بخشی از مقاله
چکیده
عملکرد یک تصفیه خانه اسمز معکوس - RO - که در دو مرحله آب را نمک زدایی می کند، شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفت. مدل استفاده شده در این شبیه سازی از اصول انتقال در ممبرن و بقا جرم بهره می برد. بعد از پیشنهاد مدل نتایج بدست آمده از مدل مذکور با اطلاعات جمع آوری شده طی 300 روز از تصفیه خانه در واقییت مقایسه گردید و مشخص شد که عملکرد این سیستم ممبرن به طرز قابل قبولی با مدل پیشنهاد شده همخوانی دارد. این تحقیق همچنین نشان داد که مقاومت ممبرن در مقابل نمک با غلظت نمک ورودی تغییر می کند.
-1 مقدمه
با گذشت زمان و با پایین آمدن سطح کیفیت آب های آشامیدنی موجود در کره زمین، روز به روز بر طرفداران سیستم های تصفیه آب ممبرن افزوده می شود
با اینکه هر دو نوع ممبرن حلزونی - SW - و فیبر های توخالی - HF - از انواع متداول ممبرن در تصفیه آب هستند، نوع SW - شکل - 1، با اختلاف قابل توجهی در زمینه تصفیه آب نسبت به سایر انواع برتری دارد . - AWWA 1999 - منافذ این شکل ممبرن نسبت به سایر اشکال دیرتر پر شده و آسان تر مورد شستوشوی قرار می گیرند
شکلSpiral wound :1
معمولا در سیستم های بازیافت و نمک زدایی آب چند المان SW در یک لوله تحت فشار قرار می گیرند. هدف از این ترکیب بالا بردن قدرت نمک زدایی سیستم و رسیدن به کیفیتی قابل توجه در یک مرحله می باشد
باید توجه داشت که غلظت نمک و سرعت جریان عرضی آب در طول یک کانال فیلترینگ، به علت بالا بودن قدرت نمک زدایی این سیستم کاملا متغیر است. بعلاوه با افزایش فشار اسمزی، سرعت نفوذ در ممبرن های آخری به مقدار قابل توجهی نسبت به المان های آغازین کاهش می یابد. این پدیده “مسئله عدم تعادل هیدرولیکی - hydraulic ” unbalanced problem - نام دارد و یکی از مشخصه های مهم ممبرن های بکار برده شده در آب های با غلظت نمک پایین می باشد . - Wilf 1997 - برای شبیه سازی دقیق تصفیه آب RO باید حتما تغییرات این پارامترها در نظر گرفته شود
معمولا سیستم های تصفیه و نمک زدایی آب به صورت یک سیستم همگن در نظر گرفته می شود ، که در آن پارامترهایی از قبیل سرعت جریان عرضی و غلظت نمک در طول کانال فیلترینگ مقداری ثابت فرض شده است و با این فرض می توان سیستم را به سادگی با تئوری های اولیه اسمز معکوس شبیه سازی کرد - به شکل2 نگاه کنید - . در این شبیه سازی ها، سرعت نفوذ آب از کل سیستم ممبرن نیز، از تقسیم فشار خالص اعمال شده بر مقاومت ممبرن بدست می آید. اما این روش های شبیه سازی فقط برای سیستم های کوچک تشکیل شده از ممبرن های تخت، که در آن تغییرات غلظت نمک و سایر پارامترها ناچیز است، قابل استفاده می باشند.
این محدودیت اساسی که در این روش ها وجود دارد، آن ها را در شبیه سازی دقیق سیستم های بازیافت و نمک زدایی آب در مقیاس کامل که این پارامترها در طول کانال فیلترینگ به طور کاملا متغیر می باشند، غیر قابل استفاده می نماید. برای اولین بار Marinas و Urama در سال 1996 به اهمیت این مسئله اشاره کردند و پارامترهای محلی را در یک تحقیق عبور محلول از ممبرن وارد کردند. اما تلاش های بیشتری در ضمینه استفاده از پارامترهای محلی در شبیه سازی فرایند اسمز معکوس در سیستم های بازیافت و نمک زدایی آب لازم است.
شکل:2 شبیه سازی المان ممبرن RO به کانال فیلترینگ
هدف این تحقیق بررسی مدلی برای شبیه سازی فرایند اسمز معکوس در مقیاس کامل بر پایه پارامترهای محلی، می باشد. برای این منظور ابتدا اطلاعاتی از سیستم مورد بررسی، ارائه شده است. سپس مدل مورد نظر برای شبیه سازی این سیستم ارائه و با داده ها در واقییت مقایسه گردیده است. در پایان اهمیت برخی از پارامترهای اساسی فرایند اسمز معکوس در مقیاس کامل مورد بحث قرار گرفته است.
-2 مشخصات سیستم آزمایشگاهی
سیستم مورد بررسی مراحل زیر را برای تصفیه آب خام استخراج شده از سفره آب زیر زمینی، در بر می گیرد. در مرحله پیش تصفیه ابتدا ماده شیمیایی Flocon100 با غلظت 3,0 mg/L به آب اضافه شده و سپس آب از میکرو فیلترهایی با اندازه اسمی منافذ 5,0 µm عبور داده می شود.
