مقدمه
دسترسی به آب سالم در مصارف مختلف ، امروزه یکی از چالش های مهم فرا روی جوامع مختلف بوده و در اغلب مناطق بصورت بحران های منطقه ای یا ملی و حتی فرا ملی بروز کرده است. افزایش جمعیت جهان ، بالا رفتن سطح بهداشت فردی و اجتماعی و گسترش صنایع مختلف موجب افزایش نیاز به آب شده است.
دسترسی به آب تصفیه و سالم از سوی دیگر، منابع آب های قابل مصرف محدود بوده و این کمبود، هر روز بحرانی تر می شود. آب سالم بسته به نوع مصارف آن در شرب، بهداشت، کشاورزی و صنعت تعاریف مختلف داشته و استانداردهای مختلفی برای هر کدام، از نظر میزان آلودگی های شیمیایی، میکروبی و فیزیکی تعریف شده است.
در ایران شاید تا بحال برآورد صحیحی از خسارات ناشی از مصرف آب های آلوده در بخش های مختلف به عمل نیامده باشد، ولی بطور یقین می توان به هنگفت بودن میزان این خسارات از نظر جانی و مالی پی برد. عدم رعایت استانداردهای بین المللی در آب مصرفی هر سال هزینه های سنگینی را به جامعه و بنگاه های اقتصادی تحمیل می کند که میزان این خسارات، بدلیل عدم دور اندیشی، بسیار بیشتر از هزینه رعایت حداقل استانداردها می باشد.
در حال حاضر…
در حال حاضر با توجه به شکل گیری روش های نوین تصفیه و پالایش آب و فاضلاب، هزینه ها به حداقل کاهش یافته است. لذا با یک عزم ملی و نگرشی مثبت به امر سلامت انسان و اقتصاد و جامعه می توان به درک صحیحی از لزوم رعایت استانداردهای بین المللی در آب های مصرفی دست یافت.
استفاده از آب شیرین کنهای صنعتی در بخشهای مختلف صنعت، کارخانهها، آزمایشگاهها، صنایع لبنی، مواد غذایی، داروسازی و … کاربرد دارد. میتوان گفت در هر کاربرد و صنعتی که استفاده از آب سالم، خالص و عاری از هر نوع آلودگی دارای اهمیت باشد، استفاده از دستگاههای آب شیرین کن صنعتی یک ضرورت محسوب میشود.در ادامه با دسترسی به آب سالم در هر زمینه ای میپردازیم…
دسترسی به آب سالم و مناسب
مناسبترین آب برای استفاده در صنایع مختلف، آب خالص و بدون یون می باشد، اما موضوع مهم، هزینه زیاد رسیدن به آب تصفیه شده بدون یون است. بهترین راه حل تصفیه و شیرینسازی آب در هر کاربردی، استفاده از روشی است که هزینه تصفیه آب با آن از هزینه های ناشی از استفاده از آب تصفیه نشده کمتر باشد.
رسیدن به آبی خالص و عاری از هر نوع آلودگی با هزینه کم با استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس (RO) امکان پذیر میباشد.
بنابراین با توجه به حوزه وسیع استفاده از آب شیرین کن صنعتی در تصفیه آب بخش های مختلف صنعت، در ادامه قصد داریم در رابطه با مهم ترین کاربردهای استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش RO و مزیت های آن در این بخش ها توضیحاتی را بیان کنیم.
اسمز معکوس چیست؟
اسمز معکوس (RO) یک فرآیند تصفیه آب جداسازی غشایی است. که در آن آب تغذیه در امتداد سطح غشاء تحت فشار جریان می یابد. آب تصفیهدر غشا نفوذ می کند و جمع آوری می شود.در حالی که آب غلیظ، حاوی مواد محلول و حل نشده ای است که از غشاء جریان نمی یابد .و به عنوان زائد تخلیه می شود.
الزامات کلیدی فرآیند اسمز معکوس (RO) غشاء و آب تحت فشار است. سایر الزامات شامل پیش تصفیه برای حذف ناخالصی های معلق و کربن برای حذف کلر (به غشاء آسیب می زند). اکثر غشاها ۹۰-۹۹ درصد ناخالصی های محلول را بسته به ناخالصی و ترکیب آب حذف می کنند.
