شركات كوساداسي لمعالجة المياه

تقنية التناضح العكسي هي تقنية الترشيح الغشائي الأكثر حساسية المعروفة. إنه نظام يتم فيه تطبيق ضغط عال لإزالة أو استعادة المواد غير العضوية والعضوية الذائبة من الماء ، والتي تستخدم عادة في معالجة مياه الصرف الصناعي ، من أجل ضمان إمكانية إعادة استخدام مياه الصرف الصحي.

تم استخدام تقنية التناضح العكسي (CTR) في العالم منذ 1970s.نظرا لأنها كانت مكلفة للغاية في البداية ، فقد أصبحت هذه التقنية ، التي كانت تستخدم فقط للحصول على مياه الشرب من مياه البحر على متن السفن ، أرخص بمرور الوقت وذهبت تحت العداد في منازلنا. مع تطور تقنيات إنتاج الأغشية ، انخفضت تكلفة المياه المنتجة باستخدام CTR كثيرا.

أثناء عملية التناضح العكسي ، هناك حاجة إلى الضغط ويتم توفير هذا الضغط عن طريق مضخة. لا يمكن الحصول على معلومات مثل عدد الأغشية ، ونوع الغشاء ، والضغط المطلوب تطبيقه ، ومعدل الاسترداد الذي ستحتويه وحدة التناضح العكسي إلا من خلال تحليل حرف الماء الخام بشكل جيد للغاية.

في المشروبات الغازية ، تشكل المياه 80-90٪ من المنتج وتؤثر جودة المياه بشكل مباشر على المنتج النهائي. في هذا السياق ، يجب إعداد المياه الخام القادمة إلى المنشأة للحصول على مياه عالية الجودة يمكن استخدامها في الإنتاج. إعداد الماء له غرضان. الأول هو جلب القلوية إلى مستويات مقبولة. القلوية هي قدرة الماء على تحييد الحمض ، معبرا عنه بلغة ملغم / لتر CACO3. والآخر هو تقليل الكمية الإجمالية للمادة الذائبة (TMM) (mg / liter) ، وخاصة أنيونات الكلوريد والكبريتات. بصرف النظر عن هذه ، من الضروري إزالة جميع أنواع المواد الصلبة من الماء باستخدام مواد عضوية ذائبة. في حالة القلوية والمواد غير العضوية الأخرى ، يمكن تحضير الماء ببساطة عن طريق مرشح رملي قابل للغسل عكسي يليه الكلورة / الأوزون. على الرغم من أن هذه العملية ترشح المياه إلى ما بين 5-10 ميكرون ، فإن مرشح الرمال ، والكائنات الحية الدقيقة التي تتشكل فيه بمرور الوقت ، ويتم إنفاق كمية زائدة من الماء أثناء الغسيل العكسي هي الجوانب السلبية.

أصبح استخدام الأغشية للترشيح واسع الانتشار في السنوات الأخيرة. فهي بوليمرية (بلاستيكية) أو خزفية مع مسام صغيرة عليها. عدد كبير من المواد الصلبة وكذلك المواد غير العضوية والعضوية الذائبة

قسم. في الأساس ، يتم سرد الترشيح الغشائي على أنه الترشيح الدقيق (MF) ، والترشيح الفائق (NF) ، والترشيح النانوي (NF) والتناضح العكسي اعتمادا على زيادة الضغط المطبقة.

02. المصطلحات الفنية المستخدمة في نظام التناضح العكسي

الأيون: معدن طبيعي استقبل أو أعطى إلكترونات أثناء ذوبانه في الماء. على سبيل المثال ، عندما يذوب ملح الطعام (NaCl) في الماء ، يتم تشكيل الأيونات (Na +) و (Cl -).

منزوع المعادن = منزوع الأيونات: فصل المعادن والأيونات الموجودة في الماء عن الماء. "المياه منزوعة الأيونات" أو "المياه منزوعة المعادن" هي مياه نقية خالية من المعادن.

التجديد: لجلب راتنجات التبادل الأيوني إلى حالتها الأولية عن طريق إجراء عملية كيميائية ، إلى "التجديد".

الموصلية: هي قدرة الماء على توصيل الكهرباء. وحدة القياس الشائعة الاستخدام هي "microsiemens / cm" (S / cm) و micromho. مع زيادة كمية المعادن الذائبة في الماء ، تزداد موصلية الماء. على سبيل المثال: إذا كان هناك 100 ملغم / لتر فقط من ملح كلوريد الصوديوم في الماء ولا توجد مواد مذابة أخرى ، فإن الموصلية لهذه المياه هي 212 ميكروسيمنز / سم.

الكمية الإجمالية للمواد الذائبة: هي مجموع أوزان المعادن الذائبة في الماء ، وتقاس بالملغم / لتر. مع زيادة كمية المادة الذائبة في الماء ، تزداد موصلية الماء.

الصلابة الكلية: هو مجموع مركبات الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg) الذائبة في الماء. يتم التعبير عن الصلابة في ثلاث وحدات مختلفة في بلدنا: ملغ / لتر في CaCO3 (كربونات الكالسيوم) ؛ صلابة فرنسية (= 10 ملغ / لتر CaCO3) ؛ صلابة ألمانية (= 17,9 ملغم / لتر CaCO3).

القلوية الكلية: هي قدرة الماء على تحييد الحمض. وهو مجموع أيونات CO3 و HCO3 و OH في الماء. يتم التعبير عن القلوية الكلية في ملغم / لتر CaCO3.

الرقم الهيدروجيني: يشير إلى حموضة الماء. تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني بين 0 و 14. الرقم الهيدروجيني = 7 هو القيمة العددية للمياه المحايدة. إذا كان الرقم الهيدروجيني بين 0 و 6.5 ، فإن الماء يعتبر "حمضيا" ، وإذا كانت قيمة الرقم الهيدروجيني بين 8 و 14 ، فإن الماء يعتبر "أساسيا" أو "قلويا".

ثاني أكسيد الكربون المذاب: يحدد كمية غاز CO2 المذاب في الماء باللغم / لتر.

الغشاء: "الغشاء الاصطناعي" ، والذي يسمى "الغشاء" في الكائنات الحية في الطبيعة ، والذي يؤدي وظيفته في نظام التناضح العكسي للعضو البيولوجي ثنائي الأبعاد شبه القابل للنفاذ. الاسم الآخر لتقنية التناضح العكسي في الأدبيات هو "تقنية الغشاء".

03. الأسباب الداعمة لتطوير جهاز التناضح العكسي

يتم إجراء اختراعات جديدة ويتم الحصول على براءات الاختراع كل يوم. ولكن ليس كل هذه الاختراعات الجديدة تمسك بالسوق. أهم أسباب التطور السريع والاحتفاظ بتقنية تنقية المياه بالتناضح العكسي في السوق العالمية هي:

"جودة المياه" تكتسب أهمية في هذه الصناعة ؛ حقيقة أن الأشخاص المثرين يريدون العيش وقضاء العطلات على شواطئ البحر التي لا تملك ما يكفي من المياه من خلال دفع الظروف الطبيعية ، وأن المدن والفنادق الواقعة على شواطئ البحر ولديها موارد محدودة من "المياه العذبة" تقوم بتركيب أنظمة CTR لإنتاج مياه الشرب والشرب من مياه البحر. عدد هذه الأنظمة آخذ في الازدياد.

03.01. تحسين نوعية المياه لتلبية احتياجات الصناعة

تم تطوير "تقنية راتنج التبادل الأيوني" منذ سنوات عديدة لتحسين الجودة الكيميائية للمياه ، أي لإزالة المعادن الذائبة في الماء من الماء. بفضل هذه التقنية ، لم يتم تحقيق الصناعة فحسب ، بل أيضا تطوير السفن القديمة التي تعمل بغلايات بخارية عالية الضغط. اليوم ، تفضل تقنية التناضح العكسي (TO) بدلا من المبادل الأيوني الراتنجي في العديد من التمارين ، لأن CTR أكثر اقتصادا وأكثر ملاءمة للبيئة مقارنة بالأنظمة الراتنجية.

