دستورالعمل شستشوی در محل سیستم‌های اسمز معکوس

دستورالعمل شستشوی در محل در سیستم‌های اسمز معکوس

دستورالعمل شستشوی در محل در سیستم‌های اسمز معکوس

دستورالعمل شستشوی در محل سیستم‌های اسمز معکوس

دستورالعمل شستشوی در محل (CIP: Cleaning In Place) در سیستم‌های اسمز معکوس

  • مقدمه

با توجه به اینکه گرفتگی در سیستم‌های اسمز معکوس پدیده‌ای طبیعی می‌باشد، نیاز به پاکسازی دوره‌ای این سیستم‌ها در زمان مشخص می‌باشد. در نتیجه، به منظور افزایش طول عمر ممبران‌ها و بهبود عملکرد آن‌ها نیاز به دانستن روش‌هایی کارامد و سازگار با ممبران‌های استفاده شده، برای پاکسازی این سیستم می‌باشد. در خصوص انتخاب ماده شیمیایی مورد استفاده نیاز به دانستن توصیه‌های سازندگان این مواد و همچنین نحوه صحیح استفاده از آن‌ها می‌باشد ]۱[. در ادامه به روش‌های پاکسازی به منظور برطرف کردن انواع گرفتگی‌ها پرداخته می‌شود.

 

گرفتگی‌های معمول سیستم اسمز معکوس عبارتند از  ]۲[:

  • رسوب کلسیم کربنات
  • رسوب سولفات‌های کلسیم، باریم استرانتیوم
  • اکسیدهای فلزاتی مانند آهن، منگنز، آلومینیوم و …
  • رسوب سیلیسی
  • ذرات کلوئیدی
  • مواد آلی طبیعی یا دست‌ساز بشر (مانند آنتی اسکالانت، پلی الکترولیت‌های کاتیونی)
  • بیولوژیکی (جلبک، قارچ)

طبیعت و سرعت گرفتگی‌ها به فاکتورهایی نظیر کیفیت آب ورودی و نرخ ریکاوری سیستم وابسته است. معمولا، رسوب‌گذاری‌ها پیشرونده هستند و اگر به سرعت کنترل نشوند باعث تخریب ممبران‌های اسمز معکوس در زمان کوتاهی می‌شوند. در این موارد گرفتگی رخ داده است:

  • جریان Permeate بیش از ۱۰ درصد کاهش داشته باشد
  • کیفیت Permeate بیش از ۱۰ درصد کاهش داشته باشد
  • افت فشار میان آب ورودی و هد آب غلیظ کمتر از ۱۵ درصد افزایش داشته باشد
  • انواع مواد شیمیایی مور استفاده در CIP

هر یک از گرفتگی‌ها دارای علائم مختص به خود هستند به طور مثال علایم گرفتگی توسط منگنز، افزایش اختلاف فشار و مشاهده چشمی تغییر رنگ به رنگ سیاه در همه مراحل سیستم اسمز معکوس می‌باشد. در صورت مشاهده این علائم باید از محلول شست‌و‌شوی سدیم بیسولفیت استفاده شود. همچنین علائم ناشی از گرفتگی توسط کلسیم‌کربنات شامل افزایش فشار در مرحله نهایی سیستم اسمز معکوس و مشاهده بصری گرفتگی سفید رنگی بر روی غشا می‌باشد که می‌تواند به راحتی توسط اسید رقیق شده حذف شود (تولید کربن دی اکسید که به صورت حباب هایی قابل مشاهده است.). در صورت مشاهده این علائم فرایند CIP با استفاده از اسید سیتریک یا سدیم بی‌سولفیت انجام می‌شود. در جدول زیر انواع آلاینده‌ها و مواد محلول شیمیایی مورد استفاده آن‌ها بیان شده است ]۲[.

نوع رسوب شستشوی ملایم شستشوی شدید
کربنات کلسیم محلول شماره ۱ محلول شماره ۴
سولفات کلسیم، بارم و استرونتیوم محلول شماره ۲ محلول شماره ۴
اکسید فلزات (Zn، Cu، Mn، Fe) محلول شماره۱ محلول شماره ۵
ذرات کلوئیدی معدنی محلول شماره۱ محلول شماره ۴
مخلوط رسوب‌های کلئیدی معدنی و آلی محلول شماره ۱ محلول شماره ۶
رسوب سیلیس پلیمر شده —- محلول شماره ۷
عوامل بیولوژیکی محلول شماره ۲ محلول شماره ۶
NOM organic matter (naturally occurring( محلول شماره ۲ یا ۳ محلول شماره ۶

محلول شماره ۱: این یک محلول باpH  پایین حاوی ۲% اسید سیتریک مایع (C6H8O7) می‌باشد که در حذف مواد معدنی مانند کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، باریم سولفات، استرانتیوم سولفات و اکسیدهای فلزات و هیدروکسیدها (مانند منگنز، نیکل، مس و روی) و مواد کلوئیدی معدنی موثر می‌باشد. سیتریک اسید به صورت پودر نیز موجود می‌باشد.

محلول شماره ۲:  این یک محلول باpH  بالا (در حدود ۱۰) حاوی STPP 2 درصد (سدیم تری پلی فسفات، Na5P3O10) و Na-EDTA (نمک سدیم ethylaminediaminetetraacetic) 8/0 درصد می‌باشد. این محلول به خصوص برای از بین بردن رسوبات کلسیم سولفات و مقدار کمتر رسوبات آلی با منشا طبیعی به کار می‌رود. STPP به عنوان یک chelating agent و دترجنت کاربرد دارد. Na-EDAT یک ماده پاک‌کننده با پایه آلی می‌باشد که در جدا کردن کاتیون‌های دو ولنتی و سه ولنتی و یون های فلزی استفاده می‌شود. این دو ماده به صورت پودر نیز وجود دارند.

محلول شماره ۳: این یک محلول با pH بالا (در حدود ۱۰) حاوی STPP 2 درصد (سدیم تری پلی فسفات، Na5P3O10) و ۰۲۵/۰ درصد Na-DDBS (C6H5(CH2)12-SO3Na) (نمک سدیمی دودسیل بنزن سولفونات) که به عنوان سورفکتانت آنیونی عمل می‌کند.

 محلول شماره ۴: این یک محلول با pH  پایین (در حدود ۵/۲) حاوی ۵/۰درصد هیدروکلریک اسید می‌باشد. این محلول در حذف مواد معدنی (نظیر کلسیم کربنات، کلسیم سولفات، باریم سولفات، استرانتوم سولفات و اکسیدهای فلزی / هیدروکسیدها ( مانند آهن، منگنز، نیکل، مس و روی) و مواد کلویئدی با پایه معدنی کارامد می‌باشد. مواد محلول شستشو  از محلول شماره ۱ قوی‌تر می‌باشد. HCL، یک اسید معدنی قوی می‌باشد. HCL در غلظت‌های متفاوت در دسترس می‌باشد (۱۸ ۰ Baume = 27.9%), (20 0 Baume = 31.4%), (22 0 Baume = 36.0%..)

محلول شماره ۵: این یک محلول با pH  پایین‌تر می‌باشد (pH  طبیعی در بازه ۴ تا ۶ است و نیازی به تعدیلpH  نمی‌باشد) . این محلول در حذف اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدها (مخصوصا آهن) و به میزان کمتر  در حذف کلسیم سولفات، باریم سولفات و استرانتیوم سولفات کاربرد دارد. سدیم هیدروسولفیت کاهنده بسیار قوی می‌باشد و به نام سدیم دیتیونیت نیز استفاده می‌شود. سدیم هیدروسولفیت به صورت پودری نیز کاربرد دارد.

محلول شماره ۶: این یک محلول با pH بالا (در حدود ۵/۱۱) شامل سدیم هیدروکسید ۱/۰ درصد و سدیم دودسیل سولفات (SDS) 03/0 درصد می‌باشد. این محلول در حذف رسوبات آلی با منشا طبیعی، رسوبات کلوئیدی آلی و معدنی و رسوبات بیولوژیکی کاربرد دارند. SDS یک دترجنت از نوع سورفکتانت آنیونی می باشد و باعث ایجاد کف می‌شود.

محلول شماره ۷: این یک محلول با pH  بالا (در حدود ۵/۱۱) از سدیم هیدروکسید ۱/۰ درصد می‌باشد. این ترکیب در حذف رسوبات سیلیسی پلیمرشده نیز کاربرد دارد.

  • تجهیزات سیستم CIP

تجهیزات سیستم CIP مناسب به دو دسته تجهیزات اصلی و کمکی تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

تجهیزات اصلی

  • تانک پاکسازی سیستم اسمز معکوس
  • پمپ پاکسازی سیستم اسمز معکوس
  • خط بازگشت آب Permeate به تانک CIP
  • خط بازگشت آب Concentrate به تانک CIP

تجهیزات فرعی

  • فیلتر کارتریج
  • تانک گرم کننده و خنک کننده
  • تانک میکسر
  • نقاط نمونه گیری
  • مراحل انجام فرایند CIP

به طور کلی مراحل انجام فرایند CIP را می توان به صورت زیر خلاصه کرد ]۳، ۴[:

  • ساخت محلول‌های شستشو، محلول‌های شستشو باید قبل از اضافه شدن به ممبران‌ها با استفاده از آب تمیز و همچنین در pH معین در مخزن CIP ساخته شوند.

نکته: میزان آب مورد نیاز تخمین زده شده برای شستشو ۲۰ تا ۲۵ گالن در یک المان ۴۰ اینچی با قطر ۸ اینچ می‌باشد.

  • خارج کردن آب موجود در وسل‌ها و المنت‌های اسمز معکوس، در این مرحله مواد محلول را به آرامی وارد سیستم کرده تا آب موجود به طور کامل و تخلیه و مواد محلول شستشو جایگزین آن شوند.
  • به چرخش در آوردن مواد محلول در سیستم، در این مرحله با نرخ جریان بالاتری مواد محلول را در سیستم به چرخش در می‌آوریم تا واکنش هایی بین رسوبات و مواد محلول انجام شوند.
  • خیس خوردن رسوبات در مواد محلول، در این مرحله پمپ خاموش می‌شود و ممبران‌ها در مواد محلول غوطه‌ور می‌شوند.

نکته: زمان مورد نیاز ۱ تا ۱۵ ساعت می‌باشد.

  • به چرخش در آوردن مواد در فشار بالا، در این مرحله در فشار بالا عملیات شستشو به مدت ۶۰ دقیقه انجام می‌شود.
  • پاکسازی سیستم از مواد محلول شستشو، سیستم را محلول پاکسازی را خالی کنید و با آب پاک و تازه پر کنید و بر نقطه تخلیه تا زمانی که pH تثبیت و نزدیک به pH آب ورودی شود، نظارت شود.
  • راه اندازی مجدد سیستم
  • تهیه محلول‌های شستشو

مقادیر زیر باید به ۱۰۰ گالن آمریکا (۳۷۹ لیتر) از آب اضافه شود:

محلول شستشو ترکیبات مقدار (Kg) تنظیمات pH دما(C)
۱ سیتریک اسید (۱۰۰درصد پودری) ۷/۷ نیاز به تنظیم ندارد. ۴۰
۲ STPP (سدیم نری فسفات) (۱۰۰ درصد پودری)

Na-EDTA (Versene 220 یا معادل) (۱۰ درصد پودری)

۷/۷

۱۸/۳

pH  را در ۱۰ با استفاده از سولفوریک یا هیدروکلریک اسید تنظیم کنید. ۴۰
۳ STPP (سدیم نری فسفات) (۱۰۰ درصد پودری)

Na-DDBS سدیم دودسیل بنزن سولفونات

۷/۷

۱/۰

pH  را در ۱۰ با استفاده از سولفوریک یا هیدروکلریک اسید تنظیم کنید. ۴۰
۴ هیدروکلریک اسید (۲۲ Baume  یا ۳۶% HCl) ۷۸/۱ لیتر کاهش آرام pH  تا ۵/۲ با افزودن HCl

(افزایش pH  توسط سدیم هیدروکسید)

۳۵
۵ سدیم هیدرو سولفیت (۱۰۰ درصد پودر) ۸۶/۳ نیاز به تنظیم ندارد. ۳۵
۶ سدیم هیدروکسید (۱۰۰ درصد پودر) یا (۵۰ درصد پودر)

SDS (سدیم دودسیل سولفات)

۳۸/۰ کیلوگرم

یا

۴۹/۰ لیتر

۱۱/۰ کیلوگرم

تنظیم pH  تا ۵/۱۱ با افزودن سدیم هیدروکسید. تنظیم جهت کاهش Ph با افزودن HCl ۳۰
۷ سدیم هیدروکسید (۱۰۰ درصد پودر) یا (۵۰ درصد پودر)

 

۳۸/۰

۴۹/۰ لیتر

تنظیم pH  تا ۵/۱۱ با افزودن سدیم هیدروکسید. تنظیم جهت کاهش pH  با افزودن HCl ۳۰

 

  • حجم مورد نیاز از محلول های شستشو برای هریک از المنت‌های اسمز معکوس
سایز المنت

 

حجم محلول شستشو
اینچ گالن آمریکا لیتر
۴۰*۴۰ ۵/۲ ۵/۹
۶*۴۰ ۵ ۱۹
۸*۴۰ ۹ ۳۴
۵/۸*۴۰ ۱۰ ۳۸
۱۶*۴۰ ۳۶ ۱۳۶

مقادیر ذکر شده کمترین مقادیر پیشنهاد شده می باشند. حجم های واقعی مورد استفاده در طول پاکسازی می‌توانندبا توجه به میزان گرفتگی بیشتر نیز باشند.

کلمات کلیدی :

تصفیه آب ro

تصفیه آب به روش اسمز معکوس

مراجع

  • http://www.toraywater.com/services/cleaning/cle_001.html
  • http://www.membranes.com/docs/tsb/TSB107.pdf
  • Reduce Reverse Osmosis Membrane Fouling with Good CIP Procedures ., James McDonald, PE, CWT; Dave Christophersen, CWT; Chris HowellOriginally Published: Ultrapure Water, April 2004, Volume 21, Number 3.
  • http://www.lenntech.com/cleaning-cip.htm

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *