أولاً: وصف الأغشية …
الأغشية التى تراها فى وحدة التناضح العكسي داخل أوعية الضغط ليست طبقة واحدة ولكنها عبارة عن عدة طبقات … طبقة خارجية تعمل كدعامة للغشاء … تماماً مثل وظيفة الظرف (Envelope) أو Outer wrap والذى يحفظ الرسالة أو الخطاب بداخله … يلى هذه الطبقة شبكة واسعة من مسامات تسمح لمياه التغذية الدخول إلى الأغشية … ونسمي هذه الطبقة كما ترى فى الصورة Feed channel spacer أو Water inlet spacer أو فاصل مدخل المياه بالعربية … ونحن نذكر هنا كلمة “المسام” وليس الثقوبpores والتى تمتاز بها الفلاتر الأخرى مثل الفلاتر الميكرونية … فنفاذ الماء خلال الغشاء يكون من خلال هذه الفراغات أو الspacers.
يلى ذلك طبقة الغشاء Membrane نفسها (وسوف نفرد فى المناقشة القادمة التركيب الكيميائى للأغشية) … ثم يليها شبكة أخرى ضيقة تسمى permeate spacer أوWater production spacer أو فاصل المياه المنتجة تسمح بتجميع المياه المُحلاة إلى الجزء الأوسط حيث يتم تجميع مياه البيرميت فى أنبوبة البيرميتPermeate collection tube … وهذا الفاصل معزول من 3 جهات وبالتالى يمكنه توجيه المياه المُحلاة إلى أنبوب التجميع المركزية.
وظيفة فاصل مدخل المياه (Feed spacer) وظيفتان أساسيتان … الوظيفة الأولى توفير مسار تدفق المياه (توجيهها إلى المسار الصحيح) … الوظيفة الثانية هى العمل على زيادة الاضطراب turbulence فى المياه على سطح الغشاء فيقلل من استقطاب التركيز concentration polarization فيقلل من إمكانية حدوث ترسبات الأملاح على الأغشية كما سنشرح بعد ذلك.
ومن خلال الشباك الخاصة بمياه التغذية Feed spacer تستكمل المياه المحجوزة خلف الأغشية مشوارها لتخرج من هذه المنظومة وقد تركزت فيها الأملاح (Feed out) لتدخل على الغشاء التالى وهكذا.
والصور التالية أيضاً توضح تركيب الأغشية وطبقة الFeed spacer وكيفية سريان المياه داخلها …
ثانياً: تقسيم الأغشية تبعاً لتشكيلها الهندسي (Geometry):
عندما يتم تشكيل الغشاء نسميه بالmodule … ويتم تقسيمه لأربعة أنواع تبعاً للتشكيل الهندسى أو الConfiguration :
1- اللوح الحلزونىSpiral wound module :
وهذا هوالنوع التقليدى والأكثر شهرة … حيث يتم تشكيل هذه الأغشية على هيئة ألواح حلزونية واسعة فى طبقات متتالية مع وجود مواد مدعمة مثل “الظرف” envelope … وهذه الألواح تكون ملفوفة على أنبوبة من الصلب وهذه الأنبوبة الصلبة مثقبة Perforated steel tube … ويتم تثبيتها فى الجزء الأوسط من وعاء الضغط وتسرى فيها مياه البيرميت كما ذكرنا وتُسمى أيضاً Permeate collection tube.
وهذا التصميم يساعد على زيادة مساحة السطح فى أقل حيز … وتكلفته منخفضة ولكن يعيبه حساسيته للتلوث وصعوبة صيانته بسبب طريقة صنعه.
وما يحدث هو أن مياه التغذية تدخل إلى فراغات تسمى feed spacer ثم تخترق الغشاء لتدخل عبر قنوات أخرى تُسمى spacer permeate channel بين طبقات الأغشية حيث تسرى فيها المياه المفلترة أو البيرميت فى مسارات حلزونية ومنها إلى الأنبوبة الداخلية التى تتجمع فيها مياه البيرميت.
إسم آخر يطلق على القنوات spacer permeate channel هو الpermeate water carrier …نظراً لأنه يحمل مياه البيرمييت إلى الأنبوبة الداخلية.
ونلاحظ وجود طبقات داعمة (دعامات) تلف بشكل حلزونى مع الأغشية لتثبيتها وحمايتها من التغير فى الضغوط أو زيادة كثافة التحميل عليها.
