الكيمياوي اكرم
Member
الرجاء من لديه كتاب عن محطة التناضح العكسي وتفاصيل طريقة أجراء عملية الغسل الكيمياوي للمنظومة reverse osmose
مع فائق الشكر والأحترام
مع فائق الشكر والأحترام
كيمياء فيزيائية الى أصحاب الأختصاص رجاء
- بادئ الموضوع الكيمياوي اكرم
- تاريخ البدء
inmyheart
مشرف بالجامعة
What is Reverse Osmosis
Reverse Osmosis, also known as Ultra-Filtration by the industry, represents state-of-the-art in water treatment technology. Reverse Osmosis (RO) was developed in the late 1950's under U.S. Government funding, as a method of desalinating sea water. Today, reverse osmosis has earn its name as the most convenient and thorough method to filter water. It is used by most water bottling plants, and by many industries that require ultra-refined water in manufacturing. Now this advanced technology is available to homes and offices for drinking water filtration
How It Works
In short, it is the process by which water molecules are forced through a 0.0001 micron semi-permeable membrane by water pressure. Long sheets of the membrane are ingeniously sandwiched together and rolled up around a hollow central tube in a spiral fashion. This rolled-up configuration is commonly referred to as a spiral wound membrane or module. They are available in different sizes for processing different quantities of water. Typically, a module for home water treatment is as small as 2" diameter and 10" long, while one for industrial use may be 4" diameter and 40" long.
For the membrane to be usable it must be in some type of container (membrane housing) so pressure can be maintained on its surface. It is this pressure that supplies the energy to force the water through the membrane, separating it from unwanted substances. The most amazing aspect of RO is that the substances left behind are automatically diverted to a waste drain so they don't build up in the system as with conventional filtering devices. This is accomplished by using a part of the unprocessed water (feed water) to carry away the rejected substances to the drain, thus keeping the membrane clean. This is the reason to why RO membranes can last so long and perform like new with minimum maintenance even after years of operation.
Higher Performance RO membranes Begin With Shorter Leaves
The heart of a reverse osmosis system is, of course, its membrane. Yet not all membranes are made the same. Different manufacturers fabricate their membranes differently. For example, spiral-wound membranes are comprised of membrane "leaves" —individual sheets of membrane through which feed water passes and is filtered. Some membrane brands have fewer and larger leaves. Some have more and shorter leaves. Short-leaf design costs more to fabricate, but is advantageous because less pressure is required to deliver water to the end of each leaf, and more uniform flux is maintained from one end of the leaf to the other. The result is a highly efficient membrane —one that provides safer drinking water and a longer life. For example, APEC's high quality water is achieved by advanced reverse osmosis membranes which have up to twice as many leaves and each leaf is 1/3 to 2/3 shorter than those in other membranes. Besides the overall system design and the quality of parts used, the membrane is the reason why different ROs have different rejection capabilities
اليك هذا الرابط قد يفيدك
وتجد في المرفقات كتاب عن تحلية المياه
inmyheart
مشرف بالجامعة
التناضح العكسي Reverse Osmosis
قبل الشروع في تفسير عملية التناضح العكسي و التي يتم بها تحلية المياه , يلزم أولا تقديم هذا الشرح البسيط لظاهرة التناضح مؤيدة ببعض الرسوم التوضيحية.
التناضح هو قوة فيزيائية و نزعة طبيعية للمياه مع تركيز عالي لذرات ذائبة معينة حيث تتحرك خلال غشاء نصف نافذ Semi-permeable إلى منطقة مياه ذات تركيز منخفض
بالذرات الذائبة .
سوف تعمل المياه على إيجاد توازن على جهتي الغشاء أي بمعنى آخر أن المياه على طرفي الغشاء سوف تصبح ذات تركيز واحد للذرات الذائبة.
عملية التناضح العكسي تستلزم دفع المياه و بضغط مرتفع يسمح لها بتخطي الغشاء باتجاه عكسي لما هو حاصل في الحياة الطبيعية يؤدي إلى نفاذ المياه النقية عبر الغشاء و تحصر بذلك الذرات المالحة في منطقة ملوحة عالية.
التحلية هي عملية فصل تستعمل لخفض نسبة الأملاح الذائبة في المياه المالحة إلى مستوى تصبح معه هذه المياه قابلة للاستعمال و الشرب.
في المناطق الجغرافية التي تفتقر إلى المصادر الطبيعية للمياه النقية و الصالحة للشرب مثل الأنهار , الينابيع و السيول, تعتمد المجتمعات الموجودة على أنظمة تحلية المياه لأنها مصدر موثوق لا ينضب للمياه و لا سيما مع بداية العام 1950 ميلادية الذي شهد انطلاقة أنظمة التحلية بأسعار اقتصادية و تقنيات مبسطة تعمل في شتى الظروفالبيئية.
و تم تحديد الأملاح الذائبة في المياه المحلاة بنسبة 500 جزء بالمليون لتكون النسبة المسموح بها دوليا للمياه لجميع الاستعمالات المنزلية, الصناعية و الزراعية.
تعتمد تقنية التناضح العكسي على أربعة مراحل أساسية من المعالجات هي:
مرحلة ما قبل المعالجة
يتم معالجة دفق مياه التغذية لتصبح منسجمة مع شروط عمل الأغشية و لتكون خالية من العوالق الصلبة عبر الفلترة الرملية Multimedia Filter و وحدات خراطيش ميكرونية Cartridge Filters, ضبط الرقم الهيدروجيني Ph Adjustment , إضافة موادكيميائية Chemicals Dosing لكبح أية تكلسات لاحقة من مواد مختلفة مثل كالسيوم سولفايت.
