کارخانه های تولید آب معدنی و کارخانه هایی که آب شرب بسته بندی شده را عرضه می کنند، موظف هستند استانداردهایی را در تولید خود رعایت کنند تا آب عرضه شده برای مصرف کننده اطمینان بخش باشد. رسیدن به کیفیت بالا در تولید آب بسته بندی شده، که می تواند شامل بطری آب یا مخازن آب باشد، مستلزم داشتن یک فرایند دقیق تصفیه آب و بسته بندی محصول است. در این مقاله سعی داریم روند تولید آب معدنی را در یکی از این کارخانجات از نظر بگذرانیم تا با روند تولید آن بیشتر آشنا شویم.
DrinkMoreWater یک شرکت فعال در این زمینه است که آب شرب عرضه شده توسط آن کارخانه، به دلیل استفاده از سیستم مهندسی دقیق برای تصفیه آب از چشمه های معمولی و آب های معدنی دیگر متمایز است. این سیستم بی نظیر برای بازدید عموم در مرکز تجهیزات بطری سازی state-of-the-art در دسترس می باشد تا این اطمینان را به مصرف کننده بدهد که خالص سازی کامل آب انجام می شود. این فرایند شامل ۱۲ مرحله فیلتراسیون می باشد.
این گزارش که در مورد فرایند تولید آب شرب در این کارخانه است، می تواند به عنوان یک الگوی کاری در این زمینه مورد استفاده قرار گیرد. در زیر شرح مفصلی از هر یک از مراحل در فرایند تصفیه آب قید شده است. گرچه این مطالب نسبتا فنی هستند، اما این بخش برای مخاطبان عمومی در نظر گرفته شده است.
۱ . تصفیه فیزیکی آب
فرایند پیچیده تصفیه آب در این کارخانه، با یک فیلتر الیاف پلی استر شروع می شود، که در واقع یک فیلتر کاغذی پلیسه دار است. این فیلتر پلی استر قابل شستشو ، ذرات نسبتا بزرگ مانند خاک، شن و ماسه ، گل و لای، لجن، ریگ و... را که ممکن است در آب باشند، حذف می کند.
در تصویر زیر فیلتر پلی استر در دو حالت سالم و استفاده شده نشان داده شده است. تفاوت بین فیلترهای آلوده و فیلترهای تمیز واضح است. بدیهی است که برای در امان ماندن سایر فیلترهای آب و قطعات تصفیه آب ، وجود این مرحله (تصفیه فیزیکی آب) لازم است. در غیر این صورت سیستم های تصفیه آب آلوده شده و تجهیزات حساس از بین می روند.
در این کارخانه معمولا از یک فیلتر تصفیه آب با برند هارمسکو هوریکین Harmsco Hurricane برای تصفیه فیزیکی و حذف ذرات درشت استفاده می شود. کارتریج های استفاده شده ۱۰ میکرونی (یک میکرون معادل یک میلیونیوم یک متر یا ۱۲۵۰۰۰ از یک اینچ است) هستند.
اما 10 میکرون تا چه اندازه کوچک است؟
باید بدانید که چشم انسان تنها ذراتی با قطر ۲۰ میکرون یا بزرگتر را میتواند ببیند. از چیزهایی که در زمان تعویض فیلترهای تصفیه آب میبینیم شگفت زده می شوید. برای مشخص کردن زمان تعویض فیلتر تصفیه آب ، معمولا افت فشار فیلتر آب را زیر نظر دارند و به راحتی می توان از افت فاحش فشار آب، گرفتگی فیلتر آب را تشخیص داد.
ایجاد تغییرات و تعمیرات در لوله کشی های شهری، یا جاری شدن سیلاب ها و .. ممکن است باعث شوند یک فیلتر تصفیه آب حداکثر تا ۳۰ دقیقه کار کند و بعد نیاز به تعویض باشد!
۲. رزین تبادل یونی
گام بعد در فرایند تصفیه آب حذف عناصر مختلف فلزی از طریق فرایندی شناخته شده بنام تبادل یونی می باشد. از فیلتر رزین معمولا برای نرم کردن آب استفاده می شود. برای رزین تبادل یونی از یک مخزن بزرگ استفاده می کنند که با نوعی رزین ویژه پر شده است. رزین دارای دانه بندی بسیار ریز است و همین دانه های ریز به عنوان پایگاه یا محلی برای تبادل یونی بکار می روند.
