آب شیرین کن صنعتی

ذخایر آب در سیاره زمین بسیار زیاد است، اما بیشتر آب شیرین موجود به طور نابرابر توزیع شده است. و دریا به دلیل شوری برای صنایع غذایی نامناسب است.به همین دلیل نمی توان از آن برای کشاورزی و نیازهای داخلی استفاده کرد. آب دریا نه تنها حاوی نمک، بلکه بیش از 40 عنصر شیمیایی است. برای به دست آوردن آب مناسب برای استفاده، نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی از آب دریا مورد نیاز است - فرآیندی که امکان به دست آوردن آب شیرین با محتوای نمک کمتر از 0.002 گرم در میلی لیتر را می دهد.

روش های مختلفی برای نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی آب وجود دارد - از نسبتاً ساده و مقرون به صرفه گرفته تا مقیاس بزرگ و تخصصی. در حال حاضر، جستجو برای روشی ارزان و موثر برای نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی ادامه دارد.

اسمز معکوس (RO) یا آب شیرین کن صنعتی یک فرآیند تصفیه آب است که با استفاده از غشایی نیمه نفوذ پذیر یا همان نیمه تراوا، یون ها و مولکول های ناخواسته و ذرات بزرگتر را از آب آشامیدنی حذف می کند. در اسمز معکوس، فشار اسمزی باید کنترل شود و برای این کار باید به سیستم فشار اعمال شود تا بر فشار اسمزی غلبه کند و در نهایت فرآیند اسمز معکوس صورت گیرد.

اسمز معکوس می تواند انواع مختلفی از مواد شیمیایی محلول و معلق و همچنین گونه های بیولوژیکی (اصولاً باکتری ها) را از آب حذف کند و همچنین می تواند در فرآیند های صنعتی و در تولید آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه املاح از سمتی که غلظت آنها زیاد است، دقیقا برعکس اسمز، به سمتی که غلظت آن ها کمتر است،‌ وارد می شوند و دیگر نمی توانند به مایع اصلی باز گردند.

دلایل استفاده از آب شیرین کن صنعتی

در جوامع امروزی با توجه به مشکلات بسیار در صنعت و زندگی روزانه انسان ها، کمبود آب شیرین یکی از بزرگترین معضلات و محدودیت ها می باشد. این گونه معضلات به جز آب شرب در کشاورزی، مواد بهداشتی، تولید دارو و صنعت به چشم میخورد. در کنار کم آبی آب دریا نیز منبع بزرگی برای تولید آب می باشد که به دلیل حجم بالایی از نمک و املاح غیر قابل استفاده بوده و به کمک آب شیرین کن دریایی می توان آب های شور را به چرخه طبیعت بازگرداند. آب شیرین کن RO، 99.6% از املاح موجود در آب دریا را حذف و به آب شیرین و خالص تبدیل می کند.

برای شیرین کردن آب به کمک اسمز معکوس، آب تصفیه نشده (آب شور) با فشار بسیار توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشای نیمه تراوا حرکت می کند، آب تقریبا خالص در یک طرف غشا و آب با املاح و ناخالصی ها در طرف دیگر جمع می شود. این فشار از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه مولکول های کوچک تر از منافذ غشا عبور می کندو مولکول های بزرگتر باقی می ماند. مولکول های بزرگ تر در جریانی جانبی از کنار غشاء عبور داده شده و دفع می گردند. در پیش تصفیه آب شور با توجه به نوع املاح و آلودگی های موجود از دستگاه و تجهیزات مختلفی مانند ازن ژنراتور، اولترافیلتراسیون، فیلتر کربنی و فیلتر شنی و غیره استفاده می گردد. به کمک این تجهیزات آلودگی های آب کاسته شده و کمتر به غشای اسمز معکوس آسیب می رسد.

رایج ترین روش های تصفیه آب

• تصفیه آب به وسیله روش اسمز معکوس (RO)
• تصفیه به روش غشایی (MF, UF, NF)
• استفاده از آب الکترودیالیز برای تصفیه آب
• روش های شیمیایی و فیزیکی که برای تصفیه آب استفاده می شود
• استفاده از روش تبادل یونی (سختی گیر آب)
• استفاده از روش فیلتراسیون (فیلتر شنی و کربنی)
• استفاده از مواد و روش های گندزدایی (کلر، ازن، UV)

روش های نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی

روش های اصلی شیرین سازی آب:

• تقطیر.
• یونیزاسیون
• اسمز معکوس.
• الکترودیالیز.

اینها روش هایی هستند که می توانند در مقیاس وسیع برای نیازهای صنعت مورد استفاده قرار گیرند. در میان آنها، تقطیر بسیار محبوب است - می تواند ساده یا چند مرحله ای باشد. در حین تقطیر، آب به جوش می آید، بخار آب تشکیل می شود - آب مقطر خالص. بقیه نمک هستند.

با کمک تقطیر، بیش از نیمی از کل مایع نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی به دست می آید. به طور جداگانه، روشی برای تقطیر غشایی وجود دارد که شامل جمع آوری بخار آب در یک طرف یک غشاء خاص است که فقط به مولکول های گاز اجازه عبور می دهد.

اسمز معکوس یکی از مقرون به صرفه ترین روش هاست. محاسبات نشان می دهد که نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی 15 تن مواد اولیه بیش از 1 دلار هزینه نخواهد داشت. ماهیت این روش این است که مایع را از فیلترهای بسیار ظریف عبور دهید. فقط مایع خالص از منافذ عبور می کند، نمک ها و ناخالصی ها باقی می مانند.

الکترودیالیز فرآیند عبور مایع از یک محفظه الکترود ویژه است. در محفظه صفحاتی وجود دارد که با توجه به بار، کاتیون ها و آنیون ها را جذب می کنند. مزیت روش مقاومت بالای تجهیزات در برابر محیط خارجی است. بنابراین، الکترودیالیز انجام نمک‌زدایی را در دماهای بالا ممکن می‌سازد. معایب - نیاز به نصب تجهیزات ویژه.

روش های دیگر کمی پیچیده تر هستند و به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند. استفاده محدود با هزینه بالای آب شیرین شده همراه است.

در برخی از مناطق جنوبی، از یک روش نسبتا ساده استفاده می شود - نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی آب خورشیدی. این شامل گرم کردن آب در خورشید است. بخار گرفته می شود، بنابراین آب شیرین به دست می آید. روش معکوس نیز وجود دارد - نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی با انجماد. مایع اشباع شده با نمک آهسته تر از مایع تازه یخ می زند - در لحظه انجماد می توان آنها را جدا کرد.

نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی در صنعت

در مقیاس صنعتی، کمبود آب شیرین شده تمیز به شدت احساس می شود و در بیش از پنجاه کشور جهان ثبت شده است. این بحران در درجه اول با توسعه فعال صنعت، رشد سریع جمعیت و ناقص بودن قوانین زیست محیطی همراه است. بنابراین موضوع شیرین سازی آب در مقیاس صنعتی بسیار حاد است. این بهترین راه برای استخراج آب شیرین در مقیاس بزرگ است - به خصوص استفاده از گیاهان نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی در مناطق ساحلی مرتبط است.

اکثر کارخانه های بزرگ نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی در مناطقی با کمبود آب آشامیدنی قرار دارند. اینها تقریباً کل خاورمیانه و همچنین برخی از کشورهای شمال آفریقا را شامل می شود. ساخت ایستگاه ها در اروپا و آمریکا نیز ادامه دارد. ظرفیت های تکنولوژیکی مدرن این امکان را فراهم می کند که نیاز مردم به آب آشامیدنی سالم حتی در کشورهایی با حداقل منابع طبیعی برآورده شود.

ویژگی ها و جایگزین های جدید برای آب شیرین کن صنعتی

فن آوری های نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی کامل نیستند، بنابراین جستجو برای جایگزین ها ادامه دارد. امیدوار کننده ترین ایده انتقال یخ از منطقه قطب جنوب است. مشکل اصلی مدت زمان حمل و نقل و پیامدهای احتمالی تداخل با ساختار یخچال است.

فناوری دیگر بازسازی است. نکته اصلی این است که پسماندها و آب های سطحی تمیز می شوند و برای مصارف خانگی یا صنعتی مجددا استفاده می شوند. چنین مایعی حداقل برای نیازهای فنی و کشاورزی مناسب است.

