تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF

الترافیلتراسیون Ultrafiltration با داشتن دقتی بین 0.01 تا 0.1 میکرومتر، دقیقتر از روش میکروفیلتراسیون بوده و به عنوان تکنولوژی پر کاربردی در صنعتی تصفیه آب شناخته می‌شود. دقت الترافیلتراسیون آنقدر بالا است که آب نهایی کیفیت لازم را برای بسیاری از مصارفی نظیر شرب دارد، اما در عین حال به اندازه NF و RO زیاد گران و پر درد سر نیست.

الترافیلرتاسیون تنها قادر است ذرات معلق را از آب حذف نماید و در خصوص حذف ذرات محلول در آب، ناتوان است. با این حال دقت بالای آن در حذف ذرات معلق سبب می‌شود بتواند ریزترین ذراتی که سبب کدورت و تیرگی آب می‌شوند را حذف کند. همچنین توانایی آن در حذف باکتری‌ها، کیست، انگل و قارچ (البته بجز ویروس) سبب شده از آن در تصفیه و آماده‌سازی آب برای شرب استفاده کنند. به دلیل حساسیت بیشتر غشاء‌های UF، عموما تلاش می‌شود آب ورودی را با یک سیستم میکروفیلتراسیون تصفیه مقدماتی نمود و سپس وارد سیستم UF کرد. رعایت این موضوع حساس در طراحی‌ها، سبب کاهش چشمگیر هزینه تعویض فیلترها، کاهش هزینه‌های سرویس و بازیابی غشاء UF و افزایش بهره‌وری می‌شود.

اولترافیلتراسیون علاوه بر تصفیه آب، در صنعت برای تصفیه انواع مختلفی از محلول‌ها کار برد دارد. UF می‌تواند با حذف آب اضافی سبب غلیظ‌تر شدن شربت‌ها و نوشیدنی‌ها شود. همچنین می‌تواند با حذف ذرات معلق از انواع نوشیدنی، آنها را شفاف و زلال کند. این توانایی منحصر به فرد، آن را به جزئی مهم از کارخانجات تولید نوشیدنی، لبنیات و صنایع غذایی تبدیل کرده است.

شرکت بهاب با بهره‌گیری از توان تخصصی کارشناسان خود، توانایی ارائه راه حل‌های فنی در موضوع تصفیه آب را دارا می‌باشد. در این خصوص از خدمات مشاوره و بازدید رایگان ما بهره‌مند شوید.

شماره‌های تماس جهت مشاوره و خرید 02186027905 - 02634606148 ، واتس اپ و تلگرام 09359103243

تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون یا Ultrafiltration Water Purifier Systems که به اختصار UF نامیده می‌شود، نوعی فیلتراسیون غشایی است که در آن اختلاف فشار یا غلظت، منجر به جدا شدن از طریق یک غشای نیمه تراوا می‌شود. جامدات معلق و املاح با وزن مولکولی بالا در یک سمت نگه داشته می‌شوند، در حالی که آب و املاح با وزن مولکولی کم از غشای تراوا (فیلتر) عبور می‌کنند. این فرآیند جداسازی در صنعت و تحقیقات برای خالص‌سازی و تغلیظ محلول‌های ماکرومولکولی به ویژه محلول‌های پروتئینی استفاده می‌شود.

اولترافیلتراسیون UF تفاوت اساسی با میکروفیلتراسیون MF ندارد و تنها تفاوت در اندازه روزنه‌های غشاء و به عبارتی دقت تصفیه آب است. تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF نیز در دو حالت جریان متقاطع یا سیستم بسته قابل طراحی است.

در سیستم با جریان متقاطع، مسیری برای خروج پساب غلیظ باز نگهداشته می‌شود. مایع با فشاری که بیشتر از حالت میکروفیلتراسیون است، وارد محفظه فیلتر خواهد شد. آب خالص و ذرات ریزتر از روزنه‌ها، از غشاء عبور کرده و در سمت دیگر غشاء به عنوان آب تصفیه شده یا محصول قرار می‌گیرند. از طرفی پساب غلیظ به همراه بخشی از آب ورودی، از روی فیلتر ممبران اولترافیلتراسیون (UF) عبور کرده و از محفظه خارج خواهد شد.

در سیستم جریان متقاطع، نرخ تولید آب تصفیه شده به فشار وارد شده و میزان دور ریز پساب بستگی دارد. این روش برای مایع‌های با غلظت بالا کاربرد بیشتری دارد. اما در سیستم تصفیه آب اولترافیلتراسیون به روش بسته، اجازه خروج پساب داده نمی‌شود. کل مایع، درون محفظه گیر افتاده و چاره‌ای جز عبور از غشاء فیلتر ندارد. در این صورت هدر رفت آب نخواهیم داشت؛ اما به مرور، غلظت آلاینده‌ها روی فیلتر رسوب ایجاد خواهد کرد و منجر به از کار افتادن آن خواهد شد. این روش برای مایع با غلظت پایین کاربرد دارد.