رزین ها معمولا قابل شارژ هستند. زمانیکه آب از رزین تبادل یونی عبور می کند، یون های فلزی که بار مثبت قوی تری دارند، با یون های سدیم و پتاسیم که بار الکتریکی ضعیف تری دارند جابجا می شوند. در نتیجه یون های فلزی از طریق جاذبه الکترومغناطیسی ذرات رزین، به دام می افتند. سپس بسترهای تبادل یونی بر اساس حجم آب عبور داده شده در فواصل معین، و به طور خودکار پاک و بازسازی می شوند.
روند بازسازی شامل وارد کردن یک محلول احیا کننده است که با توجه به نوع رزین مصرفی متفاوت است. این محلول احیا، یون های فلزی را بطور قابل توجهی از درون رزین دور می کند. رزین تبادل یونی می تواند بسیاری از فلزات که موجب پوسته پوسته شدن لوله ها و ایجاد رسوب می شوند را حذف کند. همچنین این فرایند فلزات سنگین مختلف مانند: سرب، جیوه، آهن، و کادمیوم را که نگرانی های بهداشتی عمومی را به همراه داشته است، حذف می کند.
از دیدگاه شرکت تولید آبdrink more water ، حذف فلزات در اوایل فرایند فیلتراسیون برای محافظت از انواع دستگاه تصفیه آب که در مراحل بعد استفاده می شوند و حساس تر هستند، ضروری است. زیرا سطوح بالای فلزات میتوانند به این تجهیزات دقیق تصفیه آب آسیب برسانند.
۳. مخازن کربن فعال
هنگامی که آب از سیستم تبادل یونی عبور می کند، به سمت چندین مخزن بزرگ که درون آنها کربن پودری فعال قرار دارند، حرکت می کند. تصفیه آب با کربن ( که به عنوان تصفیه زغال سنگ نیز شناخته شده است)، از فرایندی شناخته شده به نام جذب بهره گرفته است. این روش تصفیه آب یک تکنیک موثر است . علی الخصوص برای از بین بردن کلر ، آفت کش ها، علف کش ها و سایر آلاینده های آلی. حتی مواد آلی فرار نیز در این مرحله حذف می شوند.
همچنین کربن در حذف تری هالومتان هاTHMs از آب کار فوق العاده ای کرده است. تری هالومتان ها گروهی از مواد شیمیایی هستند که از تعامل کلر و مواد آلی پوسیده در منابع آب عمومی نشات می گیرند. این مواد شیمیایی بعنوان موادی سرطان زا شناخته شده اند و سطوح بالایی از آن در منابع آب عمومی سراسر دنیا یافته شده، که نگرانی هایی را در سالهای اخیر و در جامعه جهانی، در بر داشته است.
مخازن جذب کربن معمولا به صورت مجموعه ای هستند، یعنی آب پیش از حرکت به سوی مرحله بعدی باید از این چند مخزن عبور کند. تمام کربن موجود در هر مخزن باید به صورت دوره ای تعویض شود. کربن گرانول فعال بعنوان رایج ترین تکنولوژی ای است که در یک دستگاه تصفیه آب خانگی و فیلتر یخچال ساید استفاده می شود.
این تکنولوژی تصفیه آب ، در درجه اول برای حذف مزه و طعم کلر موجود در آب شرب طراحی شده است. اما در نگهداری انواع دستگاه تصفیه آب خانگی یا فیلترهای سایدبای ساید اغلب اعمال می شود. به همین دلیل این فیلترهای تصفیه آب برای مدت کوتاهی کار میکنند اما بعد اتفاق ناگواری می افتد. اگر فیلتر کربن در فاصله زمانی مناسب تعویض نشود، تاثیر حذف کلر کاهش می یابد و حتی در بعضی موارد آلاینده های انباشته شده در فیلتر کربن به درون آب برگشت داده می شوند. این مساله خوب نیست و علاوه بر این، نمونه های متعددی از آلودگی باکتریایی در ارتباط با عدم تعویض به موقع فیلترهای دستگاه تصفیه آب خانگی وجود داشته است.
