هنگامی که بسیاری از مردم برای اولین بار با سیستم های تصفیه آب غشایی مواجه می شوند، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس اغلب بسیار مشابه به نظر می رسند. همه آنها فن آوری های "فیلتراسیون غشایی" هستند، همگی نیاز به عملکرد تحت فشار{1}} دارند، و حتی ظاهر تجهیزات کاملاً مشابه به نظر می رسد. با این حال، پس از اعمال در پروژه های صنعتی واقعی، مشخص می شود که این سه فرآیند در واقع مشکلات کاملاً متفاوتی را حل می کنند. برخی برای تصفیه آب گل آلود مناسب هستند. برخی برای کاهش سختی طراحی شده اند. در حالی که دیگران به طور خاص برای نمک زدایی عمیق استفاده می شوند.
در بسیاری از پروژه ها، فشار عملیاتی بالا، رسوب مکرر غشاء و افزایش هزینه های عملیاتی ناشی از مشکلات تجهیزات نیست، بلکه به این دلیل است که رابطه بین UF، NF و RO در مراحل اولیه طراحی به وضوح درک نشده است.
بزرگترین تفاوت بین سه سیستم غشایی فقط "دقت فیلتر کردن" نیست
هنگامی که بسیاری از کاربران برای اولین بار سیستم های غشایی را درک می کنند، اولین چیزی که متوجه می شوند این استدقت فیلتراسیون. اولترافیلتراسیون دقت فیلتراسیون نسبتا بالایی دارد. نانوفیلتراسیون ریزتر است. و اسمز معکوس بهترین است. اما در کاربردهای مهندسی واقعی، چیزی که واقعاً مهم است این نیست که «چه چیزی ذرات کوچکتر را فیلتر میکند»، بلکه این است: دقیقاً چه چیزی را حذف میکند؟
مثلاً در همان سطل آب خام، آنجاممکن است ماسه، زنگ، مواد جامد معلق، باکتری ها، کلوئیدها، مواد آلی، و همچنین یون های کلسیم و منیزیم، نمک ها، فلزات سنگین و آلاینده های محلول باشند.با این حال، اهداف درمان سیستمهای UF، NF و RO کاملاً متفاوت است.
اولترافیلتراسیون بیشتر شبیه "غربالگری ناخالصی" است
عملکرد اصلی یک سیستم اولترافیلتراسیون این است که ابتدا "مواد ذرات قابل مشاهده یا آلوده{0}درشت-مستعد" را از آب جدا کند. به عنوان مثال:
- جامدات معلق
- کلوئیدها
- رسوب و ماسه
- مواد آلی ماکرومولکولی
- برخی از باکتری ها
این مواد از نظر اندازه نسبتاً بزرگ هستند و می توانند مستقیماً توسط غشای اولترافیلتراسیون نگهداری شوند. با این حال، اولترافیلتراسیون یک ویژگی واضح دارد: نمک های محلول را در مقیاس بزرگ حذف نمی کند. به عبارت دیگر، یون های کلسیم و منیزیم و همچنین برخی از نمک های معدنی در آب همچنان حفظ می شوند.
به همین دلیل است که بسیاری از کاربران متوجه می شوند که اگرچه آب پس از اولترافیلتراسیون بسیار شفاف می شود، رسانایی آن به طور قابل توجهی تغییر نمی کند. همچنین به همین دلیل است که اولترافیلتراسیون اغلب در مرحله پیش تصفیه در بسیاری از پروژه های تصفیه آب سیستم uf استفاده می شود. ارزش واقعی آن نمک زدایی نهایی نیست، بلکهکاهش خطر رسوب برای سیستم های پایین دست.
ورود نانوفیلتراسیون به مرحله «جداسازی انتخابی»
اگر اولترافیلتراسیون عمدتاً "مشکل ذرات بزرگ" را حل می کند، یک سیستم نانوفیلتراسیون قبلاً شروع به پرداختن به "مشکل جداسازی جزئی یون" کرده است. این نیز اشتباه ترین جنبه نانوفیلتراسیون است.
بسیاری از مردم بر این باورند که نانوفیلتراسیون به سادگی «بین اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس» است، اما در واقعیت، بزرگترین ویژگی آن این است کهشروع به ارائه قابلیت نمک زدایی انتخابی می کند.به عنوان مثال، در تصفیه آب صنعتی، برخی منابع آب با سختی بالا حاوی مقادیر زیادی یون کلسیم و منیزیم هستند. اگر اینها مستقیماً وارد سیستمهای پایین دستی شوند، مقیاسپذیری به راحتی میتواند رخ دهد.
در این مرحله، نانوفیلتراسیون ترجیحاً میتواند برخی از یونهای دو ظرفیتی را حذف کند و در عین حال بخشی از یونهای تک ظرفیتی را حفظ کند. بنابراین نانوفیلتراسیون نه مانند اولترافیلتراسیون است که تقریباً هیچ نمک زدایی انجام نمی دهد و نه مانند اسمز معکوس است که نمک زدایی عمیق را انجام می دهد. هستبرای برنامه هایی که نیاز به "جدایی متوسط" دارند، مناسب تر است.
به همین دلیل است که بسیاری از سیستمهای نرمکننده آب صنعتی، فرآیندهای NF را در اولویت قرار میدهند. علاوه بر این، نانوفیلتراسیون همچنین به عملیات تحت فشار{1} نیاز دارد و در طول عملیات تخلیه کنسانتره ایجاد میکند. بنابراین، سرعت بازیابی و تیمار کنسانتره معمولاً در طول طراحی سیستم به طور همزمان در نظر گرفته می شوند.
اسمز معکوس فرآیند واقعی "شیرین زدایی عمیق" است
بزرگترین تفاوت بین سیستم اسمز معکوس و UF یا NF این است که دیگر فیلتراسیون ساده نیست، بلکهجدایی عمیق. RO دارای دقت بسیار بالایی در فیلتراسیون است. این اجازه می دهد تا مولکول های آب از آن عبور کنند در حالی که بیشتر نمک ها، یون ها و ناخالصی های کمیاب را در طرف دیگر غشاء حفظ می کنند.اولترافیلتراسیون عمدتاً "ذرات" را کنترل می کند. نانوفیلتراسیون عمدتاً «یونهای جزئی» را مدیریت میکند. در حالی که اسمز معکوس مستقیماً "اکثر مواد محلول" را کنترل می کند.
در نتیجه، RO به طور گسترده در سیستمهای آب خالص صنعتی،{0}آب با خلوص بالا و سیستمهای آب فوقخالص استفاده میشود. مخصوصاً در برنامههای{2}}فرآیند با استاندارد بالا مانند الکترونیک، ساخت دقیق، وداروهای اسمز معکوساسمز معکوس به یکی از فناوری های اصلی تبدیل شده است.
با این حال، بسیاری از کاربران یک مسئله مهم را نادیده می گیرند: هر چه سیستم RO دقیق تر باشد، نیازهای بالاتر برای کیفیت آب تغذیه است. اگر آب خام حاوی مواد جامد معلق بیش از حد، کلوئیدها یا آلاینده های آلی باشد، رسوب غشاء به راحتی می تواند رخ دهد. بنابراین، در پروژه های مهندسی واقعی، RO به ندرت به تنهایی استفاده می شود.
معمولاً، الففرآیند ترکیبی "اولترافیلتراسیون + اسمز معکوس".پذیرفته می شود. اولترافیلتراسیون انتهایی بار آلودگی را کاهش می دهد، در حالی که RO انتهایی- نمک زدایی عمیق را انجام می دهد. این به یک منطق فرآیند بالغ در پروژه های صنعتی تبدیل شده است.
چرا بسیاری از پروژه های صنعتی از UF، NF و RO با هم استفاده می کنند؟
بسیاری از کاربران می پرسند: از آنجایی که RO بالاترین دقت را دارد، چرا مستقیماً از اسمز معکوس به تنهایی استفاده نکنیم؟ دلیل آن ساده است. سیستم های غشایی "هرچه دقت بالاتر باشد، سیستم همه کاره تر" نیستند. در واقع،هر چه سیستم دقیق تر باشد، حساسیت آن به شرایط آب تغذیه بیشتر می شود.اگر همه آلاینده ها مستقیماً توسط RO کنترل شوند:
- فشار عملیاتی افزایش می یابد
- رسوب غشایی سرعت می گیرد
- فرکانس تمیز کردن نیز افزایش می یابد
بنابراین، پروژه های صنعتی بر «درمان مرحله ای» تأکید دارند.
به عنوان مثال،اولترافیلتراسیون انتهایی ابتدا مواد جامد و کلوئید معلق را حذف می کند، نانوفیلتراسیون متوسط بخشی از سختی را کاهش می دهد و در نهایت RO نمک زدایی عمیق را انجام می دهد.هر مرحله فقط به مشکلی رسیدگی می کند که برای آن مناسب است. در نتیجه، کل سیستم با ثبات تر عمل می کند. در حال حاضر، بسیاری از آنها iسیستم های اولترافیلتراسیون صنعتیهمچنین در حال توسعه به سمت ماژولارسازی و اتوماسیون هستند. هدف اصلی آنها صرفاً بهبود دقت فیلتراسیون نیست، بلکه افزایش پایداری عملیاتی کل سیستم غشایی است.
در هنگام انتخاب سیستم فقط بر روی "آیا آب تمیز به نظر می رسد" تمرکز نکنید
بسیاری از شرکت ها به راحتی در مرحله انتخاب اولیه دچار سوء تفاهم می شوند: تمرکز فقط بر کیفیت نهایی آب. با این حال، آنچه واقعاً در تصفیه آب صنعتی اهمیت دارد این است که آیا سیستم می تواند در طولانی مدت به طور پایدار عمل کند یا خیر. این به این دلیل است که فرآیندهای مختلف شامل موارد زیر است:
- مصرف انرژی
- نرخ های بازیابی
- چرخه های تمیز کردن
- فشارهای عملیاتی
- قابلیتهای ضد رسوب-
بنابراین، یک طراحی واقعاً معقول سیستم معمولاً مربوط به "انتخاب تنها یک غشاء" نیست، بلکه در مورد ترکیب فناوریهای مختلف با توجه به شرایط آب خام است. برای کاربران صنعتی، یک ترکیب فرآیند مناسب اغلب مهمتر از یک قطعه-تجهیز با مشخصات بالا است.