شستشوی شیمیایی (CIP)

شستشوی شیمیایی (CIP)

شستشوی شیمیایی(CIP) با هدف عاری سازی ممبرانها از هر گونه رسوبات آلی و معدنی و همچنین گرفتگی های بیولوژیکی انجام می شود. کاهش جریان عبوری و تقلیل راندمان حذف املاح جریان ورودی به طور طبیعی در ممبرانهای اسمز معکوس در طول کارکرد آنها رخ می دهد. آلاینده های موجود در آب ورودی نظیر رسوبات معدنی و یا بیولوژیکی با توجه به گذشت زمان باعث گرفتگی ممبران ها می شوند.  شرکت مهندسی فران به اتکای کارشناسان متخصص در زمینه بهره برداری از واحدهای اسمز معکوس راه حل های مناسب برای گرفتگی های مختلف ممبرانها به صنایع ارائه می نماید.

با فرا رسیدن زمان شستشوی شیمیایی، ممبرانها مطابق با دستورالعمل سازنده باید شتستشو شوند. انتخاب محلول شیمیایی شستشو و نحوه انجام عملیات نیازمند تخصص، تجربه و آگاهی از شرایط کارکرد ممبران ها می باشد.

به طور معمول زمان شستشوی شیمیایی را با توجه به عوامل ذیل می توان تعیین نمود:

  • کاهش دبی جریان آب تولیدی (۱۰ تا ۱۵ درصد)
  • افزایش TDS جریان آب تولیدی (۱۰ تا ۱۵ درصد کاهش کیفیت)
  • افزایش افت فشار بین ورودی و خروجی ممبران ها

با توجه به ارسال کلیه اطلاعات مورد نیاز نظیر دبی، TDS و فشار جریان های مورد نیاز در پکیج های اسمز معکوس به سیستم کنترلی و ثبت این اطلاعات، اپراتور با توجه به فرا رسیدن هر یک از علائم بالا سیستم را وارد عمل شستشوی شیمیایی می کند. لازم به ذکر است که فواصل زمانی مورد نیاز CIP در سیستم اسمز معکوس وابسته به شرایط بهره برداری، دمای آب ورودی و همچنین ساعات کارکرد غشاها است. اما به طور كلي ميتوان فاصله زماني مناسب براي هر بار شستشو را ۳ تا ۱۲ ماه در نظر گرفت.

در صورت نياز به شستشوي ماهيانه اسمز معكوس بايستي سيستم پيش تصفيه مورد بازبینی قرار گرفته و ارتقاء يابد. اما اگر سيستم شما نياز به مدت زماني ما بين يك تا سه ماه جهت شستشو دارد، بايستي تمركز خود را بر روي ارتقاء عملكرد تجهيزات و سيستمهاي موجود قرار دهيد.

اين نكته قابل ذكر است كه شستشوي ممبران های واحدهای شیرین سازی آب بايستي در زماني كه گرفتگي به ميزان كم رخ داده است انجام پذیرد و در صورت به تعويق انداختن آن و شستشو در زمان گرفتگيهاي شديد، اختلال در نفوذ ماده شوینده به عمق رسوب و جداسازي آن بوجود ميآيد و اگر كاهش عملكرد ممبران در حدود ۳۰ تا ۵۰% مقدار نرمال باشد امكان بازگشت آن به شرايط اوليه وجود نخواهد داشت.

جهت کاهش گرفتگي و متعاقبا کاهش دفعات شستشوي ممبرانها بايستي اقداماتي نظير فلاشينگ ممبران توسط آب توليدي(Permeate) و خيساندن ممبرانها در آب Permeate درمدت زمان در سرويس نبودن سيستم به مدت كوتاه، لحاظ شود.