کاربردهای تصفیه آب اولترافیلتراسیون UF

صنایعی مانند تولید مواد شیمیایی و دارویی، فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی و همچنین تصفیه فاضلاب، از اولترافیلتراسیون برای بازیافت پساب‌های ایجاد شده یا افزایش کیفیت محصولات تولیدی استفاده می‌کنند. دیالیز خون نیز از تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF استفاده می‌کند.

تولید آب آشامیدنی با استفاده از اولترافیلتراسیون: از Ultrafiltration می‌توان برای حذف ذرات و ماکرومولکول‌ها از آب خام برای تولید آب آشامیدنی استفاده کرد. همچنین می‌توان آن را به عنوان جایگزین مناسبی برای سیستم‌های پیش تصفیه مانند انعقاد، لخته‌سازی و رسوب‌سازی بکار برد. حتی می‌توان UF را جایگزین فیلتراسیون شنی موجود در تصفیه‌خانه‌های آب کرد. در صورتیکه آب ورودی دارای غلظت بالایی از املاح و ناخالصی‌ها باشد، ممکن است از روش‌های کم هزینه‌تر پیش تصفیه مانند غربال، شناورسازی، فیلتراسیون ساده برای حذف ذرات بزرگتر استفاده شود و سپس آب را وارد غشاء اولترافیلتراسیون UF نمود.

غلیظ کردن محصولات لبنی و پروتئینی: UF به طور گسترده در صنعت لبنیات استفاده می‌شود؛ به ویژه در فرآوری آب پنیر برای به دست آوردن کنسانتره غلیظ پروتئین آب پنیر WPC. یک فرآیند UF قادر است آب پنیر را 10 تا 30 برابر غلیظ‌تر کند. همچنین از اولترافیلتراسیون برای حذف برخی باکتری‌ها از شیر استفاده می‌شود.

برخی درگیر از کاربردهای تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF عبارتند از:
- فیلتراسیون پساب در کارخانه تولید خمیر کاغذ
- تصفیه فاضلاب
- غلظیظ یا شفاف نمودن آب میوه‌ها و نوشیدنی‌ها
- دیالیز و سایر درمان‌های خونی

انواع مختلف غشاء اولترافیلتراسیون که در دستگاه تصفیه آب UF استفاده می‌شوند، عبارتند از:

محفظه‌های لوله‌ای شکل: معمولا یک محفظه پلیمری طراحی می‌شود که درون آن تعداد زیادی غشاء ممبران اولترافیلتراسیون به صورت لوله‌های باریک با قطر 5 تا 25 میلی‌متر قرار می‌گیرند. طول غشاء ممبران می‌تواند بین 0.6 تا 6.4 متر باشد. هر غشاء UF به صورت متخلخل طراحی شده و روی هر لوله روزنه‌های بسیار ریزی قرار دارند.
محفظه بزرگ خود نگهدار: در این روش یک محفظه بزرگ طراحی می‌شود و درون آن حتی تا 50 هزار الیاف توخالی اولترافیلتراسیون قرار داده می‌شود. البته در این حالت قطر هر الیاف ممبران بین 0.2 تا 3 میلی‌متر خواهد بود که نسبت به حالت قبلی بسیار کوچکتر است. در این حالت امکان تمیز کردن کل سیستم از طریق شستشوی معکوس وجود دارد. اما گرفتگی فیبرهای ممبران به دلیل قطر کم بیشتر اتفاق می‌افتد.
فیلتر مارپیچی: با کپی برداری از فیلتر ممبران اسمز معکوس RO، در اینجا نیز ورقه‌های غشایی مسطح، دور لوله‌ای پیچیده شده و بین هر لایه یک ماده جداکننده مشبک نازک قرار داده شده است تا جریان آب را به درستی هدایت کند. تمامی این ورق‌ها به دور یک لوله سوراخ‌دار مرکزی می‌چرخند و کل فیلتر درون یک محفظه فیلتر فولادی قرار می‌گیرد. محلول خوراک از روی سطح غشاء عبور می‌کند و آب تصفیه شده با حرکت مارپیچی به داخل لوله جمع آوری مرکزی می‌رود. ماژول‌های مارپیچی یک جایگزین فشرده و ارزان در طراحی اولترافیلتراسیون هستند، توان تولید بالایی را ارائه می‌دهند و همچنین می‌توانند به راحتی تمیز شوند.

الزامات طراحی دستگاه تصفیه آب به روش UF در شرکت بهاب

یک سیستم UF خودش می‌تواند به عنوان پیش تصفیه اولیه یا ثانویه برای سایر سیستم‌های تصفیه آب صنعتی مانند RO کاربرد داشته باشد. چگونگی قرار گیری آن در یک مجموعه بزرگتر به کیفیت آب ورودی و نیاز نهایی بستگی دارد. اما به عنوان یک سیستم تصفیه آب نهایی نیز ممکن است مورد استفاده قرار بگیرد.

گاهی نیز لازم است سیستم‌های پیش تصفیه جداگانه‌ای قبل از فیلتر UF طراحی شود تا با حذف ذرات درشت، از آسیب به غشاء ممبران uf جلوگیری کند. این کار رسوب گرفتن روی فیلتر UF را تا حد زیادی کاهش خواهد داد.

