نیاز دارد. به همین دلیل تولید محصولات کشاورزی به شدّت افزایش یافته و آب‌های زیرزمینی و روان به سرعت مصرف شدند.

محصول سادهٔ این رشد سریع جمعیت، افزایش تقاضای آب و متناسب با آن کاهش شدید سرانهٔ آب در دسترس است. سرانه کنونی آب در دسترس ایران با ۱٬۳۰۰ مترمکعب، کمی بالاتر از متوسط خاورمیانه و شمال آفریقا است. اما این مقدار بسیار پایین‌تر از متوسط جهانی (۷٬۰۰۰ مترمکعب) است.

با این حال مصرف خانگی مردم از آب‌های زیرزمینی تنها هشت تا هفت درصد است که رقم بالایی محسوب نمی‌شود. با توجه به این که بیشتر مصرف آب ایران در بخش کشاورزی است و مصرف خانگی سهم کمی در استفاده از آب دارد، صرفه جویی مردم ایران تأثیر زیادی بر بحران کمبود آب کشور ندارد. خانه‌ها تنها ۷ درصد آب موجود در کل کشور را استفاده می‌کنند و اگر بیست درصد صرفه جویی در مصرف آن‌ها محقق شود صرفاً ۱٫۵ درصد آب کشور نجات پیدا می‌کند.ولی صرفه‌جویی در مصرف غذایی می‌تواند تأثیر زیادی بر مصرف آب در بخش کشاورزی بگذارد.

توزیع مکانی جمعیت افزون بر رشد جمعیت از عوامل عدم تطابق میان آب در دسترس و تقاضای آب است. نابرابری اقتصادی، فرصت‌های شغلی و شرایط زندگی بهتر در مناطق شهری باعث افزایش شهرنشینی و مهاجرت از مناطق روستایی و شهرهای کوچک به مناطق عمدهٔ شهری شده‌است، مانند تهران بزرگ، که میزبان ۱۸ درصد از جمعیت کشور است. در حال حاضر، ۷۰ درصد از جمعیت ایران شهرنشین است. توزیع مکانی موجود و افزایش و تمرکز جمعیت در شهرهای بزرگ‌تر که هم‌اکنون نیز برای تأمین آب مورد نیاز خود دچار مشکل هستند، توازن عرضه و تقاضای آب در مناطق شهری را با چالش روبرو کرده‌است. هشدار در مورد خطر جیره‌بندی در عرضهٔ آب در ماه‌های تابستان در شهرهای بزرگ‌تر رایج است.

سرعت شهرنشینی، مهاجرت به شهرهای بزرگ و توسعه اراضی مستلزم افزایش مداوم در تأمین آب با رشد سریع تقاضای آب در مناطق شهری است. افزایش مداوم تقاضای آب بسیار نگران‌کننده است. با گسترش سریع شهرنشینی، تمایل به توسعهٔ بخش صنعت و تلاش‌ها برای شناسایی منابع اضافی تأمین آب، تقاضای آب را افزایش داده‌است.

 

سوء مدیریت و عطش توسعه

منابع آب ایران به‌طور جدی از ساختار نامناسب حکمرانی و مدیریت آب رنج می‌برد. در بخش آب، تعدد ذی‌نفعان و تنظیم منابع آب به‌طور طبیعی با درگیری‌ها و رقابت‌ها همراه است. سازمان حفاظت محیط زیست ایران قدرت سیاسی محدودی دارد و فاقد ظرفیت مورد انتظار برای اجرای مقررات جلوگیری از آسیب‌های محیط زیستی است. همچنین ساختار سلسله مراتبی سیستم مدیریت آب در ایران فرصت‌هایی را برای فساد و ناکارآمدی جدی در تبدیل تصمیمات به عمل، ایجاد می‌کند.