الضغط
يتم في هذه المرحلة رفع ضغط الدفق المعالج أوليا إلى مستوى ضغط يناسب الاغشية و حسب نسبة الأملاح في المياه الخام.
الفصل بواسطة الأغشية
في هذه المرحلة تسمح الأغشية القابلة للنفاذ للمياه العذبة فقط من العبور أما الأملاح الذائبة فلا تتمكن من ذلك و يتم تحويلها إلى خط الصرف ذات التركيز الملحي العالي, علما أن نسبة مئوية قليلة جدا تبقى في دفق المياه العذبة و هذا يعود لعدم كمال الأغشية التي تسمح بعبور هذه النسب القليلة.
تأتي الأغشية في عدة أنواع و أهمها الأغشية الحلزونية Spiral Wound و أغشية الأنسجة ذات التجويفات الدقيقة Hollow Fine Fiber .
جميع هذه الأغشية تصنع من مادة Cellulose Acetate , Aromatic Polyamids أو كما هو الحال في هذه الأيام من مركبات Film Polymer.
إن نوعي الأغشية الوارد اسميهما سابقا يستعملان في المياه ذات الملوحة المنخفضة Brackish او الملوحة العالية Seawater كمياه البحار مع الأخذ باعتبارات نسب الملوحة و الضغوط اللازمة و هذا متوفر بالتفصيل لدى المصنعين العالميين.
كما تعمل هذه الأغشية على إزالة أكثر من 75 بالمائة من الأملاح إضافة إلى معظم أنواع العضويات ,الحميات Virus , الجراثيم و غيرها من الملوثات الكيميائية.
تتراوح قياس مسامات الأنواع المختلفة من الأغشية بين اقل من 10 انغستروم الى 100 ميكرون.
مرحلة التثبيت أو ما بعد المعالجة
المياه العذبة والمنتجة من الأغشية يلزمها ضبط للرقم الهيدروجيني للمياه PH Adjustmentو يتم هذا عبر رفعها من حوالي 5 إلى 7.5 .
كما يتم تزويده أيضا بنسبة معينة من الكلور لتحصينها إثناء التخزين و الضخ إلى الشبكة من أية يكتيريات قد تدخل إليها.
تتوفر وحدات التناضح العكسي بقياسات مختلفة, فمنها الصغير جدا للاستعمال المنزلي و التي يتراوح طاقة إنتاجها بين 100 و 300 ليترا يوميا وصولا إلى الاستعمالات الضخمة لتغذية المصانع و القرى و المدن حيث تصل طاقة الإنتاج في بعضها إلى أكثر من مائة ألف متر مكعب يوميا.
وحدة معالجة استعمال منزلي
وحدة معالجة من أجل مصانع أو فنادق
مشهد من وحدة معالجة من اجل بلدة أو مدينة
استعمالات مياه التحلية
تستعمل مياه التحلية لعدة غايات حياتية نوجزها بالتالي:
مياه الشرب: حيث يتم الاعتماد شبه الكلي عليها في البلاد التي تفتقر إلى مصادر طبيعية أو التي تعاني من نسب تلوث عالية في مياه مصادرها الطبيعية, كما تعتمد على هذه المنظومات المجمعات السياحية و الفنادق و عدد كبير عالميا من شركات تعبئة مياه الشرب.
مدن كثيرة تعتمد على مياه التحلية التحلية من المرافق الأساسية في المنتجعات السياحية
الصناعات: حيث تتطلب بعض الصناعات مياه صافية و نقية Pure Water مثل صناعة المكونات الالكترونية,الأطعمة و المواد الغذائية, الأدوية و المستحضرات الطبية و غيرها.
الزراعة:في إطار التطور في المجال الزراعي يتم الاعتماد على أنظمة التناضح العكسي لتوفير مياه خالية من الملوثات و التي تسهم في التحكم بالأوبئة الزراعية حيث أفيد عن ارتفاع كمية إنتاج الخيار لدى احد المزارعين في الولايات المتحدة من 4000 دزينة يوميا إلى 7000 دزينة.
قبل الشروع في تفسير عملية التناضح العكسي و التي يتم بها تحلية المياه , يلزم أولا تقديم هذا الشرح البسيط لظاهرة التناضح مؤيدة ببعض الرسوم التوضيحية.
التناضح هو قوة فيزيائية و نزعة طبيعية للمياه مع تركيز عالي لذرات ذائبة معينة حيث تتحرك خلال غشاء نصف نافذ Semi-permeable إلى منطقة مياه ذات تركيز منخفض
بالذرات الذائبة .
سوف تعمل المياه على إيجاد توازن على جهتي الغشاء أي بمعنى آخر أن المياه على طرفي الغشاء سوف تصبح ذات تركيز واحد للذرات الذائبة.
عملية التناضح العكسي تستلزم دفع المياه و بضغط مرتفع يسمح لها بتخطي الغشاء باتجاه عكسي لما هو حاصل في الحياة الطبيعية يؤدي إلى نفاذ المياه النقية عبر الغشاء و تحصر بذلك الذرات المالحة في منطقة ملوحة عالية.
التحلية هي عملية فصل تستعمل لخفض نسبة الأملاح الذائبة في المياه المالحة إلى مستوى تصبح معه هذه المياه قابلة للاستعمال و الشرب.
في المناطق الجغرافية التي تفتقر إلى المصادر الطبيعية للمياه النقية و الصالحة للشرب مثل الأنهار , الينابيع و السيول, تعتمد المجتمعات الموجودة على أنظمة تحلية المياه لأنها مصدر موثوق لا ينضب للمياه و لا سيما مع بداية العام 1950 ميلادية الذي شهد انطلاقة أنظمة التحلية بأسعار اقتصادية و تقنيات مبسطة تعمل في شتى الظروفالبيئية.
و تم تحديد الأملاح الذائبة في المياه المحلاة بنسبة 500 جزء بالمليون لتكون النسبة المسموح بها دوليا للمياه لجميع الاستعمالات المنزلية, الصناعية و الزراعية.
تعتمد تقنية التناضح العكسي على أربعة مراحل أساسية من المعالجات هي:
مرحلة ما قبل المعالجة
يتم معالجة دفق مياه التغذية لتصبح منسجمة مع شروط عمل الأغشية و لتكون خالية من العوالق الصلبة عبر الفلترة الرملية Multimedia Filter و وحدات خراطيش ميكرونية Cartridge Filters, ضبط الرقم الهيدروجيني Ph Adjustment , إضافة موادكيميائية Chemicals Dosing لكبح أية تكلسات لاحقة من مواد مختلفة مثل كالسيوم سولفايت.
الضغط
يتم في هذه المرحلة رفع ضغط الدفق المعالج أوليا إلى مستوى ضغط يناسب الاغشية و حسب نسبة الأملاح في المياه الخام.
الفصل بواسطة الأغشية
في هذه المرحلة تسمح الأغشية القابلة للنفاذ للمياه العذبة فقط من العبور أما الأملاح الذائبة فلا تتمكن من ذلك و يتم تحويلها إلى خط الصرف ذات التركيز الملحي العالي, علما أن نسبة مئوية قليلة جدا تبقى في دفق المياه العذبة و هذا يعود لعدم كمال الأغشية التي تسمح بعبور هذه النسب القليلة.
تأتي الأغشية في عدة أنواع و أهمها الأغشية الحلزونية Spiral Wound و أغشية الأنسجة ذات التجويفات الدقيقة Hollow Fine Fiber .
جميع هذه الأغشية تصنع من مادة Cellulose Acetate , Aromatic Polyamids أو كما هو الحال في هذه الأيام من مركبات Film Polymer.
إن نوعي الأغشية الوارد اسميهما سابقا يستعملان في المياه ذات الملوحة المنخفضة Brackish او الملوحة العالية Seawater كمياه البحار مع الأخذ باعتبارات نسب الملوحة و الضغوط اللازمة و هذا متوفر بالتفصيل لدى المصنعين العالميين.
كما تعمل هذه الأغشية على إزالة أكثر من 75 بالمائة من الأملاح إضافة إلى معظم أنواع العضويات ,الحميات Virus , الجراثيم و غيرها من الملوثات الكيميائية.
تتراوح قياس مسامات الأنواع المختلفة من الأغشية بين اقل من 10 انغستروم الى 100 ميكرون.
مرحلة التثبيت أو ما بعد المعالجة
المياه العذبة والمنتجة من الأغشية يلزمها ضبط للرقم الهيدروجيني للمياه PH Adjustmentو يتم هذا عبر رفعها من حوالي 5 إلى 7.5 .
كما يتم تزويده أيضا بنسبة معينة من الكلور لتحصينها إثناء التخزين و الضخ إلى الشبكة من أية يكتيريات قد تدخل إليها.
تتوفر وحدات التناضح العكسي بقياسات مختلفة, فمنها الصغير جدا للاستعمال المنزلي و التي يتراوح طاقة إنتاجها بين 100 و 300 ليترا يوميا وصولا إلى الاستعمالات الضخمة لتغذية المصانع و القرى و المدن حيث تصل طاقة الإنتاج في بعضها إلى أكثر من مائة ألف متر مكعب يوميا.
وحدة معالجة استعمال منزلي
وحدة معالجة من أجل مصانع أو فنادق
مشهد من وحدة معالجة من اجل بلدة أو مدينة
استعمالات مياه التحلية
تستعمل مياه التحلية لعدة غايات حياتية نوجزها بالتالي:
مياه الشرب: حيث يتم الاعتماد شبه الكلي عليها في البلاد التي تفتقر إلى مصادر طبيعية أو التي تعاني من نسب تلوث عالية في مياه مصادرها الطبيعية, كما تعتمد على هذه المنظومات المجمعات السياحية و الفنادق و عدد كبير عالميا من شركات تعبئة مياه الشرب.
مدن كثيرة تعتمد على مياه التحلية التحلية من المرافق الأساسية في المنتجعات السياحية
الصناعات: حيث تتطلب بعض الصناعات مياه صافية و نقية Pure Water مثل صناعة المكونات الالكترونية,الأطعمة و المواد الغذائية, الأدوية و المستحضرات الطبية و غيرها.
الزراعة:في إطار التطور في المجال الزراعي يتم الاعتماد على أنظمة التناضح العكسي لتوفير مياه خالية من الملوثات و التي تسهم في التحكم بالأوبئة الزراعية حيث أفيد عن ارتفاع كمية إنتاج الخيار لدى احد المزارعين في الولايات المتحدة من 4000 دزينة يوميا إلى 7000 دزينة.
inmyheart
مشرف بالجامعة
[FONT=Arial (Arabic)]التناضح العكسي :[/FONT]
OSMOSIS ( [FONT=Times New Roman (Arabic)]الإسموزية العكسية)[/FONT][FONT=Times New Roman (Arabic)] :[/FONT]
التناضح أو الإسموزية كلمة اشتقت من الكلمة الإغريقية OSMOS والتي تعني النبض والتناضح هو عبارة عن انتقال المذيب عبر غشاء شبه مسامي إلى المذاب.
