دورة كيفية تشغيل وصيانة محطات المياة المفاهيم
مفهوم الاسموزية والضغط الاسموزي اللازم لتحلية المياة
سنبدأ معكم عبر مدونتكم مدونة التناضح العكسي سلسة موضوعات حول تشغيل وصيانة محطات المياه مع الكيمائي / دسوقي الشيخ سيكون هذا الموضوع بدايتها وسيتم ارفاق باقي الموضوعات في اسفل الموضوع
ماذا يعنى الإصطلاح( RO ) :
هى اختصار لتعبير Reverse Osmosis و التى تترجم إلى الخاصية الأسموزية العكسية ..
وكيف يتسنى لنا فهم عكس ظاهرة دون أن نعرف الخاصية نفسها ، فهيا بنا نرجع بالذاكرة إلى ما قمنا بدراسته فى المراحل المدرسية عن الخاصية الأسموزية ( Osmosis ) .
وكيف يتسنى لنا فهم عكس ظاهرة دون أن نعرف الخاصية نفسها ، فهيا بنا نرجع بالذاكرة إلى ما قمنا بدراسته فى المراحل المدرسية عن الخاصية الأسموزية ( Osmosis ) .
فماذا تعنى Osmosie :
عندما يفصل غشاء شبه منفذ Semi permeable membrane بين محلولين مختلفى التركيز .. فإنه يكون لدى المحلول الأقل تركيزا رغبة فى التحرك إلى المحلول الأعلى تركيزا خلال الغشاء المشار إليه( فى إتجاه إختزال التركيز الأعلى ) . يستمر إنتقال المحلول الأقل تركيزا إلى ا لأعلى إلى أن يتعادل التركيزين وتسمى هذه النقطة نقطة التعادل .
لتبسيط فهم هذه الظاهرة لو أحضرنا ثمرة بطاطس وقمنا بعمل حفرة بها .. ووضعنا فيها قليلا من ملح الطعام .. لو عدنا إليها بعد فترة زمنية لوجدنا هذه الحفرة قد امتلأت بعصارة مائية من داخل الثمرة .
الضغط الذى يتساوى عنده التركيزين وتتوقف عنده حركة المحلول يطلق عليه الضغط الأسموزى والذى يترجم إلى( OP ) ، ويعبر عنه بالمعادلات الحسابية بالرمز( باى ) .. معلش الرمز مش موجود على keyboard بتاع التليفون .
هذه هى Osmosis .. هى إنتقال المحلول الأقل تركيزا إلى الأعلى تركيزا .. وأعتقد أنه أصبح بديهيا أن Reverse Osmosis هى أن ينتقل المحلول عكس رغبته يعنى من التركيز الأعلى إلى الأقل.
Reverse Osmosis:
• هى إجبار المحلول للتحرك عكس رغبته يعنى من التركيز الأعلى إلى التركيز الأقل خلال غشاء شبه منفذ وذلك بتطبيق قوة ( ضغط ) يتغلب على الضغط الاسموزى للمياه المراد تحليتها.
• طلمبة الضغط العالى والتى تترجم إلى High Pressure Pump و تختصر إلى HPP بالمحطة هى التى تقوم بتطبيق ذلك الضغط الذى يتغلب على الضغط الأسموزى للمياه .
• ولمعرفة قيمة الضغط المطلوب تطبيقه لتحلية مياه ما .. يجب أولا معرفة الضغط الأسموزى لها ..
• وجد أن هناك علاقة بين الضغط الاسموزى والذى يترجم إلى Osmotic Pressure ويختصر إلى (OP) للمياه وملوحتها تحددها العلاقة التالية :
OP = TDS × 0.01165 psi
•الناتج من هذه المعادلة يقاس بوحدة psi وهى إختصار لتعبير pound
per square inch وتترجم إلى رطل / بوصة ٢ ..
ولتحويلها إلى bar يتم ضرب الناتج × 0.07 .
per square inch وتترجم إلى رطل / بوصة ٢ ..
ولتحويلها إلى bar يتم ضرب الناتج × 0.07 .
و دلوقتى ناخد مثال .. احسب الضغط الاسموزى بالبار لمياه ملوحتها 30000 ppm
الإجابة ..
OP = TDS × 0.01165 = 30000× 0.01165 = 349.5 psi
• وللتحويل إلى بار يتم ضرب الناتج × 0.07
= 349.5 × 0.07 = 24.5 bar
![]()
إنتهىنا بحساب الضغط الأسموزى لمياه
ملوحتها30000 ppm بقيمة 24.5 bar ..
