فولینگ چیست و چگونه از آن پیشگیری کنیم؟
یکی از اصلیترین چالشها و مشکلاتی که در صنعت تصفیه آب صنعتی وجود دارد، فولینگ یا گرفتگی ممبران تصفیه آب صنعتی است. از این رو متخصصان به دنبال راهکاری بودند تا بتوانند علائم و نشانههای گرفتگی ممبران را بشناسند و برای جلوگیری از ایجاد آنها، اقدامات موثری انجام دهند.
در این مقاله از سایت شرکت خلیج فارس، ما هم به این موضوع میپردازیم و بیشتر در مورد فولینگ صحبت میکنیم. لطفا تا انتها همراه ما باشید.
فولینگ چیست؟
همانطور که در ابتدای مقاله توضیح دادیم، یکی از مشکلاتی که در تصفیه آب صنعتی وجود دارد، فولینگ ممبران یا گرفتی آن است . در این فرایند، ذرات کلوئیدی که همان ماکرومولکولهای محلول روی حفرهها و و سطوح ممبران هستند، رسوب میکنند. برخی هم جذب شده و همین امر باعث میشود تا مانعِ عبور آب از غشا شوند. به رسوبات و گرفتگیها فولینگ گفته میشود. در این حالت احتمال آنکه کارایی ممبران کاهش یابد بالا میرود و همچنین هزینههای اضافی هم برای تعمیر و نگهداری ممبران نیز تحمیل میشود. ضمن اینکه ممکن است این گرفتگی باعث آسیب و خرابی ممبران شود.
در شرکت خلیج فارس می توانید خرید تصفیه آب صنعتی با کیفیت بالا انجام دهید. با این کار چالش هایی که ذکر شد به حداقل ممکن خواهد رسید.
نشانه های بوجود آمدن فولینگ
مطالعات در زمینه فولینگ مشخص کرد که در برخی موارد بهیک باره شاهد بروز مشکلاتی هستیم که به دلیل رسوب ممبران پیش آمدهاند؛ و در برخی موارد هم این مشکلات با مرور زمان و به تدریج رخ میدهند. این گرفتگیها با علائم و نشانههای منحصربهفرد و متفاوتی همراه هستند که عملکرد سیستم تصفیه آب صنعتی را تحت تاثیر قرار داده و در آن مشکل ایجاد میکنند.
شدت ایجاد هرکدام از نشانههای رسوبگیری ممبران با توجه به نوع فولینگ، متفاوت است. همانطور که در همین بخش توضیح دادیم، هرکدام ممکن است به طور ناگهانی و فقط با گذشت یکی دو هفته یا به تدریج و با مرور زمان مثلا پس از گذشت چندین ماه، ایجاد شوند.
پس با درنظر گرفتن شرایطی که وجود دارد و تفاوتهایی که در رسوبگیری ممبران مشاهده میشود، متخصصان این حوزه توانستهاند نوع فولینگ و همچنین رسوبی که در سطح ممبرانها ایجاد شدهاند را تشخیص دهند. البته خوب است بدانید که در حالت کلی این مشکلات با 3 نوع نشانه مختلف ایجاد میشوند که عبارتاند از:
- کاهش کیفیت آب تصفیه تولیدی
- افزایش افت فشار در دو جهت ممبرانها
- کاهش حجم آب تصفیه شده یا افت تولید
علاوه بر مواردی که برای تشخیص ایجاد فولینگ ذکر کردیم، روشهای دیگری هم هستند که کمک میکنند تا متوجه این اتفاق شویم. در واقع علائمی ظاهری هستند که مشخص میکنند روی سطح ممبرانها، رسوب ایجاد شده است. این علائم عبارتاند از:
انتشار بوی تند و کپک
معمولا وقتی فیلترهای کربنی یا پیشتصفیه قبل از سیستم تصفیه آب صنعتی قرار داشته باشد، احتمال آنکه لجن روی سطح فیلتر کربنی جمع شود. در این صورت بوی تند و نامطبوعی را حس میکنید که به دلیل رشد بیولوژیکی در سطح ممبران ایجاد شده است.
برای آنکه بتوانید مطمئن شوید که این اتفاق افتاده است، کافی است درپوش انتهای پرشروسلها را باز کنید. قطعا بوی کپک را استشمام و نشانههای ظاهری ایجاد رسوب و کپک را هم مشاهده میکنید.
تشکیل ذرات جامد در لبههای ورودی یا خروجی ممبران
در برخی مواقع، ذرات جامد روی لبههای دو طرف ممبران یعنی لبه ورودی و خروجی ایجاد میشود که دیگر نشانه تشکیل فولینگ روی ممبران است. ممکن است جامداتی مانند ذرات کریستالی یا سیلت زنگ را درست در قسمت انتهای شیار ممبران ببینید که به احتمال بسیار زیاد از گرفتگی فولینگ خبر میدهد.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنعتی
انواع گرفتگی ممبران
گرفتگی ممبران انواع مختلفی دارد و هرکدام که اتفاق بیفتد، کارایی ممبران کاهش مییابد و لازم است تا بلافاصله و در سریعترین زمان ممکن، اقدامات اصلاحی انجام شود. انواع فولینگ عبارتاند از:
- گرفتگی آلی
- گرفتگی معدنی
- گرفتگی بیولوژیکی
- گرفتگی سیلیسی
- گرفتگی مواد فلزی
- گرفتگی گلولای
- گرفتگی کربنات کلسیم
- گرفتگی ترکیبی مواد آلی و مواد معدنی
- گرفتگی سولفات کلسیم
- گرفتگی ترکیبی از گرفتگی بیکربنات کلسیم و سیلیس
- گرفتگی اکسیدهای هالوژن
دلایل بوجود آمدن فولینگ
ترکیباتی هستند که نمیتوانند از غشا عبور کنند. این ترکیبات که به آنها فولنت یا foulant گفته میشود، توسط فشاری که از نیروی محرکه پمپ به آنها وارد میشود، روی سطح غشا رسوب میکنند و این اصلیترین دلیل ایجاد فولینگ است. جالب است بدانید که با توجه به نوع ماده یا عاملی که باعث میشود فولینگ اینجاد شود، رسوبها را میتوان به صورت زیر دستهبندی کرد:
رسوبی که به واسطه ترکیبات معدنی ایجاد شود
گاهی روی سطح ممبران کریستالهایی رسوب میکنند. این کریستالها در نتیجه تجمع و اشتباع موادی مانند منیزیم، باریم، کربنات، کلسیم، سولفات و سیلیس است که در نهایت کارایی ممبران را به شدت تحت تاثیر قرار داده و آن را کاهش میدهد. اگر رسوب سیلیس و سولفات تشکیل شود، به راحتی نمیتوانید آنها را تمیز کنید و استفاده از روشهای تخصصی، کارساز است. اما در حالت عادی میتوان با کمک محلول اسیدی که ph پایینی دارد، رسوبات ایجاد شده در سطح غشای ممبران را تمیز و حذف کرد.
رسوبی که به دلیل حضور ذرات کلوئیدی اتفاق بیفتد
آهن، آلومینیوم، منگنز، سیلت و خاک رس جامدات کلوئیدی هستند که در بیشتر مواقع میتوان آنها را در آب شرب و خوراکی، یافت. حال اگر در فرایند پیشتصفیه از بین نروند، به احتمال بسیار زیاد روی سطح ممبران جمع میشوند و رسوب تشکیل میشود در این حالت است که گرفتگی ممبران اتفاق میافتد.
از دیگر مواردی که باعث ایجاد رسوب ممبران میشوند عبارتاند از:
- مواد آلی طبیعی که در آب وجود دارند
- مواد شیمیایی که در فرایندهای پیشتصفیه استفاده میشوند
- منعقد کنندهها
جلوگیری از فولینگ غشای ممبران
تحقیقات نشان داده است که در برخی مواقع میتوان فولینگ ممبران را برگرداند و حتی آن را به حداقل رساند. از این رو لازم است تا اقداماتی انجام شود برای آنکه مانع از بروز این اتفاق شد یا حداقل کاری کرد که گرفتگی به کمترین میزان ممکن برسد. این پیشگیریها باید از قبل درنظر گرفته شوند و به طور مداوم آنها را اجرا کرد.
اصلاح خطاهای طراحی سیستم
یکی از کارهایی که میتوان برای جلوگیری از ایجاد رسوب ممبران انجام داد، این است که بتوان خطاهای طراحی سیستم را شناسایی و اصلاح کرد. موارد متعددی عملکرد درست فیلتراسیون غشایی را تحت تاثیر خود قرار میدهند؛ ضمن اینکه بر گرفتگی ممبران هم اثر مستقیم میگذارند. از این رو سیستم تصفیه آب صنعتی باید به گونهای طراحی شود که بتواند تجهیزات موردنیاز، پارامترهای عملیاتی مانند فلاکس غشا و میزان ریکاوری را نیز خیلی دقیق و به درستی انتخاب کند. با این اقدامات، عملکرد سیستم در حالت بهینه خواهد بود و رسوبگیری ممبران نیز کاهش پیدا میکند.
شستشوی فیلتر
از دیگر اقدامات پیشگیرانه، شستشوی فیلتر به صورت مداوم است. با این کار اجازه نمیدهید تا رسوب در ممبران ایجاد و زیاد شود. البته نباید فراموش کنید که ابتدا نوع سیستم دستگاه خود را بررسی کنید. همچنین طراحی آن نیز مهم است که باید مورد بررسی قرار گیرد. مواد آلایندهای هم که ممکن است باعث تجمع رسوب شوند، اهمیت دارند و تمام این موارد، مشخص میکند که فیلتر هر دستگاه را با چه فاصله زمانی باید شستشو داد؛ پس کاملا مشخص است که برنامه شستوی ممبران هر دستگاه با دیگری متفاوت خواهد بود. پس از بررسی موارد ذکر شده، شما میتوانید به روش مکانیکی و شیمیایی شستشوی فیلتر را انجام دهید.
بیشتر بخوانبد: سختی آب چیست
شستشوی مکانیکی
در واقع هنگامی که بخواهند شستشوی مکانیکی را اجرا کنند، نیروی فیزیکی فرد برای رسوبزدایی و تمیزی مواد آلاینده و همچنین رسوبهای جمعشده نیاز است.
شستشوی شیمایی (CIP)
کمک گرفتن از حذف آلایندهها و مواد رسوبزا به صورت سیستماتیک باعث میشود تا روی سطح ممبران شاهد جمعشدن فولنتها نباشید. زمان هم بسیار مهم است و اینکه حتما باید به موقع این کار را انجام داد تا نتیجه مناسب حاصل شود. در روش شستشوی شیمیایی دادههای عملکردی سیستم را نرمالیز میکنند و با کمک نمودارهای نرمالایز، متوجه میشوند که آن زمان مهم و مناسب برای تمیزی و شستشوی فیلتر، چه زمانی است.
طراحی سیستم فیلتراسیون غشایی و نوعِ آلایندههایی که ممکن است باعث ایجاد رسوب شوند، در انتخاب روش شستشو تاثیر مستقیم میگذارند و مشخص میکنند که کدام روش مناسب است و باید از آن برای دریافت نتیجه مناسب، استفاده کرد. حتی ممکن است چند روش را با هم برای شستشو استفاده کنند. در حالت کلی این شستشو به این صورت است که فیلتر را با آب پرفشار شستشو میدهند. سپس آن را با مواد قلیایی تمیز میکنند. در مرحله بعد، مجدد فیلتر را با آب شستشو داده و این بار با مواد اسیدی میشویند. در مرحله آخر هم آن را با آب سرد آبکشی میکنند.
پیشتصفیه مناسب
اگر ممبران RO/NF باشد، حفرههای به نسبت کوچکتری در مقایسه با ممبران MF/UF در آنها وجود دارد. از این رو برای آنکه مانع از ایجاد رسوب در ممبران شوید، باید از سیستمهای متنوع پیشتصفیه، کمک بگیرید. دراین صورت میتوانید به کمک عملیات پیشتصفیه باعث شوید، آلایندههایی که در آب وجود دارند، به پایینترین سطح ممکن کاهش پیدا کنند. با این عمل، از سلامت و استاندارد بودن آب مطمئن خواهید شد.
اصلاح شرایط عملیاتی
اگر سیستم عملیاتی به خوبی طراحی شده باشد، میتواند در صورتی که فیلتر در بازه خاصی از دما یا تحت تاثیر PH، سرعت جریان یا فشار عملیاتی قرار گرفت، شرایط را متعادل نگه دارد. درواقع سیستم عملیاتی تمامی این متغیرها را بالانس کند و با این اقدام کمک میکند تا خیالتان از این بابت که دیگر فولنتها سطح فیلتر را مسدود نمیکنند، راحت باشد. قطعا حضور یک فرد متخصص که در زمینه تصفیه آب مهارت دارد، میتواند کمککننده باشد. زیرا او نیازها و شرایط فرایند را به طور کامل و البته درست، ارزیابی میکند؛ پس از آنکه تست پایلوت، آتوپسی ممبران و مطالعات تصفیه را انجام داد، یک راهکار تاثیرگذار و مناسب برای حذف رسوب ممبران یا جلوگیری از ایجاد آن، ارائه میدهد.
جمعبندی
در این مقاله از خلیج فارس، به طور کامل از فولینگ یا گرفتگی ممبران صحبت کردیم. دلایل ایجاد فولینگ غشای ممبران را بررسی کردیم و ضمن معرفی انواع آن، توضیح دادیم که چگونه میتوان آن را تشخیص داد و به چه صورت میتوان از ایجاد آن جلوگیری کرد. امیدواریم که مطالعه این مطلب پاسخ تمامی سوالات شما را در این زمینه داده باشد. از اینکه تا انتهای این مقاله همراه ما بودید، از شما سپاسگزاریم.