شکل ۱ فرآیند اسمز معکوس(RO )
قطعات دستگاه آب شیرین کن صنعتی اسمز معکوس:
پمپ آب خام ورودی
برای تامین فشار اولیه جهت عبور آب از فیلتر شنی و میکرونی و سپس ورود آب مناسب به پمپ فشار بالا
پیش تصفیه
معمولا در سیستم های اسمز معکوس بیش از یک پیش فیلتر مورد استفاده قرار می گیرد، متداول ترین نوع پیش تصفیه، فیلتر های شنی و فیلتر های میکرونی می باشد که جهت جلوگیری از ورود شن، گل و لای، خاک و سایر رسوبات موجود در آب استفاده می شود. علاوه براین فیلتر های کربنی نیز جهت حذف کلر، رنگ، طعم و بو مورد استفاده قرار می گیرد.
پمپ فشار بالا
جهت تقویت فشار آب برای عبور از غشاء ممبران، میزان فشار آب بسته به شوری آب متغیر است. هر چه شوری آب بیشتر ، فشار بیشتری جهت عبور آب از ممبران نیاز است.
ظرف تحت فشار و فیلتر ممبران
در سیستم اسمز معکوس مهم ترین و حساس ترین قسمت دستگاه آب شیرین کن فیلتر ممبران می باشد .چراکه تمام املاح محلول و نامحلول موجود در آب را به وسیله غشاء نیمه تراوای خود دفع می کند. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد رسوب گذرا (آنتی اسکالانت) واکنش نشان ندهد.
ابزار دقیق و کنترل کننده¬ها
به منظور کنترل و مانیتورینگ فرآیند، بکارگیری ابزار دقیق مناسب و به تعداد کافی ضروری است.
سیستم تزریق آنتی اسکالانت
ضد رسوبی است که جهت جلوگیری از رسوب مواد (آلی و معدنی) در قسمت پمپ فشار بالا و ممبران، به آب ورودی تزریق می گردد و میزان تزریق مواد ضدرسوب بسته به نوع آنتی اسکلانت، ابعاد دستگاه و آنالیز آب خام ورودی متغیر است.
سیستم شست و شوی شیمیایی
در مواقعی که تولید دستگاه آب شیرین کن کم می شود و یا مقدار TDS تولیدی دستگاه بالا می رود. گاها مشاهده می شود که فیلتر ممبران دچار گرفتگی شده است در اکثر مواقع فیلتر ممبران با شستشوی مواد شیمیای پایه اسید و باز احیاء می گردد .در غیر این صورت لازم است فیلتر ممبران تعویض گردد .
شکل ۲ شماتیکی از اسمز معکوس
مزیت های سیستم اسمز معکوس
کارکرد مداوم سیستم
قابلیت دریافت ورودی آب خام با سختی بالا
میزان بازدهی بالا در کل سیستم
سادگی فرایند برای اپراتور
ظرفیت تولید متعدد
پایین بودن هزینه های تعمیرات و نگهداری
عدم به کارگیری مواد مضر برای انسان ، گیاهان و دام و طیور
از بین بردن تمام آلاینده ها از قبیل مواد آلی ، معدنی و میکروبی
روش مناسب برای تولید آب مقطر
کاربردهای صنعتی دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس
تهیه و تولید آب شرب از آب های شور (مصارف شرب)
تولید و تهیه آب مورد نیاز جهت رشد سریع دام و طیور
تامین و تولید آب مناسب جهت مصارف کشاورزی ، گلخانه ای
تولید و تامین آب فرایندی کارخانه های داروسازی و لوازم آرایش
تامین و تولید آب فرایندی کارخانه های پتروشیمی ، فولاد ، نساجی ، کاغذسازی ، رنگ سازی و…
تولید آب مصرفی نیروگاه های بخار و سیکل ترتیبی
تامین و تولید آب دیگ های بخار و سیکل ترکیبی
تولید و تامین آب دیگ های بخار ، سیستم های برودتی و مبدل های حرارتی
تامین و تولید آب دستگاه های دیالیز بیمارستان ها
بازیافت پساب های صنعتی
کشاورزی
یکی از مهم ترین صنایعی که در آن از تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس برای تامین آب تصفیه استفاده می شود. صنعت کشاورزی می باشد. با توجه به روش های نوین کشاورزی استفاده از دستگاه تصفیه آب در این صنعت پیشرفت بسیار زیادی داشته است به عنوان مثال آبیاری قطره ای به خاطر کیفیت محصولات و میزان آب کمتری که استفاده می کند نسبت به روش های سنتی طرفدارهای بیشتری دارد .
