امروزه صنعت آب چه به عنوان آب آشاميدني و چه براي استفاده صنعتي، از اهميت خاصي برخوردار است.
در اکثر نقاط دنيا منابع آب به علت توسعه و افزايش تقاضا به طور فزاينده اي رو به کاهش مي باشد، از اينرو در حال حاضر، فن آوري تصفيه آب نيازمند فرآيندهاي نوين و ابتکاري، مطابق با کيفيت و جريان آب خام است.
در ميان تکنولوژي هاي نوين، فرآيند اولترافيلتراسيون به دليل عدم نياز به استفاده از مواد شيميايي، اتوماسيون بسيار ساده و تصفيه آب با کيفيت بسيار بالا اهميت خاصي پيدا کرده است.
استفاده از اين سيستم از جمله روشهايي است که با حذف روشهاي سنتي نظير واحدهاي انعقاد، لخته سازی و ته نشيني عمليات تصفيه را ساده می کند. فر آيند اولترافيلتراسيون از جمله روشهاي نوين کدورت زدايي آب مي باشد که اخيراً در مقياس صنعتي استفاده مي شود.
استفاده از سيستم هاي اولترافيلراسيون (UF) به سبب قابليتها و برتري هايي از جمله عدم نياز و در برخي موارد كاربرد ميزان بسيار پايين مواد شيميايي، توليد آب تصفيه شده با كيفيت بالا و عدم وابستگي به كيفيت آب خام ورودي، راندمان بالاي سيستم در حذف انواع ميكروارگانيسمها، توليد ميزان بسيار كم لجن و نيز قابليت كنترل و عملكرد اتومات تجهيزات، به عنوان جايگزيني بسيار مناسب براي روشهاي معمول فيلتراسيون گسترش يافته است.
اساساً سيستمهاي به منظور حذف كدورت و ميكروارگانيسمها از آبهاي سطحي با كيفيت مناسب بكار برده مي-شوند. امروزه تلاش بر ارتقاء اين سيستمها و كاربرد آنها در حذف مواد آلي طبيعي (NOM)، مواد آلي محلول (DOC)، محصولات فرعي حاصل از فرايندهاي گندزدائي (DBPs) و ديگر تركيبات موجود در آب مي-باشد.
جنس غشاهای اولترافيلتراسيون(UF):
لزوم تصفيه آب
1- آبهاي سطحي
كيفيت آبهاي سطحي به شدت وابسته به پارامترهاي هيدروليكي و فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آب و نيز شرايط اقليمي ناحيه مي¬باشد. بطوريكه وجود بارندگي و سيلاب شديد در ناحيه كيفيت آب سطحي را بطور قابل ملاحظه¬اي كاهش مي¬دهد. تركيبات موجود در آبهاي سطحي به دو دسته كلي تركيبات غير آلي (مشتمل بر ذرات شن، سيلت و مواد معدني) و تركيبات آلي (شامل ميكروارگانيسمها همچون ويروسها، باكتريها و پروتوزوئرها) تقسيم مي¬گردند.
از جمله مشكلات اصلي استفاده از آبهاي سطحي جهت مصارف شرب، حضور ميزان بالاي مواد آلي طبيعي (NOM) در اين آبها مي¬باشد. بطور¬ كلي تركيبات NOM علاوه بر ايجاد طعم و بوي نامناسب در آب، مي-تواند سبب افزايش ميزان خوردگي و نيز بيوفولينگ شبكه¬هاي توزيع آب گردند. به علاوه اين تركيبات در سيستمهايي كه تحت عمليات گندزدائي قرار گرفته اند، منبعي براي ايجاد محصولات جانبي حاصل از گندزدائي محسوب مي¬گردند. از اين رو حذف اين تركيبات از آب از اهميت بسيار بالائي برخوردار مي¬باشد.
فرايندهاي معمول در تصفيه آبهاي سطحي شامل:
– حذف ذرات معلق معلق
– حذف ذرات محلول
– سختي آب و خنثي سازي
– گندزدائي
– حذف آلودگي ميكرون سايز موجود در آب
2- آبهاي زير زميني
بطور كلي تصفيه آبهاي زيرزميني نسبت به تصفيه آبهاي سطحي بسيار ساده بوده و فرايندهاي معمول در تصفيه آب شامل:
– هوادهي
– خنثي سازي
– حذف آهن و منگنز
– نيتريفيكاسيون
همچنين در برخي مواقع بسته به كيفيت آب، انجام عمليات گندزدائي و حذف مواد ارگانيك نيز توصيه مي-گردد. به عنوان مثال در برخي حوزه هاي آبريز، به سبب بافت متخلخل ناحيه امكان نفوذ آلودگي ميكروبي به سفره هاي زير زميني فراهم مي باشد.
نگاهي كلي بر سيستمهاي اولترافيلتراسيون
1- شرح فرايند اولترافيلتراسيون (UF)
اولترافيلتراسيون (UF) از جمله روشهاي غشائي جهت حذف ذرات معلق، باكتريها، ويروسها، اندوتوكسين و ديگر پاتوژنها موجود در آب، به منظور تأمين آب تصفيه شده با خلوص بسيار بالا و شاخصه دانسيته لجن پايين مي¬باشد. در تصفيه آب مي¬باشد كه در طي آن، آب با ورود به ممبرانها به دو فاز، آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ شده یا پساب (Concentrate) تقسیم می¬شود. بطور كلي قطر منافذ غشا اولترافيلترها در حدود nm 50-1 مي¬باشد.
كاربرد سيستم¬هاي اولترافيلتراسيون در تصفيه آب
عملكرد واحد اولترافيلتراسيون (UF)
اولترافيلتراسيون (UF) فرايند غشائي تصفيه آب، جهت حذف ذرات معلق، باكتريها، ويروسها، اندوتوكسين و ديگر پاتوژنهاي موجود، جهت توليد آب با خلوص بالا و SDI پايين مي¬باشد. در طي اين فرايند، جريان سيال ورودي بصورت مماسي از سطح ممبران عبور داده شده و به دو فاز آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ یا پساب (Concentrate) تقسیم می-شود.
قطر حفرات روی سطح غشاء قادر به حذف ذرات معلق تا قطر 01/0 میکرون میباشد، از این رو 99/99% از میکروارگانیزم ها، باکتری ها و ذرات معلق توسط این غشاها به صورت فیزیکی حذف گشته و NTU آب خروجی به کمتر از 02/0 مي¬رسد. فشار عملكردي فیلترهای UF پايين و در حدود 5/0 تا 1 بار مي¬باشد. با توجه به قابليتهاي بالاي اين سيستمها، امروزه از اولترافيلترها به عنوان تکنولوژی جایگزین سیستمهای متداول نظیر فيلترهاي شني، UV وBag filter در پيش تصفيه آبهاي سطحي، آب دريا و نيز پيش تصفيه سيستمهاي اسمز معكوس و ديگر سيستمهاي غشائي بكار برده مي¬شوند.
راندمان حذف غشاهای اولترافيلتر (UF):
اولترافيلتراسيون (UF)
اولترافیلتراسیون یک روش اقتصادی برای گرفتن مواد معلق آب است.
بزرگترین مزیت اولترافیلتراسیون گرفتن مواد عامل فولینگ پیش از ورود به NF, RO می¬باشد. همچنین مواد شيميايي لازم براي انحلال مجدد و جداسازی مواد فولینگ از غشاء اولترافیلتر بسیار ساده¬تر و کارآمدتر از مواد مشابه برای جداسازی مواد فولینگ از غشاء NF, RO می¬باشد.
در اولترافيلتراسيون، آب از ميان فضاي فيزیكي محدود كه منافذ كوچك اولترافيلتراسيون است، عبور مي‌كند. اگر سرعت آب نسبت به سطح غشاء به صورت عمودي باشد، سرعت تصفيه آب بيشتر است. اگر سرعت آب زياد باشد، ذرات فيلتر شده به سختي به جريان آب نفوذ مي‌كنند. همچنين نفوذ ذرات بزرگتر از درون منافذ غشاء UF موجب مي‌شود كه حذف ذراتي كه موجب گرفتگي مي‌شوند، سختتر انجام شود. در مواردي كه ذرات بزرگ هستند، افت دايمي و چشمگير جريان آب محصول از غشاء UF در طي مراحل اوليه بهره‌برداري، امري طبيعي است. كاهش مقدار جريان آب محصول كه در فاصله زماني بين شستشوي غشاء اتفاق مي‌افتد، موجب كاركرد UF در فشار بالا مي‌شود كه اين خود عاملي است كه ذرات آلوده كننده به داخل منافذ رانده شوند.
راندمان حذف ذرات توسط سیستم اولترافيلتراسيون(UF):
مزاياي استفاده از سيستمهاي اولترافيلتراسيون(UF):
– حذف بسيار موثر ذرات معلق، پاتوژنها، ميكروارگانيسمها، باكتريها، ويروسها و ذرات كلوئيدي
– عملكرد بسيار بالاي فيلتراسيون
– نرخ پايين گرفتگي ممبران
– مقاومت بالا در برابر حرارت، مواد شيميايي و عوامل اكسيد كننده
– قابليت شستشوي معكوس دوره¬اي جهت بهبود عملكرد سيستم
– سرعت جریان بالاتر (flux) و مقاومت بهتر در برابر آلودگی
– تأمين آب با كيفيت بسيار بالا با كمترين ميزان انرژي
– افزایش طول عمرممبرانهاي سيستم RO به سبب کاهش ميزان بالاي ذرات ورودی به سيستم
كاربرد سيستم اولترافيلتراسيون (UF) در تصفيه آب و فاضلاب
– پیش تصفیه سیستم های RO و NF
– گندزدائي و زلال سازي آب آشامیدنی
– پيش تصفيه آبهاي سطحي و آب دريا
– تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی
– صنايع نفت و گاز و پتروشيمي
– صنايع لبني
– صنايع توليد مواد غذايي و نوشيدني
– صنايع داروسازي
– دياليز و ديگر سيستمهاي تصفيه خون
– آب سرد كن ها و مكانهاي شرب عمومي
– فروشگاهها، بيمارستانها، مدارس، ادارات و رستورانها
– پالایش روغن موجود در سیکل آب برگشتی
– بازیافت و تصفیه آب تبرید
– صنايع نساجي