|
עקב השימוש ההולך וגובר בטכנולוגית אוסמוזה הפוכה, מושקעים בשנים האחרונות כספים רבים במחקר ופיתוח, וקיימת התקדמות משמעותית בשיפור מבנה הממברנות. פיתוחים אלה גורמים להורדת העלויות הכלולות בטכנולוגיה,ומציבות אותה בחזית תעשיית הטיפול במים בישראל. יתרה מכך, בשנים האחרונות ניתן לראות יותר ויותר התאמת ממברנות לתהליכים ספציפיים, כגון ממברנות סניטריות עמידות לחיטוי בחום, לטיפול במים בתעשייה הפרמצבטית.
למבנה הממברנה השפעה ניכרת על ביצועיה:
הגדלה או הקטנה של גודל הפורות בממברנה, משפיעה על דחיית המלחים ועל לחץ העבודה. ככל שפורוזיביות הממברנה קטנה יותר, כך יהיה אחוז דחיית המלחים גבוה יותר, ולחץ העבודה הנדרש יגדל בהתאמה. בנוסף, הגדלת השטח הממברנלי, מעלה את הפרודוקטיביות, ומאפשר קבלת ספיקת מוצר מוגברת. ממברנות מדגם Low Pressure הן בעלות שטח ממברנלי ופורוזיביות גדולה, ומאופיינות בפרודוקטיביות גבוהה וצריכת אנרגיה נמוכה. לעומתן, ממברנות מדגם High Rejection, מאופיינות בדחיית מלחים גבוהה ביותר, אך דורשות לחץ עבודה מוגבר.
לדופן הממברנה תפקיד חשוב בדחיית מלחים וחומרים אורגניים. רמת החספוס, מידת ההידרופיליות\הידרופוביות, והמטען החשמלי, משחקים תפקיד חשוב בעמידות הממברנה לעומס אורגני וזיהומים מיקרוביאלים. ממברנות מדגם Fouling Resistant, מאופיינות בפוטנציאל סתימה נמוך במיוחד, המבוסס על טכנולוגיה הידרופילית ומטען חשמלי ניטרלי.
שיפור המבנה הפולימרי, חיזוק הקשרים המולקולריים, ושימוש בחומרים עמידים, מקנים לממברנה חוזק ועמידות טובים יותר במפלי לחץ גבוהים, כושר עבודה בתנאי טמפרטורה וערכי pH קיצוניים, עמידות משופרת לחומרים מחמצנים, ועוד.
|
מקורות המים בישראל
|
|
|
אחת הפעולות הראשונות שיש לבצע כאשר ניגשים לתכנון מתקן אוסמוזה הפוכה, היא אנליזה של מי ההזנה למתקן. הרכב מי ההזנה יקבע במידה רבה את גישת התכנון, את טיפול הקדם הנדרש, ואת בחירת הממברנות, על מנת להגיע לאיכות מי המוצר הנדרשת.
בישראל קיימים מקורות מים רבים ושונים בהרכבם. עם הגברת התפלת מי ים, מקבלים אזורים נרחבים, בעיקר בדרום, מי מקורות באיכות טובה יותר מאשר בעבר. מקור המים משפיע באופן מהותי על הרכבם: במליחות (Salinity), בעומס האורגני (Oragnic Load), נוכחות מחמצנים, ובפרמטרים נוספים המשפיעים על תכנון המתקן.לדוגמה, מקורות המים העיליים, חשופים יותר לזיהום,ומאופיינים בעומס אורגני ופוטנציאל זיהום גבוה. לעומת זאת, מי תהום מאופיינים על פי רוב במליחות גבוהה, אך ברמת זיהום נמוכה. מים שמקורם במתקני ההתפלה השונים בארץ, מאופיינים במליחות וקשיות נמוכה.
|
התאמת ממברנות RO למקורות המים
|
|
|
אנליזת מי ההזנה, משפיעה רבות על תכנון מתקן אוסמוזה הפוכה. לבד מתכנון טיפול קדם מתאים, בחירת סוג הממברנות במתקן מהווה נדבך חשוב בתהליך התכנון. כאשר מנתחים את אנליזת מי ההזנה ולוקחים בחשבון את איכות מי המוצר הנדרשת, בחירה נבונה של סוג הממברנה עשויה להשפיע ישירות על הפרמטרים הבאים:
- חיסכון בעלויות ייצור עקב מערך קטן יותר של מתקן ה-RO.