منابع اب کشاورزی
کمبود منابع زیرزمینی و کیفیت نامناسب این آب ها استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی را در حوزه ی کشاورزی گسترش داده.
آبی که در مراحل مختلف رشد، برداشت، فراوری و بستهبندی محصولات کشاورزی و گلخانهای مورد استفاده قرار میگیرد، اهمیت زیادی در رشد محصولات دارد.
منابع آبی که در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرند شامل: آب چاه یا آبهای زیر زمینی و آبهای سطحی میباشند. بخش عمده ای از این آب ها برای قابل استفاده شدن در بخش کشاورزی و گلخانه ها، نیاز به تصفیه شدن دارند.
استفاده از آبهای سطحی در بخش کشاورزی و گلخانهها از پر مخاطرهترین نوع آب میباشد. و در کاربردهای حساس مانند استفاده در کودها و یا شستشوی محصول نباید مورد استفاده قرار گیرد، مگر این که عملیات تصفیه بر روی آنها انجام شده باشد.
یکی از منابع آبی پر استفاده در بخش کشاورزی استفاده از آب چاه میباشد. در صورت حفر اصولی چاه، استفاده از آن نسبت به آبهای سطحی برای برای کشاورزی مناسبتر می باشد. عواملی مانند مکان، تخلخل خاک و هم چنین نزدیکی به سیستم فاضلاب بر روی کیفیت آب چاه تاثیر گذار است.
در یک دستهبندی کلی، از آب تصفیه در بخش کشاورزی برای نگهداری از محصولات و کشت آنها استفاده میشود.
نتیجه استفاده از تصفیه آب صعنتی
نتیجه استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس در بخش کشاورزی برای نگهداری و کاشت محصولات، دست یابی به مزیت های زیر می باشد:
مزیت استفاده از روش اسمز معکوس در کشاورزی
افزایش تولید و بهرهوری محصول (استفاده از دستگاههای تصفیه آب کشاورزی باعث میشود بهرهوری و تولید محصول یک مزرعه یا گلخانه تا ۴۰% افزایش یابد)
جلوگیری از تحلیل و از بین رفتن خاک
کاهش نیاز به مصرف کودها
رشد یکنواخت محصولات در مزرعه
مقرون به صرفه بودن نسبت به سایر روشهای شیرینسازی آب
امکان کاشت محصولات مختلف در زمین یک مزرعه و گلخانه
افزایش طول عمر محصول با جلوگیری از تشکیل رسوبات در ریشه گیاه
کاهش تعداد دفعات تمیز کردن و شستشوی محصول
استفاده کم از مواد شیمیایی
کاهش هزینههای عملیاتی برای نگهداری از محصول
گلخانه
دسترسی به آب سالم برای مصارف گلخانه
استفاده از آب خالص برای مراحل مختلف رشد محصول در گلخانهها مخصوصا در پرورش گل و گیاه زینتی و میوه های گلخانه ای که از حساسیت بیشتری برخوردار می باشد .دارای اهمیت بیشتری نسبت به استفاده از آن در بخش کشاورزی میباشد.
باتوجه به کاهش بارندگی و افزایش تقطیر میزان TDS به طور چشمگیری افزایش یافته است. بسیاری از گلخانه ها نوع خاصی گل را پرورش می دهند که نیاز به TDS پایین دارند از این رو حتما بایداز سیستم تصفیه صنعتی اسمز معکوس استفاده نمایند. نکته قابل توجه این است یکی از فاکتور های مهم در هزینه و طراحی دستگاه تصفیه آب میزان TDS می باشد.
