دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

بدلیل کمبود آب قابل آشامیدن، امروزه از سیستم های  تصفیه آب یا به نفلی آب شیرین کن به میزان وسیعی استفاده می گردد. لازم به توضیح است در پاره ای از موارد نیز این دستگاه جهت تامین آب مورد نیاز صنایع (با استانداردهای کیفی مشخص) نیز استفاده می گردد.

لزوم استفاده از دستگاه های آب شیرین کن  یا تصفیه آب عمدتا” بدلیل TDS کل جامدات محلول بالای آب می باشد.

اساس کارکرد دستگاههای آب شیرین کن  ( تصفیه آب )، عبور آب از غشاء نیمه تراوا است، که نا خالص آب را از آن جدا می نماید. آب با فشار بالا تر از فشاراسمزی، با عبور از غشاء نیمه تراوا به دو قسمت تبدیل می شود:

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

الف – آب شیرین: که محصول نهایی دستگاه  تصفیه آب یا آب شیرین کن می باشد.

ب- آب شور: که حاوی املاح موجود در آب است.

دستگاه  تصفیه آب یا آب شیرین کن دارای اجزاء ذیل می باشد:

– غشا نیمه تراوا

– مخزن تحت فشار

– میکرو فیلتر ها

– سیستم کنترلر شامل سنجش PH ، هدایت الکتریکی ، سرعت جریان و دما

– پمپ فشار قوی

لازم به توضیح است برای آنکه غشا های مورد استفاده ( که بخش اعظم هزینه این دستگاه را تشکیل می دهند)، به مدت زمان طولانی تر کار نمایند و استفاده بهینه از آنها گردد، معمولا” لازم است قبل از ورود آب بداخل دستگاه تصفیه آب یا  آب شیرین کن، از تجهیزات ذیل عبور داده شود:

الف – فیلتر شنی تحت فشار (جهت حذف ذرات معلق درآب
ب‌- فیلتر کربن فعال (جهت حذف رنگ، طعم و بوی آب)

ج‌- سختی گیر (جهت حذف و یا پایین آوردن سختی ( در صورت لزوم )

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟" width="668" height="391" />

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

اهمیت تصفیه آب

چه برای مصارف آشامیدنی و چه برای مصارف صنعتی، معمولا آب طبیعی احتیاج به تصفیه دارد. تصفیه آب برای مصارف آشامیدنی هم آسان تر و هم ارزان تر از تصفیه آب برا ی مصارف صنعتی است. نگرانیهای اساسی در مورد آب آشامیدنی عبارتند از:

• باکتری های بیماری زا ( پاتوژن ها ) در آب.

• کمبود و یا وجود زیادی غلظت بعضی از یونها که در سلامتی انسان نقش دارند مانند: یون فلوئور. • ذرات معلق در آب.

• بو و مزه آب.

● دامنه نگرانی های اساسی در مورد آب های صنعتی بستگی به محل مصرف آب دارد. آب به صورت های متفاوت در صنایع وابسته مطرح می شود:

۱- به عنوان ماده اولیه برای تهیه محصول نهایی، بدون اینکه تغییر شکل دهد.

۲- به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنش شیمیایی تهیه محصول نهایی.

۳- به عنوان حلال موادی که در واکنشهای شیمیایی شرکت می کنند.

۴- به عنوان ماده واسطه انتقال حرارت از دمای زیر صفر( آب نمک ) تا دمای بخار آب.

۵- به عنوان ماده ذخیره کننده انرژی.

۶- به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد ناخواسته (زائد(

۷- به عنوان سپر محافظتی در برابر گرما و تشعشع آب سنگین( D2O ) مورد استفاده در نیروگاهها.

۸- به عنوان ماده ای راحت و ارزان جهت استاندارد ساختن دستگاههای اندازه گیری دما،دانسیته و ویسکوزیته.

۹- به عنوان ماده اصلی جهت مبارزه با آتش به جز در موارد استثنائی مثل مواد نفتی.