- חיסכון בעלויות תפעול והקטנת תדירות ניקוי הממברנות, כתוצאה מעמידות לפוטנציאל זיהום במי ההזנה.
- ניצולת אנרגטית אופטימלית.
- יחס השבה גבוה, וכתוצאה, הקטנת כמות השפכים מהמתקן.
- צמצום בהוצאות תחזוקת המתקן.
|
|
|
לדוגמה, עבור מקור מים המכיל עומס אורגני גבוה,רצוי לבחור בממברנות מסוג Fouling Resistant בעלות עמידות משופרת לזיהומים אורגנים ומיקרוביאלים. כאשר מי ההזנה מכילים ריכוז מלחים גבוה, ונדרשים מי תוצר באיכות גבוה, יש לשקול שימוש בממברנה מסוג HighRejection לדחיית מלחים מקסימלית. עבור מי הזנה שמקורם ממתקן התפלת מי ים, ייתכן בהחלט שניתן להשתמש בממברנות מסוג Low Pressure לניצולת אנרגטית מקסימלית ופרודוקטיביות גבוהה.
|
|
Low Pressure
|
High Rejection
|
|
מודל
|
LOW4G-8040
|
BR3G-8040
|
|
לחץ עבודה (בר)
|
6.9
|
15.5
|
|
דחיית מלחים (%)
|
99.2
|
99.5
|
|
ספיקת מוצר (מ"ק\יום)
|
45.4
|
41.6
|
|
|
|
טבלה 1: השוואה בין סוגי ממברנות [2]
|
|
|
בטבלה מספר 1 ניתן לראות השוואה בין שני סוגי ממברנות מתוצרת HATPALATM תחת תנאי בדיקה סטנדרטיים. הממברנה הראשונה היא מסוג Low Pressure המאופיינת בצריכת אנרגיה נמוכה, בשילוב עם פרודוקטיביות מצוינת,בעוד הממברנה השנייה מסוג High Rejection מאופיינת בדחיית מלחים גבוהה,לקבלת מי תוצר באיכות הגבוהה ביותר. ניתן לראות מהטבלה את ההבדלים בין סוגי הממברנות בצריכת האנרגיה, כפי שהדבר בא לידי ביטוי בלחץ העבודה, בדחיית המלחים,ובשוני בספיקת המוצר.
|
|
|
סיכום
|
|
|
בשנים האחרונות נכנסו חברות רבות העוסקות בטיפול במים לתחום מתקני אוסמוזה הפוכה. כתוצאה מכך הפכו ממברנות RO למוצר שהוא כמעט בבחינת commodity. על החברות המעוניינות להתבלט בתחום לשפר את יכולותיהן בתחום התכנון, את יכולות הביצוע בהקמת המתקנים,ואת רמת השירות. חברות המים המובילות בישראל מחזיקות ברשותן דגמים שונים של ממברנות אוסמוזה הפוכה, ויודעות כיצד לשלבן במתקנים באמצעות שימוש בתכנות תכנון מתקדמות, כגון ROSA, ROPRO, SIRIO ועוד. שירות זה מאפשר אופטימיזציה של מערכות האוסמוזה ההפוכה בניצולת אנרגטית, יחס השבה, אורך חיים מוגדל, צמצום בהוצאות תחזוקה, ועוד.
|
|
|
מקורות
|
|
[1] DOW Water &Process Solutions, Technical Manual .
|
|
[2] HATPALATM ממברנות אוסמוזה הפוכה.
|
|
|