در طول 30 سال گذشته، فناوری غشاء به تدریج به استانداردی برای تصفیه آب های سطحی و تصفیه آب آشامیدنی تبدیل شده است. با این حال، یک سوال کلیدی همواره تصمیم گیرندگان کارخانه آب را آزار می دهد: غشاهای سرامیکی یا غشاهای آلی؟ غشاهای اولترافیلتراسیون/میکرو فیلتراسیون فیبر توخالی ارگانیک (مواد PVDF، PES) از زمان استفاده از آنها در اولین کارخانه آب فرانسه در سال 1988 مدت‌ها غالب بوده‌اند. در حالی که غشاهای سرامیکی زودتر شروع شده بودند، به دلیل کاهش هزینه و بلوغ تکنولوژیکی، تا دهه گذشته بود که آنها واقعاً شروع به به چالش کشیدن غشاهای آلی کردند. تضاد اصلی در این است: غشاهای سرامیکی سرمایه اولیه بالایی دارند اما طول عمر بالایی دارند. غشاهای آلی ارزان‌تر هستند اما با هزینه‌های پنهانی مانند پیری، شکستن فیبر و کاهش شار مواجه هستند. این مقاله قصد دارد چارچوب تصمیم گیری{6} را که قیمت را در کوتاه مدت و هزینه کل را در بلندمدت در نظر می گیرد، روشن کند.
I. مقایسه عملکرد: داده های آزمایشگاهی متناقض، نتایج واقعی-جهانی
1. عملکرد شار: بدون برنده مطلق
تحقیقات اولیه (دهه 1990) عموماً معتقد بودند که غشاهای آلی شار بالاتری دارند، اما مشکل این بود که این آزمایش‌ها شرایط هیدرولیکی را کنترل نمی‌کردند.
نسبت حجم-به-مساحت (V/A) ماژول های غشایی به طور قابل توجهی بر تعداد و نفوذپذیری رینولدز تأثیر می گذارد. هنگامی که محققان شرایط هیدرولیک را استاندارد کردند، دریافتند که: تفاوت نفوذپذیری خالص پایدار بین غشاهای سرامیکی و آلی حداقل بود. غشاهای سرامیکی راندمان شستشوی معکوس بالاتری داشتند. راندمان تمیز کردن شیمیایی برای هر دو قابل مقایسه بود. و در منابع آبی با محتوای کلسیم بالا، غشاهای سرامیکی مقاومت قوی تری در برابر رسوب غیر قابل برگشت نشان دادند.
نتیجه‌گیری کلیدی: آزمون‌های کوتاه مدت-نمی‌توانند تفاوت‌های واقعی را منعکس کنند. طراحی مهندسی از خود ماده غشا مهمتر است.
2. مسائل پیری: پاشنه آشیل غشاهای آلی. این مزیت رقابتی اصلی غشاهای سرامیکی است، اما همچنین هزینه طولانی مدت-که به راحتی دست کم گرفته می شود.
هزینه واقعی تعمیر غشای شکسته: هر غشا شکسته تقریباً به 1.5 ساعت{1} ساعت نیاز دارد. گیاهان آب بزرگ می توانند 10 تا 80 حادثه غشای شکسته را در هر میلیون لیتر ظرفیت روزانه در سال تجربه کنند. برای کارخانه های کوچک آب، هزینه کار تعمیر غشای شکسته می تواند 40 درصد از هزینه های عملیاتی (OPEX) را تشکیل دهد.
II. تصمیم‌گیری{1}}چارچوب‌سازی: چهار مرحله برای انتخاب فناوری غشاء مناسب
بر اساس تجزیه و تحلیل، توصیه می‌کنیم که تصمیم‌گیرندگان{0}}کارخانه آب بر اساس فرآیند زیر ارزیابی کنند:
مرحله 1: ارزیابی ویژگی‌های منبع آب: مواد آلی بالا/آب‌های سطحی با کدورت بالا ← مزایای غشای سرامیکی که به آب‌های زیرزمینی با کدورت کم گسترش می‌یابد ← غشاهای آلی ممکن است کافی باشند
مرحله 2: ارزیابی صرفه جویی در مقیاس کارخانه های آب کوچک (<5 MLD) → Ceramic membranes' labor-saving value amplified to large water plants → Requires precise calculation of CFL ratio
مرحله 3: انتخاب مدل مالی که امکان معاملات CAPEX-OPEX- (مثلاً مدل PPP) → غشاهای سرامیکی به نفع قیمت پایین- → غشاهای ارگانیک مزیت کوتاه مدت دارند
مرحله 4: تحمل ریسک گریزی نسبت به عدم قطعیت عملیاتی → غشاهای سرامیکی جایگزینی و نگهداری دوره ای غشا را می پذیرند → غشاهای آلی
