ultrafiltration اولترافیلتراسیون UF

فناوری های نوین تصفیه آب( اولترافیلتراسیون – اسمز معکوس )

تصفیه آب به وسیله فرآیند های غشایی

به طور کلی یک غشا یک لایه ای است که دو فاز را از هم جدا می کند، در یک فرآیند غشایی عموما دو فاز وجود دارد که بوسیله فاز سوم (غشا) به طور فیزیکی از یکدیگر جدا شده‌اند. فازها از مخلوطی از اجزا تشکیل شده‌اند که یکی از اجزای موجود در مخلوط بیش از سایرین انتقال می‌یابد. به عبارت دیگر غشا نسبت به یکی از اجزا انتخابگر و گزینش‌پذیر است. در این صورت انتقال آن جز از یک فاز به فاز دیگر توسط غشا انجام خواهد شد. به این ترتیب یکی از فازها غنی از آن جز و دیگری تهی از آن می‌گردد. بدین ترتیب جریان خوراک پس از تماس با غشا به دو جریان مجزا تقسیم می‌شود.

۱- جریان تراوش‌یافته که جریانی است که از میان غشا عبور می‌کند.
۲- جریان دفع‌شده یا باقی‌مانده که جریانی است که از غشا عبور نکرده و از آن دفع می‌شود.

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 TSSموجود 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 TDS 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.

تأمین آب شرب بهداشتی به وسیله فرآیند غشایی 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 محدوده۴-۶bar 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.

همانگونه که در شکل‎های ۱ و ۲ 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.

نمک زدایی آب به روش فرآیند اسمز معکوس (RO)

اسمز معکوس فرآیندی فیزیکی است که می توان از محلولی ( حلال + ناخالصی) به کمک یک غشاء نیمه تراوا ، حلال تقریبا خالص تهیه کرد به عنوان مثال به کمک این روش می توان از آب شور، آب آشامیدنی مطلوب تهیه کرد. اسمز معکوس می تواند ۹۹% مواد معدنی حل شده، ۹۷%مواد آلی و کلوئیدی آب را حذف کند.

شرح فرآیند

هنگامی که دو محلول رقیق و غلیظ در دو طرف یک غشاء نیمه تراوا قرار گیرند، آب رقیق از سطح ممبران عبور کرده و به سمت محلول غلیظ تر می رود و ارتفاعی ایجاد می کند که به آن فشار یا ارتفاع اسمزی گویند. در فرایند اسمز معکوس آب شور یا لب شور با عبور از سطح غشاء نیمه تراوا(انتخاب پذیر) به ۲ فاز تبدیل میشود و فقط مولکول های آب اجازه عبور از غشاء را دارند و یون ها و سایر ناخالصی ها بوسیله خاصیت یون گریزی غشاء پلی آمیدی پس زده می شوند. آب برای عبور از سطح غشاء در جهت عکس حرکت اسمزی نیازمند فشار است که بوسیله پمپ فشار قوی تامین می شود و آب خالص و شیرین بدست می آید.

آب برای ورود به ممبران BWRO می بایست دارای SDI کمتر از ۳، فاقد ذرات بزرگتر از ۵ میکرون و همچنین فاقد کلر و میکروب باشد. برای تحقق این امر آب ابتدا از فیلتر شنی گذشته و ذرات بزرگتر از ۱۰۰ میکرون از آب جدا می شود ، این سیستم بوسیله شست و شوی معکوس(Back Wash) و شست و شوی سریع (Forward) احیاء می شود.