چاه‌ها به سرعت در حال گسترش هستند. اما داده‌های سراسر کشور نشان می‌دهد که استخراج آب زیرزمینی در حال کاهش است. بر اساس تجزیه و تحلیل داده های ملی، ایران از آب های زیرزمینی بیشتر از آنچه که بتوان به طور طبیعی شارژ کرد، استفاده می‌کند. درست همانگونه که هر سال چاه‌های بیشتری زمین را بهره‌برداری می‌کنند، دبی کلی آنها کاهش می‌یابد. در سراسر کشور، سطح آب زیرزمینی به طور متوسط تقریبا نیم متر در سال افت می‌کند.سازمان محیط‌زیست سرعت استفاده از منابع آب زیرزمینی در ایران را در قیاس با استاندارد جهانی سه برابر بیشتر تخمین می‌زند. این برداشت بی‌رویه عامل خشکیدن ۲۹۷ دشت از ۶۰۰ دشت ایران می‌باشد.همچنین بخاطر عدم رسیدگی به شبکهٔ انتقال آب ۳۵ میلیارد مترمکعب آب در مسیر انتقال هدر می‌رود. مطابق گزارش شرکت آب و فاضلاب و دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران، تا شهریور ۱۳۹۴ ۴۰٪ از شبکهٔ آب کشور فرسوده اعلام شد. ۱۳٪ از کل هدر رفتن آب ایران تا این تاریخ به موجب همین فرسودگی بوده‌است.

تلاش ایران برای مدرنیزه شدن، در کنار پیشرفت‌های قابل‌توجه در توسعه زیرساخت‌ها قبل و بعد از انقلاب ۱۳۵۷، باعث توجه کمتر به اثرات محیط زیستی طولانی‌مدت به دلیل تعجیل برای ساخت زیرساخت‌ها و توسعه فناوری شد. در نتیجه این وضعیت ارتباط مهم بین توسعه و محیط زیست تا حد زیادی نادیده گرفته شد، و اجرای پروژه‌های زیربنایی و مهندسی به‌طور جدی محیط زیست را تحت تأثیر قرار داد که اثرات منفی آن بر سلامت مردم و بر سیستم‌های طبیعی مشاهده شده یا در طولانی مدت دیده خواهد شد. با وجود اثرات محیط زیستی و اقتصادی، تشنگی برای توسعه فنی و تکنولوژی سریع (به‌جای توسعه پایدار) هنوز هم عامل اصلی تصمیم‌گیری‌های توسعه‌ای کشور است.

دوگانه مدیریت آب و پایداری محیطی چندان هم جدید نیست. اما در حال رشد است. در طول دهه‌های متمادی، ایران با راه‌حل‌های مهندسی خودنمایانه و مبتنی بر عرضه مانند ساخت سد و تونل‌های انتقال آب به منظور تأمین امنیت آب، وسوسه شده‌است. اما ایران باید قبلاً دریافته باشد که انتقال بین‌حوضه‌ای -انتقال آب از یک منطقه جغرافیایی به منطقه دیگر، معمولاً در مسافت‌های طولانی- درمان قطعی نیست. مجموعه‌ای از انحرافات آب از سرآب‌های غربی رودخانه کارون در طی چند دهه بیش از دو برابر جریان طبیعی رودخانه زاینده رود، منبع اصلی آب سطحی برای یک قطب استراتژیک اجتماعی-اقتصادی در ایران مرکزی را افزایش داد، اما این امر باعث ترویج توسعه لجام گسیخته شد و مردم را به نقل مکان به آن ترغیب کرد. چندین سال است که نامزدهای مجلس با وعده‌ی آوردن کارخانجات به شهرهایشان، نتیجه‌ی انتخابات را از آن خود می‌کنند. به همین ترتیب، شهرهای بزرگتر با نمایندگان مجلس بیشتر از قدرت بیشتری برخوردارند.در نتیجه، افزایش درگیری‌های آبی، کشاورزان را بر علیه مصرف‌کنندگان شهری، استان‌ها را بر علیه یکدیگر، و ایران را بر علیه همسایگان خود قرار می‌دهد.

 

مصرف بی رویه و سوء مدیریت منابع آبی

عدم رعایت استانداردها در کشاورزی و بخش های صنعتی و حتی زندگی شهری همگی باعث شده اند تا مصرف آب در ایران بی رویه و غیر قابل مقایسه با سایر کشورها باشد. استفاده از روش های آبیاری غرقابی، آبیاری فضای سبز شهری و شستشوی معابر و غیره با آب آشامیدنی از بزرگترین مشکلات در ایران می باشند که همه ساله بحران آب را جدی تر می کنند. علاوه براین، در کارخانجات و کارگاه های تولیدی و معادن نیز آب زیادی مصرف و آلوده شده و در نهایت به عنوان آب غیر قابل استفاده از چرخه خارج خواهند شد.

