شرکت نوآوران آب و صنعت بهینه ساز ارائه دهنده ی جدیدترین متد روز دنیا در زمینه های تصفیه آب و فاضلاب، طراحی و ساخت انواع آب شیرین کن در مقیاس مختلف، بهینه سازی و افزایش راندمان واحدهای آبشیرین کن در حال کار، ساخت پکیج آب شیرین کن و تصفیه. پمپ ، استیل داپلکس

فرایند اسمزمستقیم Forwarded Osmosis
رشد جمعیت جهان در سالهای اخیر همچنان ادامه داشته و این رشد هزینه زیادی بر منابع آب و انرژی موجود وارد می کند. آب و انرژی رابطه بسیار تنگاتنگی دارند؛ تامین آب شیرین نیازمند انرژی است و در اکثر موارد آب زیادی برای تولید انرژی لازم است. این آب اغلب در دسترس نیست و باید با استفاده از روش هایی نظیر نمکزدایی از آب دریا یا آب لب شور تهیه شود. بر خلاف اسمز معکوس (RO)که برای کار کردن به فشار خارجی نیاز دارد ، اسمز مستقیم از طریق اختلاف فشار اسمزی در یک غشای نیمه تراوا هدایت میشود. FO به عنوان یک تکنولوژی جداسازی غشایی نوین، در بسیاری از حوضه ها مانند نمک زدایی، تولید برق، پردازش مواد غذایی و تصفیه فاضلاب توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. اسمز معکوس یک مفهوم شناخته شده در صنعت می‌باشد. اسمز معکوس به معنی تولید آب با کیفیت از آب خوراک با اعمال یک فشار هیدرولیک بیشتر از فشار اسمزی محلول خوراک بر روی یک غشا نیمه تراوا، است. اعمال این روش برای آب دریا و دیگر آب‌های نامتعارف با شوری بسیار بالا، سبب می‌شود که تجهیزات دچار خوردگی، فولینگ و مشکلات رسوب‌گذری شوند که همه‌ی این‌ مشکلات در مجموع سبب افزایش هزینه‌ها می‌شوند زیرا میزان انرژی و مواد شیمیایی مصرفی را بالا می‌برند.
به هنگام شیرین سازی آب دریا، فرآیند مستقل اسمز مستقیم به انرژی بیشتری در مقایسه با اسمز معکوس نیاز دارد. با این حال می توان برای شیرین سازی آب های بسیار شور، که استفاده از فرآیند مستقل اسمز معکوس ممکن نیست، از سیستم های هیبریدی اسمز مستقیم استفاده کرد. سیستم های هیبریدی اسمز مستقیم که از محلول کِشنده ترمولیتیک استفاده می کنند، انرژی کمتری را برای نمکزدایی آب های بسیار شور مصرف میکنند و میتوانند از نظر اقتصادی نسبت به سایر تکنولوژی های نمکزدایی مقبول تر باشند.
به طوری کلی می توان گفت اسمز مستقیم شامل دو مرحله عمده است: رقیق سازی اسمزی محلول کِشنده و تولید آب شیرین از محلول کِشنده رقیق شده.
طبق توضیح چکلی و همکارانش، زمانی که آب شور و محلول بسیار غلیظ (محلول کشنده) با یک غشای نیمه تراوا جدا می شوند، به علت گرادیان اسمزی، آب از سمت آب شور به سمت محلول کشنده حرکت می کند؛ در حالیکه ماده حل شده در هر دو طرف غشا باقی می ماند. دلیل تقاضای بیشتر برای استفاده گسترده از اسمز مستقیم، مزایای آن نسبت به اسمز معکوس از قبیل مصرف کم انرژی،کمتر بودن مات مربوط به رسوب و بازیافت قابل ملاحظه آب می باشد. البته این مزایا همیشه چالش هایی مانند محدودیت در انتخاب محلول های کشنده را به همراه داشته است. یک محلول کشنده مطلوب باید دارای ویژگی هایی مانند گرادیان اسمزی بالا، شار قابل توجه آب، بازیافت با کیفیت با حداقل مصرف انرژی باشد. همچنین یک محلول کِشنده ایده آل برای نمکزدایی به روش اسمز باید کم هزینه و با سمیت صفر باشد.
