فرآینـــدها

اسمز معکوس، که معمولا RO نامیده می­شود، یکی از فرآیندهای رایج تصفیه آب است که در آن با اعمال فشار، جریان اسمزی آب معکوس شده و با عبور از غشا منجر به تولید آب خالص و جداسازی یون­ها و املاح موجود در آب می­گردد. این فرآیند یک تکنولوژی موثر و اثبات شده برای تولید آب شیرین است که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی که نیاز به آب دمینرالیزه یا دیونیزه دارند مناسب است.

اجزای سیستم RO:

یک سیستم اسمز معکوس از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه‌ی منحصر به فردی را بر عهده دارند که شامل:

1. ماژول اسمز معکوس (Pressure Vessel): ماژول اسمز معکوس یا پرشر وسل، محفطه‌ای است که ممبران دستگاه آب شیرین کن در داخل آن قرار می‌گیرد و این محفطه جهت تحمل فشار، نگهداری و محافظت از ممبران RO در نظر گرفته شده و جنس آن FRP، فایبر گلاس، استیل و یا PVC می‌باشد.

2. غشا (Membrane): غشای نیمه تراوا، غشایی است که به صورت انتخابی اجازه عبور برخی از مولکول­ها می­دهد، در حالی که سایر گونه­ها در پشت آن باقی می­مانند. غشای اسمز معکوس، یک غشای مصنوعی است که جهت جداسازی مورد استفاده قرار می­گیرد. قابلیت جداسازی فرآیند، به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی غشا بستگی دارد. غشاهای اسمز معکوس باید از یک ماده­ی نفوذپذیر اما غیر متخلخل ساخته شوند تا بتوانند مواد حل شده را در هنگام عبور آب، دفع کنند و اجازه عبور به آنها ندهند. رایج­ترین مواد جهت ساخت غشاهای اسمز معکوس، استات سلولز (CA) و پلی آمید (PA) می­باشند. انواع غشاها شامل غشاهای استات سلولز، غشاهای پلی آمید، غشاهای سرامیکی و غشاهای ترکیبی می‌باشند.

3. کارتریج فیلترها: فیلترهای کارتریجی معمولا از جنس پلی­پروپیلن بوده و در رده میکروفیلترها با اندازه اسمی 1 تا 25 میکرومتر قرار می­گیرند. فیلترهای کارتریجی استاندارد جهت استفاده در مرحله پیش تصفیه سیستم­های نمک­زدایی از جمله سیستم RO، بصورت معمول 40 تا 60 اینچ طول داشته و در هوزینگ مناسب خود نصب می­شوند. این نوع فیلترها جهت حذف ذرات با اندازه 1 تا 25 میکرون مناسب بوده و یکبار مصرف هستند. زمان تعویض آن­ها بسته به کیفیت و میزان آب خوراک، بر اساس میزان افت فشار آن­ها تعیین می­شود. معمولا جایگزینی آن­ها هر 6 تا 8 هفته یکبار انجام می­شود.

4. پمپ­های فشار قوی (High Pressure Pumps): پمپ­های فشار قوی وظیفه تامین فشار لازم جهت عملکرد صحیح ممبران­های دستگاه را بر عهده دارد. جریان یکنواخت توسط پمپ برای ممبران­ها تامین می­شود. پارامترهایی نظیر توان مصرفی پمپ، ابعاد و وزن پمپ، امکان تعمیر و قیمت آن از عواملی است که باید در انتخاب پمپ مناسب سیستم RO مورد توجه قرار گیرد.

5. ابزار دقیق: سیستم­های ابزار دقیق با هدف نگهداری، ایمنی و تهیه اسناد مورد استفاده قرار می­گیرند. به طور کلی هدف از سیستم کنترل و ابزار دقیق و استفاده از آن­ها در سیستم RO، ایجاد بهترین و سریع­ترین فرآیند کنترل در سیستم RO می­باشد.تجهیزات ابزار دقیق به عنوان ابزاری جهت اندازه­گیری، نمایش دادن و آنالیز پارامترهای مختلفی از قبیل  سطح (Level)، میزان جریان، فشار، دما و فلاکس جریان بکار می­رود.

6. تابلو توزیع برق و مدار کنترل: این وسیله الکتریکی نقش مهمی در سیستم تامین برق را در سیستم RO را بر عهده دارد چرا که تمامی سیستم­های آب شیرین کن نیاز به یک کنترل از راه دور دارند. وظیفه اصلیتابلو برقتقسیم و توزیع منبع تغذیه الکتریکی به مدارهای فرعی مختلف است. در عین حال، این دستگاه قابلیت فراهم سازی قطع کننده مدار را در یک محفظه مشترک دارد. هر تابلو توزیع متشکل از واحدهای عملیاتی مختلفی است که هرکدام دارای وظیفه­ای مشخص هستند. این واحدها شامل بخش های الکتریکی و مکانیکی هستند. در راستای ایجاد امنیت مدار، وجود تابلو برق توزیع ضروری است. بنابراین باید طبق معیارها و استانداردهای معینی انتخاب و به کار گرفته شوند تا ایمنی سیستم به مخاطره نیفتد.

7. سیستم فلاشینگ (Flushing): فلاشینگ سیستم RO به رفع آلاینده­های انباشته شده و بهبود سرعت جریان سیستم کمک خواهد کرد. همچنین ممکن است طول عمر غشا را کمی افزایش دهد و زمان تعویض آن را به تعویق بیاندازد و به کاهش هزینه­های عملیاتی و نگهداری نیز کمک کند. به طورکلی سه نوع فلاشینگ برای سیستم RO تعیین شده است: 1- فلاشینگ در استارت اولیه (توسط آب خوراک) 2- فلاشینگ پس از خاموش شدن هر دستگاه (توسط آب محصول) 3-فلاشینگ حین کار (توسط آب محصول)

8. سیستم CIP: به طور کلی شستشوی ممبران­ها با توجه به نوع رسوب با اسید و یا قلیا (سود) شستشو داده می‌شوند. اسیدشویی زمانی انجام می‌شود که نوع رسوب مواد معدنی باشد. قلیاشویی زمانی انجام می‌شود که نوع رسوب مواد بیولوژیک یا فولینگ حاصل از مواد کلوئیدی باشد.

9. دوزینگ پکیج: پکیج تزریق مواد شیمیاییدستگاهی است که برای تزریق انواع مواد شیمیایی از قبیل مواد کمک منعقد کننده، آنتی اسکالانت، پلی الکترولیت ، کلر و … جهت بهبود و کنترل کیفیت آب و پساب فاضلاب در سیستم RO مورد استفاده قرار می­گیرد.

نحوه عملکرد سیستم RO:

اسمز معکوس با استفاده از یک پمپ فشار قوی جهت افزایش فشار در قسمت ورودی سیستم و عبور آب در سراسر غشا عمل می­کند و تقریبا باعث جداسازی تمام (حدود 95٪ تا 99٪) نمک­های محلول در آب می­شود. مقدار فشار اعمال شده بستگی به غلظت نمک آب خوراک دارد. هر چه آب خوراک دارای املاح بیشتری باشد، فشار بیشتری برای غلبه بر فشار اسمزی لازم است. جریان آب تصفیه شده به عنوان محصول از سیستم خارج شده و جهت مصارف بعد ذخیره می­گردد. جریان جدا شده حاوی املاح موجود، به عنوان جریان کنسانتره از سیستم خارج شده و یا جهت بازیافت مجددا به منبع خوراک منتقل می­شود.

اسمز معکوس قادر به حذف بیش از 99٪ از نمک­های محلول (یون­ها)، ذرات، کلوئیدها، مواد آلی و باکتری­ها از آب خوراک است. غشای RO آلاینده­ها را بر اساس اندازه و بار آن­ها جدا می­کند. هر آلاینده­ای که وزن مولکولی بیش از 200 داشته باشد احتمالا توسط یک سیستم RO که به درستی در حال اجرا است جداسازی می­شود (برای مقایسه یک مولکول آب دارای وزن مولکولی 18 است). به همین ترتیب، هر چه بار یونی آلاینده بیشتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که قادر به عبور از غشای RO نباشد.

اسمز معکوس در تصفیه آب­های شور، سطحی و زیرزمینی جهت کاربرد در طیف وسیعی موثر است. برخی از  صنایعی که از سیستم RO استفاده می­کنند می­توان به صنایع دارویی، آب تغذیه دیگ بخار، غذا و نوشیدنی و موارد بسیاری اشاره کرد.

کاربردهای سیستم RO:

در طی سالیان اخیر، رشد سریع و پیشرفت در بازار غشای اسمز معکوس، نشان دهنده استفاده گسترده­تر از سیستم RO در بسیاری از صنایع است. عوامل محرک این رشد شامل گسترش و پیشرفت سریع صنعتی و همچنین افزایش توجه به مسائل کمبود آب است. در واقع سیستم RO مزایایی از جمله بازدهی انرژی، سیستم­های بازیافت و استفاده مجدد از آب را دارا می­باشد. از این رو، سیستم RO در کاربردهای مختلف و در بسیاری از صنایع، از جمله صنایع رایج زیر استفاده می­شود:

1. صنعت نیرو: سیستم RO در بخش صنعت نیرو و برق، دهه­ها مورد استفاده قرار گرفته است. کاربردهای این سیستم در بخش نیرو شامل تصفیه آب خوراک دیگ بخار و سایر مراحل پیش تصفیه به منظور جلوگیری از پوسته پوسته شدن، ایجاد رسوب و خوردگی و سایر مشکلات در سیستم های حرارتی، بهبود ایمنی عملیات، افزایش طول عمر تجهیزات و … است. علاوه بر این، سیستم RO به طور فزاینده­ای برای بازیابی منابع از فاضلاب صنعت برق استفاده می­شود.
2. پالایشگاه: فراتر از کاربرد اصلی سیستم RO جهت تولید آب تصفیه شده با کیفیت بالا، این سیستم جهت شناسایی مواد موجود در آب خوراک مفید است. تاسیسات پالایشگاهی که قصد جداسازی و بازیابی منابع ارزشمند را از جریان­های فرآیند و فاضلاب خود دارند، می­توانند این کار را با جمع اوری جریان ریجکت RO انجام دهند.
3. صنایع شیمیایی و پتروشیمی: از آنجا که صنایع شیمیایی به آب با کیفیت بالا جهت اطمینان از سازگاری و ایمنی در خطوط تولید خود نیاز دارند، اغلب جهت پردازش و تصفیه آب خام مصرفی به سیستم RO روی می آورند. همچنین این سیستم جهت تصفیه فاضلاب تاسیسات شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می­گیرد تا از مزایایی مانند کاهش حجم فاضلاب و هزینه­های تخلیه بهره­مند شوند.
4. صنایع نفت و گاز: صنایع نفت و گاز از سیستم RO جهت تصفیه آب تولید شده، تصفیه فاضلاب و بازیابی آب و همچنین نمک زدایی آب دریا به منظور تولید آب اشامیدنی در سکوهای حفاری دریایی استفاده می­کنند.
5. صنایع معدن و فلزات: سیستم RO جهت حذف فلزات، مواد جامد معلق و سولفات­ها موثر است. برای تصفیه فاضلاب معادن و آب زهکشی معدن اسیدی نیز مفید است.
6. صنایع غذایی و نوشیدنی: توانایی سیستم RO برای تولید آب با کیفیت بالا، آن را برای تعدادی از کاربردها در صنایع غذایی و نوشیدنی که کیفیت، سلامت و ثبات آن اولویت اصلی است مناسب می­کند. کاربردهای رایج این سیستم شامل تصفیه آب مواد اولیه، مایعات فرآیند و آب میکاپ دیگ بخار و همچنین کاهش نیاز به اکسیژن بیولوژیکی (BOD) در فاضلاب است. سیستم RO همچنین جهت استفاده به عنوان حلال مفید است.
7. شهرداری: سیستم RO اغلب جهت تامین آب اشامیدنی در مقیاس­های کوچک مانند یک محل اقامت تا مقیاس­های بزرگتر مانند یک جامعه استفاده می­شود. سیستم RO همچنین جهت نمک زدایی آب دریا در مناطق با دسترسی محدود به آب شیرین و کاربردهای تخصصی تر مانند تصفیه آب چاه سخت مفید است.
8. صنعت کاغذ: در طول چند دهه اخیر، تلاش­های در راستای حفاظت از آب و منابع آن، باعث افزایش تقاضای سیستم RO در صنعت خمیر کاغذ و کاغذ شده است. سیستم RO را می­توان جهت کاربردهای متنوع مانند تصفیه آب خام، جایگزینی فناوری­های تصفیه فاضلاب معمولی استفاده کرد. به ویژه هنگامی که با سایر تکنولوژی­های غشایی، سیستم­های تبادل یونی یا سایر مراحل پیش تصفیه همراه می­شود، سیستم RO می­تواند یک راه حل عالی برای صنایع کاغذ و خمیر کاغذ باشد که به دنبال کاهش حجم فاضلاب، کاهش مصرف انرژی را نیز به همراه دارد و همچنین می­تواند برای تصفیه آب­های زیرزمینی یا پردازش آب نیز مفید باشد.

مزایای سیستم RO:

• توانایی جداسازی تمام ذرات یونی توسط غشای نیمه تراوا
• سادگی در نگهداری و مراقبت از سیستم
• توانایی شیرین سازی آب با درجه خلوص و کیفیت بسیار بالا
• عدم نیاز به فضای نسبتا زیاد جهت نصب و راه اندازی سیستم
• عمر مفید بالای سیستم
• عدم نیاز به مواد شیمیایی جهت شیرین سازی آب
• عدم نیاز به مصرف انرژی زیاد جهت راه اندازی سیستم
• عملکرد تمام اتوماتیک و عدم نیاز به اپراتور

تعریف: فرآیند اولترافیلتراسیون یکی از فرآیندهای غشایی رایج در تصفیه آب است که مابین فرآیند غشایی میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون قرار دارد. این فرآیند یک روش جداسازی کاملا فیزیکی (مکانیکی) است و جهت جداسازی ذراتی که جرم مولکولی آن­ها بزرگتر از 1000 دالتون می­باشد کاربرد دارد. اولترافیلتراسیون مانند فرایندهای میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون عمل می­کند با این تفاوت که اندازه منافذ در غشا متفاوت است و قادر به از بین بردن ذرات (0.01 تا 1 میکرون) از آب است.

