تصفیه آب صنعتی
تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون MF
اسفند
میکروفیلتراسیون (MF) یک فرآیند فیلتراسیون است و به طور کلی در فرآیند تصفیه آب برای جداسازی فیزیکی جامدات و ذرات معلق بزرگتر استفاده می‌شود. میکروفیلتراسیون اغلب همراه با سایر فرآیندهای جداسازی مانند اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده می‌شود. میکروفیلتراسیون، برخلاف نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس، از فیلتراسیون فیزیکی برای حذف ذرات در محدوده ۰.۱ تا ۱۰ میکرون استفاده می‌کند، در حالی که قادر به حذف آلاینده‌های محلول که توسط نانوفیلتراسیون و RO انجام می‌شود، نمی‌باشد. در این مقاله قصد داریم به مراحل تصفیه میکروفیلتراسیون، کاربرد تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون و مزایای آن بپردازیم.
مراحل تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون
تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون (MF) فرآیندی چند مرحله‌ای است که برای حذف ذرات معلق، میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌ها از آب آشامیدنی و صنعتی به کار می‌رود. این مراحل عبارتند از:
پیش تصفیه
در این مرحله، آب از فیلتر شنی عبور می‌کند تا ذرات بزرگتر از ۴۵ میکرون مانند شن و ماسه از آن جدا شوند. این کار به منظور جلوگیری از آسیب به ممبران میکروفیلتراسیون و افزایش راندمان تصفیه انجام می‌شود.
میکروفیلتراسیون
آب پیش تصفیه شده تحت فشار به سمت ممبران MF که دارای اندازه منافذ ۱۰-۰.۱ میکرون است، پمپ می‌شود. فشار به عبور آب از منافذ ممبران کمک می‌کند. این فرآیند، آب ورودی (جریان خوراک) را به دو جریان جدید تقسیم می‌کند:
- آب تصفیه شده (پرمیت): آب فیلتر شده که به آن پرمیت می‌گویند، برای تصفیه بیشتر یا استفاده جمع آوری می‌شود. به طور کلی کیفیت بالایی دارد، اما ممکن است بسته به نتیجه مطلوب مورد نظر به مراحل اضافی نیاز داشته باشد.
- جریان تغلیظ شده (پساب): این جریان، آب آلوده باقیمانده است که ذرات درشت آن توسط ممبران فیلتر شده و نتوانسته‌اند از آن عبور کنند و باید به طور مسئولانه دفع شود. این می‌تواند شامل تصفیه بیشتر، استفاده در کاربردهای غیر آشامیدنی یا دفع مناسب بسته به آلاینده‌ها باشد.
بنابراین، میکروفیلتراسیون ذرات معلق مانند شن، ماسه و باکتری‌ها را از آب جدا کرده و به این ترتیب، آبی تمیز و قابل استفاده در اختیار ما قرار می‌دهد.
پس تصفیه
آب تصفیه شده از ممبران MF ممکن است برای مصارف خاص مانند دیالیز یا تولید آب آشامیدنی نیاز به تصفیه بیشتر داشته باشد. در این مرحله، از روش‌هایی مانند کلرزنی، اشعه ماوراء بنفش (UV) یا اسمز معکوس استفاده می‌شود.
ترکیبات قابل حذف با روش میکروفیلتراسیون MF
در فرآیند میکروفیلتراسیون از فیلترهای ممبرانی با منافذ در محدوده اندازه تقریبی ۰.۱ تا ۱۰ میکرومتر استفاده می شود که قادر است ذرات بزرگتر از اندازه منافذ خود را به دام بیاندازد، از جمله:
- ذرات معلق مانند شن، ماسه، سیلت و رس
- کلوئید‌ها
- برخی از باکتری‌ها و تک یاخته‌های بیماری‌زا، از جمله ژیاردیا لامبلیا (Giardia lamblia) و کریپتوسپوریدیوم (Cryptosporidium)
تفاوت میکروفیلتراسیون با نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون
تفاوت اصلی بین میکروفیلتراسیون، نانوفیلتراسیون (NF) و اولترافیلتراسیون (UF) صرفاً اندازه منافذ ممبران‌های نیمه تراوا است:
- ممبران‌های میکروفیلتراسیون دارای اندازه منافذ بین ۰.۱ تا ۱۰ میکرومتر،
- ممبران‌های اولترافیلتراسیون دارای اندازه منافذ بین ۰.۰۱ تا ۰.۱ میکرومتر،
- ممبران‌های نانوفیلتراسیون دارای اندازه منافذ بین ۰.۰۰۱ تا ۰.۰۱ میکرومتر،
که بر روی اینکه کدام ذرات می‌توانند عبور کنند تأثیر می‌گذارد و به تعیین اینکه آیا MF، UF و یا NF راه حل مناسبی هستند، کمک می‌کند. در نهایت همه آن‌ها یک وظیفه را انجام می‌دهند اما بسته به مسئله آب و صنعت استفاده از آن، عناصر مختلفی را حذف می‌کنند.
درجه خلوص مورد انتظار در MF به وضوح کمتر از سایر فرآیندهای غشایی است. بنابراین، هنگامی که هزینه قابل تا‌مین باشد و جداسازی با کیفیت بالاتر اهمیت بیشتری داشته باشد، ممبران‌های اولترافیلتراسیون (UF) جایگزین ممبران‌های میکروفیلتراسیون (MF) می‌شوند، زیرا از نظر میزان خلوص برتری دارند.
اما برای حذف تمام ناخالصی‌ها از فرایند اسمز معکوس استفاده می‌شود. با قوانین سخت‌گیرانه‌تر و مزایای زیادی که دارد، RO به طور فزاینده‌ای در بخش صنعتی محبوب است.
مزایای تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون
از مزایای MF می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- فشار عملیاتی کمی مورد نیاز است
- کاربری آسان و نگهداری کم
- نسبتاً ارزان
- بدون نیاز به انتقال فاز مصرف‌کننده انرژی، مانند تکنیک‌های تبخیر
کاربردهای تصفیه آب به روش میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون کاربردهای صنعتی گسترده‌ای دارد و به طور خاص برای اولین بار برای حذف میکروارگانیسم‌ها در آب آشامیدنی استفاده شد. MF توسط صنایع مختلف برای جداسازی، تغلیظ یا تصفیه مایعات استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای صنعتی آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تصفیه آب و فاضلاب (مدیریت فاضلاب شهری در مقیاس بزرگ، تصفیه شیرابه زباله‌های صنعتی سمی و حذف آلودگی از آب آشامیدنی)؛
- به عنوان فیلتر پیش تصفیه قبل از فرآیندهای اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO)؛
- برای استفاده مجدد از فاضلاب که می‌توان آن را با یک مرحله بیولوژیکی در یک بیوراکتور غشایی ترکیب کرد.
- یک جایگزین مناسب برای فیلتراسیون شنی کلاسیک؛
- صنایع لبنی (پیش تصفیه در فرآوری لبنیات و شیر)؛
- صنایع غذایی (زلال‌سازی و تغلیظ آب میوه، فرآوری نوشیدنی‌ها)؛
- صنایع فلزی (جداسازی امولسیون روغن/آب)؛
- صنعت داروسازی (برای جداسازی ماکرومولکول‌ها در فرآیندهای تولید دارو و استریلیزاسیون سرد)؛