تعتبر عملية التناضح العكسي حديثة بالمقارنة مع عمليتي التقطير والديلزة حيث تم تقديمها تجاريا خلال السبعينات . وتعرف عملية التناضح العكسي على أنها فصل الماء عن محلول ملحي مضغوط من خلال غشاء . ولا يحتاج الأمر إلى تسخين أو تغيير في الشكل .
ومن الناحية التطبيقية يتم ضخ مياه التغذية في وعاء مغلق حيث يضغط على الغشاء ، وعندما يمر جزء من الماء عبر الغشاء تزداد محتويات الماء المتبقي من الملح . وفي نفس الوقت فإن جزءا من مياه التغذية يتم التخلص منه دون أن يمر عبر الغشاء . وبدون هذا التخلص فإن الازدياد المطرد لملوحة مياه التغذية يتسبب في مشاكل كثيرة ، مثل زيادة الملوحة والترسبات وزيادة الضغط الأسموزي عبر الأغشية . وتتراوح كمية المياه المتخلص منها بهذه الطريقة ما بين 20 إلى 7 % من التغذية اعتمادا على كمية الأملاح الموجودة فيها .
ويتكون نظام التناضح العكسي من الآتي :
OSMOSIS ( [FONT=Times New Roman (Arabic)]الإسموزية العكسية)[/FONT][FONT=Times New Roman (Arabic)] :[/FONT]
التناضح أو الإسموزية كلمة اشتقت من الكلمة الإغريقية OSMOS والتي تعني النبض والتناضح هو عبارة عن انتقال المذيب عبر غشاء شبه مسامي إلى المذاب.
تعتبر عملية التناضح العكسي حديثة بالمقارنة مع عمليتي التقطير والديلزة حيث تم تقديمها تجاريا خلال السبعينات . وتعرف عملية التناضح العكسي على أنها فصل الماء عن محلول ملحي مضغوط من خلال غشاء . ولا يحتاج الأمر إلى تسخين أو تغيير في الشكل .
ومن الناحية التطبيقية يتم ضخ مياه التغذية في وعاء مغلق حيث يضغط على الغشاء ، وعندما يمر جزء من الماء عبر الغشاء تزداد محتويات الماء المتبقي من الملح . وفي نفس الوقت فإن جزءا من مياه التغذية يتم التخلص منه دون أن يمر عبر الغشاء . وبدون هذا التخلص فإن الازدياد المطرد لملوحة مياه التغذية يتسبب في مشاكل كثيرة ، مثل زيادة الملوحة والترسبات وزيادة الضغط الأسموزي عبر الأغشية . وتتراوح كمية المياه المتخلص منها بهذه الطريقة ما بين 20 إلى 7 % من التغذية اعتمادا على كمية الأملاح الموجودة فيها .
ويتكون نظام التناضح العكسي من الآتي :
- معالجة أوليـــــة .
- مضخة ذات ضغط عال .
- مجمع أغشيـــــة .
- معالجة نهائية ( أخيـرة ).
والمعالجة الأولية مهمة لأن مياه التغذية يجب أن تمر عبر ممرات ضيقة أثناء العملية ، كذلك يجب إزالة العوالق ومنع ترسب الكائنات الحية ونموها على الأغشية . وتشمل المعالجة الكيمائية التصفية وإضافة حامض أو مواد كيميائية أخرى لمنع الترسيب.
والمضخة ذات الضغط العالي توفر الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح . وهذا الضغط يتراوح ما بين 17 إلى 27 بارا
( 250 –400رطل على البوصة المربعة ) لمياه الآبار و 45 إلى 80 بـــارا
( 800 – 1180رطل على البوصة المربعة ) لمياه البحر .
ويتكون مجمع الأغشية من وعاء ضغط وغشاء يسمح بضغط الماء عليه كما يتحمل الغشاء فارق الضغط فيه . والأغشية نصف المنفذة قابلة للتكسر وتختلف في مقدرتها على مرور الماء العذب وحجز الأملاح . وليس هناك غشاء محكم إحكاما كاملا في طرد الأملاح ، ولذلك توجد بعض الأملاح في المياه المنتجة .
وتصنع أغشية التناضح العكسي من أنماط مختلفة . وهناك اثنان ناجحان تجاريا وهما اللوح الحلزوني والألياف / الشعيرات الدقيقة المجوفة . ويستخدم هذين النوعين لتحلية كل من مياه الآبار ومياه البحر على الرغم من اختلاف تكوين الغشاء الإنشائي ووعاء الضغط اعتمادا على المصنع وملوحة الماء المراد تحليته .
أما المعالجة النهائية فهي للمحافظة على خصائص الماء وإعداده للتوزيع . وربما شملت هذه المعالجة إزالة الغازات مثل سلفايد الهايدروجين وتعديل درجة القلوية.
وهناك تطوران ساعدا على تخفيض تكلفة تشغيل محطات التناضح العكسي أثناء العقد الماضي هما : تطوير الغشاء الذي يمكن تشغيله بكفاءة عند ضغوط منخفضة ، وعملية استخدام وسائل استرجاع الطاقة . وتستخدم الأغشية ذات الضغط المنخفض في تحلية مياه الآبار على نطاق واسع.