اجزای سیستم UF:

• غشای اولترافیلتراسیون، که از فیلم­های نازک پلیمری از جمله پلی اتر سولفون و سلولز استات و … ساخته می­شود.
• هوزینگ­هایی از جنس پلی اتیلن، پلی پروپیلن، استیل استنلس.

نحوه عملکرد سیستم UF: اولترافیلتراسیون یک فرآیند غشایی است که مانند سایر روش­های جداسازی غشایی،  در آن اختلاف فشار استاتیک به عنوان نیروی محرکه استفاده می­شود. مکانیسم جداسازی اولترافیلتراسیون شبیه به فیلتراسیون رایج است. غشاهای اولترافیلتراسیون به شکل­های مختلفی مانند لوله­ای، الیاف توخالی، صفحه­ای و … موجود هستند.

کاربردهای سیستم UF:

• پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس (RO)
• گندزدائی و زلال­سازی آب
• بازیافت آب تبرید
• استفاده در سیستم­های بیوراکتور غشایی

مزایای سیستم UF:

• گرفتگی پایین غشا در طی استفاده مداوم
• مقاومت مناسب در برابر مواد شیمیایی و آلاینده­ها
• عدم تغییر در PH آب پس از تصفیه
• مقرون به صرفه
• عدم نیاز به مصرف مواد شیمیایی

شناورسازی به کمک هوای فشرده (Dissolved Air Flotation) یکی از فرآیندهای مهم تصفیه آب، پساب و فاضلاب‌های صنعتی بشمار می‌آیند که با حذف انواع آلاینده‌های معلق مانند روغن، گریس، چربی و ذرات کلوئیدی، باعث زلال شدن پساب و فاضلاب می‌شود. عملیات حذف آلاینده‌ها و ذرات کلوئیدی در این روش بر اساس تزریق هوای فشرده و مواد شیمیایی به پساب می‌باشد. در اثر این عمل، حباب‌های ریز آزاد شده به ذرات کلوئیدی که به کمک مواد شیمیایی مناسب لخته شده، چسبیده و باعث شناور شدن ذرات روی سطح می‌گردند که در آن‌جا توسط لجن‌روب جمع‌آوری و به یک مخزن نگهداری لجن تخلیه می‌گردند.

کاربردها:

• استفاده جهت بازیافت پساب شستشوی معکوس انواع فیلتراسیون‌های سطحی و عمقی
• استفاده جهت جداسازی چربی و روغن از فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی
• استفاده جهت تصفیه فاضلاب‌های صنایع نفت و پتروشیمی
• استفاده جهت حذف فیبر، جوهر و رنگ از پساب‌های صنایع خمیر و کاغذ و …

الکترودیونیزاسیون (Electrodeionization) یک فرآیند الکتروشیمیایی پیوسته برای تصفیه آب است که در آن یون‌ها از میان غشاها و بسترهای رزینی مختلط و نیز با استفاده از برق DC در ولتاژهای خاص عبور می‌کنند. این فرآیند جایگزینی برای عملیات احیای مرسوم با استفاده از مواد شیمیایی اسیدی و بازی است.

کاربردها:

• استفاده جهت تامین آب با درجه خلوص استاندارد در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی و داروسازی
• استفاده جهت تهیه آب مقطر مورد نیاز در مصارف آزمایشگاهی
• استفاده جهت تامین آب مورد نیاز در دیگ‌های بخار نیروگاه‌ها
• استفاده جهت تامین آب جبرانی عاری از املاح معدنی در صنایع مختلف

سیستم بیورآکتور غشایی (Membrane Bioreactor) ترکیبی از تصفیه بیولوژیکی رشد معلق لجن فعال و فیلتراسیون غشایی می‌باشد. از مزایای این سیستم استفاده از غشاهای حفره‌دار در سایزهای میکرو تا اولترا می‌باشد که قادر به حذف مواد معلق و کلوئیدی می‌باشد. از این روش جهت تصفیه فاضلاب‌های انسانی و انواع پساب‌های صنعتی استفاده می‌شود که به دلیل اشغال فضای کم و کیفیت بالای آب استحصالی بطور روزافزونی در صنعت در حال گسترش است.