۱۰- خصوصا در مهندسی شیمی و پترو شیمی، بسیاری از فرایندها همانند نمک زدایی، خشک کردن، تبخیر کردن، کریستالیزاسیون، اختلاط، رزین های تعویض یونی، رطوبت زدایی، جذب سطحی و غیره در ارتباط مستقیم با آب هستند.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

مطلوب ترین آب برای هر صنعتی آب بدون یون می باشد، اما هزینه تصفیه آب تا رسیدن به مرحله آب بدون یون بسیار زیاد است. برای هر صنعتی مطلوب ترین آب آن است که هزینه تصفیه آب کمتر از مخارج درمان عواقب زیان بخش ناخا لصی ها باشد که برای اکثر صنایع، رسیدن به این امر با تکیه بر استفاده از سیستم اسمز معکوس RO یا (Reverse Osmosis ) امکان پذیر می باشد. برخی اثرات زیان بخش ناخالصی های آب در صنعت:

۱- تولید رسوب در دستگاه های حرارتی و دیگ بخار.

۲- تولید بخار با کیفیت پایین.

۳- خوردگی بویلرها و دیکر سیستم های حرارتی و لوله ها.

۴- اتلاف مواد شیمیایی مانند صابون.

۵- باقی گذاردن لکه روی محصولات غذایی و نساجی. ناخالصی های آب: تقریبا هر ماده ای در آب محلول است و این حلالیت به دما، فشار، PH ، پتانسیل شیمیایی و به غلظت نسبی دیگر مواد در آب بستگی دارد. در طبیعت این عوامل چنان به هم مربوط هستندکه کمتر می توان حلالیت ماده ای را در آب به طور دقیق پیش بینی کرد. در واقع آب یکی از مشهورترین حلال هاست. مخصوصا مواد قطبی( مثل نمک ها ) به مقدار زیادی در آب حل می شوند. از این رو آب به طور خالص در طبیعت وجود ندارد. آب همیشه در حال انحلال ، انتقال و یا رسوب گذاری است. بخار آب موجود در هوا، در اثر میعان به صورت باران در می آید که در موقع باریدن مقداری گردو خاک، اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر گازها را در خود حل می کند. در روی سطح زمین، آب مقداری از مواد معدنی را در خود حل کرده و همراه مواد دیگر به نقاط مختلف منتقل می کند. آب در هنگام نفوذ در لایه های مختلف زمین، قسمتی از مواد معلق و میکروبها را در در لایه های مختلف زمین از دست می دهد.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

● ناخالصی های آب را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:

۱- مواد معلق

۲- گازها

۳- نمکهای محلول

۴- میکروب ها خصوصا اشریشیا کلیفرم (کلیفرم روده ای) ( E.coli coliform )

تکنولوژی های غشایی

فرآیندهای غشایی از روشهای نوین جداسازی هستند که بدون استفاده از تغییر فاز،اجزاء مورد نظر را از سیال جدا می نمایند.عدم تغییر فاز در طول فرایند جداسازی موجب می شود که جداسازی با صرف انرژی کمتری صورت گیرد. دو خصوصیت اصلی غشاها یعنی توانایی قابل توجه در انجام انواع جداسازی ها و حداقل مصرف انرژی، عوامل گسترش روزافزون فرایندهای غشایی می باشند. غشاها کاربرد های فراوانی در زمینه های مختلف علمی و صنعتی دارند که از جمله می توان به شیرین کردن آب دریا، دیالیز خون، تصفیه آب نظیر آب رودخانه، چشمه و چاه، تصفیه پساب های خانگی، تصفیه انواع پساب های صنعتی مانند تصفیه پساب صنایع نساجی، کاغذ سازی، چرم سازی، الکل سازی، تغلیظ شیر در کارخانجات پنیر سازی، تغلیظ آب میوه، جداسازی میکروارگانیسمها،استریل کردن مایعات، جداسازی پروتئین ها از آب پنیر، جداسازی گازهای ترش از گاز طبیعی، جداسازی اکسیژن و نیتروژن از هوا، جداسازی اتیلن از گازهای خروجی واحد تولید پلی اتیلن، بهینه سازی محیط زیست، صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی اشاره نمود. با توجه به اهمیت روزافزون آشنایی با فرآیندهای غشایی به بررسی و شناخت غشاهای اسمز معکوس می پردازیم.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