اهمیت استفاده از آب تصفیه
جلوگیری از مسدود شدن نازلهای آبیاری (در آبیاری قطرهای)
تغییر رنگ شاخ و برگ گیاهان
افزایش بیش از حد سطح نمک و از بین رفتن خاک و محصول
پی اچ نامناسب خاک
آب گلخانه ها
آب مورد استفاده در گلخانهها نباید حاوی عناصری مانند آهن و بیکربنات باشد. همچنین برای جلوگیری از رسوب و گرفتگی سیستمهای آبیاری باید از آب تصفیه و عاری از هر نوع املاح و نمکها استفاده کرد.
بیشترین حجم آب مورد استفاده در گلخانهها برای رشد محصولات و هم چنین تهویه گلخانه مورد استفاده قرار میگیرد. طبق آمار تقریبی، حدود ۳۰ متر مکعب آب در روز برای هر هکتار از زمین برای تولید محصولات گلخانهای در ماههای گرم سال مورد نیاز است.
آب شیرین کن صنعتی
استفاده از اب شیرین کن های صنعتی برای دسترسی به آب سالم
استفاده از آب شیرین کنهای صنعتی در بخشهای مختلف صنعت، کارخانهها، آزمایشگاهها، صنایع لبنی، مواد غذایی، داروسازی و … کاربرد دارد. میتوان گفت در هر کاربرد و صنعتی که استفاده از آب سالم، خالص و عاری از هر نوع آلودگی دارای اهمیت باشد.
استفاده از دستگاههای آب شیرین کن صنعتی یک ضرورت محسوب میشود. مناسبترین آب برای استفاده در صنایع مختلف، آب خالص و بدون یون می باشد. اما موضوع مهم، هزینه زیاد برای آب تصفیه بدون یون است.
بهترین راه تصفه اب
بهترین راه حل تصفیه و شیرینسازی آب در هر کاربردی، استفاده از روشی است که هزینه تصفیه آب با آن از هزینه های ناشی از استفاده از آب تصفیه نشده کمتر باشد. رسیدن به آبی خالص و عاری از هر نوع آلودگی با هزینه کم با استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس RO)) امکان پذیر میباشد.
بنابر این با توجه به حوزه وسیع استفاده از آب شیرین کن صنعتی در تصفیه آب بخش های مختلف صنعت، در ادامه قصد داریم در رابطه با مهم ترین کاربردهای استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش RO و مزیت های آن در این بخش ها توضیحاتی را بیان کنیم.
تصفیه آب کارخانههای نوشابهسازی
تصفیه آب صنعتی RO در افزایش کیفیت تولید و کاهش هزینه صنایعی که با آب سر و کار دارند نقش مهمی ایفا میکند. استفاده از آب تصفیه نشده علاوه بر کاهش کیفیت و میزان تولید کارخانه، می تواند به سیستم لولهکشی، اتصالات و تجهیزات این کارخانهها نیز خسارات جدی وارد کند. یکی از صنایعی که استفاده از آب تصفیه در آن دارای اهمیت بسیار بالایی است.کارخانههای نوشابهسازی و یا تولید نوشیدنیهای مختلف میباشد.
مهم ترین موضوع در صنایع نوشیدنی و نوشابهها، کاهش میزان املاح آب برای تولید آبی با بالاترین کیفیت است. در واحدهای تاسیساتی این کارخانه¬ها از سیستم اسمز معکوس (RO) برای افزایش بهره وری و طول عمر دستگاهها استفاده می شود.
مزیت استفاده از تصفیه آب صنعتی RO در کارخانه نوشابهسازی
افزایش بهرهوری و تولید محصول
کیفیت و طعم بهتر
کاهش هزینهها
تامین آب شرب مصرفی مجموعه و همچنین تامین آب مورد نیاز برای خنک سازی ماشینآلات است.
