مدیریت صحیح مصرف مواد شیمیایی در تصفیه‌خانه‌های آب تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم، کیفیت آب خروجی، هزینه‌های عملیاتی و اثرات زیست‌محیطی دارد. برخی از مهم‌ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در این فرآیند شامل موارد زیر هستند:
1. سدیم متابی‌سولفیت (SMBS) – برای حذف کلر باقی‌مانده در سیستم‌های RO
2. بایوسایدها – برای کنترل رشد میکروبی در سیستم‌های تصفیه آب
3. پلی‌الکترولیت‌ها – برای بهبود فرآیندهای انعقاد، لخته‌سازی و کاهش کدورت
4. پودر کربن فعال (PAC) – برای حذف مواد آلی، ترکیبات مزه و بو از آب
5. مواد گندزدا (کلر، ازن، UV، دی‌اکسید کلر) – برای از بین بردن عوامل بیماری‌زا
6. مواد خنثی‌کننده pH (سود، اسید سولفوریک، آهک) – برای تنظیم pH آب خام و فرآیندهای تصفیه مانند سختی گیری
7. مواد منعقدکننده (آلوم، پلی‌آلومینیوم کلراید PAC، آهن کلرید) – برای حذف ذرات معلق و کاهش کدورت
8. مواد شوینده غشا در CIP
بهینه‌سازی مصرف این مواد به کاهش هزینه‌های عملیاتی، افزایش راندمان فرآیندها و کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک می‌کند.

۱. سدیم متابی‌سولفیت (SMBS) در تصفیه آب
چالش‌ها:
• SMBS برای حذف کلر باقی‌مانده در سیستم‌های RO استفاده می‌شود تا از آسیب به ممبران‌ها جلوگیری کند.
• دوز بیش‌ازحد می‌تواند باعث رشد بیوفیلم و مشکلات بیولوژیکی در ممبران‌ها شود و همچنین بار مالی دارد.
• دوز ناکافی ممکن است باعث باقی ماندن کلر آزاد و تخریب غشاهای RO گردد.
مقدار مصرف:
بسته به میزان کلر موجود در آب، دوز SMBS معمولاً ۱ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر تنظیم می‌شود.
راهکار وایوتک:
• استفاده از سنسورهای آنلاین برای پایش کلر باقیمانده و تنظیم دوز SMBS
• طراحی سیستم‌های تزریق دقیق برای کاهش مصرف بیش‌ازحد
• جایگزینی روش‌های دیگر حذف کلر در مواقع موردنیاز

