طراحی پیش تصفیه مناسب در تأسیسات شیرین‌سازی آب، به ویژه در روش اسمز معکوس، درافزایش طول عمر و کارکرد بهینه تجهیزات، کیفیت و کمیت آب تولیدی به شدت تأثیرگذار است. آب خالص (H2O) عاری از هر گونه مواد معدنی، عناصر شیمیایی، ذرات نامحلول و آلودگی میکروبی است که در اصطلاح آب مقطر نامیده می‌شود. اما آب دریاها، رودخانه‌ها و چاه‌ها با توجه به شرایط آب و هوایی، نوع خاک و بستر زمین و یا پساب‌ها و آلودگی های منطقه‌ای، ذرات محلول و نامحلول گوناگونی به همراه دارد که این ناخالصی‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

ذرات محلول در آب :

شامل کلیه عناصر شیمیایی محلول در آب مانند کلسیم، منیزیم، سولفات، سدیم، کلراید و … است و با شاخص TDS یا EC (هدایت الکتریکی) در واحد mg/lit  یا میکروزیمنس در سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌شود.

ذرات نامحلول در آب :

شامل کلیه ذرات معلق و نامحلول در آب مانند گل و لای، ذرات کلوئیدی، روغن، چربی‌ها، جلبک، ویروس‌ها، میکروب‌ها و … است که این ذرات به دلیل گستردگی و تنوع، با شاخص‌های گوناگونی اندازه‌گیری می‌شوند که مهمترین آنها کدورت و شاخص لجن است.

الف : کدورت : (Turbidity)

ذرات معلق آب مانند گل و لای، خام رس و غیره عموماً در سایز بالای یک (1) میکرون ایجاد کدورت می‌کنند که با دستگاه کدورت‌سنج قابل اندازه‌گیری است و واحد اندازه گیری آن NTU  می‌باشد. کدورت مناسب برای آب خام ورودی به دستگاه اسمز معکوس زیر 0.01 می باشد.

ب: SDI یا شاخص اندازه گیری لجن (silt Density Index)

اسمز معکوس RO، فرآیندی است که در آن، یک جریان آب ورودی حاوی املاح و آلاینده‌ها، ضمن عبور از یک غشاء نیمه تراوا به دو جریان جداگانه تقسیم می‌شود. یک جریان، حاوی ذرات و املاح جدا شده و یک جریان دیگر، آب خالص و تصفیه شده دارای درجه خلوصی بالای 96 تا 98 درصد می‌باشد.

با توجه به حساسیت بالای ممبران‌های اسمز معکوس بکار رفته در این سیستمها، طراحی بخش “پیش تصفیه”، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. علاوه بر حذف ذرات جامد و معلق با سایز بالا، باید سختی آب نیز کم شود تا از تشکیل رسوب روی ممبران‌ها جلوگیری شود.

SDI  اندازه گیری ظرفیت رسوب‌گذاری آب در سیستم های اسمز معکوس می‌باشد. این تستʿسرعت تحت فشار قرار گرفتن فیلتر 0.45 میکرون در هنگام فشار ثابت 2/1 bar یا (30 psi) را اندازه گیری می‌کند. SDI درصد افت میزان جریان آب در دقیقه در حین عبور از فیلتر را می‌دهد.

کلیه ذرات معلق و نامحلول در آب بزرگتر از 0.45 میکرون، با این شاخص اندازه‌گیری می‌شود. در این روش حتی ذراتی که ایجاد کدورت نمی‌کنند نیز اندازه گیری می‌شود. بهترین عدد SDI برای ورود به ممبران‌ها دستگاه اسمز معکوس، (بر اساس پیشنهاد سازندگان مختلف ممبران) کوچکتر از 3 است. در صورتیکه SDI  آب ورودی به ممبران بزرگتر از 5 باشد، در کمتر از چند هفته ممبران‌ها با گرفتگی شدید و کاهش تولید مواجه می‌شوند و برای رفع مشکل طراحی، پیش تصفیه مناسب توصیه می‌گردد.

شاخص لجن بین 3 تا 5 شستشوی مکرر (حداکثر 6 ماه یکبار) ممبران‌ها را می‌طلبد که در نهایت به کاهش طول عمر ممبران‌ها منجر می‌شود.

برتری شاخص SDI نسبت به کدورت

در شاخص SDI کلیه ذرات کوچکتر از 0.45 میکرون اندازه‌گیری می‌شود.

نوع، رنگ و حتی حجم ذرات معلق در SDI قابل مشاهده است.

دقت شاخص SDI بیشتر است.

نوع ذرات معلق جمع شده روی فیلتر را می‌توان با کمک آزمایشگاه مشخص کرد.

روش اندازه گیری شاخص لجن (SDI) :

ابتدا اتصال دنده‌ای دستگاه را به مسیر آب مورد آزمایش متصل کنید.

شیر ورودی را باز کرده و به مدت 20 ثانیه اجازه دهید آب جاری شود.

فیلتر استاندارد را به آرامی درون محفظه و اورینگ مربوطه را روی آن قرار دهید. دقت کنید تا با دست آلوده فیلتر استاندارد را لمس نکنید.

فشار آب ورودی به محفظه را دقیقاً روی 2/1 bar یا 30 psi توسط شیر فشارشکن، تنظیم و دقت کنید تا در حین اندازه گیری SDI، فشار تغییری نکند.

پس از تنظیم فشار با استفاده از کرنومتر زمان پر شدن ظرف استاندارد 500 سی سی را اندازه بگیرید و به عنوان T0 ثبت کنید.

 (همچنین می‌توانید زمان پر شدن ظرف استاندارد 100 سی سی را نیز جایگزین 500 سی سی کنید اما دقت محاسبات در 500 سی سی بالاتر است .)

پس از اندازه‌گیری زمان T0 , به مدت 15 دقیقه اجازه دهید آب با فشار ثابت از فیلتر عبور کند. (نباید فشار از 2/1 بار کمتر و یا بیشتر شود) این زمان با T نشان داده می‌شود.

پس از پایان زمان 15 دقیقه، بار دیگر زمان پر شدن ظرف 500 سی سی ( یا 100 سی سی) را اندازه‌گیری نمایید تا زمان T15 بدست آید.

عدد T0 و  T15را در فرمول زیر قرار دهید تا شاخص SDI بدست آید. (بر حسب ثانیه) به جای T عدد 15 را قرار دهید. (در صورتی‌که زمان عبور آب از فیلتر به 10 و 5 دقیقه کاهش داده شده است، عدد 10 یا 5 را در فرمول قرار دهید)

نکته :

در اندازه گیری SDI، بر اساس کیفیت آب، می‌توان زمان 15 دقیقه را به 10 و 5 دقیقه نیز کاهش داد . زیرا در صورت بالا بودن SDI، در مدت زمان 15 دقیقه فیلتر به کلی دچار گرفتگی شده و اندازه‌گیری زمان بعدی ممکن نمی‌شود . جدول زیر بر اساس SDI های مختلف  زمان مناسب T را نشان می دهد .

به طور تجربی می‌توان زمان دقیق هر نوع آب را بدست آورد. به طور مثال برای اندازه‌گیری SDI آبی که شناختی نسبت به آن ندارید  با 15 دقیقه تست بگیرید و اگر دیدید که در زمان 15 دقیقه مسیر آب مسدود شد و به علت گرفتگی فیلتر اندازه‌گیری زمان دوم مقدور نسیت، بار دیگر با زمان 10 دقیقه اندازه‌گیری کنید و همین طور در صورت تداوم گرفتگی با زمان 5 دقیقه می‌توان تست را انجام داد.  در صورتیکه در مدت 5 دقیقه هم قادر به انجام اندازه‌گیری نبودید، یعنی شاخص لجن بیش از 20 است.

راه حل دیگر، تخمین شاخص لجن از زمان T 0 (زمان اولیه برای پر شدن مخزن 500 سی سی) است. به طور تجربی در SDI های کمتر از 3 ،  زمان T0 کمتر از 30 ثانیه است و در SDI های بالای 6.67 (که می بایست با زمان 10 دقیقه تست شود) T0 به 60 ثانیه و بیشتر می‌رسد. در T0 بیش از 100 ثانیه می‌بایست زمان 5 دقیقه در نظر گرفته شود. البته زمان‌ها تقریبی است و ممکن است در آب‌های مختلف این زمان‌ها کم یا زیاد شود.

در حال حاضر فیلتر استاندارد 0.45 میکرون در داخل کشور تولید نمی‌شود و لذا به استاندارد بودن فیلترها و تاریخ تولید و انقضاء آن توجه کنید.

با ارسال نمونه ذرات نامحلول روی فیلتر به آزمایشگاه، می‌توان به ماهیت این ذرات پی برد. شاخص SDI هیچ ارتباطی با شوری آب ندارد.

ملاک این شاخص برای آب ورودی به RO , بعد از فیلتر کارتریج است.

این آزمایش در شرکت آزمون سلامت آسا(آزمایشگاه آسا) انجام و نتایج با صحت و دقت بالا گزارش میگردد.