رسوب و گرفتگی در سیستم های تصفیه آب
فرایند رسوبگذاری (Scaling ) زمانی اتفاق می افتد که جامدات محلول در آب مانند مواد معدنی و نمک ها تجمع کرده و یک لایه جامد بر روی سطوح مبدل های حرارتی تشکیل میدهند . از جمله این رسوبات می توان به کربنات های کلسیم و منیزیم ، سولفات منیزیم و استرانسیم و باریم، سیلیکا ، ذرات کلوئیدی و اکسید فلزات اشاره کرد .
در اکثر موارد اصطلاح فولینگ (Fouling ) به اشتباه بجای هر نوع رسوب یا تجمع ناخواسته به کار میرود .در حالیکه اسکیلینگ و فولینگ با هم متفاوت هستند .گرفتگی یا فولینگ و رسوب یا اسکیلینگ دو پدیده ناخواسته هستند . درک رسوب و رسوب گذاری بسیار حائز اهمیت است زیرا می توانند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد و طول عمر سیستم های تصفیه آب داشته باشد .
رسوب گذاری(Scaling ) :
هنگامی که مواد معدنی یا سایر ناخالصی های سیال بر روی سطوح مبدل های حرارتی یا سیستم های تصفیه آب رسوب کنند فرایند Scaling یا رسوب رخ میدهد .این رسوبات به تدریج در طول زمان ایجاد میشوند و یک لایه ضخیم تشکیل میدهند .رسوبگذاری می تواند به دلیل سختی بالای آب ، محتوای بالای مواد معدنی در سیال یا تصفیه نامناسب رخ دهد. رسوب تشکیل شده بعنوان یک عایق عمل کرده و باعث افزایش مقاومت حرارتی بین سیال و سطح مبدل میشود که منجر به کاهش نرخ انتقال حرارت و افزایش مصرف انرژی می شود .
گرفتگی (Fouling ) :
گرفتگی به تجمع موادی مانند خاک ، رسوب یا اسکیلینگ و رشد بیولوژیکی و مواد آلی بر سطوح مبدل های حرارتی اشاره دارد .گرفتگی نیز مانند رسوب با ایجاد یک لایه عایق بر روی سطح مبدل حرارتی راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد .بعبارتی رسوب یا اسکیلینگ نوعی گرفتگی به شمار می رود .
از کجا بفهمیم تاسیسات ما مشکل گرفتگی غشایی دارند؟
مشکلات ناشی از گرفتگی میتواند به تدریج یا ناگهانی ظاهر شود زمانی که سیستم دچار گرفتگی شود در ابتدا علائمی مانند کاهش شار و افزایش هزینه های انرژی مشاهده می شود. با ادامه تجمع رسوبات بر روی سطح غشا فشار بیشتری برای عبور آب لازم است و افت فشار درسیستم ظاهر میشود .بطور کلی گرفتگی یا رسوب گذاری در سیستم های اسمز معکوس منجر به افت فشار ، افزایش TDSو کاهش دبی آب تولیدی می شود . بمنظور جلوگیری ار بروز چنین مشکلاتی لازمست تا ممبرانها شستشو داده شده و عملیات CIP انجام شود .
لازمه انجام یک عملیات CIP موفق انتخاب شوینده مناسب می باشد که با توجه به آنالیز آب ورودی و نوع رسوبات تعیین میشود . بنابراین بمنظور انتخاب دقیق تر ماده شوینده لازمست تا نوع رسوبات موجود بر روی فیلتر ممبران شناسایی شده و سپس سیستم مورد نظر CIP شود .
گرفتگی های ایجاد شده در سیستم های غشایی انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
- رسوبات معدنی (Scaling ) : این رسوبات بصورت نوک تیز بوده و دارای ظاهری زبر و خشن هستند و به مرور زمان منجر به ایجاد خراش بر روی ممبران و تخریب آن می شوند .
- گرفتگی کلوییدی : این گرفتگی ناشی از فلزات سنگین می باشد .و یکی از مهم ترین انواع گرفتگی های غشایی به شمار میروند .
- گرفتگی آلی : این نوع از گرفتگی غشایی بر روی سطح غشا تجمع کرده و به علت چسبندگی بالا جدا شدن آنها بسیار مشکل است .
- گرفتگی بیولوژیکی : حاصل رشد میکروارگانیسم ها و تشکیل فیلم بر روی غشا هستند و منافذ غشا را مسدود می کنند . بوهای عجیب و تند میتواند نشانه رشد بیولوژیکی روی غشا باشد .
از مهم ترین روشهای شناسایی منشا گرفتگی های غشا میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
آنالیز رسوبات فیلتر کارتریج : از روی آنالیز رسوبات فیلتر کارتریج میتوان تا حدودی رسوبات را شناسایی کرد . بطوریکه رسوبات آهنی منجر به قرمز یا قهوه ای شدن کارتریج فیلتر میشوند . رسوبات آلی به رنگ بژ بوده و بوی لجن نیز احساس میشود. رسوبات بیولوژیکی به رنگ سیاه و یا قهوه ای تیره بوده و بوی بیوفیلم تشکیل شده مشخص است . گرفتگی های آلی نیز به رنگ زرد و سبز بر روی فیلتر کارتریجی ظاهر میشوند.
- بازرسی سطح داخلی پرشر وسل ها : بررسی پرشر وسل ها یکی از روشهای شناسایی رسوبات می باشد . در این روش قبل از انجام عملیات CIP و شستشوی ممبران ها پرشر وسل های ابتدایی و انتهایی به منظور شناسایی رسوبات بازرسی می شوند .
- آنالیز نتایج تمیز کاری قبلی : بررسی افت فشار و دبی پرمییت و مقدار TDS در حالت قبل و بعد از شستشو میتواند اطلاعاتی در رابطه با گرفتگی سیستم ارائه دهد .
- آنالیز رسوبات از کالبدشکافی یا اتوپسی ممبران : کالبد شکافی ( Autopsy) جهت شناسایی رسوبات و نوع گرفتگی ایجاد شده بر روی ممبرانها ، هم چنین بررسی آسیب های شیمیایی و مکانیکی وارده به ممبران در حین بهره برداری انجام می شود . در واقع برای تعیین روش مناسب شستشو و بهبود عملکرد سیستم اتوپسی ممبران انجام میشود . بهره برداران سیستم های غشایی باید کالبد شکافی غشایی را بعنوان بخشی از برنامه معمول تعمیر و نگهداری سیستم خود اعمال کنند. زیرا کالبد شکافی به شما این امکان را می دهد تا هر گونه مشکل در ممبران ها را قبل از اینکه از حالت کنترل خارج شوند شناسایی کنید . در حالیکه معمولا کالبد شکافی زمانی انجام میگیرد که غشا از کار بیفتد یا عملکرد ضعیفی داشته باشد .
نکته : شاخص اشباع لانژیر ( LSI ) نیز میتواند به توضیح شکل گیری رسوب و رسوبگذاری در سیستم های تصفیه آب و مبدل های حرارتی کمک کند. شاخص اشباع لانژیر ناپایداری نمک های کلسیم و منیزیم در آب را توضیح میدهد .
