طراحي سيستم اسمز معكوس

طراحي سيستم اسمز معكوس

طراحي سيستم اسمز معكوس واحدهای شیرین سازی آبهای شور با فرایند اسمز معکوس با رویکرد یکپارچه و سیستمی ضامن کارایی واحد در بلند مدت است. رعایت دقیق شاخص های طراحی و محدودیتهای فرایند تنها از طریق تسلط و شناخت بر فرایند اسمز معکوس و مبانی شیرین سازی انواع مختلف آبهای شور و پساب میسر است.

در طراحي سيستم اسمز معكوس، آب شور پس از گذشت از پیش تصفیه توسط پمپ های انتقال از مخزن ذخیره آب فیلتر شده از طریق فیلترهای کارتریج، بسوی لوله مکش پمپ های خوراک فشار قوی RO منتقل می شود. هدف اصلی استفاده از میکروفیلنرها محافظت از غشاهای RO در برابر آسیب می باشد. میکروفیلترها معمولا برای تأسیسات نمک زدایی با پیش تصفیه فیلتراسیون با بستر گرانولی استفاده می شوند. سیستم های پیش تصفیه ای که از غشاهای MF یا UF استفاده می کنند، معمولا فیلترهای کارتریج ندارند.

پمپ های خوراک فشار قوی جهت تحویل آب پیش تصفیه شده به غشاهای RO در فشار مورد نیاز طراحی شده اند، که معمولا فشار آنها در آب شیرین کن های صنعتی دریایی ۵۵-۸۵ بار می باشد. فشار خوراک واقعی مورد نیاز، مربوط به هر واحد شیرین سازی متفاوت بوده و عمدتاً با توجه به شوری آب منبع، دما، نفوذپذیری غشاهای SWRO انتخاب شده و بدین ترتیب ساختار سیستم RO تعیین می گردد.

نحوه طراحی ممبرانهای سیستم اسمز معکوس به گونه ای است که درون مخازن استوانه ای تحت فشار (Pressure vessel) نصب می‌گردند، که معمولا ۶-۸ عنصر در هر مخزن استوانه ایی قرار میگیرد(شکل زیر). مخازن استوانه ای تحت فشار چندگانه بر روی سازه های کمکی (قفسه ها) قرار دارند که خطوط (trains) RO را تشکیل می‌دهند. هر خط RO معمولا برای تولید بین ۱۰ و ۲۰ درصد از کل میزان جریان آب تولیدی (محصول) غشای نمک‌زدایی طراحی می‌شود.

دستگاه تصفیه آب صنعتی

 

طراحي پیش تصفیه سيستم اسمز معكوس دریایی

“موتور” و قلب طراحي سيستم اسمز معكوس SWRO، ممبران RO است. امروزه دو نوع از مواد مورد استفاده در ساخت عناصر غشایی SWRO عبارتند از : (۱) پلی آمید، و (۲) استات سلولز و مشتقات آن. همچنین غشاهای RO ساخته شده از پلی آمید به عنوان غشای کامپوزیت فیلم نازک شناخته می شوند. مزایا و معایب اصلی کامپوزیت فیلم نازک و غشای SWRO استات سلولز از نظر حساسیت آنها به پیش تصفیه آب دریا در جدول زیر ارائه شده است.

پارامترغشای کامپوزیت فیلم نازکغشای استات سلولز
عدم پذیرش(rejection ) نمک، %بالاتر (> 99/5 %)كمتر تا (95%)
Net driving pressure ، باركمتر (15-10) باربالاتر (15-30) بار
بار سطحي (Surface charge)آنيوني (محدوديت استفاده از منعقد كننده هاي پيش تصفيه كاتيوني)خنثي (بدون محدوديت بر روي منعقد كننده هاي پيش تصفيه)
تحمل كلر (chlorine tolerance)ضعيف (تا 1000 ppm-h) ضرورت کلرزدایی خوراکخوراك مداوم از ppm 2-1 كلر قابل قبول مي باشد.
تواتر نظافتبالاتر (هفته ها تا ماه ها)كمتر (ماه ها تا سال ها)
الزامات پیش تصفیهبالاتر (SDI>4)كمتر (SDI>5)
حذف مواد آلیبالانسبتا پايين
رشد بیولوژیکی بر روی سطح غشاممکن است مشکلات عملکردی ایجاد کندمحدود شده – نه به دليل مشكلات عملكردي
تحمل (pH tolerance)بالا (1-13)محدود شده (4-6)

عمدتا به دلیل حذف نمک بالاتر و فشارهای کاری پایین تر، امروزه طراحي سيستم اسمز معكوس غشاهای کامپوزیت فیلم نازک انتخاب بهتری برای اکثر تاسیسات غشای SWRO می باشند. البته جایی که منبع آب سرشار از مواد ارگانیک بوده و غشاهای استات سلولز از نظر کاهش گرفتگی بیولوژیکی، نظافت و نیاز به پیش تصفیه، دارای مزایای قابل توجهی می باشند. پرکاربردترین عناصر غشایی SWRO، کامپوزیت فیلم نازک، شامل دو ورقه غشایی که از سه طرف شان به هم چسبیده شده و در سمت چهارم باز شده است می باشد، مشابه یک پاکت نامه و بنابراین، به آنها پاکت غشایی نیز می گویند.

سطح بیرونی پاکت های غشای، که مواد معدنی آب منبع را نگه می دارند، دارای ساختار متخلخل مولکولی میکروسکوپی هستند که می تواند جامدات ذره ای و محلول، میکروارگانیسم ها و سایر ناخالصی های با اندازه کوچکتر از ۲۰۰ Da را ریجکت کند. این فیلم پلی آمید بر روی سطح پاکتهای غشایی که در واقع نمکها را از آب جدا می کند، معمولا ضخامت کمتر از ۰٫۲ میکرومتر دارد و جهت مقاومت در برابر فشار بالای مورد نیاز برای جداسازی نمک، توسط لایه غشایی ضخیم تر دوم پشتیبانی می شود که به طور معمول از مواد پلی سولفون با تخلخل بالاتر ساخته شده است و دارای چندین نوع ورودی با دهانه های غشایی بزرگتر می باشد.

طراحي غشاء نیمه تراوا سيستم اسمز معكوس

لایه های مبمران یا پاکت های غشایی توسط جداکننده خوراک(spacer) ضخیم تقریبا ۷۱/ ۰ میلیمتری جدا شده اند که کانال‌های خوراک را تشکیل داده و انتقال جریان خوراک – کنسانتره را در طول عناصر غشایی تسهیل می کند. در برخی از عناصر غشایی RO فاصله بیشتری بین پاکتها ( ۸۷/ ۰ میلیمتر) وجود دارد. هر چه کانال تغذیه بین پاکت ها گسترده تر باشد، قبل از اینکه غشاها به نظافت نیاز داشته باشند، رسوبات بیشتری جمع می شود. عناصر RO با جداکننده های ضخیم تر معمولا برای آبهای شور با پتانسیل رسوب گذاری بالا و سیستمهای فیلتراسیون با پیش تصفیه محدودتر، ترجیح داده می شوند.

گسترده ترين عناصر غشایی بکار رفته SWRO تجاری در دسترس، دارای قطر ۲۰ سانتی متر (۸ اینچ)، طول ۱۰۰ سانتی متر (۴۰ اینچ) می باشد و ۱۴-۱۱ m3 / d آب تصفیه شده(permeate) تولید می کند. همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، ممبراتها به صورت سری در داخل مخازن استوانه ای تحت فشار به یکدیگر متصل می شوند. معمولا، در یک Pressure vessel فشار از شش تا هشت ممبران غشای SWRO قرار گرفته است.

در صورتی که آب های خوراک RO با کدورت بسیار کم ((NTU) 0.1 >)، (۳ > (SDI15)) و ( ۱٫۰ TOC >) باشد از هشت ممبران در هر مجرا استفاده میشود. چنین آب خوراک RO با کیفیت بالا، به دو صورت می تواند به دست آید، اگر آب خام از آبگیر زیرسطحی با طراحی مناسب سرچشمه گیرد یا اگر از طریق آبگیر سطحی جمع آوری گردد، و از طریق طراحي سيستم اسمز معكوس فیلتراسیون تک یا دو مرحله ای طراحی شده، پیش تصفیه شود. معمولا، در طراحي سيستم اسمز معكوس که TDS آب دریای منبع زیاد و پتانسیل رسوب گذاری بالاتر و شار غشایی طراحی پایین تر باشد، از عناصر کمتری در هر مجرا استفاده می شود.

جریان تصفیه شده از غشاء اسمز معکوس

در بیشتر تاسیسات RO، كل جریان آب پیش تصفیه شده از قسمت جلویی مخازن استوانه ای تحت فشار غشایی وارد می شود و در انتهای عقب جمع آوری می شود. در عین حال، اخیرا بیشتر طرح های سیستم RO، مجموعه ای از جریان تصفیه شده از هر دو قسمت جلویی و انتهایی مجاری غشایی را ترکیب می کنند همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، برداشت مقداری از آب تصفیه شده از قسمت جلویی زمانی صورت می گیرد که غلظت مورد نظر TDS، کلرید و بور به ترتیب زیر ۲۵۰، ۱۰۰ و ۷۵/۰ میلی گرم در لیتر باشد، زیرا آب محصول جمع آوری شده از قسمت جلویی مجاری غشایی (معمولا دو تا سه ممبران اول) در حال حاضر این اهداف کیفی آب را برآورده می کند.

اگر برداشت از مخازن استوانه ای تحت فشار ابتدایی صورت نگیرد، آب محصول با کیفیت بالای تولید شده از این قسمت، با محصول تولیدی از غشاهای باقی مانده، که از کیفیت پایینی برخوردار است، در لوله جمع آوری مرکزی ترکیب می شود و سپس برای نیل به هدف نهایی کیفی، باید کل حجم محصول تولید شده با گذر از خط RO ثانویه مجددا تصفیه شود. توانایی جمع آوری آب محصول از ابتدا و انتها، امکان دستیابی به کنترل بهتر بر روی کیفیت آب نفوذی تولید شده توسط سیستم نمک زدایی و در برخی موارد افزایش کنترل روی گرفتگی غشاء RO را فراهم می آورد.

درصد بازیابی (Recovery) سيستم اسمز معكوس

نسبت بین حجم آب محصول تولید شده توسط سیستم نمک زدایی غشایی و حجم آب منبع مورد استفاده برای تولید آن، معمولا تحت عنوان بازیابی تعریف می شود و بصورت درصدی از حجم آب خوراک سیستم RO ارائه می شود. حداکثر بازیابی که توسط یک سیستم معین نمک زدایی غشایی تحت فشار حاصل می شود، عمدتا به شوری آب منبع و فشار اسمزی بستگی دارد که باید توسط پمپ های فشار قوی سیستم RO بر آن غلبه شود. همچنین در عین حال میزان بازیابی توسط پتانسیل گرفتگی و Scaling آب دریا محدود می شود. لازم به ذکر است که هر چقدر شوری و پتانسیل گرفتگی آب شور بیشتر باشد، می بایست بازیافت طرح مورد نظر کمتر باشد.

به عنوان مثال، شوری نسبت کمتر ( ۳۳ – ۳۵ ppt) اقیانوس آرام، اگر آب دریا دارای پتانسیل گرفتگی نسبتا کمی باشد، اجازه می دهد طراحي سيستم اسمز معكوس SWRO برای بازیابی ۵۰٪ صورت گیرد. دریای سرخ و دریای خلیج فارس دارای شوری ۴۲-۴۶ ppt هستند، و طراحی پایدار بازیابی سیستم SWRO 40 – ۴۵%  می باشد. برای سامانه های نمک زدایی در خاورمیانه که در معرض شکوفایی شدید جلبکی قرار دارند، طراحی پایدار بازیابی حتی کمتر از ۳۶-۳۸٪ می باشد. در صورتي که سامانه نمک زدايي مجهز به پیش تصفیه قدرتمندتری باشد بازیابی بیشتري (۴۰%-۴۵٪) حاصل می شود.