کاربردها:

• استفاده در صنایع مختلف به جهت اهمیت همزمان کیفیت آب خروجی و بازیافت پساب
• استفاده جهت تصفیه پساب‌های بهداشتی و صنعتی به دلیل مقاوم بودن به شوک و اشغال فضای کم
• استفاده جهت تصفیه پساب‌های تولید شده در کارخانجات مواد غذایی و نوشیدنی با مواد آلی زیاد
• استفاده جهت تصفیه شیرابه محل دفن زباله

سیستم فیلتر خودشوینده برای حذف ذرات جامد معلق از 25 میکرومتر تا 6000 میکرومتر طراحی می­شود. این سیستم سیالات مختلفی از جمله آب دریا، آب چاه، آب­های زیرزمینی، رودخانه­ها، آب­های سطحی، نفت خام و غیره را می­تواند فیلتر کند. فیلترهای خودشوینده می­توانند به صورت مداوم ذرات معلق را حذف کنند و بدون وقفه در عمل فیلتراسیون، به صورت همزمان عمل بکواش خود را نیز انجام دهند. گروه فنی و مهندسی کارپرن با تکیه بر دانش متخصصان خود اقدام به طراحی و ساخت فیلترهای خودشوینده می­کند.

گروه فنی و مهندسی کارپرن با تکیه بر دانش متخصصان خود اقدام به استفاده صحیح از فیلترهای خودشوینده در کاربردهای مختلف در صنایع گوناگون می­کند.

اجزا

• استرینر (مش درشت)
• نازل مکش
• مش ریز
• شیر تخلیه هوا و خلاءشکن
• سیستم کنترل
• موتور و گیربکس
• محفظه موتور
• پیستون
• کلکتور

فرآیند فیلتراسیون

آب خام از ورودی فیلتر وارد می­شود و از اسکرین عبور می­کند و آب تمیز از طریق خروجی فیلتر جریان می­یابد. تجمع تدریجی ذرات روی سطح اسکرین داخلی باعث ایجاد رسوبات می­شود که منجر به افزایش اختلاف فشار در سراسر اسکرین می­شود. اختلاف فشار توسط سوئیچ اختلاف فشار فشار دیفرانسیل اندازه گیری می­شود و هنگامی که به مقدار از پیش تنظیم شده برسد، فرآیند بکواش تمییز کردن آغاز می­شود.

فرآیند بکواش

هنگامی که افت فشار (ΔP) در فیلتر به مقدار از پیش تنظیم شده (معمولاً 0.5 بار (7 psi)) برسد، شست و شوی اسکرین به طور خودکار انجام می­شود. شیر دریچه فلاشینگ واقع در مسیر درین یا زهکش بصورت اتوماتیک باز می­شود. فشار از پیستون آزاد شده و آب تمیز از طریق شیر فلاشینگ تخلیه می شود. یک موتورگیربکس به طور همزمان سیستم کلکتور به همراه نازل­های مکنده را می­چرخاند و آن را در امتداد محور خود به حرکت در می­آورد. ترکیب حرکت عمودی و چرخشی تضمین می­کند که نازل­های مکنده کل سطح اسکرین داخلی را پوشش می­دهند و به طور موثر اسکرین را تمییز می­کنند. کل فرآیند 5 ثانیه زمان می­برد و در طول فرآیند، عمل فیلتراسیون بدون وقفه انجام می­شود.

مزایا

• سیستم مداوم و خودکار
• کاهش زمان توقف و هزینه­های عملیاتی
• راندمان و کیفیت بالا
• تعمیر و نگه­داری آسان

کاربرد

• تصفیه آب رودخانه­‌ها و آب­‌های سطحی
• تصفیه آب چاه
• تصفیه آب­‌های زیرزمینی
• می­توانند از بسترهای کاتالیزور در برابر آلودگی و مسدود شدن با از بین بردن ذرات معلق، کثیفی و سایر آلاینده­های جامد، آمین­ها و مواد شیمیایی محافظت کنند.
• مورد استفاده در نیروگاه­ها برای حذف آلاینده­های جامد از نفت، گازوئیل و غیره.
• مورد استفاده در واحدهایی که از آب دریا استفاده می­کنند. واحدهای برداشت آب از دریا
• تصفیه آب برج خنک کننده
• تصفیه شیرابه زباله
• تصفیه خانه­های آب و فاضلاب
• محافظ مبدل­های حرارتی
• محافظ (Ultrafiltration)UF و اسمز معکوس (RO)
• صنعت معدن
• صنعت کاغذ
• صنعت فولاد
• صنعت پلاستیک
• صنعت خودرو
• صنعت نساجی
• صنایع غذایی
• صنایع شیمیایی

American Petroleum Institute نوعی روش جهت تصفیه پساب‌های صنعتی ارائه داده که برای جداسازی مواد شيميايی و تصفيه آب‌‌های روغنی به کار می‌رود. وظيفه واحد API جداسازی هيدروکربن‌های شناور بر روی آب است که در آب‌های آلوده به مايعات نفتی کاربرد دارد. به طور معمول API اولين و مهم‌ترين مرحله در تصفيه پساب در پالايشگاه‌های نفت و گاز می‌باشد که به صورت گسترده‌ای در سایر صنایع نیز جهت جداسازی روغن از آب به کار می‌رود.

