تصفیه آب روشی است که طی آن آب های آلوده و شور توسط دستگاه های مخصوص تصفیه آب (تصفیه آب چیست؟) به آب شیرین و خالص تبدیل می شود. در فرآیند تصفیه آب بسته به نوع مصرف آب تصفیه شده از روش ها و دستگاه های مختلفی استفاده می شود. یکی از این روش ها اسمز معکوس یا ro است. در ادامه به بیان موضوعاتی چون؛ چگونگی تصفیه آب به روش اسمز معکوس، کاربرد و قیمت آن خواهیم پرداخت.
روش اسمز معکوس (RO) چیست؟
روش اسمز معکوس یا Reverse Osmosis یکی از روش های فیزیکی برای جداسازی ناخالصی ها از آب است که در دستگاه تصفیه آب آشامیدنی به صورت گسترده استفاده می شود. روش اسمز معکوس بر اساس فشار اسمزی که در حالت طبیعی میان دو محلول با اختلاف غلظت وجود دارد انجام می شود. فشار اسمزی و فرایند اسمزی در غشای نیمه تراوا در سال 1748 میلادی برای اولین بار توسط ژوان آنتوان دیده و کشف شد.
در حالت طبیعی یک اختلاف فشار طبیعی بین دو محلول با غلظت یونی متفاوت وجود دارد که به فشار اسمزی شناخته می شود. این اختلاف فشار در واقع نیرو محرکه ای برای ایجاد یک جریان بین دو محلول با غلظت های یونی متفاوت است. بر این اساس به صورت طبیعی تبادل در میان دو محلول برقرار می شود تا هر دو محلول به حالت تعادل برسند. این تبادل در واقع تبادل یون ها و ذرات و ناخالصی ها است.
حال اگر غشایی نیمه تراوا در میان دو محلول قرار داده شود، این غشا تنها اجازه عبور ذرات و مولکول های آب را می دهد و از عبور ناخالصی ها و یون های دیگر جلوگیری می کند. بر این اساس به صورت طبیعی جریان از سمت محلولی که غلظت پایین تری دارد (محلول خالص) به سمت محلول ناخالص برقرار می شود. این جریان تا زمانی که تعادل برقرار شود ادامه می یابد. آنچه در حالت طبیعی رخ می دهد فرایند اسمزی نامیده می شود.
حال اگر با اعمال فشاری بیشتر از اختلاف فشار اسمزی به محلولی که غلظت بیشتری دارد، جریان را برعکس کنیم، این فرآیند اسمز معکوس نامیده می شود. این فشار توسط یک منبع خارجی یعنی پمپ فشار قوی تأمین می شود. در فرآیند اسمز معکوس حرکت از محلول غلیظ تر به سمت جریان رقیق تر رخ می دهد. در این میان غشای نیمه تراوا تنها اجازه عبور مولکول های آب را می دهد. در نتیجه ناخالصی ها پشت غشا باقی مانده و آب خالص از غشا عبور می کند. نتیجه این فرآیند تصفیه آب است.
در روش اسمز معکوس جریان ورودی Feed یا همان خوراک در نهایت به دو جریان مختلف تقسیم می شود. جریان آب تصفیه شده Permeate و جریان غلیظ تر که با نام پساب Concentrate شناخته می شود. در برخی از سیستم های تصفیه، جریان پساب Concentrate دوباره به جریان خوراک Feed باز گردانده می شود تا در مصرف آب صرفه جویی شود. مهم ترین قسمت در این سیستم نیز غشای نیمه تراوا membrane است که وظیفه جداسازی فیزیکی را بر عهده دارد.
دستگاه اسمز معکوس
دستگاه اسمز معکوس Reverse Osmosis از جمله پرکاربردترین دستگاه هایی است که از آن به منظور تصفیه آب در مقیاس های مختلف خانگی، صنعتی و نیمه صنعتی استفاده می شود. این دستگاه در واقع با عنوان دستگاه آب شیرین کن شناخته می شود و روشی مورد قبول برای پاکسازی آب از آلاینده های موجود در آن است. از این دستگاه در کلیه صنایعی که نیاز به آب خالص دارند و در منزل برای تأمین آب شرب استفاده می شود. لازم به ذکر است که ابعاد دستگاه اسمز معکوس بسته به نوع مصرف و حجم آب خالص مورد نیاز متفاوت بوده و تعداد فیلترها تعیین کننده ابعاد آن است.
دستگاه تصفیه آب صنعتی در صنایع مختلفی که از دیگ های بخار و برج های خنک کننده استفاده می کنند یا نیاز به تصفیه پساب و آب خالص دارند، مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس در شیرین سازی آب شور دریاها، حذف انواع آلاینده ها از آب آشامیدنی خانگی، از بین بردن آلاینده ها و مواد بیماری زا از آب در صنایع داروسازی، تولید لوازم آرایشی و بهداشتی، صنایع برق، صنعت خودرو سازی و صنایع غذایی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه از قسمت های مختلفی به شرح ذیل تشکیل شده است:
- سیستم پیش تصفیه یا همان فیلترهای زغالی و شنی
- پمپ فشار قوی High pressure pump برای تامین فشار معکوس
- ممبران membrane یا غشای نیمه تراوا
- پرشر وسل Pressure vessels یا همان هوزینگ ممبران ها
- تجهیزات ابزار دقیق (مجموعه گیج ها، سنسورها، کلیدها و لو پرشر سوئیچ ها)
مهم ترین قسمت در روش اسمز معکوس Reverse Osmosis غشای نیمه تراوا است که املاح موجود در آب را بر اساس سایز و بار مولکولی جداسازی می کند. حفره های این غشا قادر است ذراتی با ابعاد یک ده هزارم میکرون را از آب آشامیدنی جداسازی کند.
مهم ترین مزیت دستگاه اسمز معکوس در مقایسه با سایر دستگاه های تصفیه آب، کیفیت پساب باقی مانده است. از آنجایی که در این روش از هیچ گونه ماده شیمیایی و افزودنی برای جداسازی استفاده نشده است، بنابراین پساب به دست آمده تنها از نظر غلظت املاح با آب تصفیه شده متفاوت است. حتی در بسیاری از این دستگاه ها در صورتی که TDS پساب بالا نباشد، جریان پساب دوباره به مدار تصفیه بازگشته و تصفیه می شود. امروزه این روش به عنوان بهترین، اقتصادی ترین و موفق ترین روش برای تصفیه آب در مقیاس خانگی، صنعتی و نیمه صنعتی شناخته می شود.
تصفیه آب به روش اسمز معکوس
روش اسمز معکوس یکی از رایج ترین روش هایی است که امروزه برای تصفیه آب در صنایع مختلف و در مقیاس خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش می تواند آب را به اصطلاح شیرین کرده و با موفقیت 99 درصد از املاح و ناخالصی های موجود در آن را جداسازی کند.
در تصفیه آب به روش اسمز معکوس کلیه املاح و آلاینده ها از قبیل ترکیبات آرسنیک، فلوراید، نیترات ها، ترکیبات سولفات، سرب و کلر به راحتی از آب آشامیدنی جداسازی می شوند. همچنین در این روش کلیه مواد جامد محلول در آب مانند گل و لای و زنگ زدگی لوله های آب، میکروارگانیسم های زنده مانند ویروس ها و میکروب ها و مواد شیمیایی مختلف که مهمترین آن ها کلر است از آب آشامیدنی حذف می شوند. این دستگاه همچنین می تواند طعم و بوی آب را بهبود بخشد و رنگ آن را از بین ببرد.
همچنین گفته می شود بهترین روش برای از بین بردن سختی آب و کاهش فلزات سنگین محلول در آب استفاده از دستگاه های تصفیه آب به روش اسمز معکوس است. غشای نیمه تراوای مورد استفاده در دستگاه های اسمز معکوس قادرند به راحتی کلیه املاح موجود در آب را جداسازی کنند. تنها در صورتی که TDS جریان ورودی بالا باشد، باید از پمپی با فشار بالاتر استفاده شود تا جداسازی به خوبی صورت گیرد.
این تکنولوژی در تصفیه آب بسیار موفق بوده و قادر است در مقیاس بسیار زیادی آب را تصفیه کند. این در حالیست که هزینه های این روش در مقایسه با روش های دیگر مانند تبادل یونی، تقطیر و غیره بسیار کمتر است. هزینه های انرژی، راه اندازی، نصب و نگهداری از این دستگاه نیز در مقایسه با سایر روش ها بسیار کمتر است. روش کارکرد آن نیز بسیار ساده بوده و نیاز به اپراتور متخصص ندارد. بر این اساس افراد بسیار زیادی در مقیاس صنعتی، نیمه صنعتی و خانگی تمایل به نصب این دستگاه برای تصفیه آب آشامیدنی و مصرفی دارند.
کاربرد اسمز معکوس
امروزه با گسترش صنایع بزرگ و کوچک، نیاز به استفاده از آب خالص به شدت افزایش یافته است. به طوری که صنایع مختلف در مقیاس گوناگون اقدام به نصب و راه اندازی دستگاه های تصفیه آب کرده اند. همچنین با افزایش جمعیت نیاز به آب شرب تصفیه شده شهری نیز به شدت افزایش یافته است. بر این اساس به صورت گسترده از دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس در مقیاس خانگی، صنعتی و نیمه صنعتی برای بالا بردن کیفیت آب مورد نیاز استفاده می شود. این روش در اغلب دستگاه های تصفیه آب دریا نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
از جمله کاربردهای سیستم تصفیه آب اسمز معکوس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
تولید آب شرب شهری در تصفیه خانه ها و صنایعی که از دیگ های بخار و برج های خنک کننده استفاده می کنند مانند صنایع غذایی، صنایع نوشابه سازی، داروسازی و آبمیوه سازی، صنایع لبنی، آزمایشگاه ها و بیمارستان ها، صنایع نساجی، مرغداری، مراکز پرورش ماهی، شرکت ها و ادارات، رستوران ها، کافی شاپ ها، کارواش ها و صنایع کشاورزی.
برای صرفه جویی در مصرف آب پساب تولید شده در بسیاری از این صنایع توسط سیستم اسمز معکوس بازیابی می شود. بنابراین پساب تولید شده دوباره تصفیه شده و به چرخه تولید باز می گردد.
تصفیه فاضلاب در صنایع فلزکاری و آبکاری، حذف نمک و فلزات سنگین از محل دفن زباله ها و در آب های زیرزمینی، صنایع چاپ و تولید داروهای ارگانیک نیز از دیگر مواردی است که در آن از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس استفاده می شود.
از دیگر کاربردهای این دستگاه تصفیه می توان به تغلیظ مواد غذایی مانند نوشیدنی ها و آبمیوه ها در صنایع غذایی و آبمیوه سازی اشاره کرد. این روش از نظر اقتصادی بسیار به صرفه بوده و در آن از انرژی حرارتی استفاده نمی شود. بنابراین از این روش می توان در تولید محصولات غذایی حساس به دما استفاده کرد. نظافت تجهیزات و ماشین آلات صنایع غذایی نیز به کمک آب تصفیه به دست آمده از روش اسمز معکوس انجام می شود.
فیلتر اسمز معکوس
فیلتر اسمز معکوس membrane مهم ترین بخش از دستگاه تصفیه آب به شمار می رود. این فیلتر از یک لایه فیلم نازک پلی آمید TFC یا از جنس سلولز استات CTA و در نهایت مخلوطی از هر دو تولید می شود. این لایه ها به صورت مارپیچ یا حلقوی روی یک لوله استوانه ای شکل پیچیده شده یا به صورت فیبر توخالی داخل یک لوله استوانه ای قرار داده شده اند.
غشاهای تولید شده از جنس سلولز استات برای تصفیه آب در مقیاس خانگی کافی هستند. این در حالیست که اگر نیاز به تصفیه حجم بیشتری آب در مقیاس نیمه صنعتی یا صنعتی باشد، باید از غشاهای پلی آمید استفاده شود. میزان حذف TDS در این غشاها بیشتر از 95 درصد بوده و بسیار با دوام و محکم هستند. میزان دما، فشار، PH و TDS آب ورودی و نوع غشا بر عملکرد سیستم دستگاه تصفیه اسمز معکوس تأثیر گذار است.
در دستگاه های تصفیه آب خانگی چند مرحله ای فیلتر تصفیه آب شماره چهار همان فیلتر اسمز معکوس است که از غشای نیمه تراوا ساخته شده و فشار مورد نیاز آن به کمک پمپ تأمین می شود. این فیلتر دارای بالاترین درصد جداسازی در مقایسه با سایر مراحل در دستگاه های تصفیه آب خانگی چند مرحله ای است.
از جمله مزایای فیلتر اسمز معکوس در دستگاه های تصفیه آب می توان به بالاترین میزان جداسازی در تصفیه آب اشاره کرد. طول عمر بالا نیز یکی دیگر از مزایای این فیلتر است. این فیلتر هر یک سال و نیم تا دو سال نیاز به تعویض دارد. کاهش میزان مصرف آب نیز از جمله مزایایی است که به دنبال استفاده از این فیلترها ایجاد شده است. فیلترهای اسمز معکوس میزان تولید پساب های آلوده را به شدت کاهش می دهند.
قیمت دستگاه اسمز معکوس
همان طور که قبلاً اشاره شد، دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین دارای مقیاس های مختلفی از جمله صنعتی، نیمه صنعتی و خانگی است. این اختلاف در ابعاد و کاربرد می تواند بر قیمت دستگاه تأثیر بسزایی داشته باشد.
همچنین در مقیاس صنعتی از مراحل پیش تصفیه، مراحل سختی گیری و سیستم دوزینگ کلر زدایی قبل از انجام این فرآیند و از مراحل گندزدایی با اشعه ماوراء بنفش و کلر زنی بعد از تصفیه استفاده می شود. بر این اساس هزینه های تصفیه در مقیاس های مختلف متفاوت است.
از جمله عوامل تأثیر گذار بر قیمت این نوع دستگاه تصفیه در مقیاس صنعتی می توان به ظرفیت دستگاه، میزان TDS جریان ورودی، میزان TDS جریان خروجی مورد نظر، درصد بازیافت، برند و نوع تجهیزات به کار رفته در دستگاه، جنس شاسی نگهدارنده، نوع تجهیزاتی که در قسمت کنترل به کار رفته است و غیره اشاره کرد.
بنابراین با توجه به آنکه تعداد قطعات و فیلتر ها با توجه به مقیاس منطقه مورد نظر و حجم آب ورودی متفاوت است، بنابراین قیمت دستگاه نیز متغیر خواهد بود. برای آگاهی از قیمت این نوع دستگاه تصفیه تنها کافیست با شرکت های معتبر و مورد اعتماد در این زمینه ارتباط برقرار کرده و از کارشناسان مجرب در این زمینه مشاوره دریافت نمایید.
شرکت باران بهاری در سال ۱۳۷۹ با ابداء اولین دستگاه تصفیه آب به روش اسمز معکوس در ایران تاسیس شد و اکنون با ۲۲ سال سابقه در تولید دستگاه های تصفیه آب و انجام ۴۷۰ پروژه موفق آماده خدمت گذاری به مردم عزیزمان است.