مبدأ عمل راتنجات التبادل الأيوني :

اليوم ، الأجهزة الموجودة في كل منشأة صناعية ، والتي نسميها "جهاز تليين المياه" ، هي أيضا "مبادلات أيونية". تحتوي هذه الأجهزة أيضا على راتنج التبادل الأيوني. هذه الراتنجات ، التي يتم تجديدها بملح الطعام ، أي "كلوريد الصوديوم" ، تأخذ أيونات الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg) في الماء ، والتي تسمى الصلابة ، من الماء ، وبدلا من ذلك تعطي الماء أيون الصوديوم (Na) في ملح كلوريد الصوديوم. نتيجة لذلك ، تتم إزالة الصلابة في الماء ، ولكن يتم زيادة محتوى الصوديوم في الماء ، أي أن الماء لا يصبح منقيا ، ولا تتغير الكمية المعدنية للمياه ، ولا تتغير الموصلية للماء ، أو حتى تزيد قليلا.

من الممكن إزالة المعادن من الماء باستخدام أجهزة تسمى أجهزة "إزالة المعادن" أو "إزالة الأيونات" ، والتي تشبه أجهزة تليين المياه في مظهرها الخارجي ، ولكن لديها راتنجات أخرى في الداخل. في هذه التقنية ، يتم استخدام نوعين مختلفين جدا من راتنجات "المبادل الأيوني". مع "الراتنج الكاتيوني" ، (+) تؤخذ الأيونات المشحونة في الماء وتحل محلها أيونات (H +) الموجودة في الحمض (HCl). مع "الراتنج الأنيوني" ، يتم أخذ الأيونات المشحونة في الماء (-) واستبدالها بأيون (OH-) الموجود في الكاوية (NaOH). في نهاية هذه العملية ، نظرا لأن الأيونات (H +) و (OH-) المشحونة في الماء تتحد فيما بينها لتشكيل H2O ، أي جزيء SU ، فإن الماء خال من المعادن ويصبح نقيا.

على الرغم من أن الأنظمة التي تعمل براتنجات التبادل الأيوني لا تزال قيد الاستخدام ، إلا أن هناك بعض المشكلات التشغيلية:

نظرا لوقت التجديد الطويل ، من الضروري استخدام اثنين من كل خزان راتنج (زائد عن الحاجة) للحصول على مياه نقية بشكل مستمر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تضمين خزانات كبيرة الحجم أيضا في نظام الحمض والكاوية المطلوبة أثناء تجديد هذه الراتنجات. بالإضافة إلى هذه الخزانات ، يلزم وجود خزان كبير الحجم لجمع مياه الصرف الصحي المنبعثة أثناء التجديد. بعد تحييد درجة الحموضة لمياه الصرف الصحي التي تم جمعها في هذا الخزان في هذا الخزان ، يتم تصريف المياه. لهذه الأسباب ، فإن نظام إزالة المعادن الراتنجية ضخم جدا ويشغل مساحة كبيرة جدا. على سبيل المثال ، نظرا لوجود نقص في المساحة على متن السفن ، يفضل بناة السفن أنظمة CTR أقل مساحة بدلا من نظام راتنجي.

بعد كل تجديد للراتنجات ، قد تتدهور جودة مياه الإنتاج لفترة معينة من الزمن. هذا هو ضعف الأنظمة الراتنجية.

يتم استخدام كمية كبيرة من الحمض والكاوية لتجديد الراتنجات. أكبر مشكلة تجارية من ذوي الخبرة مع هذه المواد الكيميائية. لأن هاتين المادتين الكيميائيتين ضارتان جدا للبشر والبيئة. إن شراء هاتين المادتين الكيميائيتين ، والتحكم في جودتهما عند شرائهما ، وتخزينهما ، وخطر حروق الجلد الناجمة عن الرش على المشغلين (تم حرق يدي أيضا بالحمض أثناء التحكم في مضخة الجرعات) يجلب معه العديد من المشاكل التشغيلية.

المشكلة البيئية: أثناء تجديد الراتنجات يخرج من المياه الحمضية والكاوية بالأطنان. ليس من الممكن إرسال هذه المياه ليس فقط إلى القناة ، ولا حتى إلى محطة معالجة النفايات. يجب أولا جمع هذه المياه في خزان موازنة الأس الهيدروجيني ، حيث يتم تحييد الرقم الهيدروجيني ، ثم إرسالها إلى محطة معالجة النفايات. هذا هو السبب الذي يجعل النظام مرهقا ، ويشغل مساحة كبيرة ويزيد من تكلفة إنتاج المياه النقية. بالإضافة إلى ذلك ، تشارك أنظمة الجرعات والأتمتة في تشغيل خزان تحييد الأس الهيدروجيني ، والتي هي أيضا معرضة لخطر حرق الجلد من قبل المشغل أثناء صيانتها.

في البلدان التي تعمل فيها قوانين العمل والقواعد الصحية بشكل جيد ، تكون مخاطر التأمين في أماكن العمل التي تستخدم فيها الحمض والكاوية مرتفعة وتدفع أماكن العمل هذه أقساط تأمين أكثر لشركات التأمين.

نظرا لمشاكل التشغيل المذكورة أعلاه ، بعد اختراع جهاز التناضح العكسي (CTR) ، كان يفضل في البلدان الصناعية ، وخاصة في A.B.D. بالطبع ، كانت أسعار أجهزة TO مرتفعة عندما تم اختراعها لأول مرة. لذلك ، اعتبرت قضايا الأعمال المذكورة أعلاه التي بدت سلبية اليوم قضايا "يمكن التحكم فيها" عندما واجهت ارتفاع سعر نسبة النقر إلى الظهور. ومع ذلك ، أصبحت أجهزة TO أرخص منذ عام 1990 ، ومع تطور تقنيات الأغشية ، انخفضت تكلفة المياه المنتجة باستخدام CTR كثيرا (تكلفة طن واحد من المياه التي تحصل عليها TO من مياه الآبار بحد أقصى 2000 ملغ / لتر من المعادن الذائبة تتراوح بين 0.20 و 0.30 دولار). أسعار اليوم وتكاليف التشغيل لأجهزة CTR منخفضة للغاية ، وبالتالي يفضل CTR على الأنظمة الراتنجية ذات مخاطر التشغيل وصعوبات التشغيل.

04. نظام التناضح العكسي

أنواع أنظمة التناضح العكسي المنزلية والصناعية وتحت الطاولة

هناك.

أنظمة التناضح العكسي المستخدمة بمعدلات تدفق منخفضة

نماذج RO بمعدلات تدفق منخفضة للمنازل أو الشركات ذات الاحتياجات المائية المنخفضة

فهي مناسبة. تتمتع أنظمة RO هذه بقدرة معالجة من 40 لتر / ساعة إلى 500 لتر / ساعة.

أنظمة التناضح العكسي الصناعية

يتم إنتاج أنظمة RO بمعدلات تدفق عالية للمؤسسات ذات السعة العالية والفنادق وجميع أنواع المنظمات ذات الاحتياجات المائية العالية. تحتوي أنظمة RO هذه على قدرات معالجة تتصل من 850 لتر / ساعة ويمكن إنتاجها حتى معدلات التدفق المطلوبة.

أنظمة التناضح العكسي تحت العداد

04.01. مبدأ عمل نظام التناضح العكسي

يرجع الفضل في مبدأ عمل عملية التناضح العكسي إلى الأغشية الموجودة على الجهاز. يضطر الماء إلى المرور عبر المسام الموجودة على الأغشية ، تحت ضغط عال. خلال هذه العملية ، يمكن أن تمر جزيئات الماء وبعض الجزيئات غير العضوية عبر هذه المسام ، في حين أن معظم المواد الموجودة في الماء لا يمكن أن تمر عبر هذه المسام وتفرز كماء مركز. تسمح هذه العملية بالحصول على جودة مياه أفضل بكثير بالسعة المطلوبة مقارنة بأنظمة الترشيح الأخرى. مع التكنولوجيا المتطورة ، أصبح من الممكن إنتاج أجهزة التناضح العكسي الأوتوماتيكية بالكامل وارتفعت أجهزة التناضح العكسي إلى القمة في المعالجة الاحترافية بمعدل التدفق المطلوب للمياه عالية الجودة.

من الضروري تخزين الماء عند مخرج التناضح العكسي لأن معدل التدفق سيكون منخفضا جدا. هيكل أجهزة التناضح العكسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. إنه على جميع المعدات اللازمة لتشغيله.

