أنواع الأغشية داخل محطة التناضح العكسي

نخصص اليوم مقالنا للحديث عن أنواع الأغشية في محطة التناضح العكسي، لما لها من أهمية قصوى في كفاءة المحطة. ويعد من أهم العناصر في محطة المياه. استكمالاً لمجموعة المقالات التي نناقش فيها مكونات محطة التناضح العكسي، وهي كالتالي:

ما هي أسس اختيار محبس المياه المناسب

أهمية مضخات المياه في محطات التناضح العكسي

سيليلوز 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.

سيليلوز 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.

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 الأغشية إنتاجا للمياه.
• خاصية رفض للأملاح عالية.
• سنوات خدمة طويلة في حال توفرت مواصفات التشغيل الصحيحة.

وصف أنواع الأغشية المختلفة داخل محطة التناضح العكسي

الأغشية التي تراها في وحدة التناضح العكسي داخل أوعية الضغط تتكون من عدة طبقات:

• طبقة خارجية تعمل كدعامة للغشاء، تماماً مثل وظيفة الظرف أو Outer wrap والذى يحفظ الرسالة أو الخطاب بداخله.
• شبكة واسعة من مسامات تسمح لمياه التغذية الدخول إلى الأغشية وتسمى هذه الطبقة Feed channel spacer أو Water inlet spacer أو فاصل مدخل المياه بالعربية. ونذكر هنا كلمة “المسام” وليس الثقوب pores والتي تمتاز بها الفلاتر الأخرى مثل الفلاتر الميكرونية. نفاذ الماء خلال الغشاء يكون من خلال هذه الفراغات أو الـ spacers.
• يلى ذلك طبقة الغشاء Membrane نفسها.
• ثم يليها شبكة أخرى ضيقة تسمى permeate spacer أو Water production spacer أو فاصل المياه المنتجة تسمح بتجميع المياه المُحلاة إلى الجزء الأوسط حيث يتم تجميع مياه البيرميت في أنبوبة البيرميت Permeate collection tube … وهذا الفاصل معزول من 3 جهات وبالتالي يمكنه توجيه المياه المُحلاة إلى أنبوب التجميع المركزية.

وظيفة فاصل مدخل المياه (Feed spacer)

الوظيفة الأولى توفير مسار تدفق المياه (توجيهها إلى المسار الصحيح)

الوظيفة الثانية هي العمل على زيادة الاضطراب turbulence في المياه على سطح الغشاء فيقلل من استقطاب التركيز concentration polarization فيقلل من إمكانية حدوث ترسبات الأملاح على الأغشية.

ومن خلال الشباك الخاصة بمياه التغذية Feed spacer تستكمل المياه المحجوزة خلف الأغشية مشوارها لتخرج من هذه المنظومة وقد تركزت فيها الأملاح (Feed out) لتدخل على الغشاء التالي وهكذا.

تقسيم الأغشية تبعاً لتشكيلها الهندسي (Geometry)

عندما يتم تشكيل الغشاء نسميه بالـ module … ويتم تقسيمه لأربعة أنواع تبعاً للتشكيل الهندسي أو الـ Configuration:

اللوح الحلزوني Spiral wound module

وهذا هو النوع التقليدي والأكثر شهرة، حيث يتم تشكيل هذه الأغشية على هيئة ألواح حلزونية واسعة في طبقات متتالية مع وجود مواد مدعمة مثل “الظرف” envelope.

وهذه الألواح تكون ملفوفة على أنبوبة من الصلب وهذه الأنبوبة الصلبة مثقبة Perforated steel tube. ويتم تثبيتها في الجزء الأوسط من وعاء الضغط وتسرى فيها مياه البيرميت كما ذكرنا وتُسمى أيضاً Permeate collection tube.

وهذا التصميم يساعد على زيادة مساحة السطح في أقل حيز. وتكلفته منخفضة ولكن يعيبه حساسيته للتلوث وصعوبة صيانته بسبب طريقة صنعه.

وما يحدث هو أن مياه التغذية تدخل إلى فراغات تسمى feed spacer ثم تخترق الغشاء لتدخل عبر قنوات أخرى تُسمى spacer permeate channel بين طبقات الأغشية حيث تسرى فيها المياه المفلترة أو البيرميت في مسارات حلزونية ومنها إلى الأنبوبة الداخلية التي تتجمع فيها مياه البيرميت.

اسم آخر يطلق على القنوات spacer permeate channel هو الـ permeate water carrier. نظراً لأنه يحمل مياه البيرمييت إلى الأنبوبة الداخلية.

ونلاحظ وجود طبقات داعمة (دعامات) تلف بشكل حلزوني مع الأغشية لتثبيتها وحمايتها من التغير في الضغوط أو زيادة كثافة التحميل عليها.

الألياف (الشعيرات أو خيوط دقيقة مجوفة) Hollow fine fibers module (HFRO)

وهى تُشبه خيوط شعر الرأس المجوفة، وهى عبارة عن غلاف أو Shell يحمل بداخله عدد كبير من الأنابيب tubes أو شعيرات مجوفة hollow fibers ومجمعة في حزم Bundles ولها قطر من 0.1 إلى 2 ملليمتر. وعندما يدخل مياه التغذية خلال فتحات الألياف (open cores) فإن المياه تخترق جدار الألياف وتخرج البيرميت في المنطقة المحيطة بها (وليس من المنتصف كما في اللوح الحلزوني).

ولأن هذه الشعيرات المجوفة لا تسمح بحدوث تدفق مضطرب turbulent flow فإنها تكون عُرضة أكثر للفاولينج أو تكون القشور Scale ومن الصعب تنظيفها كيميائياً. ولذلك في الغالب ما تستخدم مع مياه البحر حيث أن احتمال تكون الفاولينج يكون ضعيف. واستخدامه مع المياه الـ brackish يكون محدود.

الأغشية الأنبوبية Tubular membrane

هذا النوع أيضاً يتم استخدامه مع المياه ذات الجودة السيئة أو اللزجة Viscous. وهى لا تحتاج لمعالجة ابتدائية لمياه التغذية … وتعمل لضغوط عالية جداً قد تصل إلى 100 بار …

ومن الاسم نستنتج أن كل غشاء يوضع في أنبوبة مثقوبة. وهذه الأنابيب يتم تجميعها مع بعضها كالحزمة فيما يُسمى بالـ Module.

وقطر الأنبوبة يتراوح ما بين 4 – 25 مم.

تدخل مياه التغذية إلى الأنابيب والبيرميت الذى نفذ عبر الأغشية يخرج من الثقوب الجانبية ليتم تجميعه. ومياه الريجيكت تخرج من الطرف الآخر من الأنابيب.

وقطر الأنبوبة يتراوح ما بين 4 – 25 مم.

تدخل مياه التغذية إلى الأنابيب والبيرميت الذى نفذ عبر الأغشية يخرج من الثقوب الجانبية ليتم تجميعه. ومياه الريجيكت تخرج من الطرف الآخر من الأنابيب.

الأغشية الصفائحية – الممبرين الصفائحى

وفيها يكون الأغشية على هيئة صفائح طولية متوازية.