تصفیه آب از روش‌های شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده می‌کنند.

فرآیند غشایی در تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب صنعتی استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب اینگونه است که با وارد کردن نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از غشا در تصفیه عبور می‌کند و آلاینده‌ها پیش غشا باقی می‌مانند. همانطور که در بالا اشاره کردیم برای فرآیند غشایی در تصفیه آب از روش‌های شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده می‌کنند.تصفیه آب صنعتی

تعریف غشا و فرایندهای غشایی


در یک تعریف کلی غشا به عنوان فازی که اجزاء جدا شونده در محلول با سرعت های متفاوت از آن عبور می کنند تعریف می شود. در این فرایند معمولا تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند.  نیروی محرکه لازم در فرآیندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت، فشار، دما و پتانسیل الکتریکی باشد.

ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می کنند که از این نظر مشابه فیلتر ها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان، با فیلترها تفاوت دارند. کارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند که شامل دبی عبور کرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است.

فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون کاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم کم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شکل و اندازه، افت فشار کم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق، نیاز کم به مواد افزودنی و حلالها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت کاربرد آنها در مقیاسهای صنعتی و همچنین به دلیل اینکه دوستدار محیط زیست هستند، از سایر روش های جداسازی متمایز شده اند.

انواع فرایندهای غشایی 


  • اسمز معکوس  (Reverse Osmosis)

در سیستم اسمز معکوس از ممبران پیچشی (Spiral Wound) جهت تصفیه آب و شیرین سازی آب استفاده می شود.از این سیستم درتصفیه آب خانگی ، تصفیه آب صنعتی و تصفیه آب دریا برای شیرین سازی آب های لب شور و آب دریا استفاده می شود.از این سیستم در تولید آب فوق خالص جهت استفاده در مصارف پزشکی و آزمایشگاهی و صنایع حساس استفاده های متنوعی می شود.همچنین این سیستم ها در فرایندهای تغلیظ نیز کاربرد دارند.

قطر حفرات غشای سیستم تصفیه آب به روش اسمز معکوس در حدود ۰٫۰۰۰۱ میکرون می باشد ، بطوریکه قادر به حذف  باکتری ها ، ویروس ها ، قارچ ها ، ذرات معلق ، و بیش از ۹۹۹ درصد املاح و یون های محلول در آب می باشد.قطر این حفرات به قدری ریز می باشد که تنها مولکول هایی به ابعاد مولکول آب قابلیت عبور از آن را دارند ، به همین دلیل است که آب پس از عبور از آن به طور کامل تصفیه می شود.فشار کاری سیستم اسمز معکوس در حدود ۲۰۰-۱۲۰۰ PSI می باشد.

 

اسمز معکوس (یا گذرندگی وارون) (به انگلیسی: Reverse Osmosis ) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

 

نانو فیلتراسیون NF به روشی برای تصفیه آب گفته میشود که جریان آب با فشار الکتریکی از غشای نیم تراوا و بارور با حفره هایی به اندازه 0.001 میکرون عبور می کند. با عبور جریان آب تمام ذرات بیشتر از یک نانو از آب جدا خواهند شد و مابقی یون های مفید برای بدن انسان از آن عبور خواهند کرد. یکی از ویژگی های مثبت این شیوه تصفیه آب، حذف مواد ذائد و مواد آلی با وزن بیشتر از 1000 دالتون می باشد که باعث میشود آب درجه خالصی بالایی داشته باشد.

غشا و فیلتر به کار رفته در ساختار پکیج های تصفیه آب به روش نانو فیلتراسیون دارای دو لایه می باشند که یک لایه به منظور حفظ دستگاه در برابر فشار وارد شده به آن عمل می کند. لایه دوم در واقع نقش جداکننده مواد ذائد از آب را دارا می باشد که با تکنولوژی نانو تولید شده و از طول عمر بالایی برخوردار است.

روش کار تصفیه آب با نانو فیلتراسیون

روش کار تصفیه آب با کمک تکنولوژی (Nanofiltration NF) شباهت بسیار زیادی با تصفیه آب به روش اسمز معکوس دارد. برای درک بهتر نحوه تصفیه آب با این روش لازم است ابتدا نگاهی به اسمز و شیوه خالص سازی آب با آن داشته باشیم. اسمز که یک پدیده طبیعی می باشد، بر این اساس عمل می کند که همیشه مواد با درجه شوری پایین به سمت شوری بیشتر جذب میشوند و این مساله براحتی در طبیعت مشاهده می گردد. در تصفیه آب به روش اسمز معکوس و NF عکس این روال در نظر گرفته شده و با فشار آب با درجه شوری بیشتر را به سمت کمتر هدایت می کند.در ساختار کلی پکیج تصفیه آب به روش NF یک غشا یا ممبران دو لایه در نظر گرفته شده است که آب با فشار الکتریکی از آن عبور می کند. با توجه به بارور شدن ممبران، علاوه بر مواد ذائد و مولکول و ویروس ها، کاتیون های دو یا چند ظرفیتی نیز امکان عبور از آن را پیدا نمی کنند. در نتیجه آب بدست آمده از این روش در نهایت درجه خالصی بالایی داشته و برای صنایع داروسازی و مصارف صنعتی مناسب خواهد بود.

 

نانوپالایش (به انگلیسی: Nanofiltration ) روش جدیدتری از فرآیندهای فیلتراسیون غشایی است. این روش معمولاً برای جداسازی ذرات از آب‌هایی استفاده می‌شود که دارای مقادیر کمی از مواد جامد محلول هستند؛ مانند آب‌های سطحی و آب‌های شیرین زیرزمینی.

 

  • اولترافیلتراسیون

جداسازی ذرات ریز از آب را اولترافیلتراسیون می نامند که بر پایه افت فشار انجام می شود.

این تکونولوژی توانایی حذف ذرات ریز کلوییدی ، باکتری ها ، ویروس ها و سایر آلاینده های میکروبی را دارد ولی نمی تواند یون ها ومولکول های کوچک که املاح محلول

و سختی آب را تشکیل می دهد را از آب جدا کند.

جنس غشاها پلی وینیلا یدن فلوراید ( PVDF ) با قطر خارجی 1.3 میلی متر و قطرداخلی 7. میلی متر وقطر دیواره ا ی به ضخامت 3. میلی متر بوده

و قطرحفره های آن 05. میکرومتر می باشد به این خاطر قابلیت حذف بیش از نود درصد ذرات بزرگتر از 05. میکرون را دارد.

براساس جداول استانداردهای اندازه ذرات ،ویروس ها با اندازه ای بین 05. تا 5. میکرومتر ،کلوییدها با اندازه ای بین 01. تا 10 میکرومتر ، باکتری ها با اندازه ای بین 2. تا 1.5 میکرومترو

قارچ ها با اندازه ای بین 1 تا 10 میکرومتر به راحتی توسط این غشاها، قابل حذف شدن می باشند .

ازاین روش همچنین برای اطمینان ازتولید آب باکیفیت بالاتر برای واحدها ی پایین دستی استفاده میشود

و یک سرمایه گذاری معقول برای به روز رسانی واحدهای قدیمی تصفیه آب میباشد.

همچنین از روش اولترافیلتراسیون برای به روز و نو ساختن واحد های قدیمی تصفیه آب استفاده می شود.

دراین مورد مشخص واحدهای قدیمی با کمترین تغییر درجانمایی آن ها ارتقا می یابند .

بااستفاده از تکنولوژی فشرده واتوماتیک UF خطوط پیش تصفیه قدیمی شامل انعقاد ،لخته سازی ،فیلتراسیون وحتی لجن فعال جایگزین می گردند

و می توان مصرف مواد شیمیایی ،تولید لجن و نیروی انسانی را از طریق اتوماسیون سازی کم کرد.تصفیه آب صنعتی

 

اولترافیلتراسیون (UF) نوعی فیلتراسیون غشایی (ممبران) است که در آن فشار هیدرواستاتیکی، یک مایع را به یک غشای نیمه تراوا تحمیل می کند. جامدات معلق و املاح با وزن مولکولی بالا حفظ می شوند، در حالی که آب و املاح با وزن مولکولی کم از غشاء عبور می کنند.

 

  • میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون (Micro Filtration) یکی از قوی ترین غشاها برای جداسازی جامد از مایع می باشد که در تصفیه آب کاربرد گسترده ای دارد. این گروه از غشاها به دلیل قطر کم منافذ قادر هستند تا ذرات 0.1 تا 10 میکرون را از مایعات حذف کنند.

 

مراحل تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون

فرآیند تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون MF شامل چند مرحله می باشد که عبارتند از:

به منظور حذف ذرات با اندازه 45 میکرون، ابتدا آب از فیلتر شنی عبور می کند. با انجام این عمل به عنوان پیش تصفیه، از آسیب وارد شدن به غشای میکروفیلتراسیون جلوگیری شده و راندمان کار را نیز تا حد مطلوبی افزایش می دهد.
آب خروجی از فیلتر شنی با کمک پمپ وارد هوزینگ حاوی غشای MF شده و تنها ذرات با اندازه کمتر از یک میکرون امکان عبور از منافذ غشا را پیدا خواهند کرد
لازم به ذکر است که به منظور احیا و تمیز کردن سطح روی غشای MF لازم است به روش های مختلف نسبت به شستشوی آنها اقدام شود. مدت زمان و تعداد دفعاتی که در هر بازه زمانی باید نسبت به تمیز کردن غشای میکروفیلتراسیون اقدام گردد، به میزان آلودگی موجود در آب بستگی دارد.
آب خروجی از این مرحله می تواند به عنوان پیش تصفیه برای اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده گردد.

مزایای تصفیه به روش میکروفیلتراسیون

غشای میکروفیلتراسیون یکی از کاربردی ترین فیلترهای مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد که ویژگی های مثبت متعددی دارد. از مهم ترین نقاط مثبت و مزایای این غشا می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • قابلیت حذف میکروارگانیسم ها و حذف بیولوژیکی مواد آلاینده موجود در آب
  • قدرت بالا در حذف ذرات کلوئیدی، باکتری و ویروس، مواد پروتئینی و پلیمرهای موجود در آب
  • قیمت مناسب و توان عملیاتی بالا
  • نیاز به اختلاف فشار کم نسبت به روش اسمز معکوس
  • عدم نیاز به مواد شیمیایی
  • عدم تغییر PH آب خروجی از غشا
  • دارای پساب کمتر نسبت به روش اسمز معکوس
  • حذف مواد آلی، گل و لای
کاربرد غشای میکروفیلتراسیون

مهم ترین کاربردهای غشای میکروفیلتراسیون عبارتند از:

  • استفاده از MF به عنوان پیش تصفیه اسمر معکوس
  • کاربرد گسترده در بیوراکتور غشایی
  • قابلیت استفاده برای تصفیه مواد غذایی و دارویی
  • تصفیه آب آشامیدنی
  • تصفیه آب در سیستم های خنک کننده و بویلرها

 

سیستم میکروفیلتراسیون، یک سیستم فیلتراسیون کاملاً خودکار و متراکم جهت جداسازی محلول‌ های جامد-مایع می‌ باشد.

تصفیه آب صنعتی

موارد استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب و فاضلاب


در سیستم‌های تصفیه آب صنعتی و فاضلاب از فناوری‌های غشایی با فرآیند غشایی در دستگاه تصفیه آب که در بخش‌های قبلی به آن اشاره کردیم استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها شامل: سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، تصفیه خانه‌ های بازیابی آب از پساب و تصفیه خانه‌های فاضلاب بیوراکتور غشایی که به آن MBR هم می‌گویند.

کاربردهای غشاها :

  • انجام گندزدایی آبهای زیرزمینی و سطحی
  • تولید آب صنعتی از آب سطحی
  • تصفیه آب آشامیدنی و پیش تصفیه برای حذف جامدات معلق، کدورت، رنگ، ویروس و برخی مواد عالی دیگر
  • تولید آب از پساب خروجی تصفیه خانه‌های صنعتی و شهری

 

نتیجه گیری مقاله فرآیند غشایی در تصفیه آب


استفاده از فرآیند غشایی در تصفیه آب اینگونه است که با وارد کردن نیرو به یک محلول مایع که آلایندگی زیادی دارد، آب از غشا در تصفیه عبور می‌کند و آلاینده‌ها پیش غشا باقی می‌مانند. همانطور که در بالا اشاره کردیم برای فرآیند غشایی در تصفیه آب از روش‌های شیمیایی، بیوشیمیایی، میکروبی و دیگر موارد استفاده می‌کنند.

 

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *