مواد شستشوی بیولوژیکی، که معمولاً بهصورت شویندههای قلیایی (Alkaline Cleaners) فرموله میشوند، برای حذف آلودگیهای آلی و بیولوژیکی از سطح ممبرانهای اسمز معکوس (RO) استفاده میشوند. این مواد در فرآیند شستشوی شیمیایی (CIP) به کار میروند و رسوبات ناشی از رشد میکروارگانیسمها، بیوفیلم، چربیها، روغنها، پروتئینها، پلیساکاریدها و سایر مواد آلی را از سطح غشا جدا میکنند و موجب بازیابی عملکرد ممبران میشوند.
این مواد در حین تولید آب یا بهصورت مداوم به سیستم تزریق نمیشوند و تنها زمانی مورد استفاده قرار میگیرند که ممبران دچار آلودگی بیولوژیکی یا آلی شده و راندمان سیستم کاهش یافته باشد.
در این شرایط، دستگاه از مدار بهرهبرداری خارج شده، محلول شستشو در مخزن CIP آماده میشود و توسط پمپ شستشو در داخل وسلها و ممبرانها به گردش درمیآید. پس از پایان عملیات، ممبرانها بهطور کامل آبکشی شده و دستگاه مجدداً وارد مدار تولید میشود.
بهترین زمان انجام شستشوی بیولوژیکی، مراحل اولیه تشکیل بیوفیلم است. هرچه عملیات شستشو زودتر انجام شود، احتمال بازیابی کامل عملکرد ممبران بیشتر خواهد بود. تأخیر در انجام شستشو باعث فشرده شدن بیوفیلم و کاهش اثربخشی فرآیند CIP میشود.
برخلاف آنتیاسکالانت که قبل از ممبران به آب ورودی تزریق میشود، مواد شستشوی بیولوژیکی تنها در مدار شستشوی CIP گردش میکنند و هیچگاه وارد آب تولیدی یا خط بهرهبرداری دستگاه نمیشوند.
این مواد برای حذف آلودگیهای آلی و بیولوژیکی طراحی شدهاند و معمولاً موارد زیر را از سطح ممبران حذف میکنند:
بیوفیلم (Biofilm)
باکتریها و لایههای زیستی
لجن بیولوژیکی
پروتئینها
چربی و روغن
پلیساکاریدها
مواد آلی طبیعی (NOM)
بقایای میکروبی
این مواد برای حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفاتها، سیلیکا یا اکسیدهای فلزی مناسب نیستند و برای چنین رسوباتی باید از شویندههای اسیدی استفاده شود.
در صورت تشکیل بیوفیلم روی سطح ممبران، معمولاً علائم زیر مشاهده میشود:
کاهش دبی تولید آب
افزایش اختلاف فشار (ΔP)
افت راندمان سیستم
افزایش دفعات نیاز به شستشوی ممبران
افزایش مصرف انرژی
مشاهده لجن، مخاط یا لایههای لزج در خطوط و تجهیزات
ایجاد بوی نامطبوع در برخی سیستمها
گرفتگی بیولوژیکی معمولاً بهصورت تدریجی ایجاد میشود و افزایش اختلاف فشار نیز بهآرامی اتفاق میافتد. در مقابل، رسوبات معدنی معمولاً باعث افزایش سریعتر فشار عملیاتی و افت محسوس تولید آب میشوند و اغلب بدون تشکیل لایههای مخاطی یا لجن هستند. همچنین گرفتگیهای بیولوژیکی با شویندههای قلیایی برطرف میشوند، در حالی که رسوبات معدنی نیاز به شستشوی اسیدی دارند.
افزایش اختلاف فشار (ΔP) یکی از مهمترین شاخصهای بررسی وضعیت ممبران است. بهطور معمول، زمانی که اختلاف فشار حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد نسبت به مقدار اولیه افزایش پیدا کند، انجام عملیات CIP توصیه میشود.
اگر این افزایش به حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد یا بیشتر برسد و برای مدت طولانی ادامه داشته باشد، بیوفیلم به لایهای متراکم و چسبنده تبدیل میشود و حتی پس از شستشوی شیمیایی نیز ممکن است عملکرد اولیه ممبران بهطور کامل بازیابی نشود. البته مقدار دقیق مجاز اختلاف فشار به نوع ممبران، تعداد المانها، آرایش وسلها و دستورالعمل سازنده بستگی دارد.
فرمولاسیون این مواد بسته به شرکت سازنده متفاوت است، اما معمولاً شامل ترکیبات زیر است:
مواد قلیایی
سورفکتانتها (مواد فعال سطحی)
عوامل پخشکننده (Dispersants)
عوامل کلاتکننده (Chelating Agents)
مواد نفوذکننده برای تخریب بیوفیلم
استفاده از سود سوزآور (NaOH) بهتنهایی جایگزین مناسبی برای شویندههای تخصصی نیست، زیرا محصولات تجاری علاوه بر تنظیم pH، دارای ترکیباتی هستند که به نفوذ در بیوفیلم و جدا شدن آلودگیهای آلی از سطح ممبران کمک میکنند.
استفاده صحیح از مواد شستشوی بیولوژیکی مزایای متعددی به همراه دارد، از جمله:
حذف مؤثر بیوفیلم و آلودگیهای آلی
افزایش عمر مفید ممبران
کاهش اختلاف فشار
بازیابی ظرفیت تولید آب
کاهش هزینههای تعمیر و تعویض ممبران
کاهش مصرف انرژی
بهبود کیفیت آب خروجی
نکات مهم هنگام استفاده
pH و دمای محلول باید مطابق دستورالعمل سازنده ممبران تنظیم شود.
از اختلاط مستقیم شوینده قلیایی با شوینده اسیدی خودداری شود.
پس از پایان شستشو، سیستم باید کاملاً آبکشی شود.
در صورت وجود آلودگیهای همزمان آلی و معدنی، ممکن است انجام هر دو نوع شستشوی قلیایی و اسیدی با ترتیب مناسب ضروری باشد.
شویندههای بیولوژیکی برای حذف بیوفیلم، لجن، چربی، پروتئین و سایر آلودگیهای آلی طراحی شدهاند و ماهیت قلیایی دارند. در مقابل، شویندههای اسیدی برای حذف رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفاتها، اکسید آهن و سایر رسوبات معدنی استفاده میشوند. هر دو ماده در فرآیند شستشوی شیمیایی (CIP) به کار میروند، اما هر کدام برای نوع خاصی از گرفتگی طراحی شدهاند و جایگزین یکدیگر نیستند.
خیر. بایوسایدها برای کنترل یا از بین بردن میکروارگانیسمها در سیستم استفاده میشوند، در حالی که شویندههای بیولوژیکی وظیفه جدا کردن و حذف بیوفیلم و آلودگیهای آلی از سطح ممبران را بر عهده دارند. در بسیاری از برنامههای نگهداری، از هر دو ماده استفاده میشود، اما عملکرد و کاربرد آنها کاملاً متفاوت است.
در بسیاری از موارد بله. اگر شستشوی شیمیایی در مراحل اولیه تشکیل بیوفیلم انجام شود، بخش قابل توجهی از عملکرد ممبران بازیابی شده و از کاهش دائمی راندمان و تعویض زودهنگام ممبران جلوگیری خواهد شد. اما اگر آلودگی برای مدت طولانی روی سطح غشا باقی بماند، ممکن است بخشی از افت عملکرد غیرقابل بازگشت باشد
