محطات معالجة المياه ro – ماهي تقنية التناضح العكسي؟

تعتمد تقنية تحلية المياة بالتناضح العكسي (Reverse Osmosis) علي فصل الأملاح عن المياه دون إحداث أي تغير في حالتها الطبيعية ( الفيزيائية) ، حيث تفصل الأملاح بإستخدام أغشية شبه منفذة تسمح – من خلالها – بمرور جزئيات الماء صغيرة الحجم ، ولاتسمح بمرور جزئيات الأملاح كبيرة الحجم نسبياً.

عملية التناضح بحد ذاتها هي عملية حيوية توجد في عدة عمليات طبيعية ومثال علي ذلك انتقال الماء للخلايا الحية منها وإليها منها خلايا النباتات والهيموغلوبين الخلايا البشرية وغير ذلك كما تستغل أيضا في التقنية لفصل المواد وتستخدم طبيا في الغسيل الكلوي.

يشيع استخدام تقنية التناضح العكسي في تحلية المياة الجوفية ومياه البحر ، وتلاقي هذه العملية إقبالاً عالمياً متزايداً – في الفترة الأخيرة – نظراً لهسولة تشغيلها وانخفاض تكاليفها إضافة إلي التقدم المستمر في إنتاج أغشية التناضح العكسي الفعالة. وقد بلغ نسبة محطات تحلية المياة العاملة بهذه التقنية نحو 30% من إجمال عدد محطات تحلية المياة في العالم.

كانت البدايات المعملية الأولي تحلية المياة بالتناضح العكسي عام 1953م ، تلي ذلك تطوير أغسية خلات السيليلوز (Cellulose Acetate) في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس عام 1960، وشهد عام 1965 ظهور وحدات تنقية المياة بهذه الطريقة بشكل تجارى في الأسواق، وقد مرت صناعة تحلية وتنقية المياة بهذه الطريقة بقفزة كبيرة بعد توفر وحدات التناضح العكسي ذات الألياف الدقيقة المجوفة والوحدات ذات اللف الحلزوني بشكل تجاري عام 1976م.

 

محطات التحلية Ro:

تتكون محطات تحلية المياة بالتناضح العكسى وتعرف أيضا ب reverse osmosis plants من ثلاثة أجزاء رئيسة هي

• وحدات المعالة الأولية
• وحدات التناضح العكسي
• ووحدات المعالجة النهائية

ويمكن توضيحهم علي النحو التالي:

وحدات المعالجة الأولية:

تعد وحدات المعالجة الأولية جزءاً هاماً في محطة ro ، وذلك لإستحالة إدخال الماء الخام مباشرة إليها حيث قد تتأثر الأغشية المستخدمة فيها بكثير من العوائق والمواد الكيميائية والإحيائية الموجودة بهذه المياة. بل إن كثيراً من الأغشية تتطلب نوعية معينة من المياه قبيل دخولها إلي وحدات التناضح العكسي ، ويتم الحصول علي هذه الوعية من خلال وحدات المعالجة الأولية.

يتم في وحدات المعالجة الأولية إزالة المواد العالقة، وإزالة عسر المياه ، وفصل المواد العضوية ، وبعض المواد غير العضوية ، وإزالة الكائنات الحية مخافة مهاجمتها لأغشية التناضح العسكي. وتحتو المياه علي بعض الملوثات الهوائية الذائبة كما أنها تحمل معها المعادن المختلفة كالسيليكا والكالسيوم والمغنيسيوم والحديد وغيرها إضافة إلي الجسيمات العالقة والبكتيريا.

تهدف عمليات المعالجة الأولية إلي المحافظة علي بقاء أغشية ال ro سليمة لفترة طويلة مع رفع قدرتها وذلك بإزالة المواد العالقة والبكتيريا والمواد سريعة الترسيب والمواد الغروية وغيرها.