دستگاه های تقطیر مخصوص

دستگاه های تقطیر کشتی مخصوصی وجود دارند که برای دریافت مایعات در طول یک سفر طولانی طراحی شده اند. اکثر این دستگاه های تقطیر بر اساس فیلتر غشایی ساخته می شوند. در حال حاضر، تعداد کشتی های مجهز به چنین دستگاه های نمک زدایی با اب شیرین کن صنعتی به طور فعال در حال افزایش است.

دسته دیگر لوازم خانگی است. آنها نه تنها برای استفاده خانگی مناسب هستند. آنها را می توان به عنوان مثال در آزمایشگاه ها، موسسات پزشکی، سالن های زیبایی نصب کرد. دستگاه های خانگی بر اساس اصل تقطیر بخار کار می کنند. آنها فقط در حجم مایع خالص تولید شده در یک دوره زمانی خاص متفاوت هستند. یک نقطه ضعف قابل توجه این است که آنها به برق زیادی نیاز دارند.

مراحل تصفیه در آب شیرین کن صنعتی

1- پیش ‌تصفیه آب

در آبها آلودگی های مختلفی وجود دارد، برخی از این آلودگی ها بهتر است قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس حدف شوند تا علاوه بر اثر گذاری بر کیفیت نهایی آب، باعث افزایش طول و کیفیت عملکرد فیلتر های اسمز معکوس شوند. این آلودگی ها میتواند شامل: ذرات جامد معلق، انواع گازها و فلزات سنگین باشد. این آلودگی ها در مرحله پیش تصفیه توسط فیلترهایی مانند فیلتر شنی، فیلتر کربنی و فیلتر های رسوب گیر حذف شوند.

2- انتخاب پمپ‌های فشار بالا

در مرحله پیش تصفیه، املاح معلق توسط فیلتر شنی و رنگ، بو، مزه و کلر آزاد موجود در آب توسط فیلتر کربنی حدف میشوند. اما این عملیات در مرحله پیش تصقیه یون ها و نمک های موجود در آب را حدف نمی کند. پس با روش اسمز معکوس باید برای حذف آنها اقدام کرد . در این مرحله باید فشاری بیشتر از فشار اسمزی ایجاد کرد. این فشار توسط پمپ های مخصوص (پمپ‌های طبقاتی و در برخی موارد پمپ‌های پیستونی) تامین می شوند.

برای انتخاب پمپ مناسب باید پارامتر های مانند میزان آلودگی آب ورودی، کیفیت آب خروجی و دبی آب را در نظر گرفت. انتخاب پمپ های مناسب بر قیمت دستگاه های آب شیرین کن صنعتی تاثیر گذار خواهد بود. امروزه در بازار انواع پمپ های اروپایی، چینی و ایرانی در دستگاه های آب شیرین کن استفاده می شود.

3- فیلترهای اسمز معکوس ( RO)

تصفیه نهایی آب و حذف یون‌ها با روش اسمز معکوس انجام می شود. اساس روش اسمز معکوس ایجاد فشار بالاتر از فشار اسمزی توسط پمپ ها و حرکت معکوس آب از درون فیلترهای نیمه‌تراوای اسمز معکوس از فشار اسمزی بالاتر به فشار اسمزی پایین‌تر می باشد. انتخاب فیلتر های با طراحی و چیدمان مناسب سبب افزایش بازده دستگاه آب شیرین کن، افزایش بازیابی آب، کاهش پساب می شود.

4- گندزدایی آب خروجی

علاوه بر حذف مواد معلق ، رنگ، بو، مزه، یون ها و نمک ها، منابع آب های مختلف میتوانند حاوی انواع ویروس ها و باکتری ها نیز باشد. حدف این ویروس ها و باکتری ها در سیستم های تصفیه آب صنعتی و آب شیرین کن ها توسط روش گند زدایی مانند فیلترهای اشعه فرابنفش (UV) انجام میشود.

مزایای استفاده از آب شیرین کن صنعتی

• سیستم اسمز معکوس نسبت به روش های دیگر تصفیه آب صنعتی، اقتصادی تر است.
• انرژی کمتری نسبت به سایر روش ها مصرف میکند.
• حذف باکتری ها ،ویروس ها فلزات سنگین ازفیلتر ممبران آب شیرین کن صنعتی
• این امکان وجود دارد پساب ایجاد شده را به محیط زیست برگشت داد و یا از آن برای استفاده مجدد دردستگاه تصفیه آب صنعتی استفاده نمود.
• آب شیرین کن صنعتیاسمز معکوس دارای کلیه استانداردهای بین المللی می باشد.