کاربردها:

• جداسازی روغن و چربی از پساب در پالایشگاه‌های نفت و گاز و …
• جداسازی روغن و چربی از پساب واحدهای صنعتی
• جداسازی ذرات کلوئیدی و مواد معلق در انواع صنایع

ضدعفونی (Disinfection) کردن آب و پساب با اشعه ماوراء‌ بنفش (UV) یک تکنیک شناخته شده در صنعت آب و فاضلاب است. کارپرن اشعه ماوراء بنفش را به عنوان یک واحد فرآیندی برای تصفیه پیشرفته ارائه می‌دهد که می‌تواند یک گزینه حذف بالقوه برای میکرو آلاینده‌ها باشد. اشعه ماوراء بنفش با تغییر اجزای بیولوژیکی میکروارگانیسم‌ها به ویژه شکستن پیوندهای شیمیایی در DNA ،RNA و پروتئین‌ها، باعث ضدعفونی و گندزدایی آب می‌شود.

کاربردها:

• استفاده جهت دستیابی به کیفیت بالای آب طبق مشخصات تعیین شده FDA در صنایع غذایی و داروسازی
• استفاده جهت تولید آب فاقد میکروارگانیزم‌‌‌ها و سموم در صنایع آرایشی و بهداشتی
• استفاده جهت ضد عفونی کردن و استفاده مجدد از پساب

ازن یکی از ترکیباتی است که کارپرن به عنوان یک ضدعفونی کننده فوق‌العاده و قدرتمند ارائه می‌کند. ازن گازی ناپایدار است که می‌تواند از مولکول‌های گاز اکسیژن با استفاده از انرژی الکتریکی مانند تخلیه الکتریکی و تابش اشعه ماوراء بنفش (UV) تولید شود. در آب، ازن تحت یک سری واکنش‌ها قرار می‌گیرد تا به گونه‌های مختلف اکسید کننده تجزیه شود. از جمله رادیکال هیدروکسیل (-OH) که اکسیدانی حتی قوی تر از ازن مولکولی اصلی است. قدرت اکسیداسیون قوی ازن زنی تا حدودی به دلیل تولید رادیکال‌های هیدروکسیل است. ازن علاوه بر گندزدایی، در حذف رنگ و مواد ارگانیک محلول در آب و پساب در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته “AOP” کاربرد دارد.

کاربردها:

• استفاده جهت ضدعفونی کردن پساب، کنترل بو و حذف رنگ در صنایع مختلف
• استفاده جهت اکسیداسیون آلاینده‌های آلی و معدنی
• استفاده جهت حذف باکتری‌ها و ویروس‌ها در آب و فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی
• استفاده جهت حذف فلزات سنگین در فاضلاب صنعتی

فیلترهای شنی به طور گسترده ای در صنایع تصفیه آب و برای حذف ذرات معلق مورد استفاده قرار می­گیرد. این فرآیند اغلب به همراه دیگر گزینه های فیلتراسیون مانند فیلترهای کربنی استفاده می­شود. به طور کلی فیلترهای شنی به دو دسته فیلترهای شنی سریع و فیلترهای شنی آهسته تقسیم می­شود، فیلترهای شنی سریع به طور مداوم احتیاج به شستشو (Backwash) دارند اما فیلترهای شنی آهسته قابلیت شستشو مجدد نداشته و بعد از مدت زمان مشخص و با استفاده از پارامترهای متفاوت مانند افت فشار، تمامی شن های داخل مخزن تخلیه و با شن جدید جایگزین می­شود. فیلترهای شنی می توانند یک پیش تصفیه عالی برای ماژول­ها و سیستم­های اولترافیلتراسیون باشند زیرا بسیار دقیق عمل می­کنند. استفاده به عنوان پیش تصفیه برای سیستم های تصفیه اسمز معکوس (RO) نیز یکی از پر کاربرد ترین موارد استفاده از فیلترهای شنی می­باشد.

اجزا

 فیلتر های شنی به صورت محفظه ای تحت فشار می­باشد که در جنس های مختلف و به طور معمول فایبر گلس (FRP) و یا فلزی و به شکل استوانه تولید می­شوند. مخازن فلزی معمولا از جنس کربن استیل با پوشش اپوکسی (Epoxy) و یا استیل ضد زنگ ساخته می­شود. این مخزن دارای 4 شیر برای ورود و خروج پساب و انجام عمل بکواش می­باشد، به طور معمول یک شیر برای هواگیری و یک شیر دیگر برای تخلیه ضروری در قسمت بالایی مخزن نیز وجود دارد. داخل محفظه با شن در ابعاد مختلف نیز پر می­گردد، سایز سیلیس به طور تقریبی می­تواند بین 0.5 تا 12 میلی متر متغیر باشد.

نحوه عملکرد

فیلترهای شنی دارای نحوه عملکرد متفاوتی نسبت به فیلترهای غشایی می­باشد. فیلترهای غشایی با عبور آب از منافذ ریزی که ذرات را از خود عبور نمی­دهند عمل می­کنند اما فیلترهای شنی با عبور آب از حجم زیادی از شن و ماسه (سیلیس) عمل می­کنند. بازده یک فیلتر شنی با دو تابع متفاوت، یعنی فیلتراسیون سطحی و فیلتراسیون عمقی تعیین می شود. فیلتراسیون سطحی شامل جمع آوری ذرات بالای بستر فیلتر می شود. این ذرات به طور مشترک یک توده ماکرو متخلخل را تشکیل می دهند که قادر است ذرات جدید را به روشی بسیار موثر جمع آوری کند. فیلتراسیون عمقی معمولاً شامل ذرات کوچکتری است که جمع آوری آنها دشوارتر است و با جذب به ذرات شن متصل می شوند.آلودگی های حاصل از فیلتراسیون سطحی در مقایسه با آلودگی های حاصل از فیلتراسیون عمقی در هنگام شستشوی معکوس (Backwash) راحت تر از بین می روند .فیلترهای شنی از سیلیس درجه بندی شده (ریز تا درشت یا ناهمگن) یا سیلیس تک دانه درشت (یکنواخت یا همگن) استفاده می­کنند. با عبور آب به ترتیب از سیلیس نوع درشت، ذرات بزرگتر به دام افتاده و سپس هرچه ذرات شن کوچکتر می­شود ذرات کوچکتر را می­تواند از آب جدا کند. به طور کلی انتخاب نوع سیلیس و سایز آنها به کیفیت آب، فرآیند های بالا دست، اهداف استفاده از آب فیلتر شده و حجم آب فیلتر شده وابسته می­باشد.

کاربردها

 بخش هایی که فیلتر شنی در آنها اجرا می شود شامل تولید آب آشامیدنی، استخرهای شنا، کارواش ها، تصفیه آب های زیرزمینی، کشتارگاه ها، صنایع فرآوری میوه و سبزیجات، نوشیدنی ها، صنایع غذایی و بسیاری دیگر از صنایع می­باشد. توسط فیلتر شنی علاوه بر مواد معلق، COD، BOD، نیتروژن، فسفات و فلزات حل نشده نیز از فاضلاب حذف می شوند.

مزایا

• توسط فیلتر شنی می­توان:
• ذرات معلق مختلف را حذف کرد
• ذرات آهن و منگنز و همچنین آمونیاک قابل حذف می­باشد
• تک یاخته ها و باکتری ها را کاهش می­دهد
• دارای کاربری آسان و نیاز به تعمیر و نگهداری کم
• نسبتا ساده و ارزان می­باشد
• سازگار با محیط زیست می­باشد
• حذف موثر ذرات و دارای طول عمر طولانی می­باشد.

فرآیند میکروفیلتراسیون یکی از فرآیندهای غشایی رایج در تصفیه آب است که در آن آلاینده­های موجود در مایعات توسط یک غشا با تخلخل­هایی در حد میکروحفره جدا می­شوند. این فرآیند یک روش جداسازی کاملا فیزیکی (مکانیکی) است. اندازه منافذ غشا از 0.1 تا 10 میکرومتر متغیر است. این بدان معنی است که غشا تمام ذرات موجود در مایع یا گاز را که اندازه آن­ها بزرگتر از اندازه منافذ غشا است را جدا می­کند.

اجزای سیستم MF:

• غشای میکروفیلتراسیون که اغلب از استات سلولز و پلی­پرولین ساخته شده و در دو نوع نخ تابیده و اسپان باند تولید می­شوند که در استوانه­ای به نام هوزینگ قرار می­گیرند.
• هوزینگ­های استفاده شده در MF اغلب از جنس پلی اتیلن، پلی پروپیلن، استیل استنلس 304 و 316 و GRP-FRP ساخته می­شوند.

