تصفیه غشایی فاضلاب چیست؟
سال 1748 یک فیزیکدان فرانسوی به اسم انتونی نالت پدیده ای را برای اولین بار که امروزه، به اسم اسمز معکوس است کشف کرد.
فرایندی است که اگر آب از غشای نیمه تراوا عبور کند تا برقراری حالت تعادل از محلولی با غلظت کمتر به سمت یک محلولی با غلظت بیشتر حرکت خواهد کرد. بعد از 200 سال، برای ابداع اولین سیستم اسمز معکوس محققان این پدیده را به کار گرفتنداند.
آن ها فهمیدند که با اعمال کردن نیرو به یک محلول مایع با آلایندگی زیادی، آب می‌تواند کماکان از غشا در تصفیه فاضلاب عبور کند، در حالی که آلاینده ها قادر به عبور از غشا نیستند.
به منظور حذف کردن ذرات خیلی ریز مثل ویروس ها، نمک ها، و همچنین آفت کش ها و بیشتر ترکیبات آلی آب را می‌توان، تحت فشار بالا یا خلأ از غشا نازکی عبور داد.
اولین سیستم های غشایی
اولین نمونه سیستم های غشایی، سیستم های اسمز معکوس بوده‌اند که در تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی به کار گرفته شدند.
نمونه های اولیه به بازیابی و استفاده دوباره از آب و یا تغذیه آب های زیرزمینی، در منطقه هایی که از لحاظ جغرافیایی با کمبود آب مواجه بودن، محدود بود.
می‌توان سیستم های اسمز معکوس را به منظور حذف کردن مواد جامد محلول و یون ها و همچنین حذف کردن مواد آلی از جریان خروجی تصفیه ثالثیه با کیفیت بالا به خاطر زلال سازی فاضلاب شهری برای تغذیه آب های زیرزمینی و یا استفاده مجدد به کار برد.
از انواع فرآیند جداسازی غشایی عمده می‌توان به نانو فیلتراسیون، الکترودیالیز، اسمز معکوس، میکرو فیلتراسیون، اولترا فیلتراسیون، تراوش تبخیری و جداسازی گازی اشاره کرد.
توجه بیشتر به حفاظت از محیط زیست، درخواست کردن برای آب تمیز و بازده انرژی بالا، به کار گیری از این فرایند های غشایی را زیاد کرده است.
در این بین اولترا فیلتراسیون، اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون از انواعی از روش های تصفیه غشایی است که فاز جداسازی را بر پایه اختلاف فشار انجام می‌دهند
و همچنین در فرایند های تصفیه آب و فاضلاب، استفاده می‌شوند و در ادامه به توضیح آن ها می‌پردازیم.
نانو فیلتراسیون
شکلی از فیلتراسیون، نانو فیلتراسیون است که به منظور جداسازی سیالات یا یون های مختلف غشاها را به کار می‌گیرد.
به خاطر اینکه این غشاها در فشار های خیلی پایین‌تری کار کرده‌اند و بعضی از مواد معنی را از خود عبور می‌دهند، NF در مواردی که حذف بالای مواد آلی مورد نیاز است و همچنین در حذف کردن متوسط مواد معدنی می‌تواند کاربردی باشد.
برتری این روش به اسمز معکوس این است که نانو فیلتراسیون بیشتر در بازیافت های بالاتری کار می‌کند،
و در نتیجه این کار، در آب کل مصرفی، صرفه جویی می‌شود که برآمده از سرعت جریان با غلظت پایین‌تری است.
از لحاظ هزینه‌ی انرژی و ابعاد حفرات و دفع یون، از بین روش های دیگر شرایط بهینه‌ای را ایجاد می‌کند.
اسمز معکوس
فرایند اسمز معکوس، توانا به حذف کردن باکتری، جامدات حل شده، و دیگر مواد میکروبی داخل آب است.
به طور کلی اسمز معکوس یک فرایند غشایی نفوذی هست که بر پایه نیرو محرکه فشاری عمل می‌کند.
این فرایند بیشتر برای شیرین سازی آب دریا استفاده می‌شود. ویژگی عالی روش اسمز معکوس، این است که هیچ گونه تغییر فازی در آن وجود ندارد
و مصرف انرژی نسبتا پایینی دارد و تقریبا همه غشاهای اسمز معکوس از جنس استارت سلولز و پلیمر هایی با ترکیبات پلی آمدی است.
اولترا فیلتراسیون
اغلب اولترا فیلتراسیون در جداسازی محلولی که به صورت مخلوطی از مواد مطلوب یا نامطلوب است، به کار گرفته می‌شود.
این را بدانید که اولترا فیلتراسیون تا اندازه ای بستگی به عواملی مثل بار و اندازه است
و انواع گونه‌هایی که از این غشاها برگشت داده می‌شود، شامل بیومولکول ها، پلیمرها و ذرات کلوئیدی می‌باشد.
نیروی محرکه برای انتقال دادن از غشا، اختلاف فشار می‌باشد.
فرآیندی UF بستگی به خواص فیزیکی غشا، مثل ضخامت، نفوذپذیری، متغیر های فرآیندی مثل فشار سیستم، غلظت، سرعت و دما دارد.
این سبک روش در تصفیه ضایعات امولسیونی نفت، در تصفیه کردن و پساب های نفتی و همچنین تغلیظ ماکرو مولکول های بیولوژیکی استفاده می‌شود.
میکرو فیلتراسیون
این میکرو فیلتراسیون فرآیندی است که در آن اندازه‌ی حفرات بین ٠/١ – ١٠ میکرون است و همچنین میکرو ارگانیزم ها قادر به عبور از آن نیستند.
این فرآیند برای جداسازی موادی با سایز کلوئیدی است که برای باقی ماندن ذرات بزرگتر از اندازه قطر حفرات از مکانیسم غربالی استفاده می‌کند.
از پلیمر های طبیعی و سنتزی مثل نیترات و یا استات سلولز، پلی یسولفون ها و پلی آمید ها استفاده می‌شود.
علاوه بر این، مواد معدنی مثل اکسید های فلزی، کربن و شیشه با پوشش زیرکونیا برای تولید این غشاها استفاده می‌شود.
بیشتر در فرایند های تصفیه آب آشامیدنی، در تصفیه خانه های آب و فاضلاب استفاده می‌شود.
تعدادی از کاربرد های این غشاها به شرح زیر می‌باشد:
– تصفیه آب آشامیدنی به منظور حذف ویروس، کدورت، جامدات معلق، رنگ و بعضی مواد آلی استفاده می‌شود.
– تولید کردن آب از پساب خروجی تصفیه خانه های فاضلاب شهری و یا صنعت
– گندزدایی آب های سطحی و زیرزمینی
– تولید آب صنعتی از آب سطحی