هنگامی که کلر از بین می رود، خطر رشد باکتریایی در پایین فیلتر کربنی بوجود می آید. در شرکتdrink more water فیلترهای کربن بطور مرتب شستشوی معکوس می شوند و در فواصل زمانی تعیین شده، تعویض می گردند. تعمیر، نگهداری و جایگزینی فیلتر تصفیه آب توسط مهندسین آموزش دیده مطابق با برنامه های مشخص انجام می شود.
۴. فیلتر UV یا اشعه ماورا بنفش
از آنجایی که در فرایند تولید آب شرب، کلر از آب حذف می شود، لازم است آب به طریق دیگری ضدعفونی و استریل شود. دو روش ضدعفونی کردن و حذف مواد شیمیایی به کار گرفته می شود. اولین تکنولوژی ضد عفونی با اشعه ماورای بنفش فیلتر UV است. برای اطمینان از اینکه آب تصفیه شده باقیمانده، کاملا عاری از هر نوع آلودگی میکروبیولوژیکی است. در این مرحله از فرایند، آب از میان محفظه ویژه ای عبور میکند که در آن نور ماورا بنفش زیادی تابیده می شود. این نوع ماورا بنفش، به عنوان عامل قدرتمند استریل عمل می کند.
اگر هر باکتری، ویروس یا آلاینده های میکروبیولوژیکی دیگری در آب وجود داشته باشند، نور ماورا بنفش در طول موج خاصی مواد ژنتیکی را در این موجودات تخریب می کند و امکان تولید مثل و تکثیر باکتریایی یا ویروسی را نیز از بین می برد.
در طول پیش تصفیه، قبل از فرایند تصفیه آب اسمز معکوس ، موجودات به سرعت میمیرند و حذف می شوند. فرایند تصفیه آب در کارخانه، دارای تکنولوژی های گسترده کنترلی هستند. به عنوان مثال: در طول زمان تاثیرات لامپ های ماوراء بنفش تدریجا رو به کم شدن هستند. یک دستگاه نظارت لامپ یو وی وجود دارد که شدت واقعی لامپ یو وی را اندازه گیری می کند. هنگامی که لامپ جدید است (هر ساله تعویض می شود)، مانیتور صد درصد را میخواند یعنی همان خط عرضی. زمانیکه مانیتور به نود و پنج درصد میرسد زنگ هشداری به صدا در می آید، برای اینکه نشان دهد لامپ نیاز به تعویض دارد.
۵. پیش فیلتر تصفیه آب یک میکرونی
زمانیکه آب از طریق نور اشعه ماورا بنفش استریل شد، به یک مجموعه فیلتر تصفیه آب دیگر می رود. دقت این فیلترهای آب یک میکرون است. این بدان معناست که هیچ چیز بیش از یک میکرون از آنجا عبور نمی کند. بنابراین اگر هر چیزی با نور اشعه ماورا بنفش کشته شود، فیلترهای پیش تصفیه آن را جدا میسازند. یک فیلتر تصفیه آب یک میکرونی قادر به از بین بردن ویروس ها، باکتری ها، انگل ها و دیگر موجودات مضر می باشد.
۶ و 7 . دو مرحله تصفیه آب اسمز معکوس
تصویر زیر محور اصلی سیستم تصفیه آب در کارخانه را نشان میدهد. این واحد حدود ۶۰ گالن (معادل 222 لیتر) از خالص ترین و شیرین ترین آب ها را در هر دقیقه به گردش در می آورد. این دستگاه تصفیه آب از یک پمپ 20 HP که شبیه یک موتور جت است، بهره می گیرد. محیط این دستگاه نیز بسیار تمیز نگه داشته می شود.
اسمز معکوس واقعا قلب فرایند تصفیه آب است. بسیاری از مردم در مورد فرایند اسمز شنیده اند. اسمز یک فرایند طبیعی است که به موجب آن آب با فشارهای مختلف از سراسر غشا بین یک طرف آن و سمت دیگرش عبور می کند.