 

استفاده از روش های آبیاری غرقابی، آبیاری فضای سبز شهری و شستشوی معابر و غیره با آب آشامیدنی از بزرگترین مشکلات در ایران می باشند که همه ساله بحران آب را جدی تر می کنند.

 

کمبود آب در ایران


با توجه به میزان منابع آب و سرانهٔ مصرف، ایران از جمله کشورهایی است که در گروه کشورهای مواجه با کمبود فیزیکی آب قرار دارد. این گروه شامل کشورهایست که در سال ۲۰۲۵ با کمبود فیزیکی آب مواجه هستند. این بدان معناست که حتی با بالاترین راندمان و بهره‌وری ممکن در مصرف آب، برای تأمین نیازهایشان آب کافی در اختیار نخواهند داشت. حدود ۲۵ درصد مردم جهان از جمله ایران مشمول این گروه می‌باشند.

براساس شاخص فالکن مارک، کشور ایران در آستانه قرار گرفتن در بحران آبی است. با توجه به اینکه در دهه‌های ۱۳۸۰ و ۱۳۹۰ خورشیدی حدود ۶۹ درصد از کل آب تجدیدپذیر سالیانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، براساس شاخص سازمان ملل، ایران نیز اکنون در وضعیت بحران شدید آبی قرار دارد. بر اساس شاخص مؤسسه بین‌المللی مدیریت آب نیز، ایران در وضعیت بحران شدید آبی قرار دارد.با نرخ بهره‌برداری کنونی، ۱۲ استان از ۳۱ استان ایران طی ۵۰ سال آینده سفره‌های زیرزمینی خود را به طور کامل خالی خواهند کرد.

 

 

 

راهکارهای مدیریت آب


همان طور که اشاره شد برخی از دلایل که منجر به جدی تر شدن بحران آب در ایران شده اند؛ از قبیل خشکسالی و کاهش بارندگی غیر قابل کنترل می باشند. در مقابل برخی دیگر از دلایل را می توان با مدیریت صحیح و استفاده از تکنولوژی و فناوری تا حد زیادی رفع نمود. از جمله راهکارهای مدیریت آب در ایران می توان به موارد زیر اشاره نمود:

 

 

استانداردسازی کشاورزی و آبیاری

بیشترین مصرف آب را در بخش های کشاورزی شاهد هستیم و سالانه مقدار زیادی از آب سفره های زیرمینی و چاه و قنات ها توسط مزارع کشاورزی استفاده میشود. علاوه براین، در این صنعت از کودهای شیمیایی و آفت کش های شیمیایی به وفور استفاده شده و به همین دلیل منجر به آلوده شدن آب ها می شوند. استفاده از روش های آبیاری نوین از جمله آبیاری قطره ای و انتخاب محصولات مناسب با هر اقلیم برای کشت از جمله راهکارهای مدیریت آب در این حوزه می باشند.

 

استاندارد کشاورزی

 

مدیریت بحران آب در ایران با بازیافت فاضلاب

یکی از راهکارهای مهم و کاربردی تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن دربخش صنعت و کشاورزی است.با استفاده از سیستم های تصفیه فاضلاب در صنایع و تصفیه و استفاده مجدد از آن می توان در مصرف آب صرفه جویی کرد و همچنین از آلودگی محیط زیست جلوگیری کرد.

 

اصلاح و مدیریت شبکه آبرسانی

در شبکه آبرسانی و توزیع آب به دلیل فرسوده بودن و استفاده از تجهیزات نامناسب حدود 30% اتلاف و نشتی آب داریم که این مقدار با توجه به بحران کم آبی که امروزه با آن مواجهه هستیم رقم بالایی است. با مدیریت و تعویض تجهیزات فرسوده می توان از این اتلاف آب شیرین جلوگیری کرد.