وتتصل وسائل استرجاع الطاقة بالتدفق المركز لدى خروجه من وعاء الضغط . ويفقد الماء أثناء تدفقه المركز من 1 إلى 4 بارات ( 15 – 60 رطل على البوصة المربعة ) من الضغط الخارج من مضخة الضغط العالي ، ووسائل استرجاع الطاقة هذه ميكانيكية وتتكون عموما من توربينات أو مضخات من النوع الذي بوسعه تحويل فارق الضغط إلى طاقة محركة .
[FONT=Arial (Arabic)]ومن محاسن التناضح العكسي : [/FONT][FONT=Arial (Arabic)]((5))[/FONT]
والمضخة ذات الضغط العالي توفر الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح . وهذا الضغط يتراوح ما بين 17 إلى 27 بارا
( 250 –400رطل على البوصة المربعة ) لمياه الآبار و 45 إلى 80 بـــارا
( 800 – 1180رطل على البوصة المربعة ) لمياه البحر .
ويتكون مجمع الأغشية من وعاء ضغط وغشاء يسمح بضغط الماء عليه كما يتحمل الغشاء فارق الضغط فيه . والأغشية نصف المنفذة قابلة للتكسر وتختلف في مقدرتها على مرور الماء العذب وحجز الأملاح . وليس هناك غشاء محكم إحكاما كاملا في طرد الأملاح ، ولذلك توجد بعض الأملاح في المياه المنتجة .
وتصنع أغشية التناضح العكسي من أنماط مختلفة . وهناك اثنان ناجحان تجاريا وهما اللوح الحلزوني والألياف / الشعيرات الدقيقة المجوفة . ويستخدم هذين النوعين لتحلية كل من مياه الآبار ومياه البحر على الرغم من اختلاف تكوين الغشاء الإنشائي ووعاء الضغط اعتمادا على المصنع وملوحة الماء المراد تحليته .
أما المعالجة النهائية فهي للمحافظة على خصائص الماء وإعداده للتوزيع . وربما شملت هذه المعالجة إزالة الغازات مثل سلفايد الهايدروجين وتعديل درجة القلوية.
وهناك تطوران ساعدا على تخفيض تكلفة تشغيل محطات التناضح العكسي أثناء العقد الماضي هما : تطوير الغشاء الذي يمكن تشغيله بكفاءة عند ضغوط منخفضة ، وعملية استخدام وسائل استرجاع الطاقة . وتستخدم الأغشية ذات الضغط المنخفض في تحلية مياه الآبار على نطاق واسع.
وتتصل وسائل استرجاع الطاقة بالتدفق المركز لدى خروجه من وعاء الضغط . ويفقد الماء أثناء تدفقه المركز من 1 إلى 4 بارات ( 15 – 60 رطل على البوصة المربعة ) من الضغط الخارج من مضخة الضغط العالي ، ووسائل استرجاع الطاقة هذه ميكانيكية وتتكون عموما من توربينات أو مضخات من النوع الذي بوسعه تحويل فارق الضغط إلى طاقة محركة .
[FONT=Arial (Arabic)]ومن محاسن التناضح العكسي : [/FONT][FONT=Arial (Arabic)]((5))[/FONT]
- تحلية الماء المالح بفصل المواد الصلبة الذائبة .
- تقلل من درجة تركيز المواد الصلبة الذائبة الكلية للماء الخام بنسبة إزالة تصل إلى 99 % .
- تتخلص من المواد الحيوية والمواد الغروانية من الماء بنسبة إزالة تصل إلى 98 % .
- إزالة الخلايا الميكروبية من بكتيريا وفيروسات وغيرها بنسبة إزالة كلية .
- إزالة معظم المواد الصلبة العضوية بنسبة إزالة قد تصل إلى 97 %.
ولرفع كفاءة عملية التحلية بالتناضح العكسي فلابد من ممارسة تهيئة أو معالجة مسبقة PRETREATMENTتضـم إزالة العكارة للتخلص من المواد الصلبة العالقة والحديد والمنجنيز لمنع تأكسدها ، وإزالة المواد التي تساعد على تكوين ترسبات كربونات الكالسيوم وغيرها من الترسبات على سطح الغشاء ، وهنا يتم إضافة حمض لتحقيق منع الترسب .
ولرفع كفاءة عملية التناضح العكسي لا بد من الاختيار الجيد للغشاء المناسب طبقاً للخواص التالية :
ولرفع كفاءة عملية التناضح العكسي لا بد من الاختيار الجيد للغشاء المناسب طبقاً للخواص التالية :
- يحتوي الغشاء على درجة عالية للأمـــــلاح .
- لا بد من وجود فيض الماء المناسب لإتمام الانسياب .
- لا بد أن يكون الغشاء سهل التشييد في وحدات الفرز الغشائي .
- لا بد أن يتحمل الغشاء الضغط الواقع عليـــه .
- لا بد أن تكون للغشاء متانة ميكانيكية جيــدة .
- لا بد أن يعيش الغشاء لفترة مناسبــــة .
- لا بد أن يحتوي الغشاء على مدى تشغيلي كبير للأيونات الموجودة في الماء الخام والضغط ودرجة الحرارة ومقاومة التفاعلات الكيميائية والحيوية ويمكن أن يعمل في ظروف مختلفة .
- لا بد أن يكون سعر الغشاء مناسب ورخيص .
- لا بد أن يأتي الغشاء بمشاكل التآكل والرائحة وتسهل نظافته .
inmyheart
مشرف بالجامعة
التناضح أو الإسموزية Osmosis هو الإسم الذي يطلق على عملية انتقال المذيب عبر غشاء شبه مسامي إلى المذاب ،وهو في المعنى كلمة مشتقة من الإغريق OSMOS والتي تعني النبض .
تستخدم تقنية التناضح العكسي في تحلية مياه البحر والمياه قليلة الملوحة وكذلك في تحلية مياه الصرف الصحي المعالج ثنائيا او ثلاثيا، حيث يمكن تقليل ملوحة هذه المياه وتخليصها من معظم انواع البكتيريا والفيروسات والمواد الضارة الأخرى، كما تستخدم هذه التقنية في الصناعات الغذائية ومنتجات الألبان وتركيز عصير الفواكه وغيره.
تستخدم تقنية التناضح العكسي في تحلية مياه البحر والمياه قليلة الملوحة وكذلك في تحلية مياه الصرف الصحي المعالج ثنائيا او ثلاثيا، حيث يمكن تقليل ملوحة هذه المياه وتخليصها من معظم انواع البكتيريا والفيروسات والمواد الضارة الأخرى، كما تستخدم هذه التقنية في الصناعات الغذائية ومنتجات الألبان وتركيز عصير الفواكه وغيره.
مفهوم التناضح العكسي
تعتمد طريقة التناضح العكسي على الخاصية الاسموزية، حيث تستخدم الضغوط المسلطة على اسطح الاغشية للتغلب على الضغط الاسموزي الطبيعي للماء، فاذا وضع غشاء شبه نفاذ بين محلولين متساويين في التركيز تحت درجة حرارة وضغط متساويين لا يحدث اي مرور للمياه عبر الغشاء نتيجة تساوي الجهد الكيميائي على جانبيه، واذا ما اضيف ملح قابل للذوبان لاحد المحلولين ينخفض الضغط ويحدث تدفق اسموزي للماء من الجانب الأقل ملوحة الى الجانب الأكثر ملوحة حتى يعود الجهد الكيميائي الى حالة التوازن السابقة. ويحدث هذا التوازن عندما يصبح فرق الضغط في حجم السائل الأكثر ملوحة مساويا للضغط الاسموزي، وهي خاصية من خواص السوائل ليس لها علاقة بالغشاء.
وعند توجيه ضغط مساو للضغط الاسموزي على سطح المحلول الملحي يتم التوصل ايضا الى حالة التوازن ويتوقف سريان المياه من خلال الغشاء.
واذا رفع الضغط الى اكثر من ذلك فان الجهد الكيميائي للسائل سيرتفع ويسبب تدفقا عكسيا للماء من المحلول الملحي باتجاه المحلول الاقل ملوحة وهو ما يعرف بالتناصح العكسي وفاعلية طريقة التناضح العكسي في التخلص من الاملاح ممتازة تصل الى اكثر من 99% وكذلك فان أغشية التناضح العكسي لها قدرة على التخلص من البكتيريا والجراثيم والعناصر الضارة الموجودة في المياه.
تعتمد طريقة التناضح العكسي على الخاصية الاسموزية، حيث تستخدم الضغوط المسلطة على اسطح الاغشية للتغلب على الضغط الاسموزي الطبيعي للماء، فاذا وضع غشاء شبه نفاذ بين محلولين متساويين في التركيز تحت درجة حرارة وضغط متساويين لا يحدث اي مرور للمياه عبر الغشاء نتيجة تساوي الجهد الكيميائي على جانبيه، واذا ما اضيف ملح قابل للذوبان لاحد المحلولين ينخفض الضغط ويحدث تدفق اسموزي للماء من الجانب الأقل ملوحة الى الجانب الأكثر ملوحة حتى يعود الجهد الكيميائي الى حالة التوازن السابقة. ويحدث هذا التوازن عندما يصبح فرق الضغط في حجم السائل الأكثر ملوحة مساويا للضغط الاسموزي، وهي خاصية من خواص السوائل ليس لها علاقة بالغشاء.
وعند توجيه ضغط مساو للضغط الاسموزي على سطح المحلول الملحي يتم التوصل ايضا الى حالة التوازن ويتوقف سريان المياه من خلال الغشاء.
واذا رفع الضغط الى اكثر من ذلك فان الجهد الكيميائي للسائل سيرتفع ويسبب تدفقا عكسيا للماء من المحلول الملحي باتجاه المحلول الاقل ملوحة وهو ما يعرف بالتناصح العكسي وفاعلية طريقة التناضح العكسي في التخلص من الاملاح ممتازة تصل الى اكثر من 99% وكذلك فان أغشية التناضح العكسي لها قدرة على التخلص من البكتيريا والجراثيم والعناصر الضارة الموجودة في المياه.
وتقوم طرق تحلية المياه بالأغشية بتقنية التناضح العكسي على استخدام الخواص الطبيعية لأنواع مختلفة من الاغشية المصنعة بعضها من بوليمرات شبه منفذة تسمح بمرور الماء فقط دون ايونات الاملاح الذائبة تحت تأثير ضغط هيدروليكي .
