اهمیت استفاده از آب شیرین کن‌ها در چیست؟
استفاده مستقیم از آب شور، آب فاضلاب و آب‌های زیرزمینی به دلیل وجود میزان زیادی از املاح و مواد معدنی برای مصارف صنعتی، کشاورزی و… تقریبا غیرممکن است. بنابراین در سال‌های گذشته با تلاش محققان و با استفاده از تکنولوژی‌های جدید، دستگاه‌های آب شیرین کن در مقیاس‌های بزرگ و عملی وارد صنعت شده‌اند.
آب در صنعت
آب بطور گسترده در تمام صنایع و فعالیت‌های مرتبط با صنعت استفاده می‌شود و عدم دسترسی به منابع کافی آب، ادامه فعالیت صنایع را غیرممکن خواهد کرد. نوع مصرف آب، صنعت هدف و میزان آبی که در آن بکار می رود، کیفیت آب موردنیاز را مشخص می‌کند. با پیشرفت جوامع و رشد صنایع، تقاضا برای آب شیرین چه در مصارف آشامیدنی و چه در مصارف صنعتی بطور چشم‌گیری افزایش پیدا کرده است. به همین دلیل بشر تصمیم به ساخت دستگاه‌هایی جهت شیرین کردن آب دریا و آب دارای املاح سنگین گرفت تا از این رو بتواند پاسخگوی بخشی از آب شیرین مصرفی باشد.
آب شیرین کن‌ها در چه مواردی استفاده می‌شوند؟
از انواع آب شیرین کن‌ها در موارد مختلفی از جمله صنایع غذایی، دارویی، پتروشیمی‌ها، کشتی‌سازی، صنایع تولید برق، پرورش دام و طیور، نساجی‌ها و… استفاده می‌شود. بطور کلی دو نوع آب شیرین کن وجود دارد. آب شیرین کن‌های غشایی که بوسیله قانون اسمز معکوس کار می‌کنند و آب شیرین کن‌های حرارتی که با استفاده از گرما و فرآیند تبخیر آب شور عمل تصفیه را انجام می‌دهند.
آب شیرین کن غشایی
دستگاه‌های آب شیرین کن غشایی یا اسمز معکوس (Reverse Osmosis) که به اختصار دستگاه‌های RO نیز نامیده می‌شوند، برای تصفیه و شیرین کردن آب بکار می‌روند. این تکنولوژی برای اولین بار توسط نیروی دریایی آمریکا بکار گرفته شد و پس از اثبات کارآمدی، به شکل امروزی آن، در دستگاه‌های RO مورد استفاده قرار گرفت.
نحوه عملکرد دستگاه‌های آب شیرین کن RO
اسمز چیست؟
RO یک غشا نیمه نفوذ پذیر است و با جلوگیری از عبور ذرات محلول در آب، آب خالص را از خود عبور می‌دهد. اگر یک غشا RO بین دو محفظه حاوی آب با غلظت متفاوت قرار بگیرد، بر اساس اصل علمی اسمز، مایعات در این سیستم برای رسیدن به تعادل تلاش می‌کنند. به این معنی که آب خالص در تلاش برای رقیق کردن محلول نمک از غشا به سمت آب با غلظت بیشتر عبور می‌کند و این فرآیند اسمز نامیده می‌شود.
اسمز معکوس
دستگاه‌های RO برای تصفیه آب از اسمز معکوس استفاده می‌کنند. این فرآیند با اعمال فشار روی محلول دارای غلظت بیشتر، صورت می‌گیرد. در عمل با اعمال فشار، فرآیند اسمز بصورت معکوس و از سمت آب با غلظت بیشتر به سمت آب خالص یا آب با غلظت کم‌تر رخ می‌دهد. یعنی آب حاصل از محلول غلیظ با استفاده از فشار به آب خالص تبدیل می‌شود و محلول باقی مانده دارای غلظت بسیار بالا، از سمت دیگر خارج می‌شود.
به دلیل اثرات آلودگی ناشی از تخلیص محلول که بر غشا RO باقی می‌ماند، فرآیند اسمز بدون از بین بردن آلودگی ممکن است با مشکل مواجه شود. بنابراین به فشار زیادی برای باز شدن منافذ آب از طریق غشا نیاز است. برای حل این مشکل، طراحان جریان آب غشا را به نحوی تقسیم کرده‌اند که یک قسمت آن برای تصفیه و قسمت دیگر به عنوان پساب غلیظ ناشی از تصفیه خارج شود.
راندمان یک سیستم RO برای فیلتراسیون و شیرین سازی آب به تعداد فیلترهای پیش و پس تصفیه، طول عمر غشا و نحوه نگهداری و جایگزینی به موقع فیلترها و ممبران‌ها و همچنین پیچیدگی غشا بستگی دارد.
فیلتراسیون
فرآیند اسمز معکوس بر پایه جلوگیری از ورود آلودگی‌ها به آب با غلظت پایین‌تر صورت می‌گیرد. به همین دلیل توانایی ممبران برای ممانعت از ورود آلودگی‌ها و ناخالصی‌ها به بخش دارای غلظت پایین‌تر است که کیفیت آب شیرین و کارکرد دستگاه را مشخص می‌کند. در این سیستم، فیلتر الیافی تعبیه شده در دستگاه از ورود آلودگی‌ها به آب خالص، پیش از عبور آب از غشا جلوگیری می‌کند و در نهایت ذرات محلول در آب که توسط فیلتراسیون جدا شده‌اند، از سمت دیگری خارج می‌شوند. بنابراین سیستم‌های اسمز معکوس را می‌توان براساس تعداد فیلترهای پیش و پس از تصفیه تقسیم‌بندی کرد. به‌طور معمول، در دستگاه‌های RO از ۳ تا ۵ فاز فیلتراسیون استفاده می‌شود که وظیفه حذف رسوبات، کلر، کربن، زنگار، آلودگی‌هایی مانند گرد و خاک و ذرات ریز محلول در آب را بعهده دارند. این فیلترها در پایان، با حذف تمام موارد ذکر شده، طعم و بوی آب را بهبود می‌بخشند. قابل توجه است که حذف کلر و کربن توسط فیلتراسیون اغلب در پیش تصفیه صورت می‌گیرد تا از آسیب رسیدن به ممبران توسط این ترکیبات جلوگیری شود.
مزیت‌های استفاده از سیستم آب شیرین کن RO
- سیستم‌های RO بدون نیاز به جریان برق کار می‌کنند و انرژی لازم برای تصفیه آب در این دستگاه‌ها از طریق فشار آب طبیعی تامین می‌شود.
- فرآیند نصب و راه‌اندازی سیستم‌های RO توسط کارشناسان فنی تولید کننده این دستگاه‌ها انجام می‌گیرد و بهره برداری و نگهداری از آن بسیار آسان بوده و نسبت به سیستم‌های تصفیه دیگر، کم جا هستند و فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند.
- این نوع سیستم تصفیه آب در مقایسه با سایر سیستم‌ها از راندمان بسیار بالاتری برخوردار است و می‌تواند حجم زیادی از آب را مطابق با استانداردهای جهانی تصفیه کند.
- آب شیرین کن‌های غشایی نسبت به روش‌های تبخیری، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر هستند و نیاز به مصرف انرژی کم‌تری دارند.
کاربردهای مختلف دستگاه‌های آب شیرین کن
کشاورزی و گلخانه‌ها
با توجه به رشد جمعیت و گسترش نیاز انسان به مواد غذایی، بکارگیری روش‌های نوین کشاورزی در سراسر جهان نیز رواج پیدا کرده است. بعنوان مثال آبیاری قطره‌ای به دلیل بالا بردن کیفیت محصولات و مصرف میزان کم‌تر آب، نسبت به روش‌های سنتی طرفداران بیشتری پیدا کرده است.
با این حال، کمبود منابع آب زیرزمینی، کاهش سطح آب منابع دیگر آب شیرین از جمله رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، کانال‌ها و افت کیفیت آب منابع موجود، در سال‌های اخیر صنایع کشاورزی و گلخانه‌ها را با مشکلات زیادی مواجه کرده است. سختی بالای آب و رسوب مواد معدنی و آلاینده‌ها در دستگاه‌ها و لوله و اتصالات مربوط به سیستم‌های آبیاری در این صنایع و از طرف دیگر، آسیب دیدن محصولات بخاطر کیفیت نامناسب آب، موجب شده است که دستگاه‌های آب شیرین کن بطور گسترده در مصارف کشاورزی و باغداری بکار بروند.
علاوه بر موارد خوراکی و تولیدات غذایی، تعداد بسیار زیادی از گلخانه‌هایی که در صنعت پرورش گل و گیاهان زینتی فعالیت می‌کنند، برای پرورش انواع خاصی از گیاهان ممکن است نیاز به آب با سختی بسیار پایین داشته باشند که آن ها را ملزم به استفاده از دستگاه‌های RO می‌کند.
از ارکان اصلی صنایع پرورش دام و طیور و از موارد بسیار پر اهمیت در حفظ حیات هر جاندار، آب است. در صنایع پرورشی آب بجز تامین نیاز آشامیدنی دام‌ها، بعنوان حلال برای تغذیه جانواران از مواد محلول در آب و داروها نیز بکار می‌رود.
