التناضح العكسي

مراحل عمل أنظمة التناضح العكسي :

منظومة التناضح العكسي سهلة وبسيطة وتتألف من مجموعة أنابيب تتحمل ضغوط عالية وتحتوي في داخلها على أغشية التناضح العكسي والتي تقوم بعملية فصل ايونات المياه نتيجة ضغط المياه بواسطة مضخة.

ينتج عن العملية تدفقين للمياه، الأول وهو المياه المنتجة ذات الأملاح المنخفضة والتي لا تتجاوز 4% من أملاح مياه التغذية. أما التدفق الثاني فهو ذو التركيز الملحي العالي والذي يتم رميه عموما وأحيانا يعاد إدخاله إلى أول المنظومة وللمرور في مرحلة ثانية من الأغشية مما يسمح برفع كفاءة المنظومة وقدرتها على الإنتاج.

إن الاعتبار الأساسي لتصميم منظومة تناضح عكسي صناعية Industrial ReverseOsmosis System تتمثل في تحديد كمية و نوعية المياه المطلوبة مما يضمن تصميما ناجحا يتطابق مع متطلبات المستخدم الأخير UserEnd .

 

تتألف منظومة التناضح العكسي الصناعية من ثلاثة مراحل رئيسة و هي :

  1. المرحلة المبدئية أو ما قبل المعالجة Pre-Treatment
  2. مرحلة المعالجة أو التحلية Treatment Or Desalination
  3. المرحلة النهائية أو ما بعد المعالجة Post-Treatment Or Adjustment

 

1 – المرحلة المبدئية أو ما قبل المعالجة :

يتم اختيار مكونات هذه المرحلة بعناية فائقة وهي تلعب دورا هاما في وقاية المرحلة اللاحقة من أضرار جسيمة تكلف الكثير من الجهد والمال.

وتهدف هذه المرحلة إلى تقليل إمكانية فساد، تكلس و انحلال أغشية التناضح Membranes خلال فترات التشغيل، و يقوم غالب مصنعو الأغشية ومن خلال نشرات علمية أو برامج حاسوبية بترشيد المصمم إلى مستلزمات المعالجة الأولية وتحديد أنواع المواد الكيميائية المطلوب استعمالها وكل ذلك بناء على تحاليل كيميائية تفصيلية لعينات من المياه الخام .

تجدر الإشارة هنا إلى أن المياه الجوفية Ground Water تتميز عادة بثبات في المكونات والحرارة وهذا يفيد في معالجة مبدئية أقل كلفة وتعقيدا من التي سوف تستعمل مع المياه السطحية SurfaceWater والتي تشهد تغييرات واضحة مع تبدل الفصول المناخية والعوامل الطبيعية.

مؤشر كثافة الطمي Silt Density Index هو المنهج الذي سيحدد كمية الجسيمات في مياه التغذية Feed Water وبالتالي الوسائل التي يجب استخدامها في المعالجة المبدئية مثل الترويق Clarification ، التصفية Filtration أو إضافة مواد تبلمر Polymer .

و لآن وحدة المعالجة اللاحقة سينتج عنها دفق يحتوي على تركيز ملحي عال يتم فصله بواسطة الأغشية فإن المواد المذيبة للأملاح مثل: كالسيوم كاربونيت CaCO3 – كالسيوم سولفايت CaSo4 – باريوم سولفايت BaSo4 – والسيليكا SiO2 يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار حيث يقوم المصمم System Designer بالاعتماد على الإجراءات التالية:

  • إزالة الكالسيوم بواسطة وحدة التليين بالتبادل الأيوني Softening Ion Exchange .
  • ضخ أو زرق المواد التالية:

الحمض Acid.

مادة مانعة للتكلس Antiscalant .

مادتي الحمض و مانع التكلس معا.

  • تخفيض معدل الاسترداد Recovery.

ومجددا نعيد التأكيد أن المصمم سوف يختار إمكانيات المعالجة المبدئية بناء على المعطيات الخاصة بكل مشروع، فإضافة مادة الحمض بدلا من مانع التكلس قد يكون خيارا ممتازا في حال الرغبة في التخلص أيضا من غاز سولفايد الهيدروجين ولكن قد يكون هذا الخيار نفسه سيئا في تطبيق آخر بسبب تشكل ديوكسايد الكربون الذي يستوجب تركيب نظام إضافي للتخلص منه و يدعى Polishing Ion Exchange Unit بعد مرحلة المعالجة أو التحلية.

 

2 – مرحلة المعالجة أو التحلية :

لمصنعي الأغشية في هذه المرحلة تأثير أساسي من خلال تحديد نوع الأغشية المستخدمة في المنظومة و عددها.

إن معدل الجريان Flux Rate المثالي يقدر بنسبة 15 غالون بالقدم المربع / يوم و ذلك للمياه السطحية Surface Water .

هذه النسبة قد تتغير إلى مقادير أخرى إذا كانت مياه التغذية من مصادر مثل مياه جوفية أو مياه بحر أو مياه مبتذلة.

بعد حساب عدد الأغشية سيتم تحديد عدد الأنابيب الحاملة Vessels المطلوبة حيث تستخدم معظم المنظومات الصناعية أنابيب ضغطيةPressure Vessels تحتوي عل 6 أغشية, و لكن يمكن استعمال أنابيب ضغطية تحتوي ما بين 3 و 7 أغشية.

