مقدمة فى تصميم وحدات التناضح العكسى

تصميم وحدات التناضح العكسي ومحطات المياه سنتكلم اليوم عن

تحدثنا فى موضوع سابق

تصميم محطات مياة التحليةl عدد ونوع الممبرينات و الفيزلات

تحديد نوع وعدد الاغشية المطلوبة للوحدة

اولا استكمالا لما بدأناه في النص الاول بشأن اختيار وتحديد نوعية المعالجة الاولية ”pretreatment” يبقي لدينا الجديد عن “TOC” وهي مجموع المواد العضوية واثرها السلبي علي الاغشية وكيفية القضاء عليها في المعالجة الاولية.

كذلك قياس نسبة البكتريا واثرها علي الاغشية بالاضافة الي اساليب القضاء عليها قبل وحدة التناضح العكسي
وقبل أن نبدأ في تصميم وحدات التناضح العكسي نجد فكرة عامة عن التناضح العكسي”REVERSE OSMOSIS”

بحث كامل عن محطات التناضح العكسى

بالاضافة الي ما يلزم ملاحظته في فحص المياه لتصميم وحدات معالجة اولية مناسبة

مجموع المواد العضوية هو قيمة وجود المواد العضوية الذائبة والعالقة في مياه التغذية لوحدة التناضح العكسي
وتقاس بالملي جرام علي اللتر وهي لها تاثير غير مرغوب فيه علي اغشية التناضح العكسي حيث تسبب ترسبات
عضوية”organic fouling” علي الاغشية تؤدي الي تخفيض الانتاج وفي بعض الاحيان تؤدي الي مبالغة ملوحة مياه الانتاج وتصعب
ازالتها حتي مع الغسيل الكيميائي لهذا يلزم القضاء عليها قبل دخول المياه الي وحدة التناضح العكسي

[highlight color=”yellow”] يمكنكم مطالعة الموضوعات الآتية[/highlight]

الغسيل الكيميائى للبايوفاولينج والفاولينج العضوى وترسبات القشور لمحطات المياه

تحديد نوع الفاولينج على الممبرين من خلال الانتاج والاملاح وحلها

ويمكن القضاء عليها بعدة أساليب معزولة او متصلة , من الممكن أن تكون وحدة فلترة رملية مع معامل تجلط كافية لتجمع
المواد العضوية العالقة وحجزها علي الفلتر الرملي وهي أقل الأساليب كفائة ولا تصلح مع المواد العضوية الذائبة.

يمكن أيضا القضاء عليها بحقن نسبة من الكلورين”chlorine source ”

علي دخول الفلاتر فيعمل علي تكسير المواد العضوية ومن ثم ترسيبها علي سطح الفلتر.
أما انسب الأساليب في ازالة المواد العضوية العالقة وهو الفلتر الكربوني وهو فلتر يتضمن علي طبقة من الكربون تتجاوز
المياه عن طريقه فتعمل حبيبات الكربون علي اضمصاص “حجز” السيارات العضوية علي سطحه .
لا يلزم ان نقلق من المواد العضوية الا لو ارتفعت عن 3 جزء في المليون”3ppm” عندها يلزم القضاء عليها او خفضها
تحت 3 جزء في المليون. في وقت لاحق سوف تكون هناك نصوص عن تصميم فلاتر الكربون والفلاتر الرملية وانواع ونسب
حقن معاملات التجلط والتجبن.

بكتريا”BACTERIA”
يقاس عدد البكتريا باختبار تحديد عدد البكتريا الكلي”total bacterial count” وهو امتحان هام حيث يوضح فرصة تكون مستعمرات بكتيرية داخل وحدة التناضح العكسي او حتي داخل فترات المعالجة الاولية ومن ثم ننظر في أساليب التخلص من
البكتريا في الخطوط لتجنب تكون الترسبات البكتيرية داخل الاغشية”bio fouling”
يستعمل الكلورين في التخلص من البكتريا حيث ان 1 جزء في المليون كفيلة بالقضاء نهائيا علي البكتريا الموجوده في
المياه. ولكن الكلورين أيضا يستهلك في ترسيب المواد العضوية لهذا يمكن حساب معدل الكلورين المطلوب
لترسيب المواد العضوية والحديد والمنجنيز وغيرهم من المواد الذائبة التي يعمل الكلورين علي اكسدتها وترسيبها
وهذا من خلال تحديد ما يسمي بالمطلوب الكلوريني”chlorine demand” وأنا ارجو ان تُاستظهار المصطلحات بمعناها بالانجليزية وهذا لنتماشي مع الفكر العام حيث أن المصطلح اصله انجليزي لهذا سوف يكون له نفس المعني نحو كل المتخصصين أما بالعربية فقد
لا يعلم القلة عما تتحدث.
وسنتناول كيفية تحديد نسبة الكلورين المطلوبة في هذا  عن التطهير والتعقيم
ومن هذا كله نستطيع تحديد نسبة الحقن في المعالجة الاولية وطول الوقت ما يكون حقن الكلورين في أول مدد المعالجة الاولية ويفضل ان يكون علي دخول خزان التجميع او التغذية لادخار وقت وافي لتفاعلات الكلورين المغيرة لضمان اكبر كفائة وتاثير.

تاثير الكلورين علي الاغشية خطير حيث ان نسبة 1 جزء في المليون أثناء ساعة واحدة قد كان سببا تلف في الاغشية
او مبالغة الاملاح بصورة غير قابلة للتحسين لهذا باستمرار يلزم ان تكرار نسبة الكلورين في دخول مضخة الضغط
العالي وهذا بقياسها يدويا من خلال الفني بجهاز قياس الكلورين او ان تكون هناك وحدة قياس “ORP sensor” مثبتة علي الخط وتعطي اشارة بفصل المحطة أوتوماتيكيا في وضعية قياس أي نسبة للكلورين في دخول مياه التغذية وشطف الوحدة على الفور بالماء المُحلي.
أمثل وأنسب الوسائل في التخلص من الكلورين علي دخول خط التغذية هو حقن مادة مختزلة تعمل علي اختزال
الكلورين أو بمعني اوضح القضاء عليه وهي “SMBS” صوديوم ميتا باي سالفات وتكون نسبة الحقن باستمرار ثلاث أضعاف نسبة الكلورين التي يتم حقنها في المعالجة الاولية.
تحديد نوع وعدد الاغشية
أجد ان اهم البيانات لتصميم وحدة تناضح مقلوب هي مصدر المياه من حيث ان قد كانت مياه مجاري مائية أم مياه أبار جوفية أو مياه بحار
وايضاً نسبة الاملاح مقاسة بالملي جرام في اللتر أو بالجزء في المليون ومقدار المياه المطلوب انتاجها
تبقى انواع مغايرة ومتنوعة من الاغشية وبصفة عامة سنتحدث عما يهمنا من تلك الانواع في أكثرية اعمال وحدات التناضح
المتعارف عليها والمنتشرة في جمهورية مصر العربية والخليج, حيث نجد من حيث المقاس يبقى هناك أغشية بقطر 4″ وطول 1 متر
,” واغشية بقطر 8″ ونفس الطول السالف وفي الضئيل من المحطات ذات الإمكانيات الفائقة نجد اغشية بقطر 16″
لاسباب استثمارية اذا ارتفع معدل الانتاج المطلوب عن 3 متر مكعب في الساعة تُستخدم الاغشية بمطر 8″ وفي مستويات الانتاج الاقل من هذا يمكن استعمال الاغشية بمطر 4″
من حيث الاملاح تنقسم الاغشية الي ثلاث أشكال هي

أغشية مياه السنبور “Tap-water membrane”

وأغشية مياه ضئيلة الملوحة”brackish water membrane”

واغشية مياه البحر”sea water membrane”

ويمكن معرفة اكثر عبر

كل ما تود معرفته عن الأغشية الممبرين من حيث الشكل والتركيب والانواع

اغشية مياه السنبور تستخدم مع مياه لا تمر ملوحتها 1000 جزء في المليون

اغشية مياه الابار المالحة طفيفا وهي تستخدم مع مياه لاتزيد ملحتها عن 12000 جزء في المليون

اغشية مياه البحر وهي تستخدم مع مياه ملوحتها تبلغ الي 50000 جزء في المليون

يلزم قراءة كتيب معلومات الغشاء جيدا ولتسهيل إستيعاب كتيب المعلومات يلزم الاحاطة ببعض المفاهيم المهمه للتصميم

FLUX

الغشاء كما تعرفنا من النص الاول هو عبارة عن غشاء شبه منفذ ملفوف بخصوص مخرج المياه المحلاه كما هو مبين بالصورة, وتقاس مقدرة الغشاء بمقدار المياه المنتجة من كل متر مربع من هذا الغشاء في الساعة وهذا مهتم مصطلح الفلكس وهو اعداد المياه المنتجة بالمتر مكعب لكل متر مربع من سطح الغشاء في الساعة .
وتتغاير هذه القيمة بنوعية المياه وجودتها حيث تقل مع مبالغة العكارة والسيلت”silt” وصعود الاملاح والضد صحيح.

SDI

هي مؤشر عن الاجسام والعوالق المتواجدة بالمياه المغذية لوحدة التناضح العكسي والتي تمنح مؤشر عام عن فرصة حدوث
ترسبات وتكتلات علي سطح الغشاء ويمكن قياسها بجهاز قياس sdi ويجب الاتزيد عن 5 .