آب شیرین کن صنعتی

علاوه بر کمبود منابع آبی و کاهش بیش از اندازه بارندگی، مشکل شور بودن آب دریاهای که شمال و جنوب ایران را احاطه کرده اند نیز بر این مساله تاثیر منفی ایجاد کرده اند. در مناطق کویری و مرکزی و شرقی ایران نیز اغلب منابع آبی به دلیل سطح بالای املاح در آنها شور و غیر قابل شرب می باشند. یکی از راهکارهای ارائه شده در این زمینه، استفاده از تجهیزات آب شیرین کن صنعتی می باشد که می تواند آب های شور را قابل شرب کند.

روش های زیادی برای شیرین سازی و تصفیه آب شور دریا وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به روش های غشایی، حرارتی و ترکیبی اشاره نمود. این آب ها می تواند به منبع مناسبی برای آبیاری مزارع و باغات و همچنین واحدهای صنعتی و کارخانه ها تبدیل شوند.

 

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

 

 

اصلاح سیستم توزیع آب و جداسازی آب شرب و غیر قابل شرب

یکی از مشکلات مدیریتی در حوزه آب در ایران استفاده از آب تصفیه شده و قابل شرب جهت آبیاری فضای سبز و مصارف غیر شرب است. در بسیاری از کشورهای پیشرفته آب قابل شرب و غیر قابل شرب را جداسازی می کنند. این امر باعث کاهش هزینه های مربوط به تصفیه آب شده و مدیریت منابع آبی را تسهیل می کند.

 استفاده از سیستم لوله کشی مجزا در منازل و جداسازی فاضلاب سیاه از فاضلاب خاکستری و استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری جهت آبیاری و استفاده مجدد از آن در فلاش تانک ها تیز می تواند یک راهکار مدیریتی جهت کاهش بحران کم آبی باشد.

 

بهترین روش برای کاهش TDS آب

کاهش سختی آب، اگرچه کاملا مشهود است که آبی که مستقیما مصرف می کنیم .اغلب به مواد شیمیایی و ذرات سخت آلوده است. این مواد معدنی حل نشده در آب می توانند سلامتی ما را به خطر بیندازند. جدا از مواد بزرگتری که به سرعت توسط فیلتر تصفیه آب مسدود می شوند . ذرات ریزتری که در آب حل می شوند .TDS یا سختی آب نامیده می شوند. TDS در آب ترکیبی از هر دو ماده آلی از منابع طبیعی و مواد معدنی است. که توسط صنایع ، نمک های جاده ای ، سموم دفع آفات و غیره تولید می شود. بنابراین کاهش سختی آب اهمیت زیادی دارد.

TDS یک عدد قابل اندازه گیری است. که سطح شدت نمک محلول در آب را نشان می دهد. این مقدار به منبع ، تامین کننده و استفاده از آب بستگی دارد. آب موجود در منبع ، یعنی یخچال ها ، میزان سختی کمتری در مقایسه با آب تأمین شده شهری دارد. کاهش سختی آب اهمیت زیادی دارد ، با این حال ، آب آشامیدنی باید حاوی مقدار مناسبی نمک محلول باشد. بنابراین ، اطمینان از میزان مناسب سطح سختی آب بسیار مهم است.

آب سخت دارای سطح بالایی از TDS است که قبل از مصرف نیاز به کاهش دارد. آب آشامیدنی با سختی بالا برای سلامتی خطرات زیادی دارد. شایع ترین آن گلودرد با احساس خارش است. همچنین ، آب سخت برای سلامتی و سایر تجهیزات خانگی مضر است ، بنابراین کاهش سختی آب امری ضروری است.

در چنین مواردی که میزان سختی آب بالا است ، سرمایه گذاری برای یک فیلتر با کارایی بالا که سطح TDS را کاهش دهد و آب خالص و سالمی را در اختیار شما قرار دهد ، بسیار مهم است.

 

TDS آب چیست؟


TDS یا Total Dissolved Solid به کل جامدات محلول در آب گفته می شود. این جامدات شامل نمک های معدنی، عمدتاً کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم، بی کربنات ها، کلرید ها و سولفات ها و مقدار کمی از مواد آلی است که در آب حل می شوند.