يبقى أن نشير إلى أن المساحة المخصصة لمنظومة التحلية تلعب أحيانا دورا في تحديد عدد الأنابيب المضغوطة .

المهمة التالية تتمحور حول الترتيب الأنسب لهذه الأنابيب المضغوطة وما بداخلها من أغشية، حيث يغلب ترتيب الشجرة في أكثر الأحيان، وهذا يعني أن المرحلة الأولى تحتوي على العدد الأكبر ثم المرحلة الثانية أقل ثم المرحلة الثالثة إن وجدت أقل عددا من الأوليين.

إن الهدف من هذا الترتيب هو التخفيف من إمكانية فشل الأغشية بعد فترات طويلة من التشغيل.

في المنظومات الصناعية التي تستخدم أنابيب حاملة 6 أغشية يتم الأخذ بالاعتبارات التالية فيما يتعلق بالاسترداد Recovery :

  • الأولى: من 45 إلى 55 بالمائة من الاسترداد
  • الثانية : من 70 إلى 80 بالمائة من الاسترداد
  • الثالثة: من 80 إلى 90 بالمائة من الاسترداد

أما التصميم النموذجي فيتوقف عند المرحلتين و باسترداد 75 % .

 

فائدة استخدام برامج الكومبيوتر الخاصة بالتصميم :

إن البرامج الحاسوبية والتي يقوم مصنعو الأغشية بتوزيعها على شركات معالجة المياه مجانا، أو بأسعار رمزية تهدف إضافة للتشجيع التسويقي إلى تقديم الخدمة المتطورة، والدعم الفني اللازم وإلى تخمين الأداء المتوقع للأغشية، كما تقدم التحذيرات للمصممين عند تخطيهم إرشادات المصنعين وتوجهاتهم.

كما تساعد هذه البرامج في تجربة الخيارات المتاحة للمصممين بسرعة واتخاذ القرارات بشكل فعال واقتصادي في آن واحد.

 

3 – المرحلة النهائية أو ما بعد المعالجة:

يتم في هذه المرحلة فحص المياه الناتجة Permeate من الأغشية و ضبط رقمها الهيدروجيني الذي ينخفض عادة نتيجة الضغط الإسموزي و يتم رفعه إلى حياديته مجددا أي 7.5 بإضافة مواد كيميائية مثل الصودا الكاوية أو غيرها.

كما يتم إضافة مادة الكلور بنسبة تتراوح بين 0,1 و 0,5 جزء بالمليون إلى دفق المياه المتجه إلى التخزين أو التوزيع عبر الشبكات و ذلك تحصينا للمياه من البكتيريا عند تعرضها للعوامل الطبيعية و حماية للمستخدمين .

هذا وتتوفر وحدات التناضح العكسي بقياسات مختلفة, فمنها الصغير جدا للاستعمال المنزلي و التي يتراوح طاقة إنتاجها بين 100 و 3000 ليتر يوميا وصولا إلى الاستعمالات الضخمة لتغذية المصانع و القرى و المدن حيث تصل طاقة الإنتاج في بعضها إلى أكثر من مائة ألف متر مكعب يوميا.

 

أنواع أغشية التناضح العكسي:

تأتي أغشية التناضح العكسي في عدة أنواع و أهمها الأغشية الحلزونية Spiral Wound و أغشية الأنسجة ذات التجويفات الدقيقة Hollow Fine Fiber .

خامات أغشية التناضح العكسي:

جميع هذه الأغشية تصنع من مادة Cellulose Acetate , Aromatic Polyamids أو كما هو الحال في هذه الأيام من مركباتFilm Polymer.

فوائد أغشية التناضح العكسي:

تعمل هذه الأغشية على إزالة أكثر من 75 بالمائة من الأملاح.

إزالة معظم أنواع العضويات ,الحميات Virus , الجراثيم و غيرها من الملوثات الكيميائية.

تختلف قياس مسامات الأنواع المختلفة من الأغشية فهي تتراوح بين أقل من 10 انغستروم إلى 100 ميكرون.

 

وصف مختصر لمميزات كل نوع:

1 – سيلليوز أسيتات CELLULOSEACETATE :

تحمّل لمادة الكلور .

غير مقاوم للبكتيريا .

نسبة حموضة PH تتراوح بين 6 و 8 .

معدل إنتاج مياه جيد .

يجب استعماله مع مياه تحتوي على نسبة معينة من الكلور .

من أكثر أنواع الأغشية انتشارا في الأسواق .

 

2 – سيلليوز تري أسيتات CELLULOSE TRI-ACETATE :

تحمل لمادة الكلور .

يتحمل أنواع متعددة من البكتيريا .

نسبة حموضة PH تتراوح بين 4 و 8 .

معدل إنتاج مياه ممتاز .

استعمال مياه تحتوي على كلور يطيل عمره .

 

3 – ثين فيلم كومبوزايت THIN FILM COMPOSITE :

حساس تجاه مادة الكلور مما يلزم إزالتها قبل وصول المياه إلى الأغشية .

مقاوم للبكتيريا .

نسبة حموضة PH تتراوح بين 3 و 11 .

من أكثر أنواع ألأغشية إنتاجا للمياه .

خاصية رفض للأملاح عالية .

سنوات خدمة طويلة في حال توفرت مواصفات التشغيل الصحيحة .