همانطور که اسمز جای می گیرد، غلظت مواد محلول در هر طرف غشاء به صورت متعادل تری حرکت می کند. این چنین است که هرچه محلول غلیظ تر باشد تمایل بیشتری به رقیق تر شدن دارد و هر چه محلول رقیق تر باشد تمایل بیشتری به غلیظ تر شدن دارد. بسیاری از مردم اسمز را بعنوان فرایندی می شناسند که طی آن سلول های زنده، مواد مغذی را دریافت و مواد زاید را دفع می کنند.
در فرایند اسمز معکوس، در سراسر غشاء، زمانی که ناخالصی ها را پشت سر گذاشتند، برای افزایش آب، از پمپ های تولید فشار بالا استفاده می شود. به عبارت دیگر فشار بالا باعث غلیظ تر شدن ناخالصی ها در یک طرف غشا می شود. تنها آب خالص قادر به عبور از غشا است، حتی ناخالصی های حل شده که از طریق تصفیه معمولی نمیتوانند حذف شوند، توسط دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس گرفته و حذف می شوند.
یک ویژگی دستگاه اسمز معکوس یا آب شیرین کن در شرکت DrinkMore Water بهره برداری از تکنولوژی state-of-the-art در تصفیه آب و نیز کنترل کیفیت می باشد. هر قطره از آب تصفیه شده باید از تقریبا بیست لایه غشای اسمز معکوس عبور کند. اینگونه است که در واقع 99.5 % از ناخالصی های محلول حذف می شود.
حتی اگر یک تغییر جزیی در کیفیت تصفیه آب رخ دهد، یک زنگ هشدار فعال شده و کل دستگاه فیلتراسیون خاموش می شود. در شرکت DrinkMore Water به این امر واقف خواهید بود که در طول ۸ سالی که تجهیزات آب را تصفیه کرده و در بطری می ریزد، این زنگ هرگز به صدا در نیامده است.
نتیجه کار درجه ای از خلوص است که در نوع خود دومی ندارد. این شرکت دومین واحد از دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس را به منظور در دست بودن آب کنسانتره، نصب کرده است. از این دستگاه تصفیه آب در دومین بخش RO استفاده می شود و می تواند ۲۵ % از آب های اضافی (پساب) را بازیافت کند. یعنی در حال حاضر حدود ۹۰ % بازیافت در کارخانه وجود دارد که کاملا مناسب است.
۸. تصفیه آب با ازن - ازناسیون
مهمترین بخش ضدعفونی کردن و حذف موادشیمیایی در تصفیه آب، به عنوان ازناسیون شناخته شده است. برای اطمینان از اینکه آب تصفیه شده عاری از هرگونه آلودگی میکروبیولوژیکی است، از این روش تصفیه آب استفاده می شود. ازناسیون به اکسیژن متکی است.
فرایند اوزوناسیون، اکسیژن مولکول عمومی O2 را می گیرد و آن را از یک محفظه خاص عبور می دهد، که در معرض بار الکتریکی با ولتاژ بالا قرار می گیرد. (این نوع از تولید اوزون، به نام تخلیه پلاسمای سرد نامیده می شود) الکتریسیته باعث تقسیم و ترکیب مولکول های اکسیژن در انرژی بالاتر می شود که به شکل اوزون O3 شناخته می شود. این اوزون سپس به داخل آب تصفیه شده به طور مداوم تزریق می شود.
معمولا یک کارخانه مدرن آب معدنی از ازون در چند مرحله از فرایند تصفیه آب استفاده می کند. در کارخانه DrinkMoreWater سیستم تزریق ازن درست در واحد خروج دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس استفاده شده است. هدف از این کار، نگهداری ۱۰۰ % بهداشتی و عاری از باکتری، تک تک بخش های سیستم تصفیه آب می باشد.
9. تصفیه آب بیشتر با اشعه ماورا بنفش
در این کارخانه یک سیستم ضد عفونی دیگر قرار دارد که اشعه ماورا بنفش را قبل از رسیدن به مخزن ذخیره به آب می تاباند. مخزن ذخیره از جنس استیل ضد زنگ است.
۱۰. ازناسیون بیشتر
به طور خلاصه در مورد فواید مایع ازون صحبت کردیم. ازون یک ماده ضدعفونی کننده بسیار قوی است و قادر به اکسید کردن طیف بسیار وسیعی از آلاینده ها می باشد. در حقیقت ازون در مقابل بسیاری از انواع ناخالصی ها و موجودات بسیار ریز موثر است. مانند انگل ها، که کاملا در برابر کلر مقاوم و غیر قابل نفوذ هستند.