گرفتگی یا فولینگ ممبران

گرفتگی یا فولینگ ممبران زمانی اتفاق می افتد که مواد معدنی تغلیظ شده و شروع به رسوب گذاری (ترکیبات کریستالی می کنند که باعث گرفتگی در سطح غشا و عدم انتقال آب از میان غشاها میشوند. معمولا سامانه های نمک زدایی آب دریا تنها می توانند ۴۰%-۶۰٪ از آب منبع را به محصول با شوری پایین تبدیل کنند. عملکرد غشاء به دلیل فرسایش مصالح و گرفتگی برگشت ناپذیر عناصر غشایی، به مرور زمان به طور طبیعی رو به زوال می رود. معمولا، عناصر غشایی باید هر ۵-۷ سال جایگزین شوند تا عملکرد خود را از نظر کیفیت آب و مصرف انرژی برای جداسازی نمک حفظ کنند.

بهبود شیمیایی پلیمر ممبران غشا و فرایند تولید باعث شده است که غشاها دوام بیشتری داشته باشند و عمر مفید آنها افزایش پیدا کند. استفاده از سیستم های فیلتراسیون گرانولی با بستر دولایه یا سه لایه طراحی شده و فرآیند پیش تصفیه فیلتراسیون MF یا UF قبل از نمک زدایی RO باعث افزایش عمر مفید غشاها بیش از ۷ سال و فراتر از آن می شود. از طرف دیگر، تجربه عملی نشان می دهد که سیستم های پیش تصفیه غشای MF و UF که برای شارهای بسیار زیاد (Imh۸۰ یا بیشتر) طراحی شده اند معمولا منجر به تسریع فرسودگی عناصر غشایی SWRO پایین دست و کاهش عمر مفید آنها به زیر ۳ سال می شوند.

طراحی سیستم اسمز معکوس تک گذر

طراحي سيستم اسمز معكوس تک گذر برای تولید آب نمک زدایی شده در یک مرحله عبور، با استفاده از مجموعه ای از غشاهای RO که بطور موازی کار می کنند طراحی شده است. به طور کلی، بین ۸۰۰ تا ۹۰۰ ممبران دریایی نصب شده در ۱۰۰-۱۵۰ مجرا مورد نیاز است تا ۱۰۰۰۰ متر مکعب در روز (۶/ ۲ MGD) آب تصفیه شده برای استفاده آشامیدنی تولید شود. چیدمان معمول واحد شیرین سازی اسمز معکوس دریایی تک مرحله ای، شامل یک خط RO با سیستم اختصاصی پمپ انتقال آب دریا پیش تصفیه شده و به دنبال آن یک پمپ خوراک RO با فشار زیاد می باشد. عملکرد موتور پمپ خوراک فشار بالا با تجهیزات بازیابی انرژی همراه است.

سیستم های SWRO تک مرحله ای به طور گسترده ای برای تولید آب آشامیدنی استفاده می شوند. با این حال، این سیستم ها کاربرد صنعتی محدودی دارند که عمدتا به دلیل کیفیت آب تولید شده می باشد. حتی در صورت استفاده از عناصر غشای RO با بالاترین میزان حذف نمک – که امروزه به صورت تجاری در دسترس است. (حداقل حذف نمک اسمی %۹۹/۸۵ )، سیستم های نمک زدایی تک مرحله ای SWRO معمولا نمی توانند به طور مداوم محصولی با غلظت TDS کمتر از ۲۰۰ میلی گرم در لیتر، سطح کلرید کمتر از ۱۰۰ میلی گرم در لیتر، و غلظت بور پایین تر از ۵/ ۰ میلی گرم در لیتر، به ویژه هنگامی که دمای آب منبع بیش از ۱۸ درجه سانتیگراد (۶۴-۶۸ درجه فارنهایت) است را تولید کنند.