فيما يأتي جدول مضاهاة بين معدل flux و SDI لغشاء 8″ من اصدار مؤسسة DOW filmetic

نسق متنوع المراحل”multistage”
هو نسق نستخدم فيه مياه الاستبدال ذات الملوحة المضاعفة في تغذية فترة ثانية من الاغشية والمقصد منها مبالغة الانتاج

سيستم متنوع المجريات

“permeate staged system”

وهو سيستم نستخدم فيه المياه المحلاه من المجرى الاول في تغذية مجرى ثاني وهذا لازدياد جودة المياه المنتجة ومن نتائجها ندرة
الانتاج

RECOVERY

هي النسبة بين المياه المنتجة المحلاه الي المياه المغذية ويطلب تحديدها من الطليعة لاكمال التصميم ويحدث تحديدها علي حسب
مواصفة المياه من حيث الملوحة ومصدر المياه
في المياه ذات ملوح تبلغ الي 12000 يمكن رفع recovery الي 75 % اما في ملوحة مياه البحر وهي 35000 جزء في
المليون لا يمكن ان تزيد recovery عن 50 % وفي الملوحة من 13000 الي 30000 جزء في المليون تكون recovery من
% %45 الي 55%

وهناك معيار اخر لاختيار recovery

وهو عدد الاغشية المتتالية في صندوق الضغط فكلما ازداد عدد الاغشية امكن زيادةrecovery وفي الكتيب الفني لأغشية فلمتك نجد جدول اختيار recovery لأغشية المياه ضئيلة الملوحة وأغشية مياه البحر التي
تبدا من 35000 جزء في المليون

خطوات تصميم وتحديد عدد الاغشية

1- تحديد نوع الغشاء كما تم شرحه ويمكن المقارنة بين الإشارات التجارية commercial brandsالمتوفرة لنفس النوع عن طريق اجراء خطوات التصميم الاتية –
لكل شعار تجاري لنري في الخاتمة أيهم يحقق أعلي طرد للاملاح وتوفير للكهرباء عن طريق الحاجة الي مضخة ضغط عالي
ذات فعل وضغط منخفضين بالاضافة الي اي الإشارات التجارية سيحقق الغشاء المخصص بها اقل تكلفة للاغشية عن طريق
ارخص سعر واقل عدد مطلوب للمحطة ولكن مع الحفاظ علي جدارة المحطة عن طريق التصميم الامن واختيار نوع
وعلامة تجارية معتمد بها.

2- اختيار Flux 

كل غشاء تتغاير مقدرته والفلكس المخصص به حسب ملوحة ومصدر وجودة المياه من الجداول المرفقة يمكن اختيار الفلكس
الملائم

3 تحديد الرقم المطلوب  يتم تحديد عدد الاغشية المطلوب من المعادلة الاتي

عدد الاغشية = معدل السريان المطلوب انتاجه من المياه المحلاه مقسوم علي حاصل ضرب الفلاكس في منطقة سطح الغشاء

4- تنبأ عدد اوعية الضغط المطلوبة لفهم الاغشية
يمكن استنتاج عدد الاوعية على نحو مؤقت حيث اننا لن نتيقن من عدد الاوعية ولا حتي من عدد الاغشية على نحو ختامي الا بعد اجراء التصميم علي البرنامج المحاسبي المخصص بهذا الغشاء وهذا لأن اعداد المياه وضغطها علي أول غشاء في الصندوق لن تكون مساوية لاخر غشاء والبرنامج يحسب هذه الامور بالنيابة عنا ولكن ما نفعله هو تقريب المسافات علي انفسنا ولتسهيل التوصل الي عواقب ناجحة في اسرع وقت

ويمكن حساب عدد الاوعية ومقاسها من حيث عدد الاغشية التي يمكن استيعابها كالاتي

نحدد عدد المراحل في المحطة وهي عادة في المياه المالحة حتي 12000 جزء في المليون تتراوح من فترة الي مرحلتين ويمكن امتحان التصميم في الحالتين, اما في المياه المالحة حتي 50000 جزء في المليون فلن يزيد عد المراحل عن فترة واحدة قد تزيد عدد المجريات لتجميل جودة المياه المنتجة ولكن ليست المراحل والفرق بينهم تم توضيحه من قبل.

نحدد ايضاً عدد الاغشية المطلوب استيعابها بسهولة حيث متى ما اردنا تقصي recovery اعلي نزيد من سعة الصندوق للاغشية المتتالية والتي يمكن ان تبلغ الي 7 اغشية والمتوفر من الاوعية كثيرا ما تكون من 1 الي 6 اغشية كقدرة استيعابية للوعاء من الاغشية
بعد هذا نستخدم المعادلة الاتية

عدد اوعية الضغط = عدد الاغشية مقسوم علي الطاقة الاستيعابية للوعاء من الاغشية