این تکنولوژی را می‌توان به تنهایی یا به ‌صورت ترکیب با دیگر فرایند ها مانند اسمز معکوس، تقطیری، تقطیر غشایی و ... بکار برد. در این فرایند مولکول‌های آب از سمت خوراک ممبران (دارای فشار اسمزی پایین) عبور کرده و با محلول واسطه (دارای فشار اسمزی بالا) مخلوط می‌شود و فشار اسمزی محلول واسطه کاهش می‌یابد. پس از آن به‌ منظور دست‌یابی به آب خالص باید یک فرایند جداسازی روی محلول واسطه‌ی رقیق شده صورت گیرد. لازم به ذکر است که فرایند FO نیاز به فشار بالایی ندارد و در فشار حدود 2-3 بار انجام می شود. این فشار نیز به منظور غلبه بر اصطکاک عبوری از ممبران می باشد. بنابراین این فرایند از لحاظ میزان فشار مورد نیاز با اسمز معکوس (برای آب دریا فشار تا حدود 80 بار) کاملا متفاوت و از لحاظ اقتصادی با صرفه تر است.
فاکتورهایی که نقش تعیین کننده ای در عملکرد صحیح فرایند دارد، عبارتند از ممبران یا غشا فرایند، محلول واسطه و روش های احیا محلول واسطه.
ترتیب استفاده از FO جهت تصفیه‌ی آب دریا به این صورت است که آب دریا به ‌عنوان خوراک و محلول واسطه به ‌صورت متقابل وارد ممبران‌های FO می‌شود. در این سیستم آب از سمت خوراک از ممبران‌ها عبور کرده و وارد محلول واسطه می‌شود و بدین شکل محلول واسطه را رقیق می‌نماید. در مرحله‌ی بعد محلول واسطه در تبخیر کننده، غلیظ شده و دوباره به چرخه‌ی شیرین‌سازی آب دریا باز می‌گردد. واضح است که فرایند تبخیر و غلیظ سازی محلول واسطه یک فرایند انرژی گیر و هزینه ‌بر است. در این فرایند می‌توان از محلول نمک NH₄HCO₃ در آب به‌عنوان محلول واسطه استفاده نمود که پس از فرایند خاص‌سازی آب دریا وارد واحد تفکیک می‌شود. واحد تفکیک می‌تواند غشا جدا کننده‌ی گاز یا ستون تقطیر باشد.

مزایای فرایند اسمز مستقیم:
فرآیندهای نمک زدایی به روش اسمز مستقیم چنانچه در مقیاس وسیع انجام شوند، دارای فواید بسیاری در آینده خواهند بود. عامل اغلب این فواید همان فشار هیدرولیکی اندک مورد نیاز برای فرآیند اسمز مستقیم است. اسمز مستقیم در صورتی که مرحله بازیابی محلول کِشنده از نظر اقتصادی و فنی انجام پذیر باشد، به دلیل مصرف کم انرژی و در نتیجه کاهش هزینه های فرآیند، مفید است. این می تواند یکی از قابل توجه ترین اصول در رابطه با اسمز مستقیم، بویژه تحت فشار بحران کمبود انرژی در دنیا باشد. بر خلاف فرآیندهای غشایی معمول همچون اسمز معکوس، فرآیند اسمز مستقیم به کمترین انرژی ورودی جهت اِعمال جداسازی نیاز دارد؛ چراکه طبق اصول ترمودینامیکی، فرآیند به طور خود به خود انجام می گیرد. در پروژه ای در رابطه با تصفیه آب پیشنهاد شده بود که به منظور به حداقل رساندنِ انرژیِ کلِ مورد نیازِ اسمز مستقیم، اسمز معکوس و اسمز مستقیم را با یکدیگر ادغام کنند. در یک سیستم هیبریدی از یک محلول کِشندۀ تجدیدپذیر با فشار اسمزی بالا مانند آب دریا استفاده شد تا آب را از یک محلول تغذیه با پتانسیل اسمزی کمتر مانند فاضلاب تصفیه شده یا آب لب شور بیرون بکشد. بنابراین اولین گام، یک فرآیند رقیق سازی کششی است که به دنبال یک مرحله باززایی اتفاق می افتد که در آن، محلول کشنده رقیق شده با استفاده از سیستم اسمز معکوس تصفیه می شود. پیکربندی های مختلفی برای سیستم پیشنهاد شدند. برای مثال یک سیستم یکبارگذر که در آن هیچگونه باززایی از محلولِ کشنده اسمز مستقیم صورت نمی پذیرد؛ یک سیستم حلقه بسته که در آن، محلول کِشنده به همان صورت آب شوری که از سیستم اسمز معکوس خارج می شود، بازیابی می گردد؛ و یک سیستم حلقه بسته همراه با بازیافت پتانسیل اسمزی بین محلول کِشنده و محلول خوراک با استفاده از یک توربین.