التناضح له دور مهم جدا في حياة الكائنات الحية في الطبيعة. من الصعب فهم التناضح العكسي دون معرفة مبدأ OSMOSIS. تعمل ظاهرة التناضح (الانتقال) بشكل لا تشوبه شائبة في العديد من الأماكن في الطبيعة ، مثل جذور النباتات التي تأخذ الماء من التربة ، وتبادل السوائل من الدم لتغذية الخلايا في الجسم ، وفصل الدم عن البول في الكلى. مع OSMOSIS ، تفتح المياه الموجودة في التربة الغشاء على جذر النبات وتدخل المياه في النبات ، والتي هي أكثر ملوحة. ومع ذلك ، فإن ضغط الماء في التربة أقل من ضغط الماء في جذر شجرة عالية. على الرغم من ذلك ، فإن القليل من المياه المعدنية في التربة يدخل جذر حتى الشجرة على ارتفاع 100 متر ، وبالتالي تتلقى الشجرة المياه والمعادن التي تحتاجها وتستمر في حياتها. تثبت هذه الظاهرة الطبيعية أن المياه التي تحتوي على عدد أقل من المعادن لها ضغط مقارنة بالمياه المعدنية الأكثر. بفضل هذا الضغط الأسموزي الناشئ عن الاختلاف في الملوحة (المعدنية) للمياه ، يمر الماء تحت نفس الضغط الجوي بسهولة عبر الغشاء (أي الغشاء) الذي يفصل الكائنات الحية أو الخلايا إلى الجانب الآخر. في هذه الحالة من الطبيعة ، لا ينطبق قانون الأوعية المركبة كما نعرفه بين الغشاء والمياه المنفصلة.

باستخدام أجهزة التناضح العكسي (CTR) ، من الممكن الحصول على مياه جيدة من المياه السيئة جدا والمالحة عن طريق عكس هذه الظاهرة الطبيعية. كما في الشكل، إذا قسمنا حاوية إلى نصفين بغشاء TO شبه نافذ، ووضعنا مياه البحر على جانب واحد والمياه النقية على الجانب الآخر، نحتاج إلى الضغط على جانب مياه البحر لمنع المياه النقية من المرور إلى جانب مياه البحر. تصادف الأجهزة المصنعة بهذه التقنية ، والتي تسمى التناضح العكسي ، في العديد من الأماكن في العالم وفي بلدنا من محطات توليد الطاقة إلى صباغة المنسوجات ، من إنتاج المشروبات الغازية إلى إنتاج مياه الشرب.

الطريقة التي يعمل بها جهاز CTR تشبه الطريقة التي تعمل بها الكلى في البشر والحيوانات. تفصل الكلى الأشياء الضارة عن الدم وبقليل من الماء تفرزها من الجسم كبول. يفصل جهاز CTR أيضا المعادن عن الماء ويحتاج إلى بعض الماء ليتمكن من طردها. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الماء لطرد المعادن ، تتشكل الحجارة في نسبة النقر إلى الظهور ، تماما مثل حصوات الكلى.

04.02. غشاء التناضح العكسي

يتم تغذية أنظمة التناضح العكسي القائمة على الترشيح الغشائي عن طريق التدفق المضغوط لموازاة سطح الغشاء. جزء من هذا التدفق يميل إلى المرور عبر الغشاء. الجسيمات والمعادن الذائبة التي لا يمكن أن تمر عبر الغشاء تترك وراءها محلولا مركزا. يتدفق المحلول المركز بالتوازي مع سطح الغشاء. وبالتالي ، يتم منع المعادن والجزيئات الذائبة من التراكم على الغشاء.

تعمل أغشية التناضح العكسي كحاجز ضد جميع الأملاح الذائبة والجزيئات غير العضوية والجزيئات العضوية ذات الوزن الجزيئي الأكبر من حوالي 100. جزيئات الماء ، وبعبارة أخرى ، الجزيئات التي يمكن أن تمر بحرية عبر الغشاء ، تشكل تدفق الإنتاج النقي. كفاءة أنظمة التناضح العكسي لفصل جزيئات الماء عن الأملاح الذائبة هي 95٪