فرآیند اسمز معکوس

سیستمهای فیلتراسیون غشایی با جریان متقابل از قبیل اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون انتخابات مناسبی جهت جایگزینی با فیلتراسیونهای سنتی و تیمارهای شیمیایی می باشند. با این وجود جهت دستیابی به بهترین عملکرد سسیستم های تصفیه آب (اسمز معکوس ) توجهات دقیقی باید در مورد شرایط آب ورودی به سیستم ها ی تصفیه آب ( RO ) داشت. بنابراین باید در مورد ویژگی آب ورودی به سیستم از اطلاعات کافی برخوردار باشیم. ویزگیهای انواع آبها جهت استفاده از دستگاههای اسمز معکوس برای تصفیه آب ابتدا باید خصوصیات آبهای گوناگون و ناخالصی های موجود را شناسایی و مطالعه نمود، لذا در ذیل به ذکر ویزگیهای انواع آب می پردازیم:

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

الف- ویژگی آبهای زیرزمینی

• مواد معلق در آنها کم است.

• معمولا مواد آلی بسیار کم دارند.

• ممکن است دارای ذرات شن باشند.

• این آبها حاوی آهن محلول و گاهی هم منگنز محلول هستند که وقتی آب در معرض اتمسفر قرار می گیرد در اثر اکسید شدن توسط هوا، ذرات زرد- قهوه ای درآنها ظاهر می شود.

• دی اکسید کربن ممکن است در آب هایی که از تصفیه آب استفاده نمی کنند زیاد باشد و PH این آبها معمولا ۹/۷ – ۹/۶ می باشد. • آب چاههای خیلی عمیق معمولا عاری از میکروبها و دیگر میکروارگانیسمها می باشد ولی آب چاههای کم عمق معمولا آلوده به میکروارگانیسمها هستند.

• به خاطر انحلال جزئی مواد معدنی، معمولا آب های بدون سیستم تصفیه آب  دارای املاح زیاد می باشند حدود ppm 500 که بیشترین جزء آن بی کربنات کلسیم است.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

• آب های بدون سیستم تصفیه آب  معمولا سخت هستند ولی سختی آنها موقتی است( سوافات و نیترات کلسیم و منیزیم.( ب- ویژگی آبهای سطحی:

۱- زلال نیستند. ۲

-۲- PH این آبها حدود ۸-۷ است.

۳- مواد عالی موجود در آب های بدون استفاده از  سیستم تصفیه آب  در نقاط مختلف متفاوت است.ممکن است حاوی دترجنت ها، نفت، روغن و فلزات سنگین باشند.

۴- معمولا آلوده به میکروارگانیسمها هستند.

۵- مقدار آمونیاک، فنل و نیترات این آبها ممکن است زیاد باشد.

۶- اگر آبهای سطحی از آبهای کشاورزی ناشی شوند، معمولا دارای نیترات و فسفات قابل توجهی هستند، بویژه در مناطقی که از کودهای شیمیایی استفاده می شود.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

ج- ویژگی آبهای شور:

۱- مقدار املاح موجود در آب های بدون استفاده از  سیستم تصفیه آب  بسیار زیاد و معمولا بیشتر از ppm 1000 می باشد.

۲- غلظت یون کلر و سدیم این آبها بسیار زیاد و معمولا بیش از ppm 500 است. پیش تصفیه آب ورودی به سیستم می تواند عمر غشاء را طولانی تر ساخته،کیفیت آب تولیدی را بهبود بخشد و هزینه های نگهداری و پاکسازی سیستم را کاهش دهد. اهمیت شرایط آب ورودی زمانی آشکار می شود که شما کارکرد غشاء با جریان متقابل را مورد آزمایش قرار دهید. به زبان ساده، سیستمهای فیلتراسیون جریان متقابل، جریان درون ریز را به دو جریان برون ریز یعنی Permeate و Concentrate تقسیم و جداسازی می کند. Permeate آن قسمت از جریان است که از غشاء نیمه تراوا عبور می کند. جریان Concentrate (تلغیظ شده ) دربرگیرنده آن اجزایی است که توسط غشاء پس زده شده است. اساسی ترین مزیت فیلتراسیون جریان متقابل، قابلیت آن برای کارکرد پیوسته و مداوم با سیستم پاکسازی خودبه خود است.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

اساس کار اسمز معکوس:

اگر یک غشا نیمه تراوا بین دو محلول با غلظتهای متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشا به طرف دیگر منتقل می شود. جهت طبیعی حرکت حلال به گونه ای است که محلول غلیظ تر رقیق می شود، سپس آب خالص از غشا عبور کرده و وارد آب شور می شود. اگر به سیستم اجازه رسیدن به تعادل داده شود، در ان صورت سطح اب نمک آن ( محلول غلیظ تر ) از سطح آب خالص بالاتر خواهد رفت. این اختلاف سطح را در دو طرف غشا فشار اسمزی می گویند. در اسمز معکوس، آب خام ( تصفیه شده ) توسط پمپ به داخل محفظه ای که دارای غشا نیمه تراوا می باشد، رانده می شود و چون ناخالصی ها قادر به عبور از غشا نیستند از اینرو در یک طرف غشا، آب تقریبا خالص و در طرف دیگر ان آب تغلیظ شده از ناخالصی ها وجود خواهد داشت این فرآیند برای تهیه اب اشامیدنی از ابهایی که حاوی املاح معدنی زیلد و ناخالصی های آلی می باشند، بسیار مناسب بوده و حتی قادر است از آب دریا با ( ppm 5000 TDS ) و نیز از ابهای شور، آب آشامیدنی تهیه کند. روش اسمز معکوس قادر به جداسازی مواد غیر آلی حل شده، مواد آلی حل شده، آلاینده های میکروبیولوژیکی از قبیل اندوتوکسین ها، ویروس ها، باکتری ها و ذرات می باشد. به دلیل این طیف وسیع جداسازی روش اسمز معکوس یک فرآیند مهم در زمینه تیمارهای آب است. این روش به هایپرفیلتراسین ( Hyper filtration ) نیز معروف می باشد، بدین ترتیب که با استفاده از اسمز معکوس روش ذراتی به کوچکی یونها را نیز می توان جدا کرد. جهت زدودن نمکها و سایر ناخالصی های آب و بهبود رنگ، طعم و مزه می توان از این روش بهره گرفت. لازم به ذکر است که بیش از یک قرن است که این تکنولوژی شناخته شده است ولی تا شصت سال اخیر یعنی تا زمانی که غشاء های خاص توسعه نیافته بودند، این تکنولوژی گسترش چندانی پیدا نکرده بود. تکنولوژی اسمز معکوس به وفور در صنایع غذایی، تولید آب میوه ها، صنایع برق، قدرت، میکروالکترونیک، داروسازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