ومن الناحية التطبيقية يتم ضخ مياه التغذية في وعاء مغلق حيث يضغط على الغشاء ، وعندما يمر جزء من الماء عبر الغشاء تزداد محتويات الماء المتبقي من الملح . وفي نفس الوقت فإن جزءا من مياه التغذية يتم التخلص منه دون أن يمر عبر الغشاء . وبدون هذا التخلص فإن الازدياد المطرد لملوحة مياه التغذية يتسبب في مشاكل كثيرة ، مثل زيادة الملوحة والترسبات وزيادة الضغط الأسموزي عبر الأغشية . وتتراوح كمية المياه المتخلص منها بهذه الطريقة ما بين 20 إلى 70% من التغذية اعتمادا على كمية الأملاح الموجودة فيها .
تعتمد تقنية التناضح العكسي على أربعة مراحل أساسية من المعالجات وهي :
-مرحلة المعالجة الأولية .
-مرحلة الضغط (مضخة ذات ضغط عال ) .
-مرحلة الفصل بواسطة الأغشية (مجمع أغشية) .
-معالجة نهائية ( مرحلة التثبيت ).
مرحلة المعالجة الأولية
يتم خلال هذه المرحلة ( العملية ) تنظيم مياه التغذية لتكون أكثر انسجاما مع الشروط الأساسية لعمل الأغشية ، حيث يتم تنقية مياه التغذية من العوالق الصلبة من خلال الفلاتر الرملية ووحدات الخراطيش الميكرونية ، ويتم خلالها أيضا ضبط الرقم الهيدروجيني ، وإضافة مواد كيميائية خاصة مثل ( كالسيوم سولفايت )التي تمنع حدوث تكلسات في العمليات اللاحقة .
والمعالجة الأولية مهمة لأن مياه التغذية يجب أن تمر عبر ممرات ضيقة أثناء العملية ، كذلك يجب إزالة العوالق ومنع ترسب الكائنات الحية ونموها على الأغشية . وتشمل المعالجة الكيمائية التصفية وإضافة حامض أو مواد كيميائية أخرى لمنع الترسيب.
مرحلة الضغط
يتم خلال هذه العملية أو المرحلة رفع الضغط على المياه المعالجة أوليا الى المستوى المناسب لنوع الأغشية ونسبة الأملاح المنحلة في المياه المطلوب معالجتها .
والمضخة ذات الضغط العالي تعمل على رفع الضغط الهيدروليكي لمياه التغذية الى الحد الكافي للتغلب على الضغط الاسموزي الطبيعي وبزيادة تكفي لانتاج الكمية المطلوبة من المياه العذبة ، وبالتالي توفرهذه المضخة الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح ،
والمضخة ذات الضغط العالي تعمل على رفع الضغط الهيدروليكي لمياه التغذية الى الحد الكافي للتغلب على الضغط الاسموزي الطبيعي وبزيادة تكفي لانتاج الكمية المطلوبة من المياه العذبة ، وبالتالي توفرهذه المضخة الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح ،
وتتناسب الضغوط المطلوبة تناسبا طرديا مع درجة ملوحة مياه التغذية.حيث تتراوح ما بين 17 إلى 27 بارا ( 250 – 400 رطل على البوصة المربعة ) في حالة المياه قليلة الملوحة التي تتراوح ملوحتها بين 2000 - 10000 جزء في المليون، بينما تتراوح الضغوط المطلوبة بين 45 إلى 80 بارا ( 800 – 1180 رطل على البوصة المربعة ) لمياه البحار المالحة مثل مياه الخليج العربي والتي تصل فيها الملوحة الى 45000 جزء في المليون .
مرحلة الفصل بواسطة الأغشية
تقوم الأغشية في هذه المرحلة بالسماح للمياه العذبة أو النقية بالمرور خلال الثقوب الميكروية للغشاء ، بينما تمنع الأملاح الذائبة من المرور ، حيث يتم تحويلها الى خط الصرف ذو التركيز الملحي العالي ، بينما تتمكن نسبة قليلة من الأملاح من عبور الأغشية والسبب في ذلك يعود الى عدم كمال الأغشية النسيجية .
ويتكون مجمع الأغشية من وعاء ضغط وغشاء يسمح بضغط الماء عليه كما يتحمل الغشاء فارق الضغط فيه . والأغشية نصف المنفذه قابلة للتكسر وتختلف في مقدرتها على مرور الماء العذب وحجز الأملاح . وليس هناك غشاء محكم إحكاما كاملا في طرد الأملاح ، ولذلك توجد بعض الأملاح في المياه المنتجة .
تعمل هذه الأغشية على إزالة أكثر من 75 % من الأملاح إضافة الى معظم أنواع العضويات ، الدقائق virus ، والكثير من الملوثات الكيميائية ، وتتراوح قياسات المسامات في الأنواع المختلفة من الأغشية بين (10 انغستروم - 100 ميكرون ) .
وتصنع أغشية التناضح العكسي من أنماط مختلفة ، وهناك اربعة أنواع من نظم اغشية المعروفة وهي الاغشية المسطحة والاغشية الأنبوبية والاغشية الشعرية المجوفة والأغشية الحلزونية، ولكل من هذه الأغشية مقدرة معينة على انتاج المياه العذبة وإمرار الأملاح واحتجازها.
وهناك اثنان ناجحان تجاريا وهما اللوح الحلزوني والألياف ( الشعيرات الدقيقة المجوفة) ، ويستخدم هذين النوعين لتحلية كل من مياه الآبار ومياه البحر على الرغم من اختلاف تكوين الغشاء الإنشائي ووعاء الضغط اعتمادا على المصنع وملوحة الماء المراد تحليته .
مرحلة التثبيت ( مابعد المعالجة )
يتم في هذه المرحلة ضبط حموضة المياه العذبة الناتجة من خلال عملية الضبط الكيميائية للرقم الهيدروجيني للمياه PH Adjustment برفعها من حوالي الرقم 5 الى 7.5 .
ويتم خلال هذه المرحلة أيضا إضافة الكلور للحفاظ على المياه معقمة من الدقائق الحية والبكتيريا التي قد تصلها خلال فترات التخزين والضخ عبر الشبكة .
ويتم خلال هذه المرحلة أيضا إضافة الكلور للحفاظ على المياه معقمة من الدقائق الحية والبكتيريا التي قد تصلها خلال فترات التخزين والضخ عبر الشبكة .
وتهدف المرحلة النهائية هذه للمحافظة على خصائص الماء واعداده للتوزيع ، وربما شملت هذه المعالجة إزالة الغازات مثل سلفايد الهايدروجين وتعديل درجة القلوية.
المراحل الأساسية التي تمر بها عملية المعالجة بالتناضح العكسي
وتتميز طرق التحلية بالأغشية عموما بانخفاض الطاقة المستخدمة مقارنة بطرق التحلية الحرارية وذلك نظرا لعدم الحاجة الى احداث تغيير في الحالة الطبيعية للماء من حيث التحول من الحالة السائلة الى الحالة البخارية وبالعكس.
وهناك تطوران ساعدا على تخفيض تكلفة تشغيل محطات التناضح العكسي أثناء العقد الماضي هما : تطوير الغشاء الذي يمكن تشغيله بكفاءة عند ضغوط منخفضة ، وعملية استخدام وسائل استرجاع الطاقة . وتستخدم الأغشية ذات الضغط المنخفض في تحلية مياه الآبار على نطاق واسع.
وتتصل وسائل استرجاع الطاقة بالتدفق المركز لدى خروجه من وعاء الضغط . ويفقد الماء أثناء تدفقه المركز من 1 إلى 4 بارات ( 15 – 60 رطل على البوصة المربعة ) من الضغط الخارج من مضخة الضغط العالي ، ووسائل استرجاع الطاقة هذه ميكانيكية وتتكون عموما من توربينات أو مضخات من النوع الذي بوسعه تحويل فارق الضغط إلى طاقة محركة .
أحرزت تحلية مياه البحر باستخدام تقنية التناضح العكسي قبولا مطردا كطريقة اقتصادية معتمدة، وكأفضل نظام مكمل وبديل لتقنيات التحلية الحرارية (التبخير الوميضي متعدد المراحل والتبخير متعدد المؤثرات) وذلك بسبب:
1- تدني استهلاك الطاقة بالمقارنة مع اغلب نظم التقطير، وذلك نظرا لعدم وجود تغيير في الصورة الفيزيائية للماء .
أما متطلبات طريقة التناصح العكسي من الطاقة، فهي تتراوح بين 6 - 8 كيلووات ساعة/ الف غالون من الماء العذب المنتج من مياه قليلة الملوحة. وتتراوح هذه النسبة في حالة تحلية مياه البحر بين 35 - 40 كيلووات ساعة/ الف غالون من الماء العذب، ويمكن خفض مقدار الطاقة المستهلكة بتركيب جهاز لاسترجاع الطاقة المهدورة في ماء تدفق المحلول الملحي المركز الناتج عن التحلية، والذي يتراوح ضغطه ما بين 750 - 950 رطلا على البوصة المربعة.
أما متطلبات طريقة التناصح العكسي من الطاقة، فهي تتراوح بين 6 - 8 كيلووات ساعة/ الف غالون من الماء العذب المنتج من مياه قليلة الملوحة. وتتراوح هذه النسبة في حالة تحلية مياه البحر بين 35 - 40 كيلووات ساعة/ الف غالون من الماء العذب، ويمكن خفض مقدار الطاقة المستهلكة بتركيب جهاز لاسترجاع الطاقة المهدورة في ماء تدفق المحلول الملحي المركز الناتج عن التحلية، والذي يتراوح ضغطه ما بين 750 - 950 رطلا على البوصة المربعة.
ويبلغ استهلاك طريقة التحلية بالتناضح العكسي من الطاقة ثلث الى نصف ما هو عليه في حالة التقطير الوميضي متعدد المراحل، وفضلا عن ذلك فان التناصح العكسي يحتاج الى ثلث ما يحتاجه التقطير الوميضي من مياه التغذية لانتاج نفس الكمية من الماء العذب. وبالطبع ينعكس ذلك على الطاقة اللازمة لتشغيل المضخات وحجمها وتصميم مآخذ المياه.
2- تدني المساحة التي يشغلها بالمقارنة بنظم التحلية الأخرى.
3- انخفاض معدل حدوث الترسبات والتآكل فيه بالمقارنة بنظم التحلية الأخرى.
4- مدة انجاز مشاريع التناضح العكسي اقل مما هي الحال عليه بالنسبة لوحدات التقطير.
5- قلة تكلفة معظم مكونات النظام لكونها بلاستيكية الصنع.
6- سهولة تجميع وتشغيل وصيانة النظام وذلك لتكونه من وحدات قائمة بذاتها.
الكيمياوي اكرم
Member
شكرا وتقدير لك يا أخي العزيز لهذه المعلومات القيمة وجزاك الله خير جزاء المحسنين وانتم اهل لذلك
ibrahim matter
New Member
جزاكم الله خيرا