انواع روش های پیش تصفیه آب صنعتی کدام هستند؟ آیا در روش های پیش تصفیه آنتی اسکالانت بهتر است یا سختی گیر رزینی؟ کدامیک موثر تر عمل می کنند؟ روش های زیادی برای پیش تصفیه اب صنعتی وجود دارد که در ادامه هر کدام را مورد بررسی قرار داده ایم.
انواع روش های پیش تصفیه آب صنعتی
- پیش تصفیه فیزیکی
- پیش تصفیه با هوادهی
- پیش تصفیه شیمیایی
- روش سختی گیر رزینی (تبادل یونی )
- پیش تصفیه آنتی اسکالانت
- پیش تصفیه بیولوژیک
پیش تصفیه آب صنعتی روش فیزیکی
روش های پیش تصفیه فیزیکی می تواند شامل موارد مختلف باشد از جمله: غربالگری، ته نشینی، شناورسازی، فیلتراسیون باشد. روش غربالگری بیشتر به منظور حذف ذرات و آلاینده های معلق در آب مانند شاخ و برگ، پلاستیک، آشغال و سایر مواد زائد می باشد.
روش غربالگری می تواند به صورت های مختلف انجام شود از جمله غربالگری درشت که در این روش ذرات معلق بزرگتر از 5 میلی متر حذف می شوند. غربالگری ریز که در این روش صفحات مشبک با سوراخ های کوچک برای حذف ذرات معلق بین 1 الی 5 میلی متر می باشد و غربالگری با فیلترهای سبدی که در این روش سبدهای استوانه ای یا مخروطی با مش های ریز برای حذف ذرات معلق کوچکتر از 1 میلی متر مورد استفاده قرار می گیرد.
روش ته نشینی پیش تصفیه آب صنعتی می تواند بر اساس شرایط مختلف انجام شود. ته نشینی می تواند بر اساس حذف ذرات معلق سنگین تر از آب باشند. در این روش ذرات معلق با چگالی بیشتر ته نشین می شوند و رسوب می کنند. نوع دیگر ته نشینی به گونه ای است که ذرات معلق سنگین تر ته نشین شده و بقیه ذرات سبک تر با جریان آب خارج می شوند. اما ته نشینی می تواند با استفاده از مواد شیمیایی اتفاق بیفتد و با خنثی کردن بار ذرات معلق و ایجاد لخته های بزرگ ته نشینی اتفاق بیفتد.
پیش تصفیه آب صنعتی روش هوادهی
یکی دیگر از انواع روش های پیش تصفیه آب صنعتی روش هوادهی است که برای حذف ذرات معلق سبک تر از آب مانند چربی، روغن، ذرات معلق هوا و گازها به کمک هوادهی حباب های هوا یا گاز به سطح آب می آیند و از اب جدا می شوند.
روش هوادهی برای تصفیه آب بیشتر به منظور حذف گازهایی مانند سولفید هیدروژن است که می تواند طعم و بوی نامطبوعی به آب بدهد. هوادهی نوعی روش است که برای مخلوط کردن کامل هوا و آب استفاده می شود به طوری که واکنش های مختلفی بین اجزای هوا و اجزای آب رخ می دهد. توجه داشته باشید هر زمان که PH آب کمتر از 6.5 شود روش هوادهی به خوبی عمل می کند که حدود 85٪ از سولفیدها ممکن است حذف شوند. با استفاده از روش هوادهی می توان املاح آهن و منگنز محلول در آب را به حالت جامد درآورد. سپس این مواد رسوب کرده و از طریق یک فیلتر می توانند از اب خارج شوند.
هوادهی می تواند بر اساس دو نمونه روش انجام شود یکی عمل شستشو و دیگری عمل اکسیداسیون که هر کدام با مکانیسم خاصی عمل می کنند. عمل شستشو با ایجاد تلاطم و مخلوط شدن آب و هوا با هم باعث می شود گازهای محلول در آب حذف شوند.
در این روش گازهایی مانند دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن با عمل شستشو حذف می شوند. اما در روش اکسیداسیون افزودن اکسیژن، حذف هیدروژن یا حذف الکترون از یک عنصر یا ترکیب انجام می شود و زمانیکه هوا با آب مخلوط می شود باعث می شوند برخی از ناخالصی های موجود در آب مانند آهن و منگنز اکسید گردند. سپس این مواد شیمیایی از محلول خارج شده و در آب معلق می شوند که با استفاده از روش فیلتراسیون می توان آنها را حذف کرد.