همچنین این تکنولوؤی در دفع باکتری ها، پیروژن ها و آلودگی های آلی بسیارموثر است. همانگونه که ذکر شد روش اسمز معکوس به عنوان Hyper filtration نیز نامیده می شود که دقیق ترین و ریز ترین سیستم فیلتراسیون شناخته شده می باشد. این تکنولوژی از انتقال ذراتی به کوچکی یونهای منفرد حل شده در محلول نیز جلوگیری می کند.سیستم اسمز معکوس قادر به جداسازی باکتریها، نمکها، قندها،پروتئین ها، ذرات، رنگ ها و سایر موادی است که دارای وزن مولکولی بیش از ۲۵۰-۱۵۰ دالتون باشند، لازم به ذکر است که جداسازی یون ها با اسمز معکوس به کمک ذرات باردار انجام می شود. این مطلب بدین معنی است که یونهای حل شده که دارای بار می باشند مانند نمک ها، احتمال آن که توسط غشاء پس زده شوند نسبت به آنهایی که دارای بار نمی باشند مانند مواد آلی بسیار بیشتر است. به علت آن که سیستم اسمز معکوس در مقایسه با سایر روشها در درجه حرارت پایین تر و با انرژی مقرون به صرفه ای کار می کند،کاربرد های فراوانی مانند نمک زدایی، تیمار پسابها، بازیافت املاح معدنی، تغلیظ آب پنیر و سایر محصولات غذایی و مهمتر از همه در خالص سازی آب دارد. در سالهای اخیر سیستم اسمز معکوس به میزان فراوان در فرآوری آب مورد نیاز جهت دیالیز در بیمارستانها و جهت کارخانجات تولیدی دارویی و بهداشتی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، روش اسمز معکوس قادر به تولید آبی خالص جهت استفاده در تزریق( EFI )( Water For Injection ) و برای آماده سازی محلولهای پراگوارشی و پراروده ای است.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

محاسن سیستم RO

• سیستم پیوسته و مداوم ( Continues ) 24 ساعت در شبانه روز

• قابلیت دریافت ورودی با) TDS کل مواد جامد محلول) بالا ( Total Dissolved Solid )

• میزان بازدهی بالا در کل سیستم

• نرخ بالای بازیافت آبهای آلوده تا ۹۸% منابع ورودی بر اساس میزلن املاح و ناخالصی های موجود

• مصرف انرژی پایین

• نیاز به حداقل شستشو

• جلوگیری از عبور سلیکا تا ۹۰%

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟

• سادگی فرآیند تنها فاکتور پیچیده, کنترل آب ورودی به سیستم تصفیه آب جهت به حداقل رساندن احتیاجات مداوم جهت پاکسازی غشاء ها می باشد.

• ظرفیتهای تولید متعدد
• پایین بودن هزینه نگهداری سیستم تصفیه آب (اسمز معکوس )

• عدم بکار گرفتن مواد زیان بخش برای انسان در سیستم تصفیه آب (اسمز معکوس )

• مصرف پایین انرژی در سیستم تصفیه آّب (اسمز معکوس )

• استفاده از حداقل مواد شیمیایی در سیستم اسمز معکوس

• از بین بردن تمامی آلاینده ها از قبیل آلاینده های آلی، غیر آلی و میکروبی

• امکان استفاده از منابع نامتناهی و قابل اطمینان یعنی آب دریاها در سیستم  تصفیه آب (اسمز معکوس )

• عدم تحمیل هر گونه آثار منفی به محیط زیست

• پایین بودن هزینه نصب و راه اندازی سیستم

• قابلیت جداسازی آلاینده هایی که به آب رنگ، مزه و بوی نامطلوبی می دهند از قبیل طعم های قلیایی و نمکی که بوسیله کلریدها و سولفات ها ایجاد می گردند.

• قابلیت جداسازی پاتوژن فوق العاده خطرناک به نام Cryptosponolium که باعث ایجاد بیماری مهلک و خطرناک میشود.

• تولید خالص تری آب که آب تولیدی توسط این سیستم مورد تایید NASA قرار گرفته و کاملا با استانداردهای جهانی مطابقت دارد. خاصیت بسیار عالی حلالیت آن، متابولیسم را در بدن بهبود می بخشد و این امر باعث می شود که ایمنی بدن در مقابل عفونت ها افزایش یافته و باعث دفع سموم و ویروس ها گردد. لازم به ذکر استکه نوشیدن آب حاصل از سیستم اسمز معکوس به مدت طولانی به بهبود کارکرد سیستم های بدن و سلامتی کمک شایانی می کند.

دستگاه تصفیه آب چگونه کار می کنند؟