حذف یون بور در طراحي سيستم اسمز معكوس

در صورت نیاز به حذف بیشتر بور در این سیستم ها، از غشاهایی با حذف نمک بور بالا استفاده می شود، و یا هیدروکسید سدیم و آنتی اسکالانت به آب خوراک سیستم RO اضافه می شود تا pH را به ۸٫۸ یا بیشتر افزایش دهد، که به نوبه خود باعث بهبود حذف نمک بور می گردد. سیستم های RO تک گذر نیاز به فرآیند پیش‌تصفیه قوی دارند زیرا آنها آب نمک زدایی شده را در یک مرحله تولید می‌کنند و اگر کیفیت آب آنها با گرفتگی تسریع شده غشا RO ناشی از عملکرد ضعیف سیستم پیش‌تصفیه تحت تأثیر قرار گیرد، توانایی تصفیه مجدد آب محصول را ندارند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که حذف نامناسب عوامل گرفتگی توسط سیستم پیش‌تصفیه نه تنها بر ظرفیت تولید سیستم RO تأثیر منفی می‌گذارد بلکه منجر به کمتر شدن حذف نمک غشاء و همچنین کم شدن کیفیت آب محصول نیز می‌شود.

طراحی سیستم اسمز معکوس دو بار گذر

طراحي سيستم اسمز معكوس شیرین سازی آب شور

طراحي سيستم اسمز معكوس دو بار گذر معمولاً زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که شوری آب دریا نسبتا بالا باشد.(یعنی بالاتر از ۳۵۰۰۰ میلی گرم در لیتر) و یا الزامات کیفی آب محصول بسیار سختگیرانه باشد. به عنوان مثال، اگر آب منبع با شوری بالا/ دمای بالا (مانند آب دریای سرخ و آب خلیج فارس) در ترکیب با ممبرانهای دریایی با حذف نمک استاندارد (%۹۹/۶) استفاده شود، ممکن است که طراحی سیستم اسمز معکوس تک مرحله ای نتوانند محصول مناسبی را برای استفاده به عنوان آب آشامیدنی فراهم کنند. در این حالت، طراحی سیستم اسمز معکوس دو بار گذر ثابت کرده اند که چیدمان بسیار کارآمد و مقرون به صرفه تری برای تولید آب آشامیدنی می باشند. سیستم های RO با دو یا چند گذر نیز به طور گسترده برای تولید آب صنعتی با خلوص بالا مورد استفاده قرار گرفته اند.

طراحي سيستم اسمز معكوس دو گذر معمولا شامل ترکیبی از یک سیستم SWRO تک گذر و یک طراحی اسمز معکوس لب شور (BWRO) تک یا چند گذر متوالی می باشند. محصول سیستم ممبرانهای دریایی(به عنوان مثال گذر اول) برای اینکه آب نهایی با محتوای معدنی کم تولید شود، جهت تصفیه بیشتر به سیستم BWRO (یعنی گذر دوم) هدایت می شود. همچنین کنسانتره گذر دوم به خوراک سیستم SWRO جهت افزایش کارایی و ظرفیت تولید کلی سیستم نمک زدایی بازگردانده میشود. طراحی سیستم اسمز معکوس دو گذر در دو گروه اصلی طبقه بندی می شوند: سیستم های دو گذر متعارف و سیستم های دوگذر مجزا.

کیفیت آب محصول طراحی دو بار گذر و تک گذر

تجزیه و تحلیل مقایسه ای اطلاعات مربوط به کیفیت آب ارائه شده نشان می دهد که سیستم های RO دو گذر مجزاء معمولا کیفیت آب بهتری نسبت به سیستم های تک گذر، به ویژه از نظر مقدار TDS، سدیم، کلرید و بور دارند. لازم به ذکر است که کیفیت آب محصول سیستم های دوگذر مجزا حساسیت کمتری در مقابل تغییرات در پتانسیل گرفتگی آب دریای منبع یا کاهش عملکرد سیستم پیش تصفیه بالادست، دارد.