پیش تصفیه آب روش شیمیایی
یکی از انواع روش های پیش تصفیه آب صنعتی، پیش تصفیه شیمیایی است و می تواند شامل حذف آهن و منگنز و یا حذف سختی اب باشد. استفاده از ماده شیمیایی پرکلره بیشتر به منظور اکسیدان برای حذف آهن و منگنز می باشد. یکی از نگرانی های اصلی روش های پیش کلره زنی، پتانسیل تشکیل تری هالو متان‌های کل (TTHMs) است که به عنوان محصول جانبی واکنش بین کلر و ترکیبات طبیعی در آب خام تشکیل می‌شوند. استاندارد EPA TTM برای سیستم های آبی که به کمتر از 10000 نفر خدمات رسانی می کنند اعمال نمی شود، اما اپراتورها باید از تأثیراتی که TTM ها می توانند ایجاد کنند، آگاه باشند. دوز کلر یا محل استفاده ممکن است برای کاهش مشکلات TTM ها تغییر کند. TTHM هایی مانند کلروفرم شناخته شده یا مشکوک به سرطان زا هستند و توسط آب و مقررات دولتی محدود شده اند.
به همین دلیل در روش پیش تصفیه شیمیایی لازم است میزان مواد شیمیایی مناسب انتخاب شوند همچنین برای مؤثر بودن، مواد شیمیایی پیش تصفیه باید کاملاً با آب مخلوط شوند. اپراتورها برای اضافه کردن مواد شیمیایی باید بدانند چه مواد شیمیایی را به چه میزان به آب اضافه کنند و هدف از افزودن مواد شیمیایی را بدانند.
پیش تصفیه آب با سختی گیر رزینی (تبادل یونی )
فرآیند تبادل یونی عمدتاً برای از بین بردن سختی آب مورد استفاده قرار می گیرد. اما این روش در عین حال آهن و منگنز محلول را نیز حذف می کند. در این روش آب از بستری از رزین عبور داده می شود و یون‌های نامطلوب از آب حذف می شوند و یون‌های سدیم جایگزین می‌شوند. زمانیکه که رزین های سختی گیر اشباع می شوند لازم است بازسازی گردند در این حالت رزین های سختی گیر با آب نمک قوی (کلرید سدیم) احیا می شوند. یون های سدیم از آب نمک جایگزین یون های کلسیم و منیزیم شده و بازیابی رزین های تبادل یونی انجام می شود.
مزایای سختی گیر رزینی:
- کارایی بالا که با استفاده از سختی گیر رزینی قابلیت حذف موثر یون های سخت آب فراهم می شود.
- دستگاه سختی گیر رزینی اغلب به صورت اتوماتیک کار می کنند و تعمیر و نگهداری چندانی ندارند.
- از نظر اقتصادی این روش نسبت به عملکردش مقرون به صرفه و مناسب است.
- عدم نیاز به خرید مواد شیمیایی و خطر کمتر برای محیط زیست
- دوام و طول عمر بالای رزین سختی گیر به شرط رعایت استانداردها بالا است.
معایب سختی گیر رزینی:
- سختی گیر رزینی نیاز به مصرف آب زیادی دارد و باید به صورت منظم و دوره ای آب نمک به آنها اضافه شود.
- میزان فاضلاب خروجی از دستگاه سختی گیر رزینی زیاد و شور است.
- دستگاه سختی گیر رزینی همه مواد معدنی موجود در اب را حذف می کند این می تواند برای حذف یون های مفید در آب مانند سدیم و پتاسیم هم باشد.
- رزین های تبادل یونی قابلیت حذف آلاینده های دیگر موجود در آب مانند نیترات، نیتریت و آرسنیک را ندارند.
پیش تصفیه آب با آنتی اسکالانت
آنتی اسکالانت (Antiscalant) به عنوان یک ماده شیمیایی به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب و گرفتگی در سیستم های تصفیه آب صنعتی، به خصوص در سیستم های اسمز معکوس (RO) استفاده می شوند. مواد معدنی و رسوب می توانند از املاح معدنی موجود در آب مانند کلسیم، منیزیم، سولفات و کربنات تشکیل شوند و باعث کاهش کارایی و افزایش هزینه های عملیاتی سیستم RO گردند. آنتی اسکالانت ها با مکانیسم های مختلف می توانند باعث عدم تشکیل رسوب شوند. برخی از انتی اسکالانت ها به یون های فلزی در آب متصل می شوند و اجازه رسوب به آنها را نمی دهند. برخی از آنتی اسکلانت ها با ایجاد تغییر شکل در ساختار مواد و املاح معدنی عملکرد رسوب را مختل می کنند. برخی دیگر از انتی اسکالانت ها نیز با با اتصال به سطح کریستال های رسوب از رشد آنها جلوگیری می کنند.
مزایای استفاده پیش تصفیه آنتی اسکالانت:
- افزایش بهره وری سیستم ro
- کمتر شدن هزینه های عملیاتی مانند تعمیر و نگهداری کمتر
- افزایش طول عمر و ماندگاری فیلتر ممبران های RO
معایب استفاده از پیش تصفیه آنتی اسکالانت:
- هزینه بالا که می تواند به دلیل قیمت آنتی اسکالانت ها باشد که نسبتاً گران هستند.
- تاثیر بر محیط زیست که برخی از آنتی اسکالانت ها می توانند برای محیط زیست مضر باشند.
پیش تصفیه بیولوژیک
پیش تصفیه بیولوژیکی به این معناست که استفاده از هر موجود زنده برای تخریب ماتریس لیگنو سلولزی زیست توده می باشد که با مصرف کم انرژی، عدم تولید مواد سمی و عملکرد بالا همراه است. در مقایسه با روش‌های شیمیایی و فیزیکی، روش‌های پیش تصفیه بیولوژیکی انرژی کمتری مصرف می‌کنند و نیازی به مواد شیمیایی ندارند و از نظر محیطی نیز بی‌خطر هستند. اما در اصل، فرآیندهای بیولوژیکی فرآیندهای کند و حساسی هستند که به سختی قابل کنترل هستند. استفاده از قارچ هایی مانند قارچ های سفید، قهوه ای و پوسیدگی نرم در درمان مواد لیگنو سلولزی رایج هستند. علاوه بر این، استفاده از آنزیم های هیدرولیتیک، چه برای پیش تصفیه یا به عنوان افزودنی مستقیم، و همچنین باکتری های تجزیه کننده سلولز برای افزایش کارایی مورد استفاده قرار می گیرند.
مزایای پیش تصفیه بیولوژیک:
- پیش تصفیه بیولوژیک قادر است طیف گسترده ای از مواد آلی را به صورت موثر تجزیه کند.
- سازگاری با محیط زیست در پیش تصفیه بیولوژیک
- نسبت به سایر روش ها نیازمند انرژی کمتر است
- قابلیت استفاده برای تصفیه انواع مختلف فاضلاب و آب های آلوده
معایب پیش تصفیه بیولوژیک:
- پایین بودن سرعت در روش پیش تصفیه بیولوژیکی
- نیاز به فضای زیاد
- حساسیت به تغییرات از جمله pH، دما و غلظت
- ایجاد بوی نامطبوع در سیستم
- نیاز به مهارت و تخصص به منظور بهره برداری از این سیستم ها
نکات مهم برای پیش تصفیه صنعتی آب
اینکه کدام یک ز این روش ها برای پیش تصفیه آب صنعتی مناسب هستند به عوامل مختلفی از جمله کیفیت آب خام، ظرفیت تصفیه مورد نظر، محدودیت های فضایی و اقتصادی بستگی دارد. اما در این انتخاب باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید که عبارتند از:
- تجزیه و تحلیل دقیق آب ورودی: اینکه آب ورودی شما چه میزان املاح و آلایندگی وجود دارد باعث می شود بتوانید انتخاب دقیق تری برای سیستم های پیش تصفیه داشته باشید. از جمله این آلایندگی ها می تواند میزان ذرات معلق، مواد آلی، یون های فلزی، نیترات، نیتریت و آرسنیک، کلسیم و منیزیم در آب باشد.
- انتخاب درست روش پیش تصفیه: روش های زیادی برای پیش تصفیه وجود دارند که هر کدام برای عملکرد خاصی جواب می دهند. به عنوان مثال روش های غربالگری و ته نشینی به ترتیب برای حذف ذرات معلق بزرگتر از آب و سنگین تر از آب مورد استفاده قرار می گیرند. روش های فیلتراسیون بیشتر برای حذف ذرات معلق بسیار ریز از آب مورد استفاده قرار می گیرد. تبادل یونی برای حذف یون های سخت در اب و سیستم های اسمز معکوس بیشتر برای حذف نمک ها و آلاینده های مولکولی از آب موثر هستند. پیش تصفیه بیولوژیک نیز برای حذف مواد آلی از آب مناسب هستند.
- نوع طراحی سیستم پیش تصفیه: اینکه سیستم پیش تصفیه چگونه طراحی می شود اهمیت زیادی دارد. این موضوع باید از نظر کیفیت آب ورودی، ظرفیت تصفیه مورد نظر و محدودیت های فضایی اهمیت دارد.
- کنترل آب خروجی: کیفیت اب خروجی باید به صورت منظم و دوره ای بررسی شود تا بتوان استانداردهای کیفیت آب را بررسی کرد.
- هزینه نصب و راه اندازی سیستم پیش تصفیه: توجه به میزان هزینه نصب و راه اندازی هر کدام از سیستم های پیش تصفیه اهمیت زیادی دارد.
منبع: nordicfiltration.com