در صورتیکه آب ورودی دارای ذرات بسیار بزرگ باشد (مثلا در تصفیه فاضلاب‌ها)، لازم است فیلترهای توری با مش مناسب قبل از غشاء UF طراحی و قرار داده شوند تا زباله‌های خانگی و سایر ذرات را غربالگری و حذف کند. همچنین استفاده از منعقد کننده‌ها و لخته سازها برای حذف لجن و گل موجود در آب ممکن است نیاز به طراحی داشته باشد.

در طراحی یک مجموعه تصفیه آب UF تمامی نیازها باید بررسی و چیدمان مراحل به شکل درستی انجام شود تا از آسیب به مراحل بعدی جلوگیری نماید. همچنین انتخاب ممبران uf از لحاظ جنس فیلتر و دقت آن بسیار مهم است. زیرا کیفیت و بهره‌وری مجموعه تصفیه آب به آن بستگی دارد.

اکثر غشاهای UF از مواد پلیمری مانند پلی سولفون، پلی پروپیلن، استات سلولز و پلی لاکتیک اسید تولید می‌شوند اما غشاهای سرامیکی برای استفاده در دمای بالا مناسب تر هستند. در انتخاب دقت فیلتر uf، معمولا اندازه روزنه‌ها را یک دهم اندازه ذراتی در نظر می‌گیریم که باید حذف شوند. تمامی این موارد از این جهت در طراحی یک تصفیه آب UF اهمیت دارند که نباید فیلتر ممبران به سرعت کیپ شود.

انتخاب پمپ و سایز لوله‌کشی باید به شکل درستی انجام شود تا در نهایت آب یا مایع ورودی با سرعت جریان درست و فشار مناسب درون غشاء ممبران uf جریان داشته باشد. سرعت پایین باعث ایجاد رسوب و سرعت بالا باعث هدر رفت آب خواهد شد. محاسبه اشتباه علاوه بر تحمیل هزینه‌های اولیه بابت پمپ و سایر تجهیزات، ممکن است هزینه‌های نگهداری زیادی نیز تحمیل کند.

طراحی سیستمِ تمیز نمودن خودکار نیز در تصفیه آب اولترا فیلتراسیون UF اهمیت دارد. تمیز کردن غشاء به طور منظم، برای جلوگیری از تجمع رسوب‌ها انجام می‌شود. به این ترتیب اثرات مخرب رسوب روی فیلتر ممبران Ultrafiltration که سبب کاهش نفوذپذیری می‌شود، کم خواهند شد.

شستشوی معکوس به صورت منظم و اغلب هر 10 دقیقه انجام می‌شود تا لایه‌های رسوب تشکیل شده روی سطح غشاء را حذف کند.

با تحت فشار قرار دادن جریان ورودی و بازگرداندن آن، ذرات انباشته شده روی فیلتر را می‌توان خارج کرد. اما این روش برای حذف رسوبات سخت ایجاد شده روی فیلتر ممبران uf، کارایی لازم را ندارد. رسوب‌های سخت را باید با طراحی سیستم‌های شستشوی مخصوص که مواد شیمیایی خاصی را با دوز مناسب وارد فیلتر می‌کنند، حذف نمود.

انواع متداول مواد شیمیایی مورد استفاده برای تمیز کردن فیلتر ممبران UF عبارتند از:

محلول‌های اسیدی برای کنترل رسوبات معدنی
محلول‌های قلیایی برای حذف ترکیبات آلی
زیست‌کش‌ها یا ضدعفونی‌ کننده‌ها مانند کلر یا پراکسید، زمانی که رسوب زیستی وجود دارد.

هنگام طراحی پروتکل تمیز کردن، توجه به زمان اجرا نیز بسیار مهم است. باید زمان کافی برای تعامل مواد شیمیایی با رسوب‌ها و نفوذ به منافذ غشایی در نظر گرفته شود. با این حال، اگر فرآیند فراتر از مدت زمان بهینه خود گسترش یابد، می‌تواند منجر به خرابی غشاء گردد. چرخه کامل تمیز کردن شامل شستشوهای بین مراحل، ممکن است تا 2 ساعت طول بکشد.

شماره‌های تماس جهت مشاوره و خرید 02186027905 - 02634606148 ، واتس اپ و تلگرام 09359103243

مزایای تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF عبارتند از:

به هیچ نوع ماده شیمیایی نیاز ندارد و تنها گاهی برای تمییز کردن غشاء ممکن است برخی مواد شیمیایی بکار برده شوند.
کیفیت آب تصفیه شده در سیستم اولترافیلتراسیون عموما بدون توجه به کیفیت آب ورودی، ثابت خواهد ماند.
نسبت به سایر سیستم‌های پیش تصفیه آب مانند فیلترهای شنی، به فضای کمتری برای اجرا نیاز دارد.
دقت مناسبی در حذف آلاینده‌ها دارد و با توجه به حذف 90 تا 100٪ پاتوژن‌ها، بالاتر از استانداردهای نظارتی کیفیت آب قرار می‌گیرد.