۲. بهینه‌سازی مصرف بایوسایدها
چالش‌ها:
• رشد میکروبی در سیستم‌های تصفیه مانند فیلترهای شنی و کربنی و خطوط انتقال باعث ایجاد رسوبات بیولوژیکی و کاهش راندمان فرآیندها و ایجاد طعم و بود در آب می‌شود.
• استفاده نادرست از بایوسایدها می‌تواند به افزایش مقاومت میکروبی و مشکلات زیست‌محیطی منجر شود.
مقدار مصرف:
بایوسایدها بسته به نوع سیستم و آلودگی میکروبی معمولاً در محدوده ۰.۵ تا ۵ میلی‌گرم بر لیتر مصرف می‌شوند.
راهکار وایوتک:
• انتخاب بایوساید مناسب (اکسیدکننده یا غیراکسیدکننده) متناسب با شرایط سیستم
• کنترل مداوم بار میکروبی برای بهینه‌سازی میزان مصرف
• استفاده از روش‌های جایگزین مانند UV برای کاهش مصرف مواد شیمیایی
۳. بهینه‌سازی مصرف پلی‌الکترولیت‌ها
چالش‌ها:
• استفاده نادرست از پلی‌الکترولیت‌ها می‌تواند باعث انعقاد نامناسب، افزایش لجن و گرفتگی فیلترها شود.
• دوز بیش‌ازحد می‌تواند باعث مشکلات کیفی در آب تصفیه‌شده گردد.
مقدار مصرف:
دوز بهینه پلی‌الکترولیت‌ها بسته به نوع آب خام و فرآیند تصفیه معمولاً بین ۰.۵ تا ۵ میلی‌گرم بر لیتر متغیر است.
راهکار وایوتک:
• تست جارتست برای تعیین دوز بهینه منعقدکننده
• استفاده از کنترل‌کننده‌های اتوماتیک برای تنظیم مقدار تزریق
• انتخاب نوع مناسب پلی‌الکترولیت برای بهبود عملکرد فرآیند
۴. بهینه‌سازی مصرف پودر کربن فعال (PAC)
چالش‌ها:
• PAC برای حذف ترکیبات آلی، بو، مزه و آلاینده‌های شیمیایی استفاده می‌شود.
• مصرف بیش‌ازحد می‌تواند باعث افزایش هزینه‌ها و تولید لجن اضافی شود.
مقدار مصرف:
دوز PAC بسته به نوع آلاینده‌های موجود معمولاً در محدوده ۵ تا ۳۰ میلی‌گرم بر لیتر تنظیم می‌شود.
راهکار وایوتک:
• بررسی دقیق منابع آلودگی برای تعیین مقدار مصرف بهینه
• ترکیب PAC با سایر روش‌های حذف آلاینده‌ها مانند اسمز معکوس یا AOP
• استفاده از کربن گرانولی در فیلترهای ثابت برای افزایش کارایی و کاهش مصرف
۵. بهینه‌سازی مصرف مواد گندزدا (کلر، ازن، UV، دی‌اکسید کلر)
چالش‌ها:
• مصرف نامناسب کلر باعث ایجاد ترکیبات جانبی خطرناک مانند تری‌هالومتان‌ها (THMs) می‌شود.
• دوز پایین باعث عدم حذف کامل میکروارگانیسم‌ها و افت کیفیت آب می‌گردد.
• روش‌های گندزدایی جایگزین مانند ازن و UV نیاز به بهینه‌سازی مصرف انرژی دارند.
مقدار مصرف:
دوز کلر بسته به کیفیت آب خام و نوع فرآیند معمولاً بین ۱ تا ۳ میلی‌گرم بر لیتر است. برای ازن، این مقدار بین ۰.۵ تا ۲ میلی‌گرم بر لیتر متغیر است.
راهکار وایوتک:
• ترکیب روش‌های گندزدایی برای کاهش مصرف کلر و کاهش ترکیبات جانبی مضر
• پایش آنلاین با سنسورهای دقیق برای جلوگیری از تزریق بیش‌ازحد
• جایگزینی ازن یا UV در مواقعی که کاهش مصرف مواد شیمیایی اولویت دارد
• استفاده از میکرواسترینر برای کاهش کدورت و جلبک (در مواقع منابع آب سطحی) و سپس گندزدایی
۶. بهینه‌سازی مصرف مواد تنظیم‌کننده pH (سود، اسید سولفوریک، آهک)
چالش‌ها:
• pH نامتعادل می‌تواند باعث خوردگی تجهیزات، کاهش راندمان منعقدکننده‌ها و گرفتگی فیلترها شود.
• دوز بیش‌ازحد این مواد می‌تواند هزینه‌های اضافی و مشکلات عملیاتی ایجاد کند.
• آهک همچنین برای حذف سختی آب استفاده میشود. مقدار آهک باید متناسب با مقادیر سختی باشد تا از ایجاد هزینه های اضافی جلوگیری شود.
مقدار مصرف:
دوز تنظیم‌کننده‌های pH بسته به شرایط آب خام معمولاً بین ۵ تا ۲۰ میلی‌گرم بر لیتر است.
راهکار وایوتک:
استفاده از سیستم‌های پایش آنلاین pH برای تنظیم دقیق مقدار مصرف
• انتخاب مواد شیمیایی جایگزین با کارایی بالاتر و هزینه کمتر
• بهینه‌سازی شرایط عملیاتی برای کاهش نیاز به اصلاح pH

۷. بهینه‌سازی مصرف مواد منعقدکننده (آلوم، پلی‌آلومینیوم کلراید PAC، آهن کلرید)
چالش‌ها:
• تزریق نامناسب منعقدکننده‌ها باعث افزایش لجن، گرفتگی فیلترها و کاهش راندمان جداسازی می‌شود.
• دوز ناکافی باعث باقی ماندن ذرات معلق و افزایش کدورت آب تصفیه‌شده می‌گردد.
مقدار مصرف:
دوز آلوم و کلروفریک ۱۰ تا ۵۰ میلی‌گرم بر لیتر و PAC ۵ تا ۳۰ میلی‌گرم بر لیتر متغیر است.
راهکار وایوتک:
• استفاده از جارتست برای تعیین دوز بهینه منعقدکننده‌ها
• پایش کدورت و تنظیم دوز به‌صورت خودکار
• انتخاب منعقدکننده‌های پیشرفته با کارایی بیشتر و دوز مصرفی کمتر
8. سیستم‌های اسمز معکوس (RO) پس از مدتی بهره‌برداری دچار رسوب‌گذاری، گرفتگی و آلودگی بیولوژیکی می‌شوند که باعث افت راندمان و افزایش مصرف انرژی می‌گردد. برای بازیابی عملکرد ممبران‌ها، فرآیند شستشوی شیمیایی (CIP – Cleaning In Place) به‌کار می‌رود. در این فرآیند، مواد شوینده مخصوص برای حذف رسوبات معدنی، آلودگی‌های آلی و گرفتگی‌های میکروبی استفاده می‌شوند.
۱. انواع مواد شوینده مورد استفاده در CIP
۱.۱. شوینده‌های اسیدی
کاربرد: حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، اکسیدهای آهن و منگنز
مواد رایج:
• اسید سیتریک – برای حذف رسوبات آهن و فلزات
• اسید سولفامیک – برای رسوبات کلسیمی
• اسید فسفریک – برای حذف سختی و ترکیبات معدنی
• اسید هیدروکلریک (HCl) – برای رسوبات سخت معدنی (با احتیاط استفاده شود)
چالش‌ها:
• استفاده بیش‌ازحد از شوینده‌های اسیدی باعث کاهش عمر ممبران‌ها می‌شود.
• شستشوی ناکافی ممکن است منجر به باقی‌ماندن مواد اسیدی در سیستم و تخریب ممبران شود.