شستشوی شیمیایی ممبران

شستشوی شیمیایی ممبرانهای اسمز معکوس در آب شیرین کن های صنعتی مستلزم پیش بینی پیش نیازهای لازم در مرحله طراحی و ساخت آب شیرین کن است. درصورت عدم وجود تجهیزات مناسب، استفاده از بهترین محلول های شستشو دهنده نیز اثربخشی مطلوبی نخواهد داشت. تصویر زیر فرایند شستشوی شیمیایی را به سادگی نمایش می دهد. حداقل پیش نیازهای مورد نیاز عملیات CIP عبارتند از:

شستشوی شیمیایی

مخزن CIP:

مخزن CIP جهت نگهداری و سیرکولاسیون محلول شستشو در زمان عملیات شستشوی شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. حجم مخزن متناسب با حجم pressure vessel ها و لوله های ارتباطی جهت چرخش محلول شستشو انتخاب می شود. جنس مخزن نیز باید مقاوم در برابر محلولهای شیمیایی مختلف اسیدی و بازی انتخاب شود. در صورتی که محلول سازی در داخل مخزن انجام شود، استفاده از میکسر یا تجهیزات مورد نیاز برای اختلاط کامل در این مخزن ضروری است.

تجهیزات کنترل دما:

عملیات شستشوی شیمیایی با توجه به نوع گرفتگی با ماده شستشوی مناسب و در دما و دبی مشخص انجام می شود. کنترل دمای محلول شستشو در زمان سیرکولاسیون محلول در بازدهی عملیات شستشوی شیمیایی بسیار حایز اهمیت است. به طور معمول از هیتر الکتریکی برای گرمایش محلول در فصول سرد سال استفاده می شود. میزان گرمایش به وسیله کنترلر دما که متشکل از ترموستات و دماسنج الکتریکی است، کنترل شده و دمای محلول شستشو روی مقدار تعیین شده توسط دستورالعمل شستشو کنترل می شود.

پمپ سیرکولاسیون:

شستشوی شیمیایی ممبرانهای اسمز معکوس از طریق سیرکولاسیون محلول شستشو به مدت زمان معین انجام می شود. عملیات سیرکولاسیون ماده شستشو دهنده نیز توسط پمپ CIP انجام می شود. این پمپ با ظرفیت متناسب با تعداد ممبرانهای آب شیرین کن و با فشار پایین(کمتر از ۳ بار) برگزیده می شود. نوع و جنس پمپ نیز متناسب با محلولهای شیمیایی مورد استفاده در عملیات CIP انتخاب می شود.

تجهیزات کنترلی:

پایش مستمر شاخصهای هیدرولیکی، شیمیایی و فیزیکی محلول شستشوی شیمیایی از عوامل موثر در اثر بخشی عملیات CIP است. کنترل دبی محلول در حین سیرکولاسیون از طریق فلومتر و شیر تنظیم جریان انجام می شود. فشار جریان نیز از طریق گیج های فشار یا ترانسمیترهای فشار مورد پایش قرار می گیرد. به طور طبیعی در حین عملیات CIP این متغیرها تغییر می کند که تنظیم آنها مطابق دستور العمل حایز اهمیت است. تنظیم PH محلول شستشو دهنده نیز با توجه به مقادیر اندازه گیری شده توسط PH متر با استفاده از محلول سازی مستمر انجام می شود.

میکروفیلتر:

محلول شستشوی شیمیایی از مخزن CIP توسط پمپ به سمت ممبرانهای اسمز معکوس روانه شده و پس از عبور از ممبرانها به داخل مخزن باز می گردد. جریان برگشتی به مخزن حاوی آلودگیهای مختلف معدنی، آلی یا بیولوژیکی است که باید از رسیدن مجدد آنها به ممبرانها ممانعت کرد. بدین منظور در خروجی پمپ CIP از میکرو فیلتر برای جداسازی ذرات معلق نامحلول استفاده می شود.

خنثی سازی:

پس از اتمام عملیات شستشوی شیمیایی ممبرانها، خنثی سازی محلول شستشو جهت دفع به محیط زیست حایز اهمیت است. به طور معمول محلولهای اسیدی با استفاده از کاستیک و محلولهای بازی توسط اسید سولفوریک در شرایط کنترل شده خنثی می شود. پس از رسیدن PH محلول به ۷ محلول خنثی سازی شده آماده دفع خواهد بود.

 

محلولهای شستشوی شیمیایی ممبران

عوامل بسياري در انتخاب يك ماده شيميايي مناسب جهت شستشوي ممبرانها در تصفیه خانه های صنعتی دخیل می باشد. در قدم اول بايستي توصيه هاي تولید کنندگان ممبرانها در زمينه نحوه نگهداري و شستشوي ممبرانها مورد توجه و بررسي قرار گرفته و متناسب با آن محلول شستشوي مناسب تهيه و نحوه استفاده صحيح آن را به كار گرفت.

معمولاً محصولهاي شيميايي با PH هاي متفاوت جهت شستشوي ممبران به كار گرفته ميشود. بدين ترتيب كه ابتدا از محلول با PH پايين جهت حذف رسوبهاي معدني استفاده كرده و متعاقب آن از محلول با PH بالا جهت حذف مواد آلي و گرفتگی های بیولوژیکی استفاده ميشود. عدم تناسب مواد شيميايي و يا توالی نادرست استفاده از آنها ميتواند باعث نتيجه معكوس و افزايش ميزان گرفتگي در ممبرانها شود.

جدول زير مواد شيميايي به كار برده شده به طور معمول جهت شستشو ممبرانها را بر اساس نوع آلاينده يا رسوب طبقه بندي كرده است:

 

آلاينده (رسوب) شستشوي ملايم شستشوي شديد
رسوب كربنات كلسيم ۱ ۴
رسوب سولفات كلسيم، باريم و استرونتیوم ۲ ۴
اكسيد فلزات (Fe ,Mn, Cu, Zn) ۱ ۵
ذرات كلوييدي معدني ۱ ۴
رسوب سليس پليمر شده ۷
عوامل بيولوژيكي ۲ ۳ يا ۶
رسوبهاي كلوييدي آلي و معدني ۲ ۶

 

مشخصات محلولها:

محلول شماره ۱: محلول با PH پايين (تا ۴) شامل اسيد سيتريك با درصد وزنی مشخص مورد استفاده در حذف رسوبات معدني و اكسيدهاي فلزي، ذرات كلوييدي با پايه معدني.

محلول شماره ۲: محلول با PH بالا (تا ۱۰) شامل سديم تريپوفسفات و Na-EDTA با درصد اختلاط مشخص جهت حذف رسوب سولفات كلسيم، و مقدار كم تا متوسط از رسوبات آلي با منشأ طبيعي.

محلول شماره ۳: محلول با PH بالا (تا ۱۰) شامل سديم تريپوفسفات و Na-DDBS با درصد اختلاط مشخص مورد استفاده جهت حذف مقادير بالاي رسوبهاي آلي با منشأ طبيعي.

محلول شماره ۴: محلول با PH پايين (تا ۲٫۵) شامل HCL با درصد وزنی مشخص جهت حذف رسوبات معدني، اكسيدهاي فلزي و رسوبات كلوييدي با پايه معدني. اين محلول باید قوي تر از محلول شماره ۱ باشد.

محلول شماره ۵: محلول با PH بالا (تا۱۱٫۵ ) شامل درصد وزنی مشخص سديم هايدروسولفيت جهت حذف اكسيدهاي فلزي و هيدرواكسيدها و كاهش رسوبات سولفات كلسيم، باريم و استرونتيوم.

محلول شماره ۶: محلول با PH بالا ( تا ۱۱٫۵) شامل هيدروكسيد سديم و SDS با درصد اختلاط مشخص جهت حذف رسوبهاي آلي با منشأ طبيعي، ذرات كلوييدي آلي و معدني و توده هاي بيولوژيكي ( نظير قارچ، لجن، بیوفیلم …)

محلول شماره ۷: محلول با PH بالا (تا ۱۱٫۵) شامل هيدروكسيد سديم با درصد وزنی مشخص جهت حذف رسوب سليس پليمري.

انتخاب محلول مناسب عملیات شستشوی شیمیایی گام اول و شرط لازم برای اجرای یک عملیات موثر CIP است. ولی انتخاب روش صحیح اجرا شرط کافی و مکمل می باشد. رویه و شرايط عملياتي شستشوی شیمیایی نظير دما، فشار، ميزان غلظت محلول شيميايي و زمان مورد استفاده در شستشو و طريقه مصرف بايستي براساس رویه ارائه شده توسط سازنده ممبران و شرایط بهره برداری تنظیم شود.

شرکت مهندسی فران با تکیه بر دانش و تجربه در زمینه طراحی و بهره برداری تأسیسات آب شیرین کن اسمز معکوس، آماده بهره برداری و ارائه مشاور در این زمینه می باشد.