طراحی پیش تصفیه مناسب در تاسیسات شیرین سازی آب , به ویژه در روش اسمز معکوس , درافزایش طول عمر و کارکرد بهینه تجهیزات , کیفیت و کمیت آب تولیدی به شدت تاثیر گذار است. آب خالص (H2O) عاری از هر گونه مواد معدنی , عناصر شیمیایی , ذرات نامحلول و آلودگی میکروبی است که در اصطلاح آب مقطر نامیده می شود. اما آب دریاها , رودخانه ها و چاهها با توجه به شرایط آب و هوایی , نوع خاک و بستر زمین و یا پساب ها و آلودگی های منطقه ای , ذرات محلول و نامحلول گوناگونی به همراه دارد که این ناخالصی ها به دو دسته تقسیم می شوند.
ذرات محلول در آب :
شامل کلیه عناصر شیمیایی محلول در آب مانند کلسیم ,منیزیم ,سولفات , سدیم , کلراید و ... است و با شاخص TDS یا EC (هدایت الکتریکی) در واحد mg/lit یا میکروزیمنس در سانتی متر اندازه گیری می شود.
ذرات نامحلول در آب :
شامل کلیه ذرات معلق و نامحلول در آب مانند گل و لای , ذرات کلوئیدی , روغن , چربی ها , جلبک , ویروس ها ,میکروب ها و ... است که این ذرات به دلیل گستردگی و تنوع , با شاخص های گوناگونی اندازه گیری می شوند که مهمترین آنها کدورت و شاخص لجن است.
الف : کدورت : (Turbidity)
ذرات معلق آب مانند گل و لای , خام رس و غیره عموما در سایز بالای یک (1) میکرون ایجاد کدورت می کنند که با دستگاه کدورت سنج قابل اندازه گیری است و واحد اندازه گیری آن NTU می باشد. کدورت مناسب برای آب خام ورودی به دستگاه اسمز معکوس زیر 0.01 می باشد.
ب: SDI یا شاخص اندازه گیری لجن (silt Density Index)
اسمز معکوس RO، فرآیندی است که در آن، یک جریان آب ورودی حاوی املاح و آلاینده‌ها، ضمن عبور از یک غشاء نیمه تراوا به دو جریان جداگانه تقسیم می‌شود. یک جریان، حاوی ذرات و املاح جدا شده و یک جریان دیگر، آب خالص و تصفیه شده دارای درجه خلوصی بالای 96 تا 98 درصد می‌باشد.
با توجه به حساسیت بالای ممبران‌های اسمز معکوس بکار رفته در این سیستمها، طراحی بخش "پیش تصفیه"، از اهمیت بسیاربالایی برخوردار است. علاوه بر حذف ذرات جامد و معلق با سایز بالا، باید سختی آب نیز کم شود تا از تشکیل رسوب روی ممبرانها جلوگیری شود.
SDI اندازه گیری ظرفیت رسوب گذاری آب در سیستم های اسمز معکوس می باشد. این تستʿ سرعت تحت فشار قرار گرفتن فیلتر 0.45 میکرون در هنگام فشار ثابت 2/1 bar یا (30 psi) را اندازه گیری می کند. SDI درصد افت میزان جریان آب در دقیقه در حین عبور از فیلتر را می دهد.
کلیه ذرات معلق و نا محلول در آب بزرگتر از 0.45 میکرون , با این شاخص اندازه گیری می شود. در این روش حتی ذراتی که ایجاد کدورت نمی کنند نیز اندازه گیری می شود. بهترین عدد SDI برای ورود به ممبرانها دستگاه اسمز معکوس , (بر اساس پیشنهاد سازندگان مختلف ممبران) کوچکتر از 3 است. در صورتیکه SDI آب ورودی به ممبران بزرگتر از 5 باشد , در کمتر از چند هفته ممبرانها با گرفتگی شدید و کاهش تولید مواجه می شوند و برای رفع مشکل طراحی , پیش تصفیه مناسب توصیه می گردد.
شاخص لجن بین 3 تا 5 شستشوی مکرر (حداکثر 6 ماه یکبار) ممبرانها را می طلبد که در نهایت به کاهش طول عمر ممبرانها منجر می شود.
برتری شاخص SDI نسبت به کدورت
در شاخص SDI کلیه ذرات کوچکتر از 0.45 میکرون اندازه گیری می شود.
نوع , رنگ و حتی حجم ذرات معلق در SDI قابل مشاهده است.
دقت شاخص SDI بیشتر است.
نوع ذرات معلق جمع شده روی فیلتررا می توان با کمک آزمایشگاه مشخص کرد.