آب مناسب به دام و طیور کمک می‌کند که هضم بهتری داشته باشند و همچنین در بالا بردن کیفیت عملکرد سیستم گوارش، بهتر شدن فرآیند دفع و افزایش جذب غذا و سوخت و ساز بدن دام تاثیرگذار است. بنابراین اگر کیفیت آبی که در دامداری‌ها استفاده می‌شود خوب نباشد، به نقاط مختلف بدن جانور آسیب می‌رساند، فرآیند دفع مواد زائد مختل شده و حفظ تعادل مایعات و یون‌ها در بدن جاندار به مشکل می‌خورد.
با توجه به آن چه در بالا گفته شد، استفاده از آب تصفیه شده با سختی پایین برای دام‌ها بسیار ضروری است. به همین سبب امروزه در اغلب دام پروری‌ها از سیستم‌های آب شیرین کن برای تامین آب مناسب دام و طیور استفاده می‌شود و نیاز پیدا کردن صنایع پرورشی به این تجهیزات با توجه به کاهش کیفیت منابع آب موجود، امری اجتناب ناپذیر است.
پرورش دام و طیور
صنایع
امروزه با توجه به پیشرفت جوامع و گسترش پیدا کردن کارخانه‌ها و تولیدی‌های مختلف در سراسر جهان، نیاز صنایع به دسترسی مداوم به آب خالص و با کیفیت نیز افزایش پیدا کرده است. به این دلیل که محل تاسیس و قرارگیری صنایع اغلب دور از جوامع شهری و منایع آب است، تهیه آب مورد نیاز آن‌ها در داخل مجموعه صورت می‌گیرد و دستگاه‌های آب شیرین کن مهم‌ترین رکن سیستم تامین آب در صنایع هستند.
از سیستم‌های RO در مصارف صنعتی برای پیش تصفیه، تنظیم و تعدیل یون‌های موجود در آب جهت افزایش کیفیت آب در صنایع استفاده می‌شود. بطورکلی وظیفه واحد تصفیه آب در صنعت، حذف ترکیبات بیولوژیکی، گازها، ذرات جامد و آلودگی‌ها و ناخالصی‌های موجود در آب است.
سیستم اسمز معکوس در صنعت
دیگ‌های بخار «بویلرها»
از مهم‌ترین کاربردهای آب شیرین کن‌ها در صنایع، تامین آب دیگ‌های بخار است.
اگر آب پیش از ورود به بویلر تصفیه نشود و کیفیت آن متناسب با استانداردهای تعریف شده برای سیستم نباشد، موجب بروز اختلال‌های شدیدی اعم از رسوب‌گذاری و آسیب رساندن به لوله، اتصالات و قطعات و هدر رفتن انرژی به دلیل کاهش کیفیت بخار تولید شده در دستگاه می‌شود.
بنابراین، عدم کنترل آهن، منیزیم و آلومینیوم موجود در آب، درون قطعات دیگ بخار یا بویلر رسوب کرده و به تجهیزات و کیفیت فرآیند آسیب جدی می زند. همچنین ترکیبات مس می‌تواند موجب ته نشین شدن مواد محلول در آب بشود و راندمان سیستم را پایین بیاورد.
استفاده از دستگاه‌های RO در صنایع برای تصفیه آب ورودی به دیگ‌های بخار، امکان کنترل سختی آب و کاهش آلاینده‌ها را به خوبی فراهم می‌کند و از هزینه‌های ناشی از خرابی دستگاه‌ها و قطعات جلوگیری کرده و راندمان کاری را بالا می‌برد.
صنایع دارویی
در صنایع دارویی عملکرد و تولید محصول وابسته به کیفیت آب مورد نیاز در فرآیند تولید است.
آب شرب موجود در سیستم شهری دارای املاح و ناخالصی‌هایی است که هرچند وجود آن‌ها در برخی موارد برای بدن انسان ضروری است و آسیبی به سیستم ایمنی بدن نمی‌رساند، اما در مصارف دارویی موجب اختلال در ترکیبات دارو و آسیب رسیدن به فرآیند تولید می‌شود.
بنابر آنچه گفته شد، تولید محصولات دارویی، بدون استفاده از آب شیرین کن‌ها غیرممکن است. چرا که این صنایع به آبی خالص و بدون وجود هرگونه باکتری و ترکیبات ارگانیک نیازمند هستند. بطوری که میزان ذرات جامد محلول در آب مصرفی داروسازی‌ها باید ۱۰۰۰۰ برابر کم‌تر از آب آشامیدنی شهری باشد و دستگاه‌های RO توانایی حذف بیش از ۹۸ درصد ناخالصی‌های موجود در آب را دارد.
