فیلتراسیون

در ادامه چندین مدل از فیلتراسیون آب را بطور مختصر معرفی میکنیم.

فیلتراسیون شنی

فیلتر شنی یکی از قدیمی ترین و رایج ترین روش های تصفیه آب است که برای حذف ذرات معلق در آب، استفاده می شود. معمولا فیلتر شنی توانایی حذف ذرات با اندازه بیش از 100 میکرون را دارد. از مزایای فیلتر شنی می توان به قیمت مناسب، کارایی خوب و عمر طولانی آن اشاره نمود.

فیلترهای شنی در واقع نوعی مخزن هستند که دارای شیر ورودی، خروجی و نازل ها است که با شن یا سیلیس پر می شود. لطفا توجه بفرمایید که معمولا حدود 70 درصد مخزن با سیلیس پر می شود و 30 درصد جهت بکواش مناسب خالی در نظر گرفته می شود. بدنه فیلتر شنی از مواد مختلفی ساخته می شود که امروزه فیلتر شنی فایبر گلاس و فلزی از انواع رایج آن می باشد.

نحوه عملکرد فیلتر شنی به این صورت است که آب با دبی مشخص از لابلای ذرات شن موجود در فیلتر شنی عبور کرده و ذرات معلق با اندازه بزرگتر از 100 میکرون لابلای شن ها گیر میکند و به همین دلیل آب خروجی از فیلتر شنی به مراتب تمیزتر از آب ورودی است. از فیلتر شنی در تصفیه آب استخر، بعنوان پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس، تصفیه پساب، تصفیه آب کشاورزی و … استفاده می شود.

از مهمترین مزایای فیلتر شنی می توان به نصب آسان، نیاز به نگهداری کم، هزینه اولیه پایین و بکواش راحت اشاره نمود.

فیلتراسیون کربنی

فیلتر کربن آب یا زغال اکتیو یکی از راه های تصفیه آب و فاضلاب می باشد که بسیار شبیه فیلتر شنی است. با این تفاوت که داخل فیلتر شنی، سیلیس ریخته شده و داخل فیلتر کربنی از زغال اکتیو پر می شود. ظاهر فیلتر شنی و کربنی، منابع بکار رفته و شیرآلات آنها غالبا یکسان بوده و تنها تفاوت این دو فیلتر در مواد داخلی آنها است. البته کاربرد فیلتر شنی و کربنی نیز متفاوت می باشد. فیلتر شنی به منظور کاهش کدورت آب و حذف ذرات معلق بکار می رود در حالیکه فیلتر کربن آب برای کاهش مواد آلی، رنگ، بو، طعم، کدورت و کلر آزاد باقی مانده در آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

کربن فعال در صنعت تصفیه آب نقش بسیار زیادی دارد و از این روش برای تصفیه آب خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی استفاده می شود. همچنین در صنایع مختلفی نیز از کربن فعال به منظور بهبود کیفیت آب مصرفی استفاده می شود. فیلتر کربنی بکار رفته در صنعت تصفیه آب با دو جنس بدنه مختلف فلزی و فایبر گلاس ساخته و عرضه می شود که امروزه استفاده از فیلترهایی با بدنه فایبرگلاس رواج بیشتری پیدا کرده است.

میکرو فیلتراسیون

میکرو فیلتر که MF نیز نامیده میشود، نوعی فرایند فیزیکی فیلتراسیون است. در تکنولوژی میکروفیلتراسیون از یک غشا استفاده میشود که به ذرات بزرگتر از اندازه خاصی، اجازه عبور نمیدهد. بدین ترتیب ذرات معلق و میکروارگانیسم ها در آب خروجی کاهش می یابد. غشای میکروفیلتراسیون ممکن است دارای منافذ با اندازه ای بین 0.1 تا 10 میکرون باشد.

از MF معمولا بعنوان پیش تصفیه برای سایر فرایندهای جداسازی مانند اسمز معکوس، استفاده می شود.

 از جمله مزایای میکروفیلتراسیون میتوان فشار کاری پایین، مصرف انرژی کم و نگهداری راحت را نام برد. معایب سیستم MF شامل عدم توانایی حذف مواد محلول و جامدات بسیار ریز، حساس بودن به برخی مواد شیمیایی و نیاز به تعویض غشا میکروفیلتراسیون می باشد.

اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون فرایند فیزیکی است که در آن آب با عبور از غشا نیمه تراوا تصفیه می شود. جامدات معلق و املاح با وزن مولکولی بالا، همچنین اکثر مولکول ها و ویروس های آلی و میکروب ها توسط فیلتر UF حذف می شوند. در حالیکه آب و املاح با وزن مولکولی پایین از فیلتر UF عبور میکنند.

از لحاظ عملکرد اولترافیلتراسیون بین میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون می باشد و بطور تقریبی اندازه منافذ غشا UF از 0.1 تا 0.01 میکرون متغیر است.

از UF معمولا در تصفیه پساب و فاضلاب صنعتی، تصفیه آب آشامیدنی و در صنایع کشاورزی و غذایی استفاده می شود. از مهمترین مزیت های سیستم اولترافیلتراسیون می توان نیاز به فضای کم را ذکر نمود. به همین دلیل در شرایطی از UF بعنوان پیش تصفیه سیستم تصفیه آب صنعتی استفاده می شود.

نانوفیلتراسیون

نانوفیلتراسیون به فرایند غشایی گفته می شود که املاح محلول در محدوده اندازه تقریبی 1 نانومتر را  حذف میکند، از این رو به آن نانوفیلتراسیون یا NF اطلاق می شود. NF یکی از تکنولوژی های جداسازی غشایی تحت فشار است که برای حذف یون های تک ظرفیتی و دو ظرفیتی از آب بکار میرود. اندازه منافذ غشا NF کمی بزرگتر از غشاهای اسمز معکوس است و ممکن است از 1 تا 10 نانومتر متغیر باشد.

از نانوفیلتراسیون جهت حذف آلاینده هایی مانند مواد آلی محلول، نیترات، یون های فلزی و بسیاری از نمک های محلول استفاده میشود. NF یون های تک ظرفیتی مانند کلرید سدیم را بین 20 تا 80 درصد حذف میکند. در حالیکه نمک هایی با یون دو ظرفیتی مانند سولفات منیزیم حدود 90 تا 98 درصد توسط نانوفیلتراسیون حذف می شود. از نانوفیلتراسیون معمولا در تصفیه پساب، جداسازی مواد آلی و غیرآلی، حذف فلزات سنگین و کاهش سختی استفاده میشود.

اسمز معکوس

در اسمز معکوس با حرکت آب از روی یک غشا نیمه تراوا، فیلتراسیون و حذف آلاینده های موجود در آب صورت می گیرد. سیستم های اسمز معکوس روش بسیار کارآمدی برای تصفیه آب صنعتی، نیمه صنعتی و خانگی می باشد. غشا مورد استفاده در اسمز معکوس دارای منافذی در حدود 0.0001 میکرون است و به همین دلیل توانایی حذف مواد محلول در آب اعم از باکتری ها، ویروس ها، یون ها ، مواد آلی و غیر آلی را تا 98 درصد دارا می باشد.

برای درک بهتر فرایند اسمز معکوس باید ابتدا با پدیده اسمز آشنا شویم. اسمز زمانی اتفاق می افتد که یک غشای نیمه تراوا دو محلول نمک با غلظت های مختلف را جدا می کند. آب بین دو محلول منتقل می شود تا جاییکه غلظت نمک در هر دو یکسان شود. توجه بفرمایید غشا نیمه تراوا تنها اجازه عبور به مولکول های آب را می دهد.

در اسمز معکوس با استفاده از فشار جریان طبیعی آب، معکوس می شود. این باعث می شود آب از محلول غلیظ تر به محلول رقیقتر برود و در نتیجه در یک طرف غشا نیمه تراوا آب با خلوص بالا خواهیم داشت. انواع دستگاه آب شیرین کن اعم از خانگی، نیمه صنعتی و صنعتی با استفاده از روش اسمز معکوس ساخته می شود.

در شکل زیر چهار روش فیلتراسیون شامل میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس با هم مقایسه شده است.