بستن پنجره انتظار

فرآیند های غشایی

تصفیه آب و پساب به روش فرآیند غشایی

امروزه فناوري فيلتراسيون غشايي به سرعت در حال رشد و توسعه است. بسياري از اين فرايندها در نيم قرن اخير کاملاً توسعه يافته‌اند و علاوه بر مصارف آزمايشگاهي و آکادميک، در واحدهاي بزرگ صنعتي نيز به وفور مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اسمزمعکوس، نانوفيلتراسيون، اولترافيلتراسيون و ميکروفيلتراسيون از جمله فرايندهاي فيلتراسيون غشايي مي‌باشند. ميکروفيلتراسيون از قديمي‌ترين اين فرايندها مي‌باشد.

همان طور که پيشتر گفته شد، برای انتقال مواد از ميان غشاها به نیروی محرکه نياز است. این نیروی محرکه در فرایندهای غشایی، متفاوت است. در غشاهای فيلتراسيون مايعات، اختلاف فشار دو طرف غشا باعث ایجاد جریان می‌شود. در اين غشاها، انتقال مواد از درون حفرات ریز موجود در ساختار غشا اتفاق می‌افتد. بدین دلیل در فرایندهای فیلتراسیون مایع از غشاهای متخلخل استفاده می‌شود. اندازه حفرات در غشاها متفاوت است. به‌طوری که غشاهای اسمزمعکوس کوچک‌ترین و غشاهای ميکروفيلتراسيون بزرگ‌ترین اندازه حفرات را دارا می‌باشند. در جدول (1) مقايسه‌اي بين اندازه حفرات و فشار عملياتي اين چهار فرايند صورت گرفته است.

 

فرايند

قطر حفره (ميکرون)

فشار (psi)

اسمزمعکوس

0.001>

1500- 200

نانوفيلتراسيون

0.01- 0.001

250- 70

اولترافيلتراسيون

0.1- 0.01

200- 15

ميکروفيلتراسيون

10- 0.1

50- 10

 

به طور کلي يک غشا مانعي است که دو فاز را جدا نموده و انتقال انواع اجزاي شيميايي را به نحو خاصي کنترل مي‌نمايد. در واقع غشا مانع جداکننده‌اي است که نرخ تراوش اجزاي شيميايي مجاور خود را تعديل مي‌کند.

در يک فرايند غشايي عموماً دو فاز وجود دارد که به وسيله فاز سوم (غشا) به طور فيزيکي از يکديگر جدا شده‌اند. فازها از مخلوطي از اجزا تشکيل شده‌اند که يکي از اجزاي موجود در مخلوط بيش از سايرين انتقال مي‌يابد. به عبارت ديگر غشا نسبت به يکي از اجزا انتخابگر و گزينش‌پذير است. در اين صورت انتقال آن جز از يک فاز به فاز ديگر توسط غشا انجام خواهد شد. به اين ترتيب يکي از فازها غني از آن جزء و ديگري تهي از آن مي‌گردد. بدين ترتيب جريان خوراک پس از تماس با غشا به دو جريان مجزا تقسيم مي‌شود.

۱- جريان تراوش‌يافته که جرياني است که از ميان غشا عبور مي‌کند.

۲- جريان دفع‌شده يا باقي‌مانده که جرياني است که از غشا عبور نکرده و از آن دفع مي‌شود.

 

انواع مختلفی از فرآیندهای غشایی وجود دارد که از آن جمله موارد زیر میتواند در تصفیه آب به کار برده شود:

میکروفیلتراسیون

اولترافیلتراسیون

نانوفیلتراسیون

اسمز معکوس

الکترودیالیز

از فرآیندهای ذکر شده در فوق دو مورد اول بیشتر به منظور حذف ذرات معلق موجود در آبها به کار برده شده و توانایی تغییر املاح موجود در آب را ندارند. دو مورد بعدی- یعنی نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس- میتوانند علاوه بر ذرات معلق موجود در آب، املاح موجود در آب را نیز حذف نمایند به نحوی که محصول خروجی از فرآیند اسمز معکوس آب بدون یون میباشد. فرآیند آخر- یعنی الکترودیالیز- تنها به منظور حذف املاح و یونهای باردار موجود در آب به کار رفته و توانایی حذف ذرات معلق موجود در آب را ندارد.

 

اولترافیلتراسیون

سامانه های تصفیه آب

 

مقدمه

هدف از تصفیه آب برای مصرف شرب، افزایش کیفیت فیزیکی و شیمیایی آن میباشد. اما گاهی اوقات استفاده نادرست از دستگاههای تصفیه آب میتواند عواقب خطرناکی دربر داشته باشد. بنابراین قبل از این که به فکر دستگاه تصفیه آب برای منزل باشید در مورد دستگاههای موجود در بازار اطلاعات کافی را به دست آورید. این نوشتار به شما کمک میکند تا بر اساس مقتضیات محل زندگی خود دستگاه تصفیه آب مورد نیاز خود را انتخاب کنید.