آب حلالی قوی در طبیعت به شمار می رود. آب آشامیدنی بدون بو، بدون رنگ و بدون مزه است. جامدات محلول به هر ماده معدنی مانند نمک، فلزات، آنیون ها و کاتیون هایی که در آب محلول هستند، اشاره دارد.  TDS در آب آشامیدنی از منابع طبیعی، خطوط انتقال و مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند تصفیه آب و ماهیت لوله کشی یا سخت افزار مورد استفاده برای انتقال آب منشأ می گیرد.

تست کل جامدات محلول یک اندازه گیری کیفی از مقدار یون های محلول را نشان می دهد. اما نوع مواد محلول در این تست مشخص نمی شود. علاوه بر این، این تست اطلاعاتی در مورد مسائل خاص کیفیت آب مانند سختی، طعم شور، رنگ‌، بو، خورندگی یا وجود فلزات کمیاب و آلاینده های میکروبیولوژیکی ارائه نمی کند. بنابراین از آزمون کل جامدات محلول به عنوان آزمایش شاخص برای تعیین کیفیت عمومی آب استفاده می شود.

 

 

روش اسمز معکوس بهترین و محبوب ترین راه حل برای کاهش TDS و حذف آن از آب است. دستگاه تصفیه آب صنعتی RO می تواند بیش از 98 درصد TDS شامل نمک های محلول، مواد معدنی و مواد شیمایی تا ابعاد 0.0005 میکرون را حذف کند. سیستم های تصفیه اسمز معکوس معمولا در قبل از محل استفاده از آب مانند زیر سینک نصب می شوند.Esfand 13, 1401 AP

 

 

اهمیت اندازه گیری کل جامدات محلول در آب


آزمایش آب یک راه عالی برای بررسی کیفیت آبی است که در اختیار دارید و برای اهداف مختلف استفاده می‌کنید. در این قسمت چند دلیل برای اهمیت اندازه گیری TDS آب آورده شده است که برای رفع این موارد بهتر است از روش‌های کاهش TDS آب استفاده نمایید.

طعم : سطوح بالای TDS در آب بر طعم آب آشامیدنی شما تأثیر می‌گذارد. آب شرب بسته به نوع مواد جامد محلول موجود در آب ممکن است طعم تلخ، شور یا گوگردی داشته باشد.

اهداف بهداشتی : آب با TDS بالا برای نوشیدن کاملا بی خطر است. با این حال، برخی از مواد مانند سرب، یا مس می‌توانند خطراتی برای سلامتی به همراه داشته باشند.

تعمیر و نگهداری فیلترها : سیستم‌های تصفیه آب تحت تاثیر سطح بالایی از TDS هستند. آزمایش منظم سیستم‌های تصفیه آب از عملکرد صحیح فیلترها اطمینان حاصل می‌کند.

پخت و پز : اگرچه TDS بالا بر سلامتی تأثیر نمی‌گذارد، اما می‌تواند طعم غذای شما را تغییر دهد.

تمیز کردن : TDS بالا در آب لکه‌های زشتی را روی ظروف شما ایجاد می‌کند. این نوع آب همچنین رنگ لباس های شما را محو می‌کند و با تجمع در سینک، وان و شیرهای آب موجب برخی مشکلات می‌شود.

لوله کشی و لوازم برقی : مقادیر زیاد نمک‌های کلسیم و منیزیم محلول می‌تواند باعث تشکیل رسوب در لوله‌ها و لوازم خانگی شود و طول عمر آنها را کاهش دهد.

 

از جمله مواد معدنی حل شده در آب می توان به مواد معدنی, فلزات و گازها اشاره کرد مواد آلی معمولا به صورت محلول در آب هستند اما بعضی از مواد آلی به صورت ذرات کلوییدی در آب موجود هستند

 

نحوه اندازه گیری TDS آب


دو روش آزمایشگاهی و خانگی برای اندازه گیری TDS آب وجود دارد. در روش آزمایشگاهی مواد و تجهیزاتی نیاز است که افراد عادی به آنها دسترسی ندارند، بنابراین روش خانگی که با استفاده از TDS سنج انجام می­شود، انتخاب بهتری است

 

 

 

TDS سنج چیست؟


TDS سنج دستگاهی است که می تواند برای نشان دادن TDS یک منبع آب استفاده شود. تحقیقات نشان می دهد TDS  سنج ها با قیمت های متفاوت با توجه به برند و دقت در بازار عرضه می شوند. جامدات محلول به طور طبیعی رسانایی آب را افزایش می دهند. بنابراین یک TDS سنج رسانایی یک نمونه آب را اندازه گیری می کند و از این طریق برای تعیین سطح TDS آب استفاده می­کند. این سطح بر حسب قسمت در میلیون (ppm) یا میلی گرم در لیتر (mg/L) اندازه گیری می شود.

آنچه حائز اهمیت می­باشد این است که در حالی که یک TDS سنج غلظت TDS را در آب اندازه گیری می کند، اما آلاینده هایی که در آب است را نشان نمی­دهد. علاوه بر این، یک TDS سنج فقط می تواند جامدات محلول را اندازه گیری کند. برخی از آلاینده ها، مانند برخی از فلزات، مواد شیمیایی، داروها و آفت کش ها توسط دستگاه TDS متر مشخص نمی­شوند. برای وضوح و دقت بیش­تر در مورد آنچه در منبع آب وجود دارد، آزمایش آب باید در نظر گرفته شود.

 

 

تفاوت TDS و سختی آب


یکی از اشتباهات رایج این است که TDS را برابر با سختی آب می دادند. طبق تعریف هر کدام، سختی آب به کل مقدار یون های بی کربنات و کربنات (از جمله منیزیم و کلسیم) گفته میشود. در صورتی که TDS به کل جامدات آلی و غیر آلی گفته می شود. به عبارت دیگر سختی آب زیرمجموعه ای از TDS است. بدین منظور همیشه مقدار سختی آب کمتر یا مساوی TDS می باشد.

 

تفاوت TDS و PH آب


یکی دیگر از رایج ترین اشتباهات این است که PH و TDS به یکدیگر مرتبط هستند. با توجه به تعریف هر کدام، PH نشان دهنده میزان غلظت یون هیدروژن (+H) می باشد. در صورتی که TDS مقدار املاح و جامدات محلول در آب را مشخص می کند. در نتیجه PH و TDS هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارند.

 

 

اثرات TDS آب بالا


  • مزه آب: TDS بالا باعث ایجاد مزه تلخی در آب شده و بسته به اینکه چه نمکی در آب حل شده مزه شوری می دهد.
  • آشپزی: استفاده از آب با TDS بالا موجب تغییر در مزه و طعم غذا می شود.
  • شست و شو: غلظت بالای TDS در آب، باعث تشکیل لکه هایی بر روی ظروف، لباس ها و سایر وسایلی که در تماس با سطح می شوند که به سختی قابل تمیز شدن است.
  • سلامتی: عامل TDS ممکن است که مواد مغذی طبیعی نباشد، برخی از مواد محلول مانند مواد شیمیایی خطرناک و مواد معدنی موجود در آب برای سلامتی انسان ممکن است خطرناک باشد.
  • لوله کشی: وقتی آب از سیستم لوله کشی و وسایل برقی عبور می کند از خود رسوبات TDS بر جای می گذارد که موجب گرفتگی و آسیب به لوله ها و سایر وسایل می شود.

 

بهترین روش برای کاهش TDS آب کدام است؟


آب یک کالای کمیاب و بسیار ارزشمند است. پس از اندازه گیری TDS در آب آشامیدنی اگر متوجه شدید که سطح آن غیرقابل قبول است، می توانید راه‌های زیر را برای کاهش TDS آب امتحان کنید.

روش اسمز معکوس برای کاهش TDS آب

روش اسمز معکوس بهترین و محبوب ترین راه حل برای کاهش TDS و حذف آن از آب است. دستگاه تصفیه آب صنعتی RO می تواند بیش از 98 درصد TDS شامل نمک های محلول، مواد معدنی و مواد شیمایی تا ابعاد 0.0005 میکرون را حذف کند.

سیستم های تصفیه اسمز معکوس معمولا در قبل از محل استفاده از آب مانند زیر سینک نصب می شوند. آب در ابتدا از چندین مرحله فیلتراسیون از جمله فیلتر کربنی عبور می کند و بعد از طریق یک پمپ فشار قوی از یک غشای نیمه تراوا عبور می کند.

بیشتر نا خالصی ها توسط غشا به دام افتاده و از طریق سیستم تخلیه از آب خارج می شود. از لحاظ راندمان کاهش TDS هیچ روش بهتری از RO وجود ندارد. استفاده از دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس یک راه حل مقرون به صرفه دراز مدت برای حذف TDS آب است.

یک دستگاه تصفیه آب صنعتی از چندین مرحله فیلتراسیون و یک غشای نیمه تراوا برای کاهش بیش از 99.9٪ TDS استفاده می کند. این نوع سیستم تصفیه، در تصفیه خانه های آب رایج است. در صورت کم بودن دبی آب ورودی می توان از دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و یا خانگی استفاده کرد.

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

 

 

روش تقطیر برای کاهش TDS آب

تقطیر روش موثر دیگری برای حذف مواد معدنی و آلی از آب آشامیدنی است. فرآیند تقطیر شامل جوشاندن آب تا زمانی است که تبخیر شود. سپس آب در امتداد یک سطح خنک حرکت می‌کند و سپس در یک ظرف جداگانه متراکم و جمع آوری می‌شود. اکثر آلاینده‌ها دارای نقطه جوش بالاتری نسبت به آب هستند، بنابراین به صورت جامد یا مایع در انتهای محلول در حال جوش در محفظه جوش باقی می‌مانند. سپس هنگامی که محفظه بین استفاده تمیز می‌شود، این مواد نیز حذف می‌شوند.

هر TDS که قادر به تبخیر و متراکم شدن با آب باشد، توسط یک فیلتر کربنی که در دهانه دستگاه تقطیر قرار می‌گیرد، حذف می‌شود. تقطیر اساساً به عنوان یک تصفیه کننده آب آشامیدنی عمل می‌کند و اکثر TDS آب را حذف می‌کند. با این حال، تولید آب مقطر ساعت‌ها طول می‌کشد و همه حوصله صبر کردن این مقدار را ندارند

روش دیونیزاسیون برای کاهش TDS آب

دیونیزاسیون شامل جریان آب بین الکترودهای مثبت و منفی است. این کار باعث می‌شود یون‌های مثبت از آب جدا شوند و به سمت الکترود منفی جذب شوند. آب یونیزه شده بسیار خالص است زیرا بیشتر یون‌های مثبت و منفی آن حذف شده است. با این حال، دییونیزاسیون آلاینده‌های غیر یونی را هدف قرار نمی‌دهد، بنابراین آب معمولاً قبل از این فرآیند با سیستم اسمز معکوس تصفیه می‌شود تا TDS به محدوده مجاز کاهش یابد. به همین دلیل، دیونایزرها به عنوان تصفیه کننده آب در نظر گرفته نمی‌شوند و به اندازه روش‌های دیگر موثر نیستند.

 

منابع TDS در آب


تمامی جامدات محلول می توانند از هر نوع منبعی بدست بیایند. ممکن است از فاضلاب، مواد شیمیایی تصفیه آب، رواناب کشاورزی یا فاضلاب صنعتی وارد آب شوند.

منابع طبیعی مانند خاک و سنگ نیز ممکن است حاوی TDS باشند. رواناب شهری یا جریان آب باران در مناطق شهری می تواند حامل TDS باشد و حتی لوله ها و مواد لوله کشی مورد استفاده برای انتقال آب به خانه ممکن است منبع TDS باشند. لازم به ذکر است که TDS لزوما بد نیست.

مواد معدنی “مفید” را می توان در عوامل محیطی مانند ذخایر کربنی و چشمه های معدنی یافت. نمک ها که نوع رایجی از TDS هستند، ممکن است در نهایت در آب آشامیدنی ناشی از ورود آب دریا یا حتی از مواد یخ زدایی در جاده های شهری به یافت شوند.