نحوه عملکرد سیستم MF:

میکروفیلتراسیون یک فرآیند غشایی است که در آن اختلاف فشار استاتیک به عنوان نیروی محرکه استفاده می­شود. مکانیسم جداسازی میکروفیلتراسیون شبیه به فیلتراسیون رایج است، اما دقت فیلتراسیون بالاتر است و می­تواند ذرات 0.13 تا 15 میکرومتر یا ماکرومولکول­های آلی را متوقف کند.  غشای میکروفیلتراسیون دارای بزرگترین اندازه­ی حفره در بین سایر فیلترها می باشد .با توجه به ساختار مختلف غشای میکرومتخلخل، مکانیسم جداسازی میکروفیلتراسیون نیز متفاوت است و بر اساس جذب و جداسازی فیزیکی عمل می­کند که می­تواند ترکیبات آلی ماکرومولکولی و مواد جامد محلول را از جریان خوراک جدا کند. فرآیند میکروفیلتراسیون قادر به جداسازی مستقیم یون­های فلزات سنگین و آلاینده­های جامد محلول که اندازه آن­ها کمتر از 0.1 میکرون است، نمی­باشد. علاوه بر این، میکروفیلتراسیون یک روش جداسازی مناسب جهت حذف ویروس­ها نمی­باشد. تکنولوژی میکروفیلتراسیون می­تواند به همراه فرآیندهای دیگر جهت تصفیه آب آلوده استفاده شود. این روش نقش مهمی در تصفیه فاضلاب­های رادیواکتیو و فلزات سنگین ایفا می­کند.

کاربردهای سیستم MF:

• پالایشگاه نفت
• تصفیه آب جهت تامین آب قابل شرب
• تصفیه فاضلاب
• جداسازی امولسیون­های روغن/ آب
• استفاده در صنایع غذایی از جمله تهیه محصولات لبنی غنی از پروتئین
• استریل کردن نوشیدنی­ها و داروها بدون تغییر در طعم و کیفیت آن­ها

مزایای سیستم MF:

• قابلیت حذف میکروارگانیسم­ها و حذف بیولوژیکی مواد آلاینده موجود در آب
• قدرت بالا در حذف ذرات کلوئیدی، باکتری و ویروس، مواد پروتئینی و پلیمرهای موجود در آب
• قیمت مناسب و توان عملیاتی بالا
• نیاز به اختلاف فشار کم نسبت به روش اسمز معکوس
• عدم نیاز به مواد شیمیایی
• عدم تغییر PH آب خروجی از غشا
• دارای پساب کمتر نسبت به روش اسمز معکوس
• حذف مواد آلی، گل و لای

فرآیند نانوفیلتراسیون یکی از فرآیندهای غشایی رایج در تصفیه آب است که در آن آلاینده­های موجود در مایعات توسط یک غشا با تخلخل­هایی در حد نانوحفره جدا می­شوند. این فرآیند یک روش جداسازی کاملا فیزیکی (مکانیکی) است. اندازه منافذ غشا از 1 تا 10 نانومتر متغیر است. این بدان معنی است که غشا تمام ذرات موجود در مایع یا گاز را که اندازه آن­ها بزرگتر از اندازه منافذ غشا است را جدا می­کند. این فرآیند مانند فرایندهای میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون عمل می­کند با این تفاوت که اندازه منافذ در غشا متفاوت است.

اجزای سیستم NF:

• غشای نانوفیلتراسیون ساخته شده از فیلم­های نازک پلیمری از جمله پلی اتیلن تری فتالات
• هوزینگ­های استفاده شده از جنس پلی اتیلن، پلی پروپیلن، استیل استنلس

نحوه عملکرد سیستم NF: نانوفیلتراسیون یک فرآیند غشایی است که مانند سایر روش­های جداسازی غشایی،  در آن اختلاف فشار استاتیک به عنوان نیروی محرکه استفاده می­شود. مکانیسم جداسازی نانوفیلتراسیون شبیه به فیلتراسیون رایج است. غشاها در اشکال مختلف از جمله مارپیچی، صفحه­ای، لوله­ای و فیبری مورد استفاده قرار می­گیرند. نانوفیلتراسیون یک فرآیند جداسازی تحت فشار ما بین اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون است. این روش توانایی حذف باکتری‌­ها و ویروس‌­ها را تا حد زیادی دارا می­باشد و در مقایسه با سایر روش­ها مقرون به صرفه­تر بوده و بهره­برداری ساده­تری نیز دارد.

کاربردهای سیستم NF:

• فرآیندهای صنعتی مانند تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی
• صنایع شیمی آلی و داروسازی جهت جداسازی حلال
• حذف رنگ و کل کربن آلی (TOC) از آب سطحی
• حذف سختی یا رادیوم از آب چاه
• کاهش مقدار مواد جامد محلول (TDS)
• جداسازی مواد آلی از مواد معدنی در کاربردهای تخصصی مواد غذایی و فاضلاب
• پیش تصفیه سیستم اسمز معکوس (RO)

مزایای سیستم NF:

• قابل استفاده برای حجم­های بالا و جریان­های مداوم
• دارای پساب کمتر نسبت به سایر روش­ها
• عدم تغییر در PH آب پس از تصفیه
• مقرون به صرفه
• طول عمر بالاتر غشاهای نانوفیلتراسیون نسبت به سایر غشاها
• عدم نیاز به مصرف مواد شیمیایی