مواد موجود در آب

آب به طور کلی میتواند شامل انواع میکروبها، یونهای فلزی دو ظرفیتی نظیر کلسیم و منیزیم، یونهای فلزی تک ظرفیتی نظیر سدیم، فلزات سنگین، یونهای خطرناکی نظیر نیترات و مواد معلق باشد. بر طبق استانداردهای تعیین شده برای آب شرب، بهتر است آب فاقد هرگونه میکروب، مواد معلق، یونهای فلزی تکظرفیتی، فلزات سنگین و یونهای خطرناک باشد، اما وجود مقادیر مشخصی از یونهای کلسیم و منیزیم در آب ضروری هستند. چرا که بدون آنها آب قابل نوشیدن نبوده و مصرف آن خطرناک خواهد بود.  میزان این مواد از طریق پارامتری به نام "مجموع جامدات محلول" یا اختصاراً TDSمشخص میشود. بر اساس این پارامتر، گواراترین آب برای نوشیدن، آبی است که TDS آن حدود ۱۲۰ باشد. البته بر اساس اطلاعات سازمان بهداشت جهانی آبهای با TDS پایینتر از ۳۰۰ دارای کیفیت خوب، بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ دارای کیفیت متوسط و بالاتر از ۶۰۰ دارای کیفیت پایین هستند.

در ادامه به معرفی دو نوع از دستگاههای تصفیه آب موجود در بازار میپردازیم:

 

 

الف) دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس:

دستگاههای اسمز معکوس معمولاً بین ۵ تا ۹ مرحله دارند.

مرحله اول این دستگاهها یک فیلتر کارتریجی است که میتواند ذرات بزرگتر از ۵ میکرون (هر میکرون برابر ۰.۰۰۱ میلیمتر) را حذف کند.

مرحله دوم و سوم و پنجم این دستگاهها فیلترهای کربنی هستند که میتوانند طعم و بوهای نامطبوع و نیز مواد ارگانیک (مثل آفت کش ها) و برخی مواد شیمیایی را از آب جذب کنند.

در مرحله چهارم آب از غشای اسمز معکوس عبور میکند که تقریباً تمامی مواد موجود در آن شامل مواد معلق، میکروبها و نمک های محلول در آب تا ابعاد۰.۰۰۰۱ میکرون از آب حذف میشوند. نکته کلیدی در این مرحله این است که با حذف املاح محلول TDS آب تولید شده به حدود ۲۰ میرسد و غیر قابل نوشیدن میباشد. بنابراین برای حفظ تعادل شیمیایی آب مقداری از جریان آب تصفیهنشده از طریق یک شیر تنظیمکننده ی نسبت اختلاط (شیر میکس) با آب تصفیهشده مخلوط میشود تا میزان املاح آن به حد مطلوبی برسد. این عمل باعث میشود که اگر در جریان آب ورودی میکروب یا فلز سنگینی وجود داشته باشد در جریان محصول نیز شاهد وجود آن باشیم. گاهی اوقات افراد ناآگاه فعال در این حرفه به مشتریان توصیه میکنند که شیر میکس را برای رسیدن به کیفیت بالاتر کاملاً ببندند. در این حالت آب تولید شده شبیه آب مقطر بوده و استفاده از آن به خصوص برای زنان باردار زیانبخش خواهد بود.

در بعضی از دستگاهها برای حل مشکل وجود میکروب در آب خروجی از فیلتر ششم، که یک لامپ فرابنفش میباشد، استفاده میکنند که این کار باعث افزایش هزینههای جاری دستگاه شامل هزینه برق و تعویض لامپ میشود. علاوه براین استفاده از این روش تنها باعث کشتهشدن میکروبها میشود ولی لاشه آنها همچنان در آب باقی میماند.

 

 

در بعضی از دستگاهها به جای لامپ فرابنفش از یک فیلتر اضافهکننده مواد معدنی (فیلتر مینرال) استفاده میشود که در این حالت مخلوط کردن آب تصفیهنشده با آب تصفیه شده از طریق شیر میکس منتفی میشود و به جای آن مواد معدنی از طریق این فیلتر به آب تصفیهشده اضافه میشود. در این حالت نیز علاوه بر افزایش هزینههای جاری دستگاه، میزان دورریز آب افزایش مییابد.

با توجه به تحقیقات جدیدی که نشان میدهند آب با ماهیت قلیایی منافعی برای بدن انسان دارد، اخیراً فیلترهای قلیایی کننده آب به عنوان آخرین مرحله استفاده میشوند.

 

ب) دستگاه تصفیه آب اولترافیلتراسیون:

اصولاً برای مناطقی که از آب لولهکشی و یا آب چاه با سختی نه چندان بالا (TDS≤600)استفاده میکنند و تنها امکان حضور میکروبها و یا ذرات معلق در آب آنها وجود دارد، نیازی به استفاده از غشاهای اسمز معکوس و یا دیگر روشهای سختیگیری نیست. در این موارد میتوان از دستگاههای تصفیه آب اولترافیلتراسیون (UF) استفاده نمود. این دستگاهها معمولاً از سه مرحله تشکیل شده اند.

مرحله اول مشابه دستگاههای تصفیه آب آر او ،فیلتر کارتریجی است که میتواند ذرات بزرگتر از ۵ میکرون را حذف کند.

مرحله دوم این دستگاهها یک فیلتر کربنی است که میتواند طعم و بوهای نامطبوع و نیز مواد ارگانیک (مثل آفت کش ها) و برخی مواد شیمیایی را از آب جذب کند.

مرحله سوم غشا اولترافیلتراسیون است که میتواند تمامی میکروبها و مواد معلق آب را حذف کند.

در صورتی که آب ورودی حدود 5/1 بار فشار داشته باشد این دستگاهها نیازی به پمپ ندارند. البته باید ذکر کرد که فشار آب شهری بین ۳ تا ۵ بار است و بنابراین در منازل نیازی به استفاده از پمپ نیست ولی اگر در جایی از آب چاه یا رودخانه استفاده شود استفاده از پمپ ضروری خواهد بود.

 

انتخاب دستگاه تصفیه آب مناسب

 

به صورت کلی دستگاههای تصفیه آب اولترافیلتراسیون (UF) نسبت به دستگاههای اسمز معکوس سادهتر بوده و هزینه اولیه و جاری کمتری دارند و میزان بازیافت آب در آنها بسیار بیشتر است. اما نکته لازم درباره انتخاب دستگاه تصفیه آب داشتن اطلاعات کافی در مورد میزان سختی و نوع آن میباشد. در جدول زیر اطلاعات لازم برای انتخاب نوع دستگاه تصفیه آب لیست شده است. بر اساس این جدول اگر سختی آب بالا باشد (TDS≥600) ، شور باشد و یا آلوده به فلزات سنگین و یا یونهای خطرناکی نظیر نیترات باشد استفاده از اسمز معکوس اجتناب ناپذیر است ولی در کنار آن باید هزینههای اولیه و جاری بالا را تحمل کرد و دقت کافی را برای اطمینان از عملکرد درست دستگاه در تنظیم سختی لحاظ نمود. ولی اگر تنها مشکل آن آلودگی به میکروب یا مواد معلق باشد انتخاب دستگاه اولترافیلتراسیون بهترین گزینه خواهد بود. برای نمونه در شهر اصفهان آب شهر هیچگونه مشکلی از لحاظ شوری، فلزات سنگین، یونهایی نظیر نیترات ندارد و TDS آن در حدود ۳۰۰ میباشد. بنابراین توجیهی برای استفاده از دستگاه اسمز معکوس وجود ندارد، اما برای شهری نظیر قم یا اهواز که از شوری آب رنج میبرند، استفاده از اسمز معکوس اجتنابناپذیر خواهد بود.

 

 

ویژگی

اسمز معکوس

اولترافیلتراسیون

حذف میکروب

مناسب

مناسب

حذف مواد معلق

مناسب

مناسب

حساسیت به کلر

نامناسب

مناسب

مصرف انرژی

نامناسب

مناسب

هزینه جاری

نامناسب

مناسب

هزینه اولیه

نامناسب

مناسب

حذف شوری

مناسب

نامناسب

حذف فلزات سنگین

مناسب

نامناسب

قابلیت تنظیم سختی آب

مناسب

نامناسب

حذف یونهای خطرناک مانند نیترات

مناسب

نامناسب

 

مقدمه

هدف از تصفیه آب برای مصرف شرب، افزایش کیفیت فیزیکی و شیمیایی آن میباشد. اما گاهی اوقات استفاده نادرست از دستگاههای تصفیه آب میتواند عواقب خطرناکی دربر داشته باشد. بنابراین قبل از این که به فکر دستگاه تصفیه آب برای منزل باشید در مورد دستگاههای موجود در بازار اطلاعات کافی را به دست آورید. این نوشتار به شما کمک میکند تا بر اساس مقتضیات محل زندگی خود دستگاه تصفیه آب مورد نیاز خود را انتخاب کنید.

مواد موجود در آب

آب به طور کلی میتواند شامل انواع میکروبها، یونهای فلزی دو ظرفیتی نظیر کلسیم و منیزیم، یونهای فلزی تک ظرفیتی نظیر سدیم، فلزات سنگین، یونهای خطرناکی نظیر نیترات و مواد معلق باشد. بر طبق استانداردهای تعیین شده برای آب شرب، بهتر است آب فاقد هرگونه میکروب، مواد معلق، یونهای فلزی تکظرفیتی، فلزات سنگین و یونهای خطرناک باشد، اما وجود مقادیر مشخصی از یونهای کلسیم و منیزیم در آب ضروری هستند. چرا که بدون آنها آب قابل نوشیدن نبوده و مصرف آن خطرناک خواهد بود.  میزان این مواد از طریق پارامتری به نام "مجموع جامدات محلول" یا اختصاراً TDSمشخص میشود. بر اساس این پارامتر، گواراترین آب برای نوشیدن، آبی است که TDS آن حدود ۱۲۰ باشد. البته بر اساس اطلاعات سازمان بهداشت جهانی آبهای با TDS پایینتر از ۳۰۰ دارای کیفیت خوب، بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ دارای کیفیت متوسط و بالاتر از ۶۰۰ دارای کیفیت پایین هستند.

در ادامه به معرفی دو نوع از دستگاههای تصفیه آب موجود در بازار میپردازیم:

 

الف) دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس:

دستگاههای اسمز معکوس معمولاً بین ۵ تا ۹ مرحله دارند.

مرحله اول این دستگاهها یک فیلتر کارتریجی است که میتواند ذرات بزرگتر از ۵ میکرون (هر میکرون برابر ۰.۰۰۱ میلیمتر) را حذف کند.

مرحله دوم و سوم و پنجم این دستگاهها فیلترهای کربنی هستند که میتوانند طعم و بوهای نامطبوع و نیز مواد ارگانیک (مثل آفت کش ها) و برخی مواد شیمیایی را از آب جذب کنند.

در مرحله چهارم آب از غشای اسمز معکوس عبور میکند که تقریباً تمامی مواد موجود در آن شامل مواد معلق، میکروبها و نمک های محلول در آب تا ابعاد۰.۰۰۰۱ میکرون از آب حذف میشوند. نکته کلیدی در این مرحله این است که با حذف املاح محلول TDS آب تولید شده به حدود ۲۰ میرسد و غیر قابل نوشیدن میباشد. بنابراین برای حفظ تعادل شیمیایی آب مقداری از جریان آب تصفیهنشده از طریق یک شیر تنظیمکننده ی نسبت اختلاط (شیر میکس) با آب تصفیهشده مخلوط میشود تا میزان املاح آن به حد مطلوبی برسد. این عمل باعث میشود که اگر در جریان آب ورودی میکروب یا فلز سنگینی وجود داشته باشد در جریان محصول نیز شاهد وجود آن باشیم. گاهی اوقات افراد ناآگاه فعال در این حرفه به مشتریان توصیه میکنند که شیر میکس را برای رسیدن به کیفیت بالاتر کاملاً ببندند. در این حالت آب تولید شده شبیه آب مقطر بوده و استفاده از آن به خصوص برای زنان باردار زیانبخش خواهد بود.

در بعضی از دستگاهها برای حل مشکل وجود میکروب در آب خروجی از فیلتر ششم، که یک لامپ فرابنفش میباشد، استفاده میکنند که این کار باعث افزایش هزینههای جاری دستگاه شامل هزینه برق و تعویض لامپ میشود. علاوه براین استفاده از این روش تنها باعث کشتهشدن میکروبها میشود ولی لاشه آنها همچنان در آب باقی میماند.

 

در بعضی از دستگاهها به جای لامپ فرابنفش از یک فیلتر اضافهکننده مواد معدنی (فیلتر مینرال) استفاده میشود که در این حالت مخلوط کردن آب تصفیهنشده با آب تصفیه شده از طریق شیر میکس منتفی میشود و به جای آن مواد معدنی از طریق این فیلتر به آب تصفیهشده اضافه میشود. در این حالت نیز علاوه بر افزایش هزینههای جاری دستگاه، میزان دورریز آب افزایش مییابد.

با توجه به تحقیقات جدیدی که نشان میدهند آب با ماهیت قلیایی منافعی برای بدن انسان دارد، اخیراً فیلترهای قلیایی کننده آب به عنوان آخرین مرحله استفاده میشوند.

 

ب) دستگاه تصفیه آب اولترافیلتراسیون:

اصولاً برای مناطقی که از آب لولهکشی و یا آب چاه با سختی نه چندان بالا (TDS≤600)استفاده میکنند و تنها امکان حضور میکروبها و یا ذرات معلق در آب آنها وجود دارد، نیازی به استفاده از غشاهای اسمز معکوس و یا دیگر روشهای سختیگیری نیست. در این موارد میتوان از دستگاههای تصفیه آب اولترافیلتراسیون (UF) استفاده نمود. این دستگاهها معمولاً از سه مرحله تشکیل شده اند.

مرحله اول مشابه دستگاههای تصفیه آب آر او ،فیلتر کارتریجی است که میتواند ذرات بزرگتر از ۵ میکرون را حذف کند.

مرحله دوم این دستگاهها یک فیلتر کربنی است که میتواند طعم و بوهای نامطبوع و نیز مواد ارگانیک (مثل آفت کش ها) و برخی مواد شیمیایی را از آب جذب کند.

مرحله سوم غشا اولترافیلتراسیون است که میتواند تمامی میکروبها و مواد معلق آب را حذف کند.

در صورتی که آب ورودی حدود 5/1 بار فشار داشته باشد این دستگاهها نیازی به پمپ ندارند. البته باید ذکر کرد که فشار آب شهری بین ۳ تا ۵ بار است و بنابراین در منازل نیازی به استفاده از پمپ نیست ولی اگر در جایی از آب چاه یا رودخانه استفاده شود استفاده از پمپ ضروری خواهد بود.

 

انتخاب دستگاه تصفیه آب مناسب:

به صورت کلی دستگاههای تصفیه آب اولترافیلتراسیون (UF) نسبت به دستگاههای اسمز معکوس سادهتر بوده و هزینه اولیه و جاری کمتری دارند و میزان بازیافت آب در آنها بسیار بیشتر است. اما نکته لازم درباره انتخاب دستگاه تصفیه آب داشتن اطلاعات کافی در مورد میزان سختی و نوع آن میباشد. در جدول زیر اطلاعات لازم برای انتخاب نوع دستگاه تصفیه آب لیست شده است. بر اساس این جدول اگر سختی آب بالا باشد (TDS≥600) ، شور باشد و یا آلوده به فلزات سنگین و یا یونهای خطرناکی نظیر نیترات باشد استفاده از اسمز معکوس اجتناب ناپذیر است ولی در کنار آن باید هزینههای اولیه و جاری بالا را تحمل کرد و دقت کافی را برای اطمینان از عملکرد درست دستگاه در تنظیم سختی لحاظ نمود. ولی اگر تنها مشکل آن آلودگی به میکروب یا مواد معلق باشد انتخاب دستگاه اولترافیلتراسیون بهترین گزینه خواهد بود. برای نمونه در شهر اصفهان آب شهر هیچگونه مشکلی از لحاظ شوری، فلزات سنگین، یونهایی نظیر نیترات ندارد و TDS آن در حدود ۳۰۰ میباشد. بنابراین توجیهی برای استفاده از دستگاه اسمز معکوس وجود ندارد، اما برای شهری نظیر قم یا اهواز که از شوری آب رنج میبرند، استفاده از اسمز معکوس اجتنابناپذیر خواهد بود.

 

ویژگی

اسمز معکوس

اولترافیلتراسیون

حذف میکروب

مناسب

مناسب

حذف مواد معلق

مناسب

مناسب

حساسیت به کلر

نامناسب

مناسب

مصرف انرژی

نامناسب

مناسب

هزینه جاری

نامناسب

مناسب

هزینه اولیه

نامناسب

مناسب

حذف شوری

مناسب

نامناسب

حذف فلزات سنگین

مناسب

نامناسب

قابلیت تنظیم سختی آب

مناسب

نامناسب

حذف یونهای خطرناک مانند نیترات

مناسب

نامناسب

سامانه های تصفیه پساب  

اهمیت آب برای زندگی انسان و محدودیت منابع آب شیرین بر کسی پوشیده نیست و لذا تلاش‌های زیادی در همه کشورهای دنیا برای تهیه آب سالم از منابع مختلف انجام می‌شود. ساخت تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و صنعتی و شیرین‌سازی آب دریا نمونه‌هایی از تلاش‌های صورت گرفته برای تامین آب می‌باشند. با وجود اينكه در بسياري از كشورها، كلرزني به عنوان يك روش شيميايي متداول جهت ضدعفوني كردن و از بين بردن ميكروارگانيزمهاي بيماري زاي آب استفاده مي شود، اما روشهاي ديگري نيز براي حذف ميكروب ها و انگل ها از آب آشاميدني وجود دارد كه مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. يكي از اين روشها، تصفيه آب به روش اولترافيلتراسيون ميباشد.

شکل 1 :مقایسه جداسازی فرآیند های مختلف غشایی

 

آب‌های آلوده را می‌توان توسط روش‌های مختلفی تصفیه کرد. یکی از کارامدترین و موثرترین روشهای تولید آب شرب بهداشتی‌ استفاده از غشاها میباشد. همانگونه که در شکل زیر  قابل مشاهده است، غشاهای اولترافیلتراسیون، علاوه بر این که میزان املاح موجود در آب را تغییر نمی دهند تمامی عوامل بیماری زا را از آب حذف نموده و لذا می توانند برای تولید آب شرب بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند.

شکل 2: اندازه مواد مختلف و اندازه حفرات غشاهای به کاررفته در فناوری‌های اولترافیلتراسیون

 

هدف از تصفیه آب تبدیل منابع آبی موجود مانند رودخانه‌ها، دریاها، نهرها و چاه‌ها به آب مناسب برای آشامیدن یا می‌باشد. در این حالت آب‌های موجود در رودخانه‌ها و چاه‌ها که از نظر مواد معدنی در محدوده استاندارد هستند ولی به میکروب‌ها و مواد معلق آلوده‌اند و  کدورت بالا دارند ، سامانه‌های اولترافیلتراسیون بهترین انتخاب خواهند بود. از این سامانه‌ها می‌توان برای هتل‌ها، رستوران‌ها کارخانه‌های آب معدنی، مزارع پرورش ماهی، تولید آب بهداشتی در شرایط بحرانی نظیر سیل و زلزله و همچنین تولید آب برای مانورهای نظامی در بیابان‌ها اشاره نمود.

 

فناوری اولترافیلتراسیون

فرآیند اولترافیلتراسیون (UF) یکی از انواع فرآیندهای غشایی است که میتواند تحت نیروی محرکه فشار، ذرات موجود در آب را جدا نماید. به خاطر داشتن اندازه حفرات ۲۰۰-۳۰ نانومتر، غشاهای اولترافیلتراسیون میتوانند برای حذف عوامل بیماری زا شامل ویروس، باکتری، انگل و ... از آب و لذا تولید آب شرب بهداشتی به کار برده شوند. فشار عملیاتی سیستمهای اولترافیلتراسیون در محدوده ۲-1/0 بار میباشد. در حالت کلی غشاهای اولترافیلتراسیون به صورتهای مختلفی تولید میشوند. این انواع عبارتند از لوله ای، الیاف توخالی و مارپیچی. از بین موارد نامبرده غشاهای اولترافیلتراسیون به صورت الیاف توخالی، پایین ترین هزینه تولید را داشته و بیشترین سطح غشایی را فراهم میکنند. در شکل۱، اندازه مواد مختلف و اندازه حفرات غشاهای به کاررفته در فنآوریهای مختلف غشایی مقایسه شده است.در شکل ۲ نیز عبور پذیری مواد مختلف از غشاهای مختلف نشان داده شده است.

شکل3: اندازه مواد مختلف و اندازه حفرات غشاهای به کاررفته در فنآوری های مختلف غشایی

همانگونه که در شکلهای 2 و3  قابل مشاهده است، غشاهای اولترافیلتراسیون، علاوه بر این که میزان املاح موجود در آب را تغییر نمیدهند تمامی عوامل بیماری زا را از آب حذف نموده و لذا میتوانند برای تولید آب شرب بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند.

 با توجه به موارد فوق الذکر مزایای فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد:

۱- با توجه به داشتن اندازه حفرات ۰.۰۳ تا ۰.۲ میکرون، غشاهای اولترافیلتراسیون میتوانند تمامی عوامل بیماری زا را در یک مرحله فیلتراسیون حذف نمایند.

۲- در فرآیندهای متداول ضدعفونی کردن آب مانند کلرزنی، ازن زنی، استفاده از لامپ ماورا بنفش و .... بقایای عامل بیماری زای کشته شده و یا غیر فعال شده در آب باقی میماند اما در فرآیند اولترافیلتراسیون، عوامل بیماری زا به طور کامل از آب خارج میشوند.

۳- با توجه به اندازه حفرات بزرگ تر از فرآیندهای اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون، فرآیند اولترافیلتراسیون در کنار حذف کامل عوامل بیماری زا، ترکیب املاح آب را تغییر نمیدهد. در سیستمهای متداول تصفیه آب خانگی که از فرآیند اسمز معکوس استفاده میشود، تمامییونهای موجود در آب حذف میشود و لذا برای تأمین کمبود املاح آب از یک جریان کنارگذر آب ورودی استفاده میشود. با این کار اگر عوامل بیماری زا در آب ورودی موجود باشد، به محصول منتقل میشود.

۴- همانگونه که در بالا ذکر شد فشار کارکرد برای فرآیند اولترافیلتراسیون bar ۲-1/0 میباشد. این در حالی است که فشار کارکرد فرآیند اسمز معکوس-به کار رفته در دستگاههای تصفیه آب معمول- در حدودbar ۱۰- ۸ میباشد. لذا با به کار بردن فرآیند اولترافیلتراسون مصرف انرژی و لذا هزینههای عملیاتی فرآیند تصفیه شدیدا کاهش مییابد. این مورد باعث میشود که فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون به سهولت با فشار آب شهر نیز فعالیت نماید.

۵- قیمت مدولهای غشایی اولترافیلتراسیون در مقایسه با مدولهای نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس بسیار پایینتر میباشد. و نیز با توجه به مورد قبل فشار کارکرد نیز پایین تر میباشد لذا پمپ و ادوات برقی مورد نیاز نیز ارزان قیمت تر خواهند بود لذا در صورت به کارگیری فرآیند اولترافیلتراسیون، هزینه سرمایه گذاری اولیه نیز بسیار پایین تر خواهد بود.

۶- از آنجا که در صورت استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون، ذرات بزرگتر از ۱۰ نانومتر حذف میشوند و نیز قیمت پایین تر غشاهای مصرفی، امکان استفاده از اولترافیلتراسیون به عنوان پیش تصفیه غشاهای گران قیمت اسمز معکوس را فراهم مینماید.

۷- میزان بازیابی(نسبت محصول به خوراک) در غشاهای اولترافیلتراسیون بسیار بالاتر- حدود ۹۰%- از غشاهای اسمز معکوس- حدود ۳۵% - میباشد. این بدین معنی است که اگر به عنوان نمونه ۱۰۰ لیتر آب با غشای اولترافیلتراسیون تصفیه شود ۹۰ لیتر محصول حاصل خواهد شد و تنها حدود ۱۰ لیتر آب دورریز خواهد شد. در حالت مشابه برای غشای اسمز معکوس میزان محصول حدود ۳۵ لیتر و میزان دورریز حدود ۶۵ لیتر خواهد بود.

از مجموع موارد ذکر شده در بالا میتوان این گونه نتیجه گرفت که در مواردی که هدف حذف املاح موجود در آب نبوده و تصفیه آب صرفا به منظور حذف ذرات معلق و عوامل بیماری زا انجام شود، فرآیند اولترافیلتراسیون یکی از بهترین گزینهها خواهد بود. یکی از نمونههای این کاربرد تأمین آب شرب بهداشتی از آبهای سطحی همچون چشمه، رودخانه، آب باران و ... میباشد. این گونه آبها در صورتیکه عاری از عوامل بیماری زا و ذرات معلق باشند، کاملا برای شرب مناسب میباشند. این امر باعث شده است تا فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون برای تولید آب شرب بهداشتی در محیطهای نظامی کاملا مناسب باشد.

به فاضلابی که در نتیجه استفاده انسان از آب برای مصارف بهداشتی تولید می شود، فاضلاب بهداشتی اطلاق می‌شود. از آنجا که این فاضلاب در اثر فعالیت‌های انسانی تولید می گردد، گاهی به آن فاضلاب انسانی یا خانگی نیز گفته می شود. سرویس های بهداشتی، استحمام، شستشوی ظروف، شستشوی سطوح و لباسشویی عمده ترین فعالیتهایی هستند که به تولید فاضلاب بهداشتی-انسانی منجر می شوند.

امروزه تصفیه فاضلابهای بهداشتی به سبب حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن و بازیابی آب به دلیل محدودیت منابع آبی از اهمیت خاصی برخوردار شده است.

ماهیت فعالیت های بهداشتی-انسانی نه تنها در کشور ما بلکه در دیگر کشورهای جهان نیز تقریباً ثابت است.
اما چون حجم مصرفی آب در این فعالیت ها بسته به سطح فرهنگ و رفاه متفاوت است، غلظت موادآلاینده در فاضلاب در نقاط مختلف تغییر می‌کند. به عبارت دیگر هرچه مصرف آب بیشتر باشد غلظت آلاینده ها در فاضلاب کمتر خواهد بود.

بخش عمده اي از آلاينده هاي فاضلاب‌هاي بهداشتي را موادآلي تشكيل مي دهند كه توسط ميكروارگانيسم ها قابل تجزيه مي باشند. بطوركلي تجربه نشان داده است كه وقتی نسبت BOD5 به COD بيش از 50/0 باشد، استفاده از روشهاي بيولوژيكي تصفية فاضلاب با توجه به كارايي بالاي آنها اولويت دارد. اين درحالي است كه اين نسبت در فاضلاب‌هاي بهداشتي در محدودة 70/0 – 65/0 قراردارد كه نشان از قابليت بسيارخوب آنها براي تصفية بيولوژيكي است. چون غلظت BOD5 فاضلاب های بهداشتی کمتر از 1000 میلیگرم در لیتر است، استفاده از فرآیندهای بی هوازی که در غلظت های بالا کارایی دارند، تأثیر قابل توجهی در فرآیند تصفیه نداشته و بهتر است که برای دستیابی به یک سیستم تصفیه کارا و کم هزینه از فرآیندهای هوازی بیولوژیکی استفاده نمود.
از آنجائیکه بخشی از مواد آلاینده فاضلاب بصورت معلق بوده و قابلیت ته نشینی دارند، لذا به منظور کاهش بار وارده بر سیستم هوازی بهتر است که از یک سپتیک تانک قبل از واحد هوازی استفاده نمود. بدین ترتیب بخش عمده ای از ذرات معلق طی فرآیند ته نشینی و شناوری بصورت فیزیکی و با هزینه کمتر و سهولت بیشتر از فاضلاب جدا می شوند. به علاوه وجود شرایط مناسب برای رشد برخی باکتری ها و میکروارگانیسم ها در لجن تجمع یافته و ته نشین شده در سپتیک تانک، باعث انجام برخی فرآیندهای بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب شده بطوریکه راندمان سپتیک تانک در تصفیه فاضلاب های بهداشتی معمولاً به 30-10 درصد می رسد. معمولاً از مخزن دوم سپتیک تانک نیز برای پمپاژ فاضلاب به مخزن هوادهی سیستم تصفیه بیولوژیکی استفاده می شود.

