احیای ممبرانهای دچار گرفتگی یا فولینگ، تنها از طریق شستشوی شیمیایی ممبران(CIP) متناسب با نوع گرفتگی و با استفاده از محلول شیمیایی مناسب میسر است. بازدهی عملیات CIP وابستگی بالایی با محلول شستشو، فرایند مورد استفاده و نوع گرفتگی غشاهای اسمز معکوس دارد.
آب شیرین کن های صنعتی در مرحله بهره برداری، همواره با مشکل گرفتگی(Fouling) ممبرانها همراه هستند. گرفتکی یا فولینگ از رویدادهای اجتناب ناپذیر ممبرانهای اسمز معکوس در طول عمر بهره برداری است. به طور معمول غشاهای اسمز معکوس پس از استفاده در یک دوره زمانی وابسته به شرایط بهره برداری و آنالیز آب ورودی دچار فولینگ می شوند که بر کارایی ممبران ها تأثیر گذار بوده و موجب کاهش جریان تولیدی، افزایش اختلاف فشار میان جریان ورودی و شورابه و افزایش TDS آب شیرین تولیدی ممبران ها می شود. با توجه به تنوع مواد محلول و نامحلول موجود در آب شور ورودی و شرایط بهره برداری واحد آب شیرین کن یا دستگاه تصفیه آب صنعتی، طیف وسیعی از گرفتگی یا فولینگ در ممبران محتمل است که به گروه های ذیل تقسیم می شود:
- مواد بیولوژیکی
- ترکیبات آلی
- رسوبات سیلیسی
- رسوب گرفتگی کربنات کلسیم
- رسوب گرفتگی سولفات کلسیم
- ترکیب رسوب گذاری کربنات کلسیم و سیلیس
- گل و لای
- ترکیبات فلزی
- ترکیب مواد معدنی و آلی
- اکسید های هالوژن
علایم آسیب یا گرفتگی ممبران
شناسایی دقیق نوع گرفتگی، شاه کلید موفقیت عملیات CIP و احیای ممبرانها است. بررسی سابقه عملیاتی دستگاه آب شیرین کن صنعتی نظیر دبی، فشار، دما و TDS در جریانهای ورودی(Feed)، آب شیرین(Permeate) و شورابه(Concentrate) برای شناسایی نوع فولینگ ضروری است. از اینرو ثبت و بایگانی اطلاعات عملیاتی واحد آب شیرین کن بسیار حایز اهمیت است.
یکی از نشانه ها و شاخصهای معمول برای شناسایی و تشخیص گرفتگی در مرحله اول اسمز معکوس افزایش افت فشار میان فشار آب شیرین تولیدی(Permeate) و جریان شورابه(Concentrate) است. افت فشار اگرچه نشانه مشترک میان تمامی انواع فولینگ در غشاهای اسمز معکوس است ولی میزان افت فشار در فولینگ های مختلف ممبران متفاوت است. اغلب گرفتگی های ممبرانها از طریق رسوبات معدنی(مانند گرفتگی فلزی یا گل و لای) یا تجمع و انباشت مواد بیولوژیک(مانند گرفتگی آلی) منجر به افزایش اختلاف فشار سیستم می شوند. اگرچه کلیه گرفتگی ها موجب افزایش افت فشار و زوال ممبرانها می شوند اما کاهش جریان نیز از آثار تبعی دیگر گرفتگی ممبرانهای اسمز معکوس است. گرفتگی های آلی و ترکیب آلی/ معدنی کمترین کاهش جریان را به میزان ۷۵% جریان معمول نشان می دهند. بر خلاف آن گرفتگی ممبران ها با ترکیبات فلزی تا ۴۰% سبب کاهش جریان عبوری از ممبرانها می شود.
احیای ممبران و بازدهی عملیات CIP
احیای ممبران و بازدهی عملیات CIP وابسته به نوع و میزان گرفتگی و کیفیت عملیات شستشو است. فولینگ ممبرانها زمانی برگشت پذیر خواهد بود که منجر به آسیب فیزیکی به ممبران نشود. انواع آسیبهای فیزیکی به ممبران از قبیل تلسکوپی شدن، فشردگی، خراشیدگی و جابجایی Spacer با انجام عملیات CIP بازگشت پذیر نخواهد بود. اگرچه دلیل آسیبهای فیزیکی به ممبران محدود به منشأ فولینگ ممبران نمی شود ولی آسیبهای فیزیکی ناشی از فولینگ نیز توسط CIP درمان نمی شوند.
به طور معمول گرفتگی های مربوط به کلسیم سولفات، کلسیم کربنات و سیلیس کمترین پاسخ را به شستشوی شیمیایی پس از فولینگ را می دهند. افزایش غلظت این ترکیبات معدنی در جریان عبوری از ممبران به مقادیر بیش از حد اشباع خصوصاً در ممبرانهای انتهایی، منجر به تشکیل کریستالهای برنده و تیز روی سطوح ممبران می شود. جابجایی اندک این کریستالها در زمانهای روش یا خاموش شدن ممبران منجر به خراشیدگی سطح ممبران و آسیب غیر قابل بازگشت به غشا می شود. با توجه به اینکه فولینگهای ناشی از کلسیم سولفات، کلسیم کربنات و سیلیس در بسیاری از مواقع پیامد آسیب فیزیکی ممبران ناشی از خراشیدگی را به دنبال دارد، بازدهی عملیات CIP در این نوع فولینگ ها بسیار پایین است.
موفقیت احیا پذیری ممبرانها در مرحله اول اسمز معکوس وابسته به میزان کاهش جریان مشاهده شده قبل از شستشوی شیمیایی است. ممبران های دارای گرفتگی آلی و ترکیب آلی/معدنی، پاسخ خوبی به CIP می دهند و جریان عبوری از آنها به جریان استاندارد یا کمی بیشتر از جریان استاندارد ممبران باز می گردد. درحالی که ممبران های دارای گرفتگی فلزی با کاهش جریان شدید، حداکثر تا ۹۰% جریان معمول احیا می شود. ممبران های دارای گرفتگی فلزی بیشترین مقدار تراکم (اسیب ممبران در مواد نگهدارنده ممبران) در بین ممبران ها را دارا هستند. با افزایش فشار ممبران ها به مقادیر بالاتر از استاندارهای شرکت سازنده، ممبران ها دچار تراکم و آسیب فیزیکی می شوند. تآخیر عملیات CIP در این نوع گرفتگی به دلیل افزایش فشار ورودی منجر به آسیب دیدگی فیزیکی بیشتر ممبران و افزایش احتمال بازگشت ناپذیری پس از شستشوی شیمیایی می شود.
اگرچه ممبران های دارای گرفتگی آلی و ترکیب آلی/ معدنی پاسخ خوبی به عملیات CIP نشان می دهند، اما تأخیر در عملیاتCIP در صورت بروز این نوع گرفتگی، منجر به اسیب فیزیکی ممبرانها، نظیر تلسکوپی شدن، جابجایی Spacer، ترک در محفظه و ایجاد چروک در داخل المان ها می شود. در صورت آسیب فیزیکی به ممبرانها، بازدهی عملیات شستشوی شیمیایی متناسب با مقدار آسیب وارد شده کاهش پیدا می کند.
شرکت مهندسی فران با بهره گیری از کارشناسان زبده و متخصص اسمز معکوس آماده ارائه مشاوره در زمینه طراحی، ساخت، بهره برداری و احیای ممبران های آسیب دیده آب شیرین کن های صنعتی می باشد.