روش اندازه گیری شاخص لجن (SDI) :
ابتدا اتصال دنده ای دستگاه را به مسیر آب مورد آزمایش متصل کنید.
شیر ورودی را باز کرده و به مدت 20 ثانیه اجازه دهید آب جاری شود.
فیلتر استاندارد را به آرامی درون محفظه و اورینگ مربوطه را روی آن قرار دهید. دقت کنید تا با دست آلوده فیلتر استاندارد را لمس نکنید.
فشار آب ورودی به محفظه را دقیقا روی 2/1 bar یا 30 psi توسط شیر فشار شکن , تنظیم و دقت کنید تا در حین اندازه گیری SDI ,فشار تغییری نکند.
پس از تنظیم فشار با استفاده از کرنومتر زمان پر شدن ظرف استاندارد 500 سی سی را اندازه بگیرید و به عنوان T0 ثبت کنید . ( همچنین می توانید زمان پر شدن ظرف استاندارد 100 سی سی را نیز جایگزین 500 سی سی کنید اما دقت محاسبات در 500 سی سی بالاتر است .)
پس از اندازه گیری زمان T0 , به مدت 15 دقیقه اجازه دهید آب با فشار ثابت از فیلتر عبور کند .( نباید فشار از 2/1 بار کمتر و یا بیشتر شود ) این زمان با T نشان داده می شود.
پس از پایان زمان 15 دقیقه , بار دیگر زمان پر شدن ظرف 500 سی سی ( یا 100 سی سی) را اندازه گیری نمایید تا زمان T15 بدست آید.
عدد T0 و T15را در فرمول زیر قرار دهید تا شاخص SDI بدست آید .(بر حسب ثانیه ) به جای T عدد 15 را قرار دهید .(در صورتیکه زمان عبور آب از فیلتر به 10 و 5 دقیقه کاهش داده شده است , عدد 10 یا 5 را در فرمول قرار دهید).
نکته :
در اندازه گیری SDI, بر اساس کیفیت آب , می توان زمان 15 دقیقه را به 10 و 5 دقیقه نیز کاهش داد . زیرا در صورت بالا بودن SDI, در مدت زمان 15 دقیقه فیلتر به کلی دچار گرفتگی شده و اندازه گیری زمان بعدی ممکن نمی شود . جدول زیر بر اساس SDI های مختلف , زمان مناسب T را نشان می دهد .
|
SDI Range
|
Time
|
|
20-0
|
5 Minute
|
|
10-0
|
10 Minute
|
|
6.67-0
|
15 Minute
|
به طور تجربی می توان زمان دقیق هر نوع آب را بدست اورد. به طور مثال برای اندازه گیری SDI آبی که شناختی نسبت به آن ندارید , با 15 دقیقه تست بگیرید و اگر دیدید که در زمان 15 دقیقه مسیر آب مسدود شد و به علت گرفتگی فیلتر اندازه گیری زمان دوم مقدور نسیت , بار دیگر با زمان 10 دقیقه اندازه گیری کنید و همین طور در صورت تداوم گرفتگی با زمان 5 دقیقه می توان تست را انجام داد. و در صورتیکه در مدت 5 دقیقه هم قادر به انجام اندازه گیری نبودید , یعنی شاخص لجن بیش از 20 است.
راه حل دیگر , تخمین شاخص لجن از زمان T 0 (زمان اولیه برای پر شدن مخزن 500 سی سی ) است. به طور تجربی در SDI های کمتر از 3 , زمان T0 کمتر از 30 ثانیه است و در SDI های بالای 6.67 ( که می بایست با زمان 10 دقیقه تست شود) T0 به 60 ثانیه و بیشتر می رسد. در T0 بیش از 100 ثانیه می بایست زمان 5 دقیقه در نظر گرفته شود . البته زمان ها تقریبی است و ممکن است در آبهای مختلف این زمانها کم یا زیاد شود .
در حال حاضر فیلتر استاندارد 0.45 میکرون در داخل کشور تولید نمی شود و لذا به استاندارد بودن فیلتر ها و تاریخ تولید و انقضا آن توجه کنید.
با ارسال نمونه ذرات نا محلول روی فیلتر به آزمایشگاه , می توان به ماهیت این ذرات پی برد.شاخص SDI هیچ ارتباطی با شوری آب ندارد.
ملاک این شاخص برای آب ورودی به RO , بعد از فیلتر کارتریج است.
این آزمایش در شرکت آزمون سلامت آسا(آزمایشگاه آسا) انجام و نتایج با صحت و دقت بالا گزارش میگردد.