خطوات صيانة محطة تحلية مياه البحر بنظام التناضح العكسي

تختلف خطوات صيانة محطة تحلية مياه البحر على حسب النظام المستخدم. سنتحدث في هذا المقال عن خطوات الصيانة لمحطة تحلية بنظام التناضح العكسي. تعد دائماً الصيانة الدورية لمحطة تحلية المياه من أهم الخطوات التي يجب الحرص عليها. يمكنك قراءة المزيد عن أهمية صيانة محطة تحلية المياه من هذا المقال.

بداية بجب الإلمام بأنواع المياه المختلفة على حسب نسبة ملوحتها.

أنواع المياه على حسب نسبة الملوحة

ينقسم الماء على الأرض حسب ملوحته إلى قسمين أساسيين، هما الماء العذب والماء المالح، الماء العذب تتراوح نسبة الملوحة فيه من صفر (الماء المقطر) وحتى 1000 جزء في المليون. والماء المالح إما أن يكون ماء الآبار متوسطة الملوحة، أو ماء البحار شديدة الملوحة. أما مياه الآبار منخفضة الملوحة فتتراوح نسبة الملوحة فيه من 1000 وحتى 5000 جزء في المليون، بينما ماء الآبار مرتفع الملوحة فتتراوح نسبة الملوحة فيه من 5000 إلى 10000 جزء في المليون بينما تتراوح نسبة الملوحة في ماء البحر من 30000 وحتى 100000 جزء في المليون , حيث تزداد الملوحة في الخلجان والبحار الميتة (حيث لا روافد للأنهار والأمطار).

مياه البحر المتوسط فتتراوح نسبة الملوحة فيه من 33000 وحتى 37000 جزء في المليون.

أما نسبة الملوحة في مياه البحر الأحمر فتتراوح من 40000 وحتى 45000 جزء في المليون.

بالنسبة لمياه الخليج العربي فتتراوح نسبة الملوحة فيه من 50000 وحتى 55000 جزء في المليون.

أما مياه البحر الميت فتتراوح نسبة الملوحة فيه من 65000 وحتى 75000 جزء في المليون.

خصائص المياه

تنقسم خصائص المياه إلى:

• الخصائص طبيعية: وتشمل درجة الحرارة، والعكارة، واللون، والطعم، والرائحة.
• خصائص كيماوية: وتشمل الرقم الهيدروجيني (pH) والعسر الكلى (Total HARDNESS) والأكسجين الذائب – الأملاح الذائبة الكلية (T.D.S).
• الخصائص بيولوجية: وتشمل جميع أشكال الحياة التي يحتويها الماء مثل البكتريا والفيروسات والطحالب.

الخصائص الطبيعية للمياه

درجة الحرارة

وهي تؤثر علي عمليات التنقية ، حيث تساعد علي سرعة ذوبان الكيماويات المضافة وسرعة ترسيب الجسيمات الدقيقة.

العكارة

قد تكون العكارة مواد عضوية مثل الطحالب، التي تسبب مشاكل كبيرة ما لم تعالج كيماوياً لوقف تكاثرها. وقد تكون العكارة مواد غير عضوية مثل الطمي والرمال، وقد تصل إلى عدة آلاف من الأجزاء في المليون في المياه السطحية، و تكون أقل كثيرا في المياه الجوفية نظرا لأن الأخيرة تعرضت للترشيح أثناء مرورها في طبقات التربة.

وقد تكون العكارة مواد غروية، وتندرج تحت هذا الاسم المواد الصغيرة الحجم جداً التي لا يمكن رؤيتها بالميكروسكوب العادي. وتوجد هذه المواد في حالة متوسطة بين التعلق والذوبان، ولكن يمكن تنقيتها بالترشيح.

اللون

يتلون الماء في المياه السطحية نتيجة تحلل المواد العضوية أو وجود مواد غير عضوية مثل الحديد والمنجنيز. ويعتبر تلون الماء من أكثر الدلالات على عدم صلاحيته للاستعمال الآدمي ومعظم الاستخدامات الصناعية.

الطعم

يكون الماء في بعض الأحيان ذو طعم غير مستساغ نتيجة لاحتوائه على الطحالب والمواد العضوية أو لاختلاطه بمياه الصرف أو المخلفات الصناعية قبل التنقية.

الرائحة

عادة ما يرتبط وجود طعم غير مستساغ بوجود رائحة غير مستحبة في نفس الوقت.

الخصائص الكيميائية للمياه

الرقم الهيدروجيني pH

ويرمز له بالرمز pH ، وهو يعبر عن درجة ميل المادة (المياه) إلى الحمضية أو القلوية إن لم تكن متعادلة، وهو مقسم من الصفر إلى 14.

والرقم 7 يدل على التعادل وهو الرقم الهيدروجين للمياه النقية.

وإذا قل عن 7 دل ذلك على حمضية المياه، والمياه الحمضية تسبب تآكل للأسطح الحاوية لها.

وإذا زاد عن 7 دل على قلويتها، و المياه القلوية ترسب قشوراً على تلك الأسطح.

العسر (Total HARDNESS)

وينشأ عن وجود أملاح الكالسيوم والماغنسيوم الذائبة في المياه، وينتج عن العسر زيادة الرقم الهيدروجيني للماء وترسيب قشور على الأسطح، بالإضافة إلى إكساب الماء طعما غير مستساغ ويصعب مع الماء العسر استخدام الصابون.

الأكسجين الذائب

يتواجد الأكسجين ذائبا في المياه بصفة دائمة، وتزيد نسبته في المياه الباردة عنها في المياه الساخنة. ويؤدى وجود الطحالب في المياه إلى إنتاج الأكسجين نهارا فتزيد نسبته بالنهار، بينما تسلكه ليلاً فتقل نسبته بالليل. وتؤدى زيادة نسبة الأكسجين الذائب في الماء إلى تأكل السطوح المعدنية الملامسة له.

الأملاح الذائبة الكلية (T.D.S)

تمثل أملاح كلوريد الصوديوم الذائبة في الماء من 85٪ إلى 90٪ من مجموع الأملاح الذائبة وتصل كميتها فى المياه الطبيعية إلى 500 جزء في المليون أو أكثر. وتحتوي على نسبة من أملاح الصوديوم. وهنك حد أقصى للمواد الصلبة الذائبة فى الماء وهو 1000 جزء في المليون، حتى لا تسبب للمستهلكين مشاكل صحية أو تكسب الماء طعماً ورائحة غير مقبولين علاوة على أن بعض المواد الذائبة ضارة بصحة الإنسان، لذلك من الضروري إعطاء عناية خاصة للتخلص منها أثناء عمليات التنقية.

الخصائص البيولوجية للمياه

هي عبارة عن ما تحويه المياه من بكتريا وفيروسات ضارة بصحة المستهلكين. ويؤدي الكشف عن هذه البكتريا والفيروسات إلى وضع النظم السليمة للتنقية والتعقيم بما يكفل قتل هذه الكائنات المسببة للأمراض.

التعقيم كخطوة هامة من خطوات صيانة محطة تحلية مياه

نظام التعقيم لأغشية التعقيم العالي الجودة والتناضح العكسي هو تطبيق حلول فعالة أو عن طريق المياه الساخنة لهذه الأغشية عندما يكون نظام التشغيل مغلقا أي أنه ليس في وضع الإنتاج و يتم حقن الكيماويات البيولوجية أثناء التشغيل حتى لا يحدث ترسيب بيولوجي.

ويتم تعقيم أنظمة الأغشية من أجل الحفاظ على عدد من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش على مستوى منخفض ولهذا يوجد سببان رئيسيان لعملية التعقيم.

في حالة التشغيل الطبيعي الكائنات الدقيقة قد تنمو لتصبح بيو فيلم على سطح الأغشية ويتم الترسيب على سطح الأغشية المغذية ويتسبب بحدوث ترسيب بيولوجي. وطرق التعقيم العادية هو جزء من استراتيجية للسيطرة على الترسيب البيولوجي.

الترسيب البيولوجي يشكل تهديدا رئيسيا لنظام التشغيل وطرق التعقيم التقليدية تساعد على تقليل معدل نمو الترسيب البيولوجي لتجنب مشاكل التشغيل.

في أنظمة التناضح العكسي خلال نشاط الترسيب البيولوجي يمكن أن تظهر البيو فيلم في غضون من 3 إلى 5 أيام بعد التلقيح مع الكائنات القابلة للحياة. و بالتالي فإن التردد الأكثر شيوعا من إجراء التعقيم يكون في غضون من 3 إلى 5 أيام خلال ذروة النشاط البيولوجي في فصل الصيف وعن كل 7 أيام في فصل الشتاء. التردد الأمثل لتكون عملية التعقيم في المكان المثالي يجب أن تحددها الخصائص التشغيلية لأنظمة التناضح العكسي.

جودة المياه المحلاة

تستخدم في بعض التطبيقات منها على سبيل المثال الصناعات الغذائية والدوائية. تتطلب المياه المنتجة جودة عالية جدا من حيث التنقية والتعقيم وعدم وجود ملوثات بيولوجية وذلك حيث أن أغشية التناضح العكسي والتنقية فائقة الجودة ترفض مرور الملوثات البيولوجية.

عند حدوث أي خلل في نظام الأغشية فإن هذا يؤدي إلى أن تصبح المياه المحلاة ملوثة. وخطر التلوث يكون أعلى بكثير من خطر البيو فيلم وذلك من حيث خط التغذية. و لهذا يجب أن تبقي حالة الأغشية مستقرة. وطرق التعقيم التقليدية يجب أن تتم في هذه التطبيقات للحصول على الجودة المكروبيولوجية للمياه المحلاة وذلك حتى لو واجهنا أي مشاكل تشغيلية.

بروكسيد الهيدروجين وحمض البروكسيد

استخدم بيروكسيد الهيدروجين أو خليط من بيروكسيد الهيدروجين وحامض البروكسي بنجاح لعلاج أغشية التناضح العكسي الملوثة بيولوجيا.

هناك نوعان من العوامل التي تؤثر بشكل كبير على معدل هجوم بيروكسيد الهيدروجين على الغشاء هما درجة الحرارة والحديد.

ووجود الحديد والمعادن الأخرى التي تمر بمرحلة انتقالية بالتزامن مع محلول بروكسيد الهيدروجين يمكن أيضا أن يسبب تدهور للغشاء. و قد تم اختبار عينات من بعض الأغشية باستخدام محلول 0.15% من بروكسيد الهيدروجين. بعد مرور 150 ساعة يبدأ مرور الملح للغشاء بزيادة كبيرة جدا. التعرض المستمر في هذا التركيز قد تضر في نهاية المطاف الغشاء.

بدلا من ذلك، فمن المستحسن استخدام التشغيل الدوري.

صيانة محطة تحلية مياه بأنظمة التناضح العكسي الملوثة بيولوجيا يوصى الإجراء التالي لتطبيق حلول بيروكسيد الهيدروجين

1. يجب إزالة أي نوع من الرواسب على الغشاء أو أي شوائب أخرى باستخدام غسيل قلوي قبل التعقيم. إزالة هذه الرواسب سوف يضاعف درجة التعقيم. بعد عملية الغسيل القلوي، يتم عملية شطف للأغشية باستخدام المياه المحلاة.
2. تنظيف سطح الأغشية باستخدام عملية غسيل حمضي لإزالة الحديد من على سطح الغشاء. بعد ذلك يتم عملية شطف للأغشية باستخدام المياه المحلاة.
3. غمر الأغشية بمحلول كيميائي عبارة عن بيروكسيد الهيدروجين تركيز 0.2 % مضاف إلى المياه المحلاة في درجة حرارة أقل من 77 درجة فهرنهايت (25 درجة مئوية) لمدة 20 دقيقة. عندما تكون قيمة الأس الهيدروجيني من 3-4 فإن هذا يعطي نتائج أفضل وعمر أطول للغشاء.

التعقيم بالكلور والمنتجات البيولوجية الأخرى

لا ينصح باستخدام الكلور الخام و ثاني أكسيد الكلور في تعقيم الأغشية. المبيدات الحيوية الرباعية والمركبات الفينولية تقلل من إنتاجية الأغشية ولذلك لا ينصح باستخدامها كعوامل بيولوجية في عمليات التعقيم.

التعقيم الحراري

يعتبر التعقيم الحراري هو الأسلوب المفضل في التطبيقات الغذائية والدوائية. مزايا الماء الساخن كعامل من عوامل التعقيم هي:

1. تصل إلى مناطق لا تصل إليها المواد الكيميائية.
2. أبسط لمراقبة الحرارة من التركيزات الكيميائية.
3. أسهل لإثبات التوزيع الكامل للحرارة.
4. لا حاجة لشطف من المواد الكيميائية.
5. لا حاجة لتخزين المواد الكيميائية.
6. يقلل قضايا التخلص من النفايات.
7. لا حاجة للموافقة على المواد الكيميائية.

تتكون خطوات التعقيم الحراري من الآتي:

1. شطف المياه المركزة وذلك باستخدام المياه المحلاة ذات الضغط القليل ومعدل التدفق القليل.
2. إعادة تدوير المياه الدافئة (أقل من 45 درجة مئوية) العابرة للأغشية من خلال ضغط قليل جدا (1.5 بار) مع أعلى ضغط تدفق يمكن أن يصل إلى (3 بار).
3. رفع درجة حرارة المياه لتصل درجة حرارتها إلى 80 درجة مئوية.
4. الحفاظ على الضغط النافذ للغشاء (1.7 بار) عندما يتم تغذيته بالمياه الدافئة أو المياه الساخنة (45 درجة مئوية أو أكثر).
5. الحفاظ على درجة الحرارة لمدة من 60-90 دقيقة.
6. التبريد الكامل للنظام بدرجة حرارة 45 درجة مئوية أو أقل.
7. يتم شطف المياه المركزة إلى أن تصل إلى أقل ضغط ممكن للأغشية (1.7 بار) وذلك مع أعلى ضغط تدفق لمياه المصدر (3 بار).