صنایع غذایی
از دیگر کاربردهای مهم آب شیرین کن‌ها، تامین آب قابل شرب در صنایع غذایی است.
فرآیندهای سنتی تبخیری برای شیرین کردن آب بسیار وقت‌گیر و هزینه‌بر هستند، به همین دلیل در سال‌های اخیر با دستیابی به تکنولوژی مربوط به ساخت دستگاه‌های RO صنایع غذایی آب شیرین مورد نیاز خود را از طریق اسمز معکوس تامین می‌کنند.
دستگاه‌های آب شیرین کن علاوه بر تامین آب شرب و تغلیط مواد مختلف در صنایع غذایی برای تولید رنج گسترده‌ای از محصولات مانند انواع شربت، به صورت عمده برای تهیه پودر پروتئین پنیر در صنایع لبنی نیز بکار می‌روند.
صنایع تولید سیمان
با توجه به افزایش جمعیت و رشد شهرها، ساختمان سازی و نیاز به صنایع تولید کننده مصالح سازه‌ای نیز افزایش پیدا کرده است. براساس آمار، فرآیند تولید هر تن سیمان حدودا نیم مترمکعب آب مصرف می‌کند و بطور متوسط سالیانه برای تولید ۷۰ میلیون تن سیمان، ۳۰ میلیون مترمکعب آب مصرف می‌گردد.
کیفیت آب مورد استفاده در صنایع تولید سیمان به جهت جلوگیری از ورود املاح و ذرات جامد آب به مخلوط سیمان بسیار اهمیت دارد. چرا که کم و زیاد شدن درصد ترکیبات موجود در آب می‌تواند بر کیفیت سیمان و استحکام نهایی آن اثرات مخربی بگذارد.
از آب شیرین کن‌ها در صنایع تولید سیمان برای تامین آب در فرآیند تولید دوغاب از مواد خام، خنک کاری و شست و شوی ماشین‌آلات، آب موجود در برج‌های خنک‌کننده، آسیاب‌های مواد و سیمان، آزمایشگاه‌ها و… استفاده می‌شود.
نساجی
در نساجی با توجه به مشخصات و نحوه کار هریک از واحدهای سیستم، کیفیت آب تصفیه شده موردنیاز برای عبور از این واحدها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. چرا که سختی بالای آب، وجود آلودگی‌ها و ذرات محلول می‌تواند به پارچه و رنگ آن آسیب‌های جدی وارد کند و یا باعث پوسیده شدن آن شود.
بنابراین، برآورد هزینه‌های مرتبط با دستگاه‌های تصفیه آب، شناسایی مشکلات مرتبط با آب و راهکارهایی برای جلوگیری از وقوع آن، تعیین کننده میزان اهمیت کیفیت استاندارد آب مصرفی در این صنایع است تا از خسارت‌های مستقیم و غیرمستقیم ناشی از آب نامناسب جلوگیری شود.
با توجه به کیفیت و کمیت آب خام موجود و کیفیت مدنظر برای کارکرد صحیح دستگاه‌ها، نوع سیستم تصفیه مشخص می‌شود. اگر آب دارای سختی بالا باشد، نیاز است از فرآیندهای مرتبط با سود آهک و سودا و تبادل یونی سدیم پیش از شروع فرآیند اسمز معکوس استفاده شود تا آب با کیفیت مطلوب وارد برج تقطیر شده و در نهایت برای خشک کردن پارچه استفاده شود.
کشتیرانی و سکوهای نفتی
با توجه به عدم دسترسی کشتی‌ها و سکوهای نفتی به آب آشامیدنی با کیفیت مناسب، این صنایع برای تهیه غذا، شستن ظروف، استحمام و… نیازمند منابع کافی آب شرب هستند. انتقال آب شیرین از ساحل به دریا و حمل آن توسط کشتی در طول مدت شناوری، با توجه به اینکه آب راکد محل مناسبی برای رشد انواع باکتری و تجمع میکروب است و ممکن است آب پس از مدتی لجن بگیرد، چندان ممکن نیست و در سفرهای طولانی مدت از لحاظ بهداشتی توجیهی ندارد و غیرمنطقی است.
بنابراین، بهترین و کم هزینه‌ترین راه برای تامین آب مورد نیاز در کشتیرانی‌ها و سکوهای نفتی، استفاده از سیستم آب شیرین کن و بخصوص دستگاه‌های RO است. چرا که این سیستم تعمیرات و نگهداری آسانی دارد و به راحتی می‌توان پس از هر لنگرگیری تجهیز را سرویس کرد و تا لنگرگیری بعدی اطمینان داشت که برای دستگاه هیچ مشکلی بوجود نخواهد آمد.
نمونه کار و مشتریان ما