جاءتنى تعليقات كتيرة من زملاء كانوا يظنون أنها قيمة ضغط التشغيل ، ويستقلون هذه القيمة على التشغيل ،
وللأسف كانت كلها تعليقات من متخصصين بالمجال مع أننا ذكرنا أننا لن نستطيع معرفة الضغط اللازم لتحلية الماء إلا بمعرفة الضغط الاسموزى لها .. ثم يلزم تطبيق ضغط يتغلب على هذا الضغط الأسموزى .. مما يعنى أن الضغط اللازم لتحلية مياه ما أو لنقل ضغط التشغيل هو أكبر من الضغط الاسموزى .. ولكن أكبر إلى أى مدى ؟ :
ملوحتها30000 ppm بقيمة 24.5 bar ..
جاءتنى تعليقات كتيرة من زملاء كانوا يظنون أنها قيمة ضغط التشغيل ، ويستقلون هذه القيمة على التشغيل ،
وللأسف كانت كلها تعليقات من متخصصين بالمجال مع أننا ذكرنا أننا لن نستطيع معرفة الضغط اللازم لتحلية الماء إلا بمعرفة الضغط الاسموزى لها .. ثم يلزم تطبيق ضغط يتغلب على هذا الضغط الأسموزى .. مما يعنى أن الضغط اللازم لتحلية مياه ما أو لنقل ضغط التشغيل هو أكبر من الضغط الاسموزى .. ولكن أكبر إلى أى مدى ؟ :
نستطيع الإجابة على هذا السؤال إذا وضعنا المعاملات الآتية فى الإعتبار :
° وجود محابس ، وصمامات ، وخطوط بأقطار مختلفة تحتاج إلى ضغط لإحداث سريان للماء خلالها.
° قد نحتاج إلى طاقة لرفع المياه المنتجة إلى خزانات قد تتواجد أعلى المحطة .
° توصيل المياه المنتجة عبر خطوط إلى خزانات تكديس .
° التغلب على فرق الضغط بين دخول مياه التغذية ، وخروج مياه Reject .
° إرتفاع قيمة ملوحة مياه التغذية داخل Pressure Vessels عند إنتقالها من غشاء إلى آخر حيث أن المياه داخل الأنبوبة لم تعد هى مياه التغذية التى بدأنا بها .. ولكنها أصبحت خليط من Feed , Brine , ولهذا يعبر عنها بخليط Feed Brine Mixture ..
هذا بالإضافة إلى إختلاف تركيز هذا الخليط داخل الغشاء الواحد والذى يطلق عليه Concentration Polarization .
هذا بالإضافة إلى إختلاف تركيز هذا الخليط داخل الغشاء الواحد والذى يطلق عليه Concentration Polarization .
° التغلب على Back Pressure للماء المنتج .
هذه المعاملات التى تم ذكرها تمثل ما يطلق عليه
Net driving Pressure والتى تختصر إلى( NDP ) ..
والتى يعبر عن قيمتها بالمعادلة الآتية :
Net driving Pressure والتى تختصر إلى( NDP ) ..
والتى يعبر عن قيمتها بالمعادلة الآتية :
NDP = Operation Pressure – Osmotic pressure.
• هناك معادلات دقيقة جدا لحساب ضغط التشغيل .. كم بالضبط ؟
هذا ما سنعرفه فى معادلات التصميم فى حينه .. أما الآن يكفى أن نعلم أن الضغط اللازم لتحلية مياه ما غالبا” يكون أكثر من ضعف الضغط الاسموزى .
لنتعرف في بداية رحلتنا في عالم المياه علي انواع المياة المالحة
هذا ما سنعرفه فى معادلات التصميم فى حينه .. أما الآن يكفى أن نعلم أن الضغط اللازم لتحلية مياه ما غالبا” يكون أكثر من ضعف الضغط الاسموزى .
لنتعرف في بداية رحلتنا في عالم المياه علي انواع المياة المالحة
انواع المياه المالحة :
1 . Brackish water :
هى مياه ملوحتها حتى 10000ppm
2 . Sea water :
هى ملوحتها اكتر من من 10000ppm
ملوحة المياه يعبر عنها بتعبير Total Dissolved Salts وتختصر إلى TDS .
وحدة قياسها ppm وهى اختصار لتعبير part per million وتترجم إلى جزء فى المليون ..
وتعرف على أنها العلاقة بين المذيب والمذاب بنفس الوحدة من الوزن .
وهناك علاقة بين ملوحة المياه والموصلية الكهربائية Conductivity ..
حيث تقوم جزيئات الأملاح الموجودة بتوصيل الكهرباء حسب كثافتها .. حيث تتناسب الموصلية الكهربية تناسبا طرديا مع ملوحة المياه .
فكما قلنا ان هناك علاقة بين TDS ‘ CONDUCTIVITY ولهذا تقاس جودة المياه المقطرة بمدى عدم توصيلها للكهرباء ..