چون باکتری ها و میکروارگانیسم ها مهمترین عوامل در تصفیه این نوع فاضلاب هستند، لذا همواره بخشی از آنها از واحد ته نشینی ثانویه خارج شده و همراه با پساب از سیستم بیرون می روند. به منظور جلوگیری از بروز هرگونه مشکل ناشی از آنها در اغلب موارد از یک سیستم گندزدایی (ضدعفونی) برای حذف آنها استفاده می شود.

از روش های نوین برای گندزدایی آب استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون می باشد که مزایای قابل توجهی را نسبت به روش های موجود مانند کلرزنی ، اشعه UV و ازن زنی از خود نشان داده است. مزایای استفاده از فناوری غشایی اولترافیلتراسیون در مقایسه با سایر روشهای متداول برای گندزدایی در جدول زیر خلاصه شده است:

روش گندزدایی لامپفرابنفش(UV) کلرزنی ازن زنی اولترافیلتراسیون
روش ضدعفونی فیزیکی شیمیایی شیمیایی فیزیکی
ساز و کار اثر کشتن عوامل کشتن عوامل کشتن عوامل حذف عوامل
تغییر در تزکیب آب ندارد دارد دارد ندارد
تولید ترکیبات خطرناک در آب خیلی کم زیاد کم ندارد
خطر در زمان بهره برداری ندارد دارد کم ندارد
قدرت حذف باکتری دارد دارد دارد دارد
قدرت حذف ویروس دارد ندارد دارد دارد
قدرت حذف قارچ دارد دارد ندارد دارد

 

اسمزمعکوس 

شرکت توکا پارسیان پیشرو  امکان طراحی و ساخت سامانههای آب شیرین کن در دو حوزهی اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF) را به صورت جداگانه و یا ترکیبی با سامانههای اولترافیلتراسیون (UF) دارا می باشد.

انتخاب سامانهی مورد نیاز و همچنین فرآیندهای تکمیلی آن از قبیل تصفیه شیمیایی و غیره بنا به کاربرد آب (شرب و یا صنعتی) و کیفیت آب ورودی می باشد. سامانههای NF میتوانند یونهای دو ظرفیتی نظیر کلسیم و منیزیم را حذف کنند و یونهای تکظرفیتی نظیر سدیم را از خود عبور میدهند، در صورتی که سامانههای RO میتوانند تمامی یونهای موجود در آب را جدا کنند. بنابراین برای انتخاب سامانه مناسب آبشیرینکن باید آنالیز نسبتاً دقیقی از مواد موجود در آب خوراک اعم از معلق و محلول در اختیار داشت. در صورتی که فقط یونهای دو ظرفیتی در آب موجود باشند میتوان از سامانههای NF استفاده نمود که هزینه اولیه و عملیاتی پایینتری نسبت به سامانههای RO دارند. اما در صورت وجود یونهای تک ظرفیتی در آب استفاده از سامانههای RO گریزناپذیر میباشد.

اگر در آنالیز اب مشخص شود که علاوه بر یونها مواد معلق با غلظت قابل توجهی در آب وجود دارند، استفاده از سامانههای RO و یا NF به تنهایی باعث اعمال بار اضافه بر روی این سامانهها، افزایش هزینههای عملیاتی، کاهش راندمان تولید آب و کاهش عمر مفید غشاها میشود. در این موارد میتوان از سامانههای UF به عنوان پیشتصفیه استفاده نمود و با تولید آب عاری از مواد معلق و همچنین میکروارگانیسمهایی که باعث ایجاد گرفتگی میشوند، از بروز مشکلات فوق جلوگیری نمود.

 

عضویت در خبرنامه

| 03195010820-21 | 03195010822

http://www.tukaparsian.ir

info@tukaparsian.ir

03195010820

دفتر مرکزی: اصفهان، میدان استقلال، بعد از پلیس راه سابق، کیلومتر 1(یک) بزرگراه آزادگان- شاهین شهر ، شرکت توکا پارسیان پیشرو

دفتر پژوهشی: اصفهان، بلوار دانشگاه صنعتی، شهرک علمی تحقیقاتی