إليكم بعض النماذج التي إلتقطت أثناء إشراف شركة ووتر باور صور محطات تحلية ماء ro

وتشتمل وحدات المعالجة الأولية علي عمليات تيسيير (إزالة العسر) المياة ثم التخثير ثم الترشيح. ويتم إزالة عسر المياة والمواد العالقة والمواد الأخرى المذكورة أعلاه علي النحو التالي:

إزالة المواد العالقة: ويتم ذلك بالتخثير والترشيح وتهدف عملية التخثير إلي تسهيل ترسب وترشيح المواد العالقة صغيرة الحجم بإستخدام بعض المواد الكيميائية مثل الشب ( كبريتات الألمونيوم) وكلوريد الحديد ، يلي ذلك فصل المواد العالقة في المرشاحت المختلفة.

إزالة عسر المياه: وذلك بإذابة الجير ورماد الصودا ، لمنع ترسب أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم التي تتميز بقابليتها الشديدة للترسب علي أغشية التناضح العكسي.

خفض تركيز المواد غير العضوية ويتم ذلك بعدة وسائل هي:-

• تهوية المياة الخام الداخلة لأكسدة هذه المواد فيسهل ترسيبها.
• إضافة ماود مؤكسدة مثل بيرمنجنات البوتاسيوم أو الأوزون أو الكلور.
• إضافة مواد مثل فوسفات الصوديوم السداسية لإزالة أملاح الحديد التي يمكنها الترسب علي الأغشية متسبة في منع سريان المياة من خلالها.

إزالة المواد العضوية: وتتم بإضافة الكربون المنشط ، وبعض البولمرات ، كما يستخدم الكلور لأكسدة المواد العضوية والقضاء علي الكائنات الحية , غير أنه يلزم إزالة الكلور الزائد قبيل دفع المياة لوحدة التناضح ، نظراً لأن كثيراً من أغشية التناضح العسكي تتأكسد بالكلور وتقل فاعليتها.

من الجدير بالذكر أن المواد العالقة والأملاح المختلفة لا تزال واحدة تلو الأخرى بعمليات منفصلة بلد قد يتم خفض تراكيز أكثر من مادة في عملية واحدة ، فقدم تخدم العمليات المذكورة أعلاه في وحدات المعالجة الأولية أكثر من غرض واحد في نفس الوقت

وحدات التناضح العكسي:

تتميز هذه الوحدات – مقارنة بطرق التحلية الحرارية مثل التقطير الومضى أو التقطير متعدد المراحل – بمزايا عديدة من أهمها ما يلي:

• إنخفاض إستهلاك الطاقة المستخدمة.
• إنعدام مشاكل التآكل وإنخفاض كميات الترسبات.
• قصر الوقت اللازم لإنشائها.
• سهولة تشغيلها وصيانتها.
• قلة تكلفة إنتاج المياه العذبة.

تتكون وحدات ال ro من مضخة ضغط مرتفع – مضخة طرد مركزي او مضخة إحلال موجب – وأغشية وأجهزة تحكم وتوزيع.

يتراوح ضغط المياه الداخلة لأغشية التناضح العكسي بين 17 إلي 30 ضغط جوي (250 إلي 400 رطل علي البوصة المربعة) للمياة الجوفية ( مياة الآبار )، وبين 45 إلي 70 ضغط جوي ( 800 إلي 1000 رطل علي البوصة المربعة) لمياه البحر ، وتستهلك وحدات الناضح العكسي حوالي 3.5 الي 4.3 كيلووات ساعة لكل طن مترى من الماء (1م3 وزناً من الماء”) لمياة الآبار وحوالي 8.5 الي 10.2 كيلووات ساعة لكل طن مترى من الماء المنتج لمياه البحر.