طراحی سیستم اسمز معکوس دو مرحله ای

طراحي سيستم اسمز معكوس دو مرحله ای عمدتاً برای به حداکثر رساندن تولید کلی سامانه نمک زدایی و کاهش حجم کنسانتره تخلیه شده استفاده می شوند. یک طرح کلی از یک سیستم RO دو مرحله ای در شکل ۷ نشان داده شده است. در این فرایند کل حجم کنسانتره تولید شده توسط مرحله اول به یک مرحله دوم اسمز معکوس جهت نمک زدایی بیشتر هدایت می شود. محصول هر دو سیستم قبل از استفاده نهایی، با هم ترکیب می شوند.

طراحی سیستم اسمز معکوس دو مرحله ای

طراحی سیستم اسمز معکوس ترکیبی با چندین گذر و مرحله

ممکن است چیدمان طراحي سيستم اسمز معكوس برای دستیابی به عملکرد بهینه متناسب با کیفیت آب منبع و اهداف نهایی کیفی محصول، به صورت ترکیبی از حالات در گذر و دو مرحله ای صورت گیرد. گزینه هایی برای کنترل گرفتگی میکروبی فرآیند گرفتگی میکروبی را می توان با ترکیبی از یک یا چند روش زیر کنترل کرد:

  • کاهش مواد ارگانیک قابل تجزیه بیولوژیکی در آب دریا
  • کاهش محتوای باکتریایی در آب دریای منبع
  • ایجاد شرایط هیدرودینامیکی در عناصر غشایی که اجازه نمی دهد باکتری های فعال به سطح غشا متصل شده و بیوفیلم تشکیل دهند.

کاهش منابع غذایی باکتریایی در آب منبع محتوای آلی آب دریای منبع می تواند توسط یک یا چند روش زیر کاهش یابد:

  • تجزیه بیولوژیکی در بالادست سیستم
  • انعقاد
  • جذب مواد ارگانیک در بالادست سیستم
  • حذف ملايم جلبک از منبع آب توسط سیستم شناورسازی با هوای محلول DAF و یا فیلتراسیون ثقلی

طراحي سيستم اسمز معكوس، تجزیه بیولوژیکی ارگانیک های بالادست

این روش، کارآمدترین روش از چهار روش ذکر شده در بالا می باشد، زیرا کل محتوای آلی می تواند به زیر سطح استاندارد ۱ میلی گرم در لیتر از TOC کاهش یابد، که میزان گرفتگی زیستی غشایی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. تجزیه بیولوژیکی می تواند با استفاده از فیلترهای با بستر گرانولی ثقلی۔ فیلترهای زیستی با عمق زیاد یا با سیستم فیلتراسیون غشایی به عنوان بیوراکتور غشایی (MBR) – نه به عنوان یک سیستم حذف ذرات- صورت پذیرد.

انعقاد

افزودن مواد منعقد کننده می تواند برای فیلترهای غشایی و گرانولی مفید باشد، به خصوص اگر مواد آلی موجود در آب منبع به طور عمده شامل NOMها باشد. با این حال، احتمالا افزودن مواد منعقد کننده سبب افزایش حذف مواد آلی محلول مانند مواردی که معمولا در طول شکوفایی جلبکی ایجاد می شود، نمی گردد.

جذب مواد آلی توسط کربن فعال

جذب کربن فعال می تواند ۱۰ تا ۳۰ درصد حذف TOC از آب منبع شور را به همراه داشته باشد، و هنگامی که با فیلتراسیون با بستر گرانولی ترکیب شود، می تواند حذف میکروارگانیسم ها در سیستم پیش تصفیه را به بیش از ۴۰٪ افزایش دهد. افزودن یک لایه ۳/۰- ۵/۰  متر ۰/۱-۵/۱ فوت) از کربن فعال گرانولی (GAC) در بالای آنتراسیت در فیلترهای با بستر ثقلی (که تحت عنوان نصب “carbon cap” نام گذاری می شوند. معمولا یک اقدام مؤثر برای کاهش مواد آلی محلول در طی شکوفایی جلبکی با شدت متوسط و زیاد به سطحی که از بروز گرفتگی بیولوژیکی بیش از حد غشاهای RO پایین دست جلوگیری کند، می باشد.

اگر از پیش تصفیه غشایی استفاده شود، می توان با وارد کردن کربن فعال پودری (PAC) به آب خام بالادست آشغالگیرهای ریز سامانه نمک زدایی، حذف مواد آلی محلول در آب منبع را افزایش داد. مقدار تزریق ۵/۰-۱ میلی گرم بر لیتر پلی آلومینیوم کلراید به ازای هر ۱ میلی گرم بر لیتر TOC است. عدم امکان بازیابی و PAC مصرفی و زیاد بودن استفاده از آن باعث شده که این روش در تاسیسات RO کمتر مورد استفاده قرار بگیرد.

حذف آرام بیومس جلبکی از منبع آب

از آنجا که توده جلبکی مقدار قابل توجهی از مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی را حمل می کند، حذف آرام آن توسط سیستم شناورسازی با هوای محلول DAF یا فیلتراسیون با بستر گرانولی ثقلی کند می تواند یک اقدام بسیار کارآمد برای کنترل انتشار مواد آلی در آب منبع و متعاقبا گرفتگی بیولوژیکی SWRO باشد.

کاهش محتوای باکتریایی آب منبع

غلظت میکروارگانیسم های موجود در آب منبع می تواند به طور موثری با روش های زیر کاهش یابد. قرار گرفتن در معرض اکسیدان های قوی(به عنوان مثال، گندزداها) یا نور ماوراء بنفش. یا محروم کردن میکروارگانیسم ها از اکسیژن با استفاده از عوامل احیاکننده قوی مانند متا بی سولفیت سدیم. این روش ها به طور خلاصه در زیر توضیح داده شده است.

کنترل رشد باکتریایی توسط اکسیداسیون میکروبی و غیرفعال سازی UV

چندین اکسیدان مانند کلر، دی اکسید کلر و کلرامین ها می توانند برای کنترل رشد میکروبی منابع آب سطحی استفاده شوند. مقرون به صرفه بودن غیرفعال سازی با استفاده از UV بستگی به کیفیت آب منبع و طراحي سيستم اسمز معكوس سیستم UV دارد. اگر آب منبع دارای کدورت بالایی باشد، مقدار مصرف اشعه ماوراء بنفش می تواند نسبتا زیاد و کنترل گرفتگی بیولوژیکی بی اثر باشد. برای عملکرد بهینه، توصیه می شود که کدورت آب منبع شور در معرض واحد UV از ۱۰ NTU تجاوز نکند. بهترین محل برای سیستم UV بین فیلتر کارتریج و غشا RO خواهد بود. با این حال، به دلیل محدودیت های فضا، نصب سیستم UV قبل از فیلترهای کارتریج قابل قبول است.

 کنترل رشد باکتریایی با کاهش اکسیژن

بسیاری از باکتری های دریایی از اکسیژن برای هضم زیستی مواد آلی محلول در آب اقیانوس محیط استفاده می کنند. بنابراین، حذف اکسیژن توسط مواد شیمیایی احیاکننده مانند بیوسولفیت سدیم مانع از رشد آنها می شود و درنهایت گرفتگی بیولوژیکی را بر روی غشاها از بین می برد. (ويلف و همکاران ، ۲۰۰۷).

در حالی که غیرفعال سازی میکروارگانیسم های عامل گرفتگی بیولوژیکی با کاهش اکسیژن در مدت زمان کوتاه چند روز تا ۱ هفته) مؤثر می باشد، در طولانی مدت، افزودن مداوم مواد شیمیایی احیاکننده، کنترل مؤثری را ایجاد نمی کند. دلیل این موضوع این واقعیت است که اکثر باکتری های دریایی کاملا هوازی نیستند و در شرایط بی هوازی نیز می توانند مواد آلی در آب خام را هضم زیستی کنند. بنابراین برای مشکلات شکوفایی جلبکی مانند شکوفایی که معمولا به مدت ۴-۶ هفته یا بیشتر دوام می آورند مناسب نیستند.

منبع: دستورالعمل طراحی سامانه های نمک زدایی، معاونت راهبری آب و فاضلاب کشور