شستوشوی ممبران

شستوشوی ممبران

ممبران دستگاه تصفیه آب یا غشای اسمز معکوس (RO) در شیرین سازی  آب دریا و آب‌های شور با روش اسمز معکوس به کار برده می شود. یکی از مواردی که در ارتباط با سیستم‌های غشایی چون RO وجود دارد بحث گرفتگی غشا یا همان ممبران می باشد. به طور کلی به دلیل عبور آب خوراک بر سطح غشا و تصفیه توسط ممبران، رسوبات، ذرات کلوئیدی و املاح محلول در آب باعث ایجاد گرفتگی می‌کنند که ضروری است عملیات شستشوی ممبران اسمز معکوس RO در زمان مشخص و به صورت دوره‌ای انجام گردد.

شستشوی ممبران اسمز معکوس

یکی از مهمترین و اساسی ترین کارهایی که باید انجام داده شود شستشوی ممبران RO می باشد که سبب افزایش طول عمر و کیفیت کار دستگاه تصفیه آب صنعتی می گردد. به طور اختصار شستشوی ممبران ها در آب شیرین کن های اسمز معکوس عملیات CIP نامیده می شود. این عمل شامل روش های مختلفی می شود که در ادامه دستورالعمل  CIP ، مراحل شستشوی ممبران اسمز معکوس، مواد شوینده ممبران و نحوه اسید شویی ممبران مورد بررسی قرارداده می شود.

دستورالعمل CIP

عملیات CIP مخفف از سه کلمه Cleaning in Place بوده و معنای لغوی آن شستشو در محل می باشد. عملیات CIP یک روش  تمیز کردن سطح داخلی لوله‌ها، تجهیزات فرآوری، مجراها، فیلترها و اتصالات ارتباطی در کارخانه ها، بدون نیاز به جداسازی بخش‌هایی از دستگاه می باشد. به طور کلی سیستم های CIP انواع مختلفی را در برمی گیرد که درصد سود و اسید CIP آنها با هم متفاوت می باشد. اما به طور معمول روش شستشوی ممبران اسمز معکوس به صورت زیر می باشد:

– استفاده از آب با فشار بالا

– تمیز کردن با مواد قلیایی

– شستشو با آب

– تمیز کردن با مواد اسیدی

– آبکشی نهایی با آب سرد

اسیدشویی ممبران های اسمز معکوس RO

انواع اسید شستشوی اسمز معکوس

به طور کل هدف از تزریق اسید کاهش pH محلول شستشو و بهبود شرایط برای حذف رسوبات چسبیده به سطح ممبران‌ها می باشد. به همین علت در حالت کلی از هیدروکلریک اسید با فرمول شیمیایی  HClاستفاده می گردد. اما در برخی موارد باتوجه به نوع و شدت رسوبات و همینطور دستورالعمل مورد استفاده ممکن است از اسید های دیگر چون فسفریک اسید (H3PO4) نیز استفاده نمود.

انتخاب محلول شستشو

انواع متفاوتی از مواد شیمیایی شستشوی ممبران برای نگهداری از غشاهای اسمز معکوس در بازار موجود می باشد. نوع ماده ای که برای شستشوی شیمیایی ممبران اسمز معکوس مورد استفاده قرار گرفته می‌شود براساس نوع و شدت گرفتگی (فولینگ) که روی سطح غشا انجام گرفته، انتخاب می‌شود. انواع مواد شوینده ممبران به شرح ذیل می باشد:

محلول اسیدی شوینده ممبران

محلولی با مقدار PH پایین که جهت رفع نمک های معدنی چون ترکیبات فلزی، کربنات کلسیم CaCO3))، اکسید فلزات (مثل آهن) و فولینگ های کلوییدی معدنی از ممبران های دستگاه اسمز معکوس و سیستم های نانو فیلتراسیون به کار برده می‌شود. در واقع با این کار اسیدشویی ممبران انجام می گیرد.

محلول قلیایی شوینده ممبران

ترکیبی خارق‌العاده از ماده سورفکتانت فعال سطحی در یک محلول کاستیک می‌باشد. این شوینده قادر است مواد آلی، اجزاء بیولوژیکی، روغن و رنگ و لیگنین و گریس را از سطح ممبران پاک کند.

پمپاژ با جریان آرام

در اولین گام آب درون پرشروسل‌های اسمز معکوس تخلیه می‌شود. برای این کار یک فلوی خیلی ملایم (حدود ۱۰%  فلوی شستشو) محلول وارد سیستم می‌‌شود تا آب درون وسل‌ها به طور کامل تخلیه شود و محلول شستشو به جای آن قرار گیرد.

چرخش محلول شستشو

بعد از آنکه محلول شستشو به صورت کامل جایگزین آب درون سیستم شد، محلول شستشوی غلیظ شده وارد می گردد. این محلول غلیظ باید درون سیستم بچرخد تا واکنش‌های بین رسوبات و محلول شستشو انجام پذیرد. در این پروسه، اقداماتی لازم است که برای کنترل دما و pH محلول شستشوی ممبران باید در دستور کار قرار گیرد.

خیس خوردن رسوبات

در این بخش باید پمپ را خاموش کرد و اجازه داد تا ممبران ها در محلول شستشوی موجود در پرشر وسل ها به طور کامل خیس بخورند. در شرایط معمول، مدت زمان یک ساعته برای این مرحله مناسب می‌باشد در صورتی که رسوبات و گرفتگی خیلی بالا باشد گاها ۱۰ تا ۱۵ ساعت نیز این مرحله ممکن است ادامه پیدا کند.

پمپاژ با جریان بالا

این پروسه با ۱۰۰%  فلو یا جریان عملیات شستشو را انجام می‌شود که تقریبا ۳۰ تا ۶۰ دقیقه به طول می انجامد. جریان و فشار بالای محلول در این مرحله سبب می شود تا رسوبات خیس خورده در مرحله قبل از سطوح ممبران جدا شوند، شسته و از سیستم خارج گردند.

خنثی سازی

بعد از اتمام عملیات شستشوی ممبران، اسید شویی و شستشو با کاستیک، خنثی سازی کامل محلولهایی که برای شستشو مورد استفاده قرار گرفته شدند بسیار مهم می‌باشد. به طور کلی در انواع اسیدشویی ممبران محلولهای اسیدی با استفاده از کاستیک (NaOH) و محلولهای بازی توسط اسید سولفوریک در شرایط کنترل شده خنثی می گردند. پس از رسیدن PH محلول به عدد ۷ محلول خنثی سازی شده آماده دفع درون فاضلاب می‌باشد.

عوامل موثر بر عملیات  CIP

دمای محلول تمیز کننده

افزایش دما یکی از مواردی می‌باشد که در انجام عملیات CIP باید بصورت جدی در نظر گرفته شود. در حقیقت با افزایش دما مواد ضدعفونی کننده با سرعت و شدت بیشتری آلودگی ها و میکروارگانیسم ها را از بین می برند. در نتیجه می‌توان اینگونه گفت که با افزایش دمای محلول‌های شستشو دهنده قادریم سرعت انجام عملیات CIP را بالاتر ببریم.

غلظت محلول تمیز کننده

درصد سود و اسید CIP مورد استفاده از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد بدین گونه که غلظت ماده ای که برای شستشو و تمیز کردن در CIP مورد استفاده قرار می گیرد می تواند در کیفیت انجام این فرایند و نتیجه نهایی تاثیر مورد توجه‌ای داشته باشد. افزایش غلظت ماده قادر است باعث تمیزتر شدن دستگاه نیز گردد زیرا این امر سبب می شود که سرعت و قدرت از بین رفتن آلودگی ها افزایش چشم گیری داشته باشد.

اما در افزایش غلظت زیاد باید با احتیاط عمل نمود زیرا ممکن است به سطح ممبران آسیب جدی و جبران ناپذیری وارد شود.

زمان تماس محلول تمیزکننده با تجهیزات

افزایش زمان تماس محلول با سطوح موجب افزایش کارایی فرایند تمیز کردن می گردد و به همین علت اسیدشویی ممبران به طور بهتری انجام می پذیرد.

فشار پمپ در حین عملیات شستشو

همچون درصد سود و اسید CIP ؛ هر چقدر مواد شوینده ممبران با فشار بیشتری درون سیستم بچرخند عملکرد بهتری خواهند داشت و قدرت از بین رفتن آلودگی ها افزایش پیدا خواهد کرد. فشار بالا باعث ایجاد نیرویی ساینده روی سطح ممبران می‌شود، جایی که آلودگی‌ها قرار دارند، و می تواند تقریبا به صورت کامل آلودگی ها را از بین ببرد.

شستشوی ممبران اسمز معکوس یا عملیات CIP

تعویض کارتریج فیلتر برای شستشوی بهتر ممبران اسمز معکوس

اگر طراح سیستم RO از فیلتر کارتریج ۱۰ میکرون یا ۵ میکرون استفاده کرده باشد، و مشاهده شود که در حین عملیات CIP کدورت محلول به شدت بالا می‌رود، می‌توانید برای عملکرد بهتر آن را با فیلتر کارتریج ۱ میکرون تعویض نمایید. این عملیات از انتقال مجدد رسوبات به درون سیستم جلوگیری خواهد کرد.

پس از انجام هر مرحله تمیزکاری ممبران فیلتر کارتریج را تعویض نمایید. این عمل برای سیستم‌هایی که از محلول‌های متفاوت برای تمیزکاری آن‌ها استفاده می گردد ضروری می باشد. به عنوان مثال اگر برای تمیزکاری از شوینده قلیایی استفاده شده، بعد از اتمام کار با این شوینده فیلتر را تعویض نمایید و بعد شوینده اسیدی را وارد سیستم کنید. حتی ممکن است لازم باشد در هر کدام از مراحل شستشوی اسیدی یا قلیایی نیز فیلتر را تعویض نمایید. کلیه این عمل ها بستگی به شدت گرفتگی سیستم‌ شما دارد. اما نتیجه آن شستشوی بهتر ممبران سیستم RO شما خواهد بود. پس در این مورد اصلا خساست به خرج ندهید.

افزایش زمان خیساندن یا soaking در عملیات CIP

مرحله خیساندن یا سوکینگ جزو مهمترین بخش‌های عملیات احیای ممبران از طریق روش CIP می‌باشد. در نتیجه اگر تشخیص دادید که گرفتگی شدیدی روی سطح غشا ممبران‌ها وجود دارد برای شستشوی بهتر این مرحله را به جای ۳۰ دقیقه می‌توانید تا ۲۴ ساعت نیز افزایش دهید، و بعد از آن مرحله سیرکولاسیون را انجام دهید.

تنظیم دمای محلول تمیز کاری ممبران

اگر نیاز بود دمای محلول CIP را بالا ببرید در نظر داشته باشید که بالاترین حد دمای مجاز ممبران چقدر است، و دقت داشته باشید که دمای محلول ۲ تا ۳ درجه کمتر از آن تنظیم گردد. زیرا در حین فرآیند شستشو ممکن است دمای محلول افزایش یابد و این مورد احتمال آسیب جدی دیدن ممبران را افزایش می دهد.

تولید کف زیاد در مرحله شستشوی قلیایی

در پروسه شستشو توسط محلول قلیایی هرچه کف بیشتری تولید شود نشان دهنده عملکرد بهتر و شستشوی بهتر ممبران RO می‌باشد. زیرا تولید کف نشان دهنده واکنش بین محلول CIP و آلودگی‌های سطح ممبران می‌باشد. در نتیجه اصلا نگران این اتفاق نباشید زیرا نشان دهنده عملکرد درست و مناسب محلول قلیایی شما می‌باشد.

ارزیابی CIP

جهت ارزیابی عملیات CIP و اطمینان از پاک شدن آلودگی‌های سطح ممبران اسمز معکوس می‌توانید از پارامتر SDI استفاده نمایید. با مشاهده رنگ کاغذ و عدد SDI می‌توانید متوجه نوع گرفتگی و کیفیت تمیزکاری انجام شده شوید.