۱.۲. شوینده‌های قلیایی
کاربرد: حذف آلودگی‌های آلی، چربی‌ها، پروتئین‌ها و آلودگی‌های میکروبی
مواد رایج:
• سدیم هیدروکسید (NaOH) – برای حذف آلودگی‌های آلی و بیوفیلم
• سدیم لوریل سولفات – به‌عنوان عامل شوینده برای حذف چربی‌ها و روغن‌ها
• EDTA(اتیلن دی‌آمین تترا استیک اسید) – برای حل‌کردن یون‌های فلزی و کاهش گرفتگی
چالش‌ها:
• تزریق نادرست مواد قلیایی می‌تواند باعث تخریب ساختار پلی‌آمیدی ممبران شود.
• در صورت شستشوی نامناسب، بقایای مواد شوینده ممکن است به آب تصفیه‌شده نفوذ کند.

۱.۳. شوینده‌های آنزیمی و مخصوص رسوبات بیولوژیکی
کاربرد: حذف گرفتگی‌های بیولوژیکی و باکتریایی، لجن‌های زیستی و بیوفیلم
مواد رایج:
• آنزیم‌های پروتئولیتیک و لیپاز – برای حذف بیوفیلم و بقایای میکروبی
• پراستیک اسید و ترکیبات پراکسیدی – برای تجزیه مواد آلی و باکتری‌ها
چالش‌ها:
• اگر غلظت مواد آنزیمی کنترل نشود، ممکن است باعث تخریب سطح ممبران شود.
• انتخاب نادرست ماده شوینده می‌تواند تأثیر محدودی بر رفع گرفتگی‌های بیولوژیکی داشته باشد.

۲. مقدار مصرف مواد شوینده در CIP
دوز مواد شوینده در فرآیند CIP بسته به نوع آلودگی و ممبران مورد استفاده متفاوت است، اما مقادیر معمول به شرح زیر است:
• مواد اسیدی: 1 تا 3 درصد محلول شستشو
• مواد قلیایی: 0.5 تا 2 درصد محلول شستشو
• مواد آنزیمی و ضدباکتریایی: 0.1 تا 1 درصد محلول شستشو

۳. راهکارهای وایوتک برای بهینه‌سازی مصرف مواد شوینده RO
• پایش آنلاین عملکرد سیستم RO برای تعیین زمان دقیق شستشوی شیمیایی و جلوگیری از انجام غیرضروری CIP
• انتخاب ترکیب بهینه مواد شوینده بر اساس نوع رسوبات و گرفتگی‌های ممبران
• مدل‌سازی و تست‌های آزمایشگاهی برای تعیین مقدار دقیق مواد شیمیایی مصرفی
• بهینه‌سازی روش شستشو از طریق تنظیم دما، فشار و زمان شستشو برای افزایش راندمان و کاهش مصرف مواد

بهینه‌سازی مصرف مواد شوینده در CIP می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی، افزایش عمر ممبران‌ها و بهبود عملکرد سیستم RO شود. وایوتک با ارائه راهکارهای هوشمند، پایش لحظه‌ای و استفاده از مواد شوینده مناسب به تصفیه‌خانه‌های آب در کاهش مصرف مواد شیمیایی و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.
وایوتک قبل از انجام عملیات CIP به روش های مختلف (اتوپسی و تست های شمیایی) نسبت به بررسی فولینگ ایجاد شده و شناسایی آن اقدام نموده و پس از اطمینان و تست های آزمایشگاهی نسبت به طراحی دقیق فرایند CIP اقدام مینماید.