מבוא לעקרון העבודה של ממברנת אוסמוזה הפוכה (RO):
RO הוא הקיצור של אוסמוזה הפוכה באנגלית ופירושו אנטי-אוסמוזה בסינית.באופן כללי, תנועת מולקולות המים היא מריכוז נמוך לריכוז גבוה.עם זאת, כאשר מופעל לחץ על צד הכניסה, כיוון התנועה של מולקולות המים מתהפך, מריכוז גבוה לריכוז נמוך, ומכאן השם אוסמוזה הפוכה.
העיקרון של ממברנת RO: ממברנת RO, הידועה גם בשם ממברנת אוסמוזה הפוכה, היא טכנולוגיה שמפרידה בין נוזלים גדולים מגודל הנקבוביות של הממברנה באמצעות הפרש הלחץ ככוח המניע.נוזל העובר סינון ממברנה נתון ללחץ.כאשר הלחץ עולה על הלחץ האוסמוטי של ממברנת RO, הנוזל יחלחל בכיוון ההפוך.הנוזל הקטן מגודל הנקבוביות ייפלט במהלך תהליך החדירה, בעוד שהנוזל בריכוז גבוה מגודל הנקבוביות ייסתם על ידי הממברנה ויפרק דרך תעלת המים המרוכזת.פעולות אלו משמשות לטיהור, הפרדה וריכוז של הנוזל המקורי.
מדדי הביצועים העיקריים של ממברנת RO הם קצב ההתפלה, שטף המים וקצב ההתאוששות.קצב ההתפלה מתייחס למידת הטוהר בה הממברנה מיירטת יונים, כאשר קצב התפלה גבוה יותר מושג כאשר הוא מיירט יונים בצורה יעילה יותר.אינדיקטור ביצועים מרכזי נוסף הוא שטף, המתייחס לכמות מולקולות המים שיכולות לחדור דרך יחידת שטח של הממברנה.ככל שהשטף גדול יותר, כך ביצועי הממברנה טובים יותר.קצב ההתאוששות, לעומת זאת, מתייחס ליחס בין מים מתוקים לריכוז בזמן שהממברנה פועלת, כאשר יחס גבוה יותר מעיד על ביצועים טובים יותר של הממברנה.
בשל שלושת המאפיינים העיקריים הללו של ממברנות RO, הפיתוח של ממברנות RO הונחה לקראת השגת פריצות דרך בקצב התפלה גבוה, ייצור מים גדול ושיעור התאוששות גבוה, שכל אחד מהם יכול לייצר יתרונות כלכליים משמעותיים.
עבור אלמנטים של ממברנה אוסמוזה הפוכה, ברוב המקרים מקור המים אינו יכול להיכנס ישירות ליסודות מכיוון שהזיהומים הכלולים עלולים לזהם את הממברנה ולהשפיע על הפעולה היציבה של המערכת ועל תוחלת החיים של אלמנט הממברנה.טיפול מקדים הוא תהליך של טיפול במים הגולמיים לפי מאפייני הזיהומים שבהם, בתהליכים מתאימים, על מנת שיוכלו לעמוד בדרישות הקלט ליסודות ממברנת האוסמוזה ההפוכה.מכיוון שהוא ממוקם לפני אוסמוזה הפוכה בכל תהליך הטיפול במים, הוא נקרא טיפול מקדים.
מטרת הטיפול המקדים במערכות אוסמוזה הפוכה היא: 1) למנוע זיהום משטח הממברנה, כלומר למנוע זיהומים מרחפים, מיקרואורגניזמים, חומרים קולואידים וכו' מהיצמדות למשטח הממברנה או לסתום את תעלת זרימת המים של אלמנט הממברנה;2) למנוע אבנית על פני הממברנה.במהלך פעולת מכשיר האוסמוזה ההפוכה, כמה מלחים קשים להמסה כגון CaCO3, CaSO4, BaSO4, SrSO4, CaF2 עלולים להצטבר על פני הממברנה עקב ריכוז המים, ולכן יש צורך למנוע את היווצרותם של קשים אלו. להמיס מלחים;
3) להבטיח שהממברנה לא תהיה נתונה לנזק מכני או כימי, כך שלממברנה תהיה ביצועים טובים ותוחלת חיים מספקת.
בחירת תהליכי הטיפול המקדים עבור מערכות אוסמוזה הפוכה היא כדלקמן:
1) עבור מים עיליים עם תכולת מוצקים מרחפים של פחות מ-50 מ"ג/ליטר, ניתן להשתמש בשיטת סינון קרישה ישירה;
2) עבור מים עיליים עם תכולת מוצקים מרחפים של יותר מ-50 מ"ג/ליטר, ניתן להשתמש בשיטת קרישה, בירור, סינון;
3) עבור מי תהום עם תכולת ברזל נמוכה מ-0.3 מ"ג/ליטר ותכולת מוצקים מרחפים של פחות מ-20 מ"ג/ליטר, ניתן להשתמש בשיטת סינון ישירה;
4) עבור מי תהום עם תכולת ברזל פחות מ-0.3 מ"ג/ליטר ותכולת מוצקים מרחפים של יותר מ-20 מ"ג/ליטר, ניתן להשתמש בשיטת סינון קרישה ישירה;
5) עבור מי תהום עם תכולת ברזל גבוהה מ-0.3 מ"ג/ליטר, יש לשקול חימצון וסילוק ברזל, ולאחר מכן סינון ישיר או תהליך סינון קרישה ישיר.כאשר תכולת החומר האורגני של המים הגולמיים גבוהה, ניתן להשתמש בהכלרה, קרישה, בירור וסינון לטיפול.כאשר טיפול זה אינו מספיק, ניתן להשתמש בסינון פחם פעיל גם להסרת חומרים אורגניים.כאשר קשיות המים הגולמיים גבוהה וה-CaCO3 עדיין ישקע על משטח קרום האוסמוזה ההפוכה לאחר הטיפול, ניתן להשתמש בריכוך או בטיפול בסיד.כאשר מלחים אחרים קשים להמסה משקעים ומתגבשים במערכת ה-RO, יש להשתמש בחומרים נגד אבנית.ראוי לציין כי בריום וסטרונציום לא תמיד נוכחים בניתוח המים הגולמיים.עם זאת, אפילו בריכוזים נמוכים מאוד, הם יכולים בקלות ליצור קשקשים על פני הממברנה כל עוד תכולת הסולפט במים גדולה מ-0.01 מ"ג/ליטר.קשקשים אלו קשים לניקוי ולכן יש למנוע היווצרותם על פני הממברנה ככל האפשר.
כאשר תכולת הסיליקה במים הגולמיים גבוהה, ניתן להוסיף סיד, תחמוצת מגנזיום (או אבקה לבנה) לטיפול.כאשר ריכוז הסיליקה במי הזנת RO גדול מ-20 מ"ג/ליטר, יש לבצע הערכת נטיית קנה מידה.מכיוון שקשה לנקות את אבנית הסיליקה, יש צורך מאוד למנוע את היווצרותה על הממברנה.
זמן פרסום: אוגוסט-01-2023