تصفیه آب دیگ بخار و بویلرها
اصلی ترین سیالی که در بویلرها و دیگهای بخار استفاده میشود آب است. کیفیت آب در این دستگاهها در بهرهوری و طول عمر آنها تاثیر مستقیم دارد. در دیگ بخار و بویلرها به دلیل حرارت زیاد، مقدار زیادی از رسوبات املاح موجود در آب بر دیواره دیگ بخار و هم چنین لولهها تشکیل میشود.
استفاده از آب تصفیه نشده در بویلرها باعث داغ شدن بیش از اندازه بدنه بویلرها، تولید آب و بخار بی کیفیت، نرسیدن به دمای مد نظر، افت جریان و راندمان دستگاه و افزایش مصرف انرژی می شود.
علت تشکیل رسوب
علت تشکیل رسوب در دیگ بخار وجود ۳ عنصر کلسیم، منیزیم و سیلیکا در آب و واکنش و ترکیب آن با فلز داخل بویلر است. این سه عنصر با فلز واکنش داده .و لایه سختی از رسوب را داخل دیگ بخار و بویلر تشکیل میدهند. که موجب انتقال کم حرارت شده .و بازدهی بویلر و دیگ بخار را پایین میآورد.
بهترین راه حل برای حذف املاح و رسوبات در دیگهای بخار و بویلرها استفاده از تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس می باشد.که کلیه املاح و رسوبات را از آب حذف کرده و آبی صد در صد خالص را فراهم میکند. با حذف املاح آب از رسوب و خوردگی در این دستگاهها و لولههای آنها جلوگیری میشود.
دسترسی به آب سالم و تصفیه در فرایند تولید مواد غذایی
دسترسی به آب سالم برای تولید مواد غذایی
آب مورد استفاده در کارخانههای تهیه و تولید مواد غذایی، باید قابل شرب بوده و کیفیت بالایی داشته باشد. تا موجب کاهش کیفیت مواد غذایی نشود. آب مورد استفاده در صنایع غذایی چه برای پخت و پز و چه برای اضافه شدن مستقیم به محصول، باید فاقد هر نوع ماده معدنی باشد. تا باعث تغییر مزه مواد غذایی نشود. آب سخت و تصفیه نشده، دارای نمکها و مواد معدنی زیادی است، که روی بافت مواد خام تاثیر میگذارد.
به عنوان مثال …
برای مثال آهن، منگنز و یا سولفات بر روی مزه سبزیها و سایر محصولات اثرات نامطلوبی دارد. علاوه بر این، استفاده از آب تصفیه نشده و دارای املاح باعث تشکیل رسوبات و ایجاد خوردگی در تاسیسات و دستگاههای کارخانههای مواد غذایی میشود.که به مرور زمان بازدهی آنها را کم و باعث ایجاد مشکلات و تحمیل هزینههای اضافی میگردد.
هم چنین به دلیل اهمیت نقش آب در سلامتی انسان، موضوع تصفیه آب در صنایع غذایی اهمیت بیشتری نیز پیدا میکند. تنها روشی که میتواند آبی با خلوص بالا و عاری از هر نوع آلودگی مناسب برای صنایع غذایی را فراهم کند، روش تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس RO)) می باشد.
دسترسی به آب سالم و تصفیه شده در صنایع داروسازی
آب تصفیه و خالص و در برخی از کاربردها فوق خالص، در صنایع داروسازی اهمیت زیادی دارد. در بخش داروسازی از آبهای مختلف برای تزریق و یا انجام تحقیقات استفاده می شود، که نمونه آنها شامل آب WFI (برای تزریق)، آب PW (آب خالص) و آب HPW (فوق خالص) میباشد که همه آنها باید دارای استانداردهای بالای تصفیه آب باشند.
واحد دارویی آمریکا (USP) تمام پارامترهایی که لازم است برای آب مورد استفاده در صنایع دارویی ارزیابی و کنترل شود را مشخص کرده است. مهمترین پارامترها شامل: PH، میزان سموم، باکتریها، دما و هدایت الکتریکی (EC) آب ورودی میباشد.
