เครื่องกรองน้ำRO ทำงานอย่างไร

หลักการออสโมซิส (osmosis) เป็นกระบวนการแพร่โมเลกุลของเหลวหรือน้ำผ่านเยื่อ จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำมาก (สารละลายความเข้มข้นต่ำ) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำน้อย (สารละลายความเข้มข้นสูง) กระจายจนกว่าโมเลกุลของน้ำจะเท่ากัน เป็นกระบวนการทางกายภาพที่ตัวทำละลายจะเคลื่อนที่โดยอาศัยพลังงานความร้อน ผ่านเยื่อเลือกผ่าน (ซึ่งตัวทำละลายจะผ่านเยื่อเลือกผ่านได้ แต่สารละลายจะไม่สามารถผ่านเยื่อเลือกผ่านได้)^[ ออสโมซิสก่อให้เกิดพลังงาน และสามารถสร้างแรงได้

 

ออสโมซิส

การเคลื่อนที่ของตัวทำละลายจะเคลื่อนที่จากสารละลายความเข้มข้นต่ำกว่า ไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า เพื่อเป็นการลดความต่างของความเข้มข้นของสาร แรงดันออสโมซิส หมายถึง แรงดันที่ใช้สำหรับการคงดุลยภาพ โดยที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของตัวทำละลายอีกต่อไป

ออสโมซิสเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับระบบชีววิทยา โดยเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน โดยทั่วไปแล้ว เยื่อหุ้มเซลล์จะไม่ยอมให้สารละลายอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ (เช่น พอลิแซ็กคาไรด์) ผ่านเข้าออกได้ ขณะที่น้ำ อากาศ และสารละลายที่ไม่มีประจุไฟฟ้าสามารถผ่านเข้าออกได้ ความสามารถในการผ่านเข้าออกเยื่อหุ้มเซลล์ของสารอาจขึ้นอยู่กับคุณสมบัติในการละลาย ประจุไฟฟ้า หรือคุณสมบัติทางเคมี และขนาดของสารละลายนั้น กระบวนการออสโมซิสเป็นกระบวนการพื้นฐานในการนำน้ำผ่านเข้าออกเยื่อหุ้มเซลล์ แรงดันเทอร์เกอร์ของเซลล์จะถูกควบคุมโดยออสโมซิส ตัวอย่างออสโมซิส เช่น การออสโมซิสของน้ำเข้าไปในเซลล์พืชทำให้ผิวของพืชเต่ง การออสโมซิสของสีนำเข้าไปในผิวกระดาษ ทำให้ผิวกระดาษเปลี่ยนสี

 -หลักการทำงานของเครื่องกรองน้ำอาร์โอ(ระบบReverse Osmosis System)

หลักการทำงานของเครื่องกรองน้ำRO Reverse Osmosis System จะทำงานแบบย้อนกลับจากระบบ Osmosis โดยการดันน้ำที่มีสารละลายเข้มข้นสูงดันผ่านเยื่อเมมเบรนไปสู่น้ำที่มีสารละลายความเข้มข้นน้อย โดยใช้ปั๊มน้ำแรงดันสูงอาร์โอนั่นเอง

รูปภาพแสดงระบบ REVESE OSMOSIS  FILTER SYSTEM 

-เครื่องกรองน้ำอาร์โอทำงานอย่างไร

เป็นการกรองน้ำโดยใช้เยื่อเมมเบรนอาร์โอ(Membrane RO)ในการกรองน้ำเพื่อแยกแร่ธาตุ สารละลายหรือประจุในน้ำออก(ค่า TDS หรือค่า Conductivity) ซึ่งสามารถดึงสารละลายในน้ำออกได้ถึง 95-99% โดยน้ำที่กรองจะไหลผ่านเยื่อเมมเบรน จากน้ำ Feed Water ประมาณ 60% ของน้ำเข้า จะเป็นน้ำRO Product หรือ Permeate ส่วนน้ำทิ้งจะได้ RO Reject/Concentrate หรือ Brine Product ซึ่งเป็นน้ำที่มีสารละลายเข้มข้น

 -จุดประสงค์ของการใช้น้ำที่ได้จากเครื่องกรองน้ำอาร์โอ(ระบบRevese Osmosis Product) ในส่วนการผลิตของภาคอุตสาหกรรมอาหาร เพื่อความสะอาด การผสมวัตุถุดิบในการผลิตอาหาร ในอุตสาหกรรมน้ำดื่ม ระบบกรองน้ำอาร์โอสามารถกรองเชื้อโรคได้ถึง 100% โรงงานผลิตยาใช้เป็นส่วนผสมของยา และในอุตสหกรรมที่เกี่ยวกับชิ้นงานน้ำที่ใช้หากไม่ได้คุณภาพน้ำที่มีค่าสารละลายที่ต้องการอาจทำให้ชิ้นงานเกิดความเสียหายได้ ยกตัวอย่างเช่นโรงงานผลิตชื้นส่วนอลูมิเนียม ถ้าน้ำที่เข้าในกระบวนการมีค่าสารละลายเกินกว่า ข้อกำหนดข้อการผลิตอาจทำให้เกิดคราบในชิ้นงานได้ หรืออุตสาหกรรมที่เกี่ยวกับการผสมเคมี หากค่าน้ำที่นำมาผสมเคมีมีค่าสารละลายเกินกว่าที่กำหนดจะมีผลกับเคมีที่ผลิตออกมาเป็นต้น

-ขั้นตอนและกระบวนการทำงานของเครื่องกรองน้ำอาร์โอ(ระบบReverse Osmosis)

-เริ่มตั้งแต่แหล่งน้ำดิบที่ใช้ในการนำมาผลิตเป็นน้ำอาร์โอหรือระบบReverse Osmosis Filter ควรจะต้องเป็นน้ำสะอาดที่ค่าความขุ่นไม่เกิน 5 Ntu หรือเข้าเกณฑ์มาตรฐานน้ำประปา

-การกรองจะสูบน้ำดิบผ่านระบบกรองเบื้องต้น หรือPretreatment Filter เพื่อกรองตะกอน คลอรีนตกค้าง สนิมเหล็ก หินปูนในน้ำ ก่อนเข้าเครื่องกรองน้ำระบบReverse Osmosis โดยผ่าน กระบอกกรองน้ำละเอียด 5 ไมครอน ผ่านปั๊มแรงดันสูง(High Pressure Pump)เพื่ออัดเข้าเมมเบรนอาร์โอ(Membrane RO) ผ่านกระบอกเมมเบรนอาร์โอหรือHousing Vessel Membrane RO

-การทำงานของเครื่องจะใช้แรงดันในท่อหรือแรงดันในกระบอกใส่เมมเบรนอาร์โอเป็นตัวควบคุมโดยใข้ Solinoid Valve และ Pressure Switch อัตราการไหลของน้ำเป็นตัวควบคุม

รูปภาพแสดง Flow diagram ของระบบกรองน้ำอาร์โอ

-การดูแลรักษาเครื่องกรองน้ำRO กับการใช้งานเครื่องกรองน้ำอาร์โอ โดยปกติการติดตั้งระบบกรองน้ำRO จะมีการใช้งานแบบออโตเมติก โดยควบคุมด้วยระบบของลูกลอยในถังพักน้ำRO สิ่งควรควรคำนึงถึงก่อนการเข้าสู่ไส่กรองเมมเบรนอาร์โอ ก็คือคุณภาพน้ำจะต้องมีความขุ่นไม่ควรเกิน 5 Ntu และควรกำจัดค่าหินปูนในน้ำออก โดยทำเป็นน้ำอ่อน Water Softener ด้วยวิธีการกรองด้วยCation Resin เพื่อดึงแคลเซียมกับแมกนีเซียมในน้ำออก หรือจะใช้น้ำยาป้องกันตะกรันในไส้กรองเมมมเบรนอาร์โอ ด้วยน้ำยาแอนตี้สเกล(Antiscale)

-ปัญหาที่เกิดกับการใช้งานเครื่องกรองน้ำอาร์โอ

1.ปัญหาเรื่องกรองน้ำอาร์โอออกมาแล้วมีกลิ่น เกิดจากปัญหาเรื่องการสะสมของสารปนเปื้อนในไส้กรองMembrane RO หรือเกิดจากชุดกรองก่อนเข้าระบบกรองน้ำอาร์โอไม่สมบูรณ์ จึงมีสิ่งสกปรก สารแขวนลอย ตะกอน สนิม เข้าระบบกรองน้ำอาร์โอได้ วิธีแก้ไข คือ ควรล้างเมมเบรนอาร์โอด้วย ชุด CIP  

รูปภาพเมมเบรนอาร์โอที่จำหน่าย

2.ปัญหาการกรองน้ำอาร์โอแล้วน้ำไม่ค่อยไหล หรือไหลน้อยลง ให้สังเกตุFlow Meter ที่อยู่หน้าเครื่องกรองอาร์โอ อัตราการไหลจะได้น้ำที่น้อยลง เกิดจากการที่สิ่งปนเปื้อนหรือสารละลายเริ่มอุดตันไส้กรองเมมเบรนอาร์โอ ซึ่งควรจะต้องถอดไส้กรองเมมเบรนนำมาล้างทำความสะอาด

 รูปภาพแสดงการการน้ำของไส้กรองเมมเบรนอาร์โอ

3.ปัญหาเครื่องกรองน้ำอาร์โอ กรองแร่ธาตุหรือสารละลายในน้ำไม่ได้ค่าที่ต้องการ เกิดจากการใช้งานเครื่องกรองน้ำอาร์โอมาระยะหนึ่งซึ่งไส้กรองMembrane RO อาจเกิดการหมดสภาพการใช้งาน ซึ่งโดยปกติไส้กรองน้ำอาร์โอมีประสิทธิภาพในการกรองแร่ธาตุในน้ำออกได้ถึง95-99% ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าของเครื่องกรองน้ำอาร์โอ ซึ่งค่าน้ำที่นำแร่ธาตุออกมีความสำคัญมากสำหรับLineผลิตของโรงงานอุตสาหกรรม

 รูปภาพแสดงให้เห็นน้ำเข้าและน้ำกรองน้ำทิ้งของไส้กรองเมมเบรนอาร์โอ

ระบบกรองน้ำอาร์โอ(Reverse Osmosis Filter System น้ำทิ้ง

-ในการกรองน้ำด้วยเครื่องกรองน้ำระบบอาร์โอ จะมีน้ำที่ได้จากการกรองน้ำ Product RO 60% ส่วนน้ำทิ้งจากการกรองจะเหลือ 40% จากน้ำที่เข้าเครื่องกรองน้ำอาร์โอ 100% ซึ่งน้ำทิ้งหรือ น้ำConcentrate หรือ Brine Product จะเป็นน้ำที่มีสารละลายค่อนข้างสูงมาก เนื่องจากไส้กรองเมมเบรนอาร์โอ ได้แยกสารละลายออกเกือบ 100% เต็ม

คุณสมบัติของน้ำ RO

-น้ำอาร์โอ ที่ได้จากการผ่านการกรองด้วยเยื่อเมมเบรน RO สามารถกรองไวรัส แบคทีเรียในน้ำได้100% รวมถึงกรองแร่ธาตุซึ่งเป็นสารพิษ โลหะหนักในน้ำ เช่นสารหนู ตะกั่ว และสารละลายที่เกินกว่ามาตรฐานน้ำดื่ม การบริโภคน้ำอาร์โอ จึงสามารถป้องกันสิ่งปนเปื้อนในน้ำได้ /ในภาคส่วนอุตสาหกรรม เช่นโรงงานอุตสาหกรรม จะมีความสำคัญในการผลิตชิ้นงาน ต่างๆซึ่งจำเป็นจะต้องนำน้ำอาร์โอมาใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตชิ้นงาน มิฉะนั้นชิ้นงานอาจเกิดความเสียหายได้

ระบบน้ำ RO ไตเทียม

-น้ำ RO มีบทบาทสำคัญในการรักษาเกี่ยวกับการรักษา ในการฟอกเลือดด้วยเครื่องไตเทียม เนื่องจากการฟอกเลือดด้วยเครื่องไตเทียมจำเป็นที่จะต้องใช้น้ำบริสุทธิ์ ที่ไม่มีแบคทีเรียและแร่ธาตุหรือสารปนเปื้อน เกินกว่ามาตรฐานการใช้น้ำบริสุทธิ์

 รูปภาพไส้กรองMembrane RO

มาตรฐานเครื่องกรองน้ำอาร์โอ

-มาตรฐานของเครื่องกรองน้ำ RO  เนื่องจากการกรองน้ำ RO เป็นการกรองที่ผ่านไส้กรองMenbrane RO โดยอัดผ่านไส้กรองด้วยปั๊มอัดเมมเบรน ด้วยขนาดของรูปพรุนของไส้กรองซึ่งมีขนาดเล็กมาก 0.0001 Micron ทำให้สามารถกรองแร่ธาตุในน้ำ หรือTotal Dissolve Solid(TDS) ได้มากถึง 95-99% เพราะฉะนั้นน้ำที่ได้จากกรองน้ำอาร์โอ ที่ได้มาตรฐานของเครื่องกรองน้ำ ให้วัดค่า TDS เป็นหลัก ว่าหลังจากผ่านการกรองน้ำด้วยระบบกรองน้ำอาร์โอแล้วนั้นค่าสารละลายในน้ำได้ถูกการกรองแล้วหรือไม่ วิธีวัดอาจใช้ปากกาวัดค่า TDS หรือแปลงเป็นค่า Conductivity ก็ได้ ซึ่งมีหน่วยเป็น Us/Cm.