وأحببنا أن نمد حضراتكم بعدة صور من هذا النوع كى يتضح ما قلناه … تأملوا كل جزء فى هذه الصور … من حيث الطبقات وترتيبها وسريان المياه داخل الأغشية …
2- الألياف (الشعيرات أو خيوط دقيقة مجوفة(Hollow fine fibers module (HFRO)
وهى تُشبه خيوط شعر الرأس المجوفة … وهى عبارة عن غلاف أو Shell يحمل بداخله عدد كبير من الأنابيب tubes أو شعيرات مجوفة hollow fibersومجمعة فى حزم Bundles ولها قطر من 0.1 إلى 2 ملليمتر … وعندما يدخل مياه التغذية خلال فتحات الألياف (open cores) فإن المياه تخترق جدار الألياف وتخرج البيرميت فى المنطقة المحيطة بها (وليس من المنتصف كما فى اللوح الحلزونى).
ولأن هذه الشعيرات المجوفة لا تسمح بحدوث تدفق مضطربturbulent flow فإنها تكون عُرضة أكثر للفاولينج أو تكون القشورScale ومن الصعب تنظيفها كيميائياً … ولذلك فى الغالب ما تستخدم مع مياه البحر حيث أن احتمال تكون الفاولينج يكون ضعيف … واستخدامه مع المياه الbrackish يكون محدود … وإليكم الآن عدة صور لهذا النوع:
3- الأغشية الأنبوبية Tubular membrane:
هذا النوع أيضاً يتم استخدامه مع المياه ذات الجودة السيئة أواللزجة Viscous … وهى لا تحتاج لمعالجة ابتدائية لمياه التغذية … وتعمل لضغوط عالية جداً قد تصل إلى 100 بار …
ومن الاسم نستنتج أن كل غشاء يوضع فى أنبوبة مثقوبة … وهذه الأنابيب يتم تجميعها مع بعضها كالحزمة فيما يُسمى بالModule…
وقطر الأنبوبة يتراوح ما بين 4 – 25 مم.
تدخل مياه التغذية إلى الأنابيب والبيرميت الذى نفذ عبر الأغشية يخرج من الثقوب الجانبية ليتم تجميعه … ومياه الريجيكت تخرج من الطرف الآخر من الأنابيب.
4- أغشية صفائحية أو أغشية مسطحة:Plate and frame module
دائماً يستخدم هذا التصميم مع مياه ذات جودة سيئة … وقد تم تطويرها فى ألمانيا عام 1994 وقد أعطى هذا التطوير الفرصة لاستخدام التناضح العكسي لمياه الصرف الصناعية المعدنية … وتتحمل أملاح تصل إلى 25% وضغوط تصل إلى 310 بار …وهى مناسبة جداً للتطبيقات التى تتطلب نوعية عالية من المنتج مثل الصناعات الدوائية وصناعات الأغذية …
وتتكون الأغشية الصفائحية من كومة من الأغشية على هيئة صفائح مستوية توضع مع بعضها كهيئة الساندوتشات ويتم وضعها بين فراغات spacers وصفائح دعاميةSupport plates … وجانبي الغشاء يدعم بصفيحتين … صفيحة لكل جانب … والمياه تجرى فى هذه الدعائم أيضاً … تتكون الصفائح من بلاستيك أو فيبر جلاس مثقوب …
والصورالتالية توضح مسار المياه فى الأغشية الصفائحية … تدخل مياه الفيد (باللون الأزرق) لتمرموازية عبر الاغشية الصفائحية (الأغشية باللون البرتقالى) وما يمر عبرها هو البيرميت (باللون الأخضر) … والريجيكت الخارج من المجوعة الأولى يدخل على المجموعة الثانية وهكذا حتى يخرج فى النهاية ريجيكت أو (Retentate).
أما الغشاء نفسه فله أبعاد … له قطر (Diameter) وله طول … وأيضاً له وزن ومساحة كلية … يُسجل ذلك فى الشيت أو المانيوال الخاص به … كما يكتب معه أقصى معدل السريان مسموح به للماء (بالمتر المكعب/يوم أو جالون/يوم GPD أو Gallon per day) … وأقصى ضغط يتحمله وأقصى تركيز للأملاح.
انظر الصورة التالية حيث يشير الحرف A إلى الطول Length … والرمز B إلى القطر Diameter:
م/وليد السيد