أغشية الro : وتستخدم للتعامل مع المياه الجوفية ، أو مياه البحار ، ويصنع منها عدة أنواع أهمها ما يلي:

أغشية رقائق عديد الأميد أو خلات السيليلوز: وتمتاز الأولي بمقاومتها للبكيريا ، وفين حين تمتاز الثانية بمقاومة عالية للكلور، ومدي جيد للرقم الهيدروجيني يتراوح بين 2 إلي 8

.أغشية السيليلوز المعدلة: وتمتاز بقدرة عالية علي حجز الأملاح تصل إلي 99% مع إرتفاع في معدل ترشيح (نفاذية) المياه العذبة يقدر بنحو 6 إلي 12 لتر من الماء العذب في اليوم لكل متر مربع من مساحة الغشاء ولكل ضغط جوي واحد زيادة علي ضغط التناضح.

أغشية مركبة: وتمتاز بقدرة كبيرة علي مقاومة الكائنات الحية الدقيقة ( البكتيريا) وتعمل عندي مدي واسع من الرقم الهيدروجيني يتراوح عادة فيما بين من 2 إلي 12

أنظمة أغشية التناضح العكسي – وتأتي علي عدة أشكال أهمها:

أغشية إسطوانية: وهي سهلة التنظيف غير أن أحجامها كبيرة مقارنة بالمساحة السطحية المتاحة لإنتقال الماء.

أغشيلة اللف الحلزوني: وتتكون من طبقتين من الأغشية شبه المنفذه يفصل بينهما طبقة من النليون أو عديد الإستر وتلف هذه الطبقات الثلاثة حول أنبوب مسامي لتجميع المياه المنتجة.

أغشية الألياف الدقيقة المجوفة: ويصل القطر الخارجي للغشاء المجوف الواحد إلي حوالي 85 ميكرون ( ما يقارب شعرة الرأسي) ، بينما يصل قطرها الداخلي إلي حوالي 42 ميكرون. تمتاز الأغشية ذات اللف الحلزوني وأغشيلة الألياف الدقيقة المجوفة ، مقارنة بالأغشية الإسطوانية بصغر حجمها الكلي وبنسبة عالية من المساحة السطحية المتاحة لإنتقال الماء. وقد توفرت وحدات التناضح العكسي ذات الأليفا الدقيقة المجوفة والحدات ذات اللف الحلزوني بشكل تجاري منذ عام 1976م ، وقد إمكن إنتجا وحدات منها يمكنها ترشيح نحو 20 متراً مكعباً من الماء العذب بإستخدام ضغط يتراوح بين 50 إلي 70 ضغط جوي.

ثالثاً وحدات المعالجة النهائية:

يتمثل الدوري الأساس لوحدات المعالجة النهائية ( المعالجة اللاحقة) في تعديل نوعية المياه المنتجة لتلائم الاستعمال المطلوب وذلك من خلال ضبط الرقم الهيدروجيني ، وتطهيريا من الكائنات الحية الدقيقة وتعقمها، وضبط الأملاح وذلك كما يالي:

.تعديل الرقم الهيدروجيني : حيث تتراوح قيمته بين 5 الي 6.5 في المياه الناتجه من وحدات التناضح العكسي ، وهي قيمه غير مناسبة لكثير من الإستعمالات المطلوبة ، ولذا يتم تعديلها لتراوح بين 6.5 الي 8.5 لمياة الشرب ، وأقل من 5 لمياه الرى ، وأكثر من 8 لمياه الإستعمالات الصناعية.

.التطهير والتعقيم : ويتم بإضافة الكلور أو الأوزون لمنع تكاثر الكائنات الحية من بكتيريا أو فيروسات.

.ضبط الأملاح: ويتم من خلال تعديل التركيز الكلي للأملاح المذابة في حدود 500 جزء في المليون حتي يكون الماء ملائماً للشرب.

إلي هنا ينتهي لقاؤنا لزيارة الصفحة التالية يمكنكم الإطلاع علي صور مشاريع محطات لتنقية مياة الشرب لتوقع النتائج إن كنت بحاجه لطلب مشورتنا و خدماتنا في مجال تكنولوجيا معالجه الماء يمكنك الإطلاع علي صفحة بيانات الإتصال.

---

مصادر تم الإستعانه بها:

العلوم والتقنية: “أ.د. إبراهيم صالح المعتاز”

موسوعة ويكيبديا