بنابراین مهم‌ترین مزیت FO توانایی آن در دفع بسیاری از نمک‌ها و جامدات معلق در دمای محیط و فشار هیدرولیک پایین است. این خصوصیت میزان انرژی مصرفی و سرمایه گذاری اولیه‌ی آن را کاهش می‌دهد (هزینه‌های مربوط به پمپ و ساخت دستگاه). میزان فولینگ FO در مقایسه با دیگر روش‌های غشایی تحت فشار مانند UF، NF و RO بسیار کمتر است. این مسئله به دلیل تشکیل لایه‌ی کیکی کم و همچنین فشردگی کمتر فولنت‌ها بر روی لایه‌ی فعال است. از سوی دیگر فولینگ ایجاد شده بر روی ممبران FO را می‌توان با یک شستشوی برگشتی اسمزی یا جریان آشفته (توربولنت) در سمت خوراک ممبران، برطرف نمود. در طول شستشوی برگشتی اسمزی، محلول واسطه با آب تازه و یونیزه شده جایگزین می‌شود. این کار سبب می‌شود که گرادیان فشار اسمزی در غشا FO معکوس شده و آب از سمت محلول واسطه به سمت آب خوراک نفوذ کند. نفوذ آب به صورت معکوس به بخش خوراک به انحلال و جدا شدن فولنت‌ها از سطح ممبران کمک می‌کند. علاوه بر این بر خلاف روش‌های فشاری، از روش FO می‌توان برای تصفیه‌ی جریان خوراک با شوری بالا استفاده کرد زیرا این روش به فشار هیدرولیک برای غلبه بر فشار اسمزی نیاز ندارد. ممبران‌های FO به‌گونه‌ای هستند که قابلیت مقاومت در برابر کلر، بایوساید و دیگر اکسید کننده‌ها که در برج‌های خنک کننده استفاده می شوند را دارند این در حالیست که ممبران‌های RO نسب به اکسید کننده‌هایی مانند کلر بسیار حساس هستند. طراح , سازنده و مجری , سیستم های تصفیه آب و فاضلاب , تاسیسات مکانیکی , برقی , ابنیه ، آب شیرین کن
مزایای این فرایند را می توان به طور خلاصه به صورت زیر بیان کرد: آبشیرین کن ، اب شیرین کن ، ابشیرین کن ، آبشیرینکن ، آب شیرینکن 
•    صرفه‌جویی انرژی تا 30 درصد در مورد آب‌های چالش برانگیز و تا حدود 50 درصد برای سیستم‌های خنک‌کن تبخیری
•    کاهش مصرف مواد شیمیایی  نوآوران ، نواوران ، تصفیه آب ، آب ، آب و صنعت ، بهینه ساز ، تصفیه فاضلاب 
•    مقاوم در برابر فولینگ پکیج تصفیه ، مواد شیمیایی ، ممبران ، خرید آبشیرین کن
•    ممبران‌های مقاوم در برابر کلر و بایوساید قیمت آب شیرین کن، اسمز معکوس ، RO ، پکیج آب شیرین کن ، پکیج آبشیرین کن
•    میزان کمتر برم موجود در آب تصفیه شده  وسل ، غشای اسمز معکوس ، فیلتر ، آنتی اسکالانت ، بهره برداری آب شیرین کن 
•    کاهش چشم‌گیر هزینه‌های عملیاتی شستشوی ممبران ، اولترافیلتراسیون ، UF ، دیسک فیلتر ، دستگاه آب شیرین کن
•    افزایش عمر ممبران دستگاه آبشیرین کن ، تعمیرات ، قطعات یدکی ، قطعات یدکی آب شیرین کن ، قطعات یدکی آبشیرین کن 

شرکت نوآوران آب و صنعت بهینه ساز با بکارگیری ده ها سال تجربه متخصصین حوزه تصفیه آب و فاضلاب، طراحی و ساخت انواع آب شیرین کن در مقیاس مختلف، بهینه سازی و افزایش راندمان واحدهای آبشیرین کن در حال کار، ساخت پکیج آب شیرین کن و تصفیه فاضلاب با بهره گیری از جدیدترین متد روز دنیا آماده ارائه خدمات به متقاضیان می باشد.
گردآوری: واحد فنی و مهندسی شرکت نوآوران آب و صنعت بهینه ساز(nasb-co)

مقالات مرتبط: