اولترافیلتراسیون

تصفیه آب و تصفیه فاضلاب

اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون (UF) فرآیند غشائی تصفیه آب، جهت حذف ذرات معلق، باکتریها، ویروسها، اندوتوکسین و دیگر پاتوژنهای موجود، جهت تولید آب با خلوص بالا و SDIپایین می باشد. در طی این فرایند،جریان سیال ورودی بصورت مماسی از سطح ممبران عبور داده شده و به دو فاز آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ یا پساب (Concentrate ) تقسیم میشود.

قطر حفرات روی سطح غشاء قادر به حذف ذرات معلق تا قطر 0/01 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 0/02 می رسد. فشار عملکردی فیلترهای UF پایین و در حدود 0/5 تا 1 بار می باشد. با توجه به قابلیتهای بالای این سیستمها، امروزه از اولترافیلترها به عنوان تکنولوژی جایگزین سیستمهای متداول نظیر فیلترهای شنی، UV وBagfilter در پیش تصفیه آبهای سطحی، آب دریا و نیز پیش تصفیه سیستمهای اسمز معکوس و دیگر سیستمهای غشائی بکار برده می شوند.

اولترافیلتراسیون

راندمان حذف آلاینده ها توسط سیستم اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

اولترافیلتراسیون (UF) قادر به حذف کلوئیدها، باکتریها، ویروس ها و ترکیبات آلی با وزن مولکولی زیاد است در نتیجه این غشاها مستعد گرفتگی هستند. غشاهای اولترافیلتراسیون (UF) از دو لایه تشکیل می شوند. یک لایه بسیار نازک (1 تا mµ 5) و یک پرده متخلخل ریز با ضخامت (25 تا mµ 50) و یک لایه زیرین بسیار متخلخل، دبی فرآیند فیلتراسیون با مواد جامد معلق و غلظت ناشی از پلاریزاسیون کاهش می یابد و سبب پس زدن ناخالصی ها می شود.

اولترافیلتراسیون، تصفیه آب

تصویر میکروسکوپی غشاء اولترافیلتر

فرآیند اولترافیلتراسیون (UF) در پزشکی نیز برای جداسازی پلاسمای خون به کار می رود و همچنین در صنعت نیز کاربردهای زیر را دارد :

غلیظ سازی سوسپانسیون ماکرومولکول ها (یعنی الکل پلی وینیل)، بازیافت عناصر خاص از فاضلاب و غلیظ سازی امولسیون.

اولترافیلترها (Ultrafilter) به شکل ساختار لوله ای مو مانند میان تهی نازک هستند که به آن فیبر گفته می شود . فیبر به شکل U پیچ داده می شود . هزاران عدد ازاین فیبرهای U مانند به شکل دسته ای از فیبر در آمده و در داخل آوندهای لوله ای تحت فشار قرار داده می شوند که این کار باعث افزایش بیش از حد سطح صاف سازی می شود ، این آوندها تحت فشار (لوله ها) باعث می شوند تا سیستم غشایی فیبر میان تهی بسیار فشرده و کارآمد شود. آب از میان غشاء عبور کرده و قسمت تغلیظ شده (باقیمانده یا زائد) آن در قسمت ورودی بر جا مانده و قسمت دیگر این آب که آب که آب صاف شده است و به آن آب تراوشی هم گفته می شود به سمت دیگر غشاء راه می یابد.

تصفیه آب ، اولترافیلتراسون

جریان آب در غشاء می تواند از داخل به بیرون و یا از بیرون به داخل باشد . در صورتی که جهت جریان از سمت داخل به بیرون غشلء باشد به آن جریان عرضی گفته می شود و اگر جهت جریان از سمت بیرون به داخل غشاء باشد به آن جریان متقاطع گفته می شود.

در نوع جریان عرضی ، قسمت تغلیظ شده در سمت داخل بوده و بخش نفوذی در قسمت بیرونی غشاء است در حالیکه در نوع جریان متقاطع عکس این حالت برقرار است یعنی بخش تغلیظ شده در قسمت بیرونی و قسمت نفوذی در سمت داخلی غشاء می باشد .

استفاده از سیستم غشایی فیبر میان تهی نازک رایج بوده و معمول ترین شکل غشاهاست که در تصفیه خانه ها استفاده می شود.

نمودار جریان در یک سیستم اولترافیلتر

اولترا فیلتراسیون تصفیه آب

مقایسه فیلتراسیون آب در سیستم اولترافیلتراسیون به روشهایinside-outوoutside-in

اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

مقایسه نحوه فیلتراسیون آب در دو مدلDead-end FlowوCross-flow

تصفیه آب اولترافیلتراسیون

مکانیسم عملکردی اولترافیلترها بر این اساس است که در این سیستمها، آب با ورود به ممبرانها به دو فاز، آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ شده یا پساب (Concentrate) تقسیم می شود. سپس آب تغلیظ شده وارد لوله اصلی پساب و آب تصفیه شده جهت ضدعفونی نهائی به مخزن ذخیره هدایت می شود. بطور کلی عملکرد سیستمهای UF مشتمل بر دو سیکل پیوسته فیلتراسیون آب و سپس شستشوی فیلترها می باشد.

نحوه شستشوی معکوس سیستم اولترافیلتراولترافیلتراسیون در تصفیه آب

 

مزایای استفاده ازسیستمهای اولترافیلتراسیون :

*حذف بسیار موثر ذرات معلق، پاتوژنها، میکروارگانیسمها، باکتریها، ویروسها و ذرات کلوئیدی

*عملکرد بسیار بالای فیلتراسیون

*نرخ پایین گرفتگی ممبران

*مقاومت بالا در برابر حرارت، مواد شیمیایی و عوامل اکسید کننده

*قابلیت شستشوی معکوس دوره ای جهت بهبود عملکرد سیستم

*سرعت جریان بالاتر (flux ) و مقاومت بهتر در برابر آلودگی

*تأمین آب با کیفیت بسیار بالا با کمترین میزان انرژی

*افزایش طول عمرممبرانهای سیستم RO به سبب کاهش میزان بالای ذرات ورودی به سیستم

کاربرد سیستم اولترافیلتراسیون در تصفیه آب و فاضلاب

*پیش تصفیه سیستم های RO و NF

*گندزدائی و زلال سازی آب آشامیدنی

*پیش تصفیه آبهای سطحی و آب دریا

*تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی

*صنایع نفت و گاز و پتروشیمی

*صنایع لبنی

*صنایع تولید مواد غذایی و نوشیدنی

*صنایع داروسازی

*دیالیز و دیگر سیستمهای تصفیه خون

*آب سرد کن ها و مکانهای شرب عمومی

*فروشگاهها، بیمارستانها، مدارس، ادارات و رستورانها

*پالایش روغن موجود در سیکل آب برگشتی

*بازیافت و تصفیه آب تبرید

*صنایع نساجی

ارزیابی نتایج عملکردی سیستم اولترافیلتراسیون در طول دوره 4 ساله حاکی از کاهش کدورت آب خروجی از واحد Ultrafiltration در 90% مواقع به میزان کمتر از NTU0.2تا0.5 و SDI کمتر از 2 می باشد، همچنین نتیجه بررسی راندمان کارکرد سیستم های اصلی تصفیه خانه نشانگر حذف 99 درصد از املاح محلول (TDS) آب خام ورودی به تصفیه خانه توسط سیستم اسمز معکوس و کاهش تقریبی 98 درصد از سختی آب توسط سیستم نانوفیلتراسیون می باشد.

با توجه به نتایج فوق و بررسی راندمان 95-90% حذف کدورت در آزمایش جار جهت این نمونه ها می توان نتیجه گرفت، سیستم اولترافیلتراسیون می تواند با توجه به سهولت در راهبری و کارکرد بهینه در شرایط متغییر آب خام ورودی به سیستم از آنجاییکه منجر به کاهش گرفتگی و تخریب ممبرانها وافزایش بازدهی وطول عمر آنها و کاهش شستشوی دوره ای (CIP)سیستم های اسمزمعکوس و نانوفیلتر (RO/NF)به کمتر از 7 ماه یکبار و در نتیجه کاهش هزینه شستشو،زمان توقف وعملکرد ازدسترفته سیستم به ویژه در صنایعی که در آنها میزان آب مصرفی بالا بوده و با کمبود فضا مواجه هستند، مناسبترین روش پیش تصفیه باشد.

با توجه به اینکه نتایج فوق در شرایط متغییر آب خام ورودی به سیستم حاصل شده است، می توان استنباط کرد که تغییرات کیفیت و شرایط آب خام بر راندمان حذف کدورت توسط سیستم اولترافیلتراسیون (Ultrafiltration) تاثیر چندانی نخواهد داشت.

تصفیه آب ، اولترافیلتراسیون

به اشتراک گذاری این مطلب