اما ازون چقدر قدرتمند است؟
باید بدانید بعنوان یک اکسیدان حدود ۱۵۰۰ بار موثرتر از کلر است. در زندگی واقعی، ازون نقش بسیار موثری در کشتن انگل دارد. آزمایشات نشان داده اند که در سطوح غلظت عادی (۱قسمت در میلیون) ازون در یک تماس پنج دقیقه ای میتواند 99.99 % از اووسیست کریپتوسپوریدیوم cryptosporidium oocysts را از بین ببرد.
با این حال، کلر تاثیری بر اووسیست کریپتوسپوریدیوم، حتی با غلظت ۳۰۰۰۰ قسمت در میلیون و آن هم برای یک دوره هجده ساعته ندارد. غلظت استاندارد کلر در آب شیر حدود ۳ قسمت در هر میلیون است. تصور کنید ۳۰۰۰۰ قسمت در میلیون چه طعمی دارد.
ازون وضعیت ثابتی برای اکسیژن نمی باشد و در طول دوره چند دقیقه ای به حالت O2 طبیعی میرسد. این سیستم ضدعفونی state-of-the-art ساده و در عین حال قدرتمند می باشد و از همه بهتر اینکه به هیچ اکسیژن طبیعی و هیچ مواد شیمیایی یا افزودنی عجیب و غریبی متکی نمی باشد.
پس این اوزون در کجا ذخیره می شود؟ در مخازن ذخیره سازی.
۱۱. ذخیره سازی، ازناسیون و بازیابی
پس از اینکه آب از ده گام قبلی گذشت، به سمت فازهای بازیافت و ذخیره سازی حرکت می کند. این سیستم بازیافت و ذخیره طوری طراحی شده است که شرکت DrinkMore Water میزان خالصی فوق العاده خود را حفظ خواهد کرد و با هر گونه ماده یا موادی که در هر حالی میتوانست با کیفیت آب سازگار باشد، در تماس نخواهد بود.
از ویژگی های آب شرکت DrinkMore Water یک سیستم ذخیره کاملا ساخته شده از استیل ضد زنگ می باشد. بسیاری از مردم از اینکه جنس برنج یکی از اجزا کلیدی سیستم های لوله کشی است و میتواند منبع اصلی آلودگی های سربی باشد بی اطلاع هستند. تنها با استفاده از استیل ضد زنگ از این مشکل و مشکل تداخل با مواد دیگر اجتناب می شود.
مخزن تصفیه آب و پمپ تصفیه آب کاملا ضد زنگ هستند. اما با این وجود، آب پس از تصفیه، به راحتی در مخزن تصفیه آب ذخیره نمی شود. بلکه آب به طور مداوم از طریق حلقه چرخش در حرکت می باشد. در طول بازیافت، ازون اضافی بصورت دوره ای، برای حفظ شرایط کاملا استریل و عاری از باکتری به سیستم اضافه می شود. کل سیستم از طریق پیشرفته ترین تکنولوژی آنالیزورها و کنترلگرهای موجود در بازار امروز کنترل می شود.
این کنترلرهای کوچک، در واقع سلول های جاری هستند که به طور مداوم نمونه مخازن ذخیره ساز را کنترل می کنند. درون این سلول های جاری، حسگرها وجود دارند که متغیرهای مختلف مانند غلظت ازون، PH ، هدایت الکتریکی آب و غیره را نظارت و کنترل می کند. این حسگرها داده ها را به پنل تحلیلگر داده و ثبت می کنند.
۱۲. فرایند بطری سازی
هنگامی که یک بطری از آب تصفیه شده پر شده است، آب مستقیما از حلقه چرخش مداوم کشیده شده و سیستم بطری سازی آن را استفاده کرده است. مانند تمام بخش های سیستم ذخیره آب، در اینجا نیز تمام تجهیزاتی که با آب در تماس است از استیل ضد زنگ ساخته شده است. اما فرایند بطری سازی به دلیل حساسیت بالا به شکل ویژه طراحی شده است.
**ن