آب تصفیه صنایع داروسازی
روشی که برای تصفیه آب صنایع داروسازی مورد استفاده قرار میگیرد، تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس می باشد. در برخی موارد به دلیل اهمیت و حساسیت بالای آب مورد نیاز در بخش داروسازی، بعد از تصفیه RO برای از بین بردن املاح و یون های باقیمانده، از تصفیه رزینی نیز استفاده میشود. همچنین در بیش تر موارد، قبل از ورود آب به سیستم تصفیه اسمز معکوس، ابتدا آب با رزین سختیگیر تصفیه شده. و سپس وارد سیستم اسمز معکوس شود.
دسترسی به آب سالم و تصفیه در مرغداری
دسترسی به آب سالم در مرغداری ها
استفاده از آب تصفیه در نگهداری، رشد و توسعه صنعت مرغداری نقش مهمی دارد. با توجه به این که بیش از ۸۰% وزن بدن جوجههای یک روزه و بیش از ۷۰% وزن مرغهای گوشتی را آب تشکیل میدهد، بنابراین مانند هر موجود زنده دیگر، کمبود آب و یا استفاده از آب ناسالم در بدن مرغها و جوجهها می تواند باعث بروز بیماریهای مختلف و حتی در مواردی منجر به تلف شدن آنها شود.
پایین بودن کیفیت آب مصرفی جوجه و مرغ، میتواند در هضم غذای آنها تداخل ایجاد کرده و رشد آنها را تحت تاثیر قرار دهد. استفاده از آب تصفیه نشده و دارای مقدار زیادی از جامدات محلول (TDS) هم بر متابولیسم جوجهها تاثیر می گذارد و هم باعث ایجاد رسوب در تجهیزات آبرسانی مرغداری و خرابی آنها میشود. علاوه بر این، سختی آب باعث کاهش تاثیر و راندمان مواد ضد عفونی کننده، داروها و … نیز میشود.
دسترسی به آب سالم و کاهش تلفات
استفاده از تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس هم باعث کاهش تلفات جوجهها و هم کاهش خسارات ناشی از رسوب در تجهیزات آبرسانی میشود. دستگاههای تصفیه آب صنعتیRO قادر به حذف کلیه ناخالصیهای محلول در آب، نیترات و نیتریت، فلزات سنگین، سرب، جیوه و … با دقت فیلتراسیون ۹۸% میباشند.
مزیت های استفاده از تصفیه آب صنعتی RO جهت خالص سازی آب مرغداریها
هزینه پایین
کاربری ساده
فضای کم
عملکرد تمام اتوماتیک آنها میباشد.
تصفیه آب مراکز پرورش ماهی
دسترس به آب سالم در مراکز پرورش ماهی
پارامترهای متفاوتی مانند PH، دما، غلظت اکسیژن، شوری، سختی و … آب برای بقا، رشد و تولید مثل گونههای مختلف ماهی دارای اهمیت است. بنابراین در مراکز پرورش ماهی، همیشه باید شرایط حوضچههای پرورش ماهی برای پارامترها به مقدار بهینه آن نزدیک باشد.
دسترسی به آب حوضچه سالم
آب حوضچههای پرورش ماهی میتواند شامل ذرات معلق مانند ذرات بی جان، گیاهان، آبزیان کوچک و پلانکتونها و یا ذرات محلول شامل گازها، مواد معدنی و مواد آلی باشد. علاوه بر این، به علت تغییرات محیطی و فصلی، شرایط و خواص آب موجود در حوضچههای پرورش ماهی میتواند تغییر کند.
بنابراین سیستم تصفیه آب مراکز پرورش ماهی همواره باید بتواند بهترین کیفیت لازم برای آب مورد استفاده را تامین کند. برای از بین بردن کدورت، مواد سمی مانند آمونیاک و تصفیه آب حوضچهها در مراکز پرورش ماهی، موثرترین و مقرون به صرفهترین روش، استفاده از تصفیه آب صنعتی اسمز معکوس میباشد. که با حذف کلیه آلایندهها و جامدات محلول در آب از مرگ ماهیها و سایر آبزیان جلوگیری می کند.
مقاله UNICEF را در رابطه با آب آشامیدنی را در اینجا بخوانید.