در صنایع دارویی، آب یکی از مهم‌ترین مواد مورد استفاده در فرآیند تولید و شست‌وشوی تجهیزات است و به همین دلیل نمی‌توان سیستم تصفیه آن را مانند یک سیستم معمولی طراحی کرد.
اولین قدم در طراحی، شناخت آب ورودی و تعیین کیفیت آب موردنیاز کارخانه است. قبل از انتخاب تجهیزات باید پارامترهایی مانند TDS، سختی، کدورت، سیلیس، کلر، آهن، میکروبیولوژی و سایر مشخصات آب بررسی شوند.
در بسیاری از پروژه‌ها، دستگاه تصفیه آب صنعتی بخشی از یک سیستم چندمرحله‌ای است که از پیش‌تصفیه شروع شده و به تصفیه نهایی، ضدعفونی، ذخیره‌سازی و توزیع آب می‌رسد.
بنابراین اگر قرار است یک سیستم آب دارویی طراحی شود، سؤال اصلی فقط این نیست که «چه دستگاهی بخریم؟»؛ بلکه باید مشخص شود چه کیفیت آبی لازم داریم، این آب کجا مصرف می‌شود و چگونه باید کیفیت آن تا محل مصرف حفظ شود؟
مراحل اصلی طراحی سیستم تصفیه آب دارویی
به‌طور کلی می‌توان فرآیند طراحی را در چند مرحله اصلی خلاصه کرد:
- بررسی منبع و آنالیز آب خام
- تعیین کیفیت آب موردنیاز
- طراحی سیستم پیش‌تصفیه
- انتخاب روش اصلی تصفیه
- انتخاب تجهیزات و متریال مناسب
- طراحی سیستم ضدعفونی
- طراحی مخزن ذخیره و لوپ توزیع
- تعیین تجهیزات کنترلی و ابزار دقیق
- طراحی سیستم شست‌وشو و نگهداری
- تست، راه‌اندازی و مستندسازی سیستم
هرکدام از این مراحل روی عملکرد نهایی سیستم تأثیر مستقیم دارند که در ادامه به تک تک این مراحل میپردازیم.
۱. آنالیز آب؛ اولین قدم در طراحی
هیچ سیستم تصفیه آبی نباید بدون شناخت آب ورودی طراحی شود.
ممکن است آب یک کارخانه دارای سختی بالا باشد، درحالی‌که آب کارخانه دیگری TDS پایین اما بار میکروبی بیشتری داشته باشد. بنابراین استفاده از یک طراحی ثابت برای همه پروژه‌ها می‌تواند باعث افزایش هزینه یا حتی عدم دستیابی به کیفیت موردنظر شود.
نتایج آنالیز آب مشخص می‌کند که چه مراحلی باید قبل و بعد از فرآیند اصلی تصفیه قرار بگیرند.
پارامترهای مهم در آنالیز
برخی از پارامترهایی که معمولاً در بررسی اولیه اهمیت دارند عبارت‌اند از:
- TDS
- هدایت الکتریکی
- سختی
- کدورت
- pH
- کلر آزاد
- سیلیس
- آهن و منگنز
- نیترات
- سولفات و کلراید
- پارامترهای میکروبی
۲. تعیین کیفیت آب موردنیاز
یکی از مهم‌ترین اشتباهات در پروژه‌های آب دارویی این است که ابتدا تجهیزات انتخاب شوند و بعد به کیفیت آب موردنیاز فکر شود.
در طراحی صحیح، مسیر برعکس است.
ابتدا باید مشخص شود آب برای چه کاربردی استفاده می‌شود؛ سپس فرآیند تصفیه بر اساس آن طراحی شود.
برای مثال، نیاز یک کارخانه برای آب مورد استفاده در فرآیندهای عمومی ممکن است با آبی که به‌عنوان Purified Water استفاده می‌شود متفاوت باشد.
بنابراین مشخص کردن کاربرد آب، استانداردها و الزامات کیفی، مبنای انتخاب تجهیزات خواهد بود.
۳. انتخاب فرآیند تصفیه اولیه
پس از بررسی آب خام، مرحله پیش‌تصفیه طراحی می‌شود.
هدف پیش‌تصفیه این است که آلاینده‌هایی که می‌توانند به تجهیزات مراحل بعدی آسیب بزنند یا عملکرد آن‌ها را کاهش دهند، حذف یا کنترل شوند.
بسته به کیفیت آب می‌توان از تجهیزاتی مانند:
- فیلتر شنی
- فیلتر کربنی
- سختی‌گیر
- فیلترهای کارتریجی
- سیستم‌های میکروفیلتراسیون
- تزریق مواد شیمیایی
استفاده کرد.
پیش‌تصفیه مناسب، نقش مهمی در افزایش عمر ممبران و کاهش هزینه‌های نگهداری سیستم دارد.
۴. نقش RO در سیستم تصفیه آب دارویی
یکی از فناوری‌های پرکاربرد در این حوزه، اسمز معکوس است.
دستگاه RO با استفاده از فشار و غشاهای نیمه‌تراوا، بخش زیادی از املاح و مواد محلول موجود در آب را جدا می‌کند.
اما نکته مهم این است که RO را نباید به‌تنهایی معادل کل سیستم آب دارویی در نظر گرفت. در بسیاری از پروژه‌ها، RO یکی از مراحل اصلی فرآیند است و بسته به کیفیت آب موردنیاز ممکن است مراحل دیگری نیز بعد از آن قرار بگیرند.
۵. انتخاب تجهیزات مناسب برای سیستم
بعد از مشخص شدن فرآیند، نوبت به انتخاب تجهیزات می‌رسد.
در این مرحله مواردی مانند ظرفیت تولید، فشار کاری، جنس قطعات در تماس با آب، نوع اتصالات، قابلیت شست‌وشو، روش ضدعفونی و سطح اتوماسیون باید بررسی شوند.
در یک دستگاه تصفیه آب دارویی، انتخاب تجهیزات فقط بر اساس ظرفیت یا قیمت انجام نمی‌شود؛ بلکه طراحی باید با الزامات بهداشتی و کیفیت آب نهایی هماهنگ باشد.
تجهیزات مهم سیستم
بسته به طراحی پروژه، تجهیزات می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
- سیستم پیش‌تصفیه
- پمپ‌ها
- ممبران‌های RO
- پرشروسل
- فیلترهای کارتریجی
- سیستم UV یا ازن
- مخزن ذخیره
- تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل
- شیرهای اتوماتیک
- سیستم لوله‌کشی و توزیع
۶. چرا انتخاب متریال در آب دارویی مهم است؟
در سیستم‌های معمولی شاید جنس تجهیزات صرفاً از نظر مقاومت مکانیکی بررسی شود، اما در سیستم‌های آب دارویی موضوع پیچیده‌تر است.
سطوحی که با آب در تماس هستند باید به شکلی انتخاب شوند که:
- امکان تمیزکاری مناسب وجود داشته باشد.
- احتمال تجمع آلودگی کاهش پیدا کند.
- خوردگی به حداقل برسد.
- کیفیت آب در مسیر انتقال تحت تأثیر قرار نگیرد.
به همین دلیل طراحی لوله‌کشی، اتصالات، مخزن و تجهیزات در تماس با آب باید از همان ابتدای پروژه مورد توجه قرار گیرد.
۷. سیستم ضدعفونی آب دارویی
حتی اگر آب از مراحل تصفیه عبور کرده باشد، کنترل آلودگی میکروبی همچنان اهمیت دارد.
با توجه به طراحی سیستم و الزامات پروژه، می‌توان از روش‌هایی مانند UV، ازن یا روش‌های مناسب دیگر برای کنترل میکروبی استفاده کرد.
انتخاب روش ضدعفونی باید بر اساس کیفیت آب، نحوه استفاده، طراحی مخزن و لوپ توزیع و الزامات فرآیند انجام شود.
۸. مخزن ذخیره و لوپ توزیع
یکی از بخش‌هایی که گاهی در طراحی سیستم‌های آب دارویی کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد، ذخیره و توزیع آب پس از تصفیه است.
تولید آب با کیفیت بالا به‌تنهایی کافی نیست؛ کیفیت آب باید تا زمان رسیدن به نقطه مصرف نیز حفظ شود.
به همین دلیل طراحی مخزن ذخیره و سیستم توزیع باید به‌گونه‌ای انجام شود که احتمال ایجاد نقاط مرده، آلودگی مجدد و افت کیفیت آب کاهش پیدا کند.
۹. تجهیزات کنترلی و اتوماسیون
سیستم آب دارویی بدون ابزار دقیق مناسب، به‌درستی قابل پایش نیست.
پارامترهایی مانند فشار، دبی، هدایت الکتریکی، دما و وضعیت عملکرد تجهیزات باید در نقاط مناسب کنترل شوند.
در سیستم‌های اتوماتیک، اطلاعات سنسورها می‌تواند توسط PLC دریافت و برای کنترل فرآیند استفاده شود.
این موضوع علاوه بر افزایش دقت، امکان ثبت و بررسی عملکرد سیستم را نیز فراهم می‌کند.
دستگاه اسمز معکوس صنعتی چه نقشی در این طراحی دارد؟
در بسیاری از پروژه‌ها، دستگاه اسمز معکوس صنعتی یکی از اصلی‌ترین مراحل کاهش املاح آب است؛ اما ظرفیت و مشخصات آن باید براساس آنالیز آب و میزان مصرف تعیین شود.
انتخاب ممبران، تعداد ممبران‌ها، فشار کاری، میزان ریکاوری و ظرفیت تولید همگی باید در مرحله طراحی محاسبه شوند.
به همین دلیل نمی‌توان صرفاً با دانستن میزان مصرف آب، یک دستگاه RO را انتخاب کرد و انتظار داشت سیستم نهایی عملکرد مناسبی داشته باشد.
انتخاب تجهیزات تصفیه آب صنعتی بر چه اساسی انجام می‌شود؟
در نهایت، تجهیزات تصفیه آب صنعتی باید متناسب با کل فرآیند انتخاب شوند، نه به‌صورت جداگانه.
برای مثال انتخاب یک ممبران مناسب بدون توجه به پیش‌تصفیه می‌تواند عمر ممبران را کاهش دهد. همچنین انتخاب مخزن یا تجهیزات لوله‌کشی بدون توجه به الزامات آب نهایی ممکن است کیفیت آب را تحت تأثیر قرار دهد.
بنابراین طراحی اصولی باید تمام اجزای سیستم را به‌صورت یک مجموعه در نظر بگیرد.
جمع‌بندی؛ طراحی آب دارویی فقط خرید یک دستگاه نیست
طراحی سیستم تصفیه آب دارویی از آنالیز آب خام شروع می‌شود و تا تولید، ذخیره‌سازی، توزیع، کنترل کیفیت و نگهداری ادامه پیدا می‌کند.
انتخاب RO، طراحی پیش‌تصفیه، انتخاب متریال مناسب، سیستم ضدعفونی، مخزن، لوپ توزیع و تجهیزات کنترلی باید در یک فرآیند مهندسی‌شده و متناسب با نیاز پروژه انجام شوند.
به همین دلیل، قبل از خرید تجهیزات بهتر است ابتدا آنالیز آب، کیفیت موردنیاز، ظرفیت مصرف و کاربرد نهایی آب مشخص شود. سپس فرآیند تصفیه و تجهیزات موردنیاز بر اساس این اطلاعات طراحی شوند.
