تصفیه آب صنعتی به منظور بهینه سازی کیفیت آب ورودی و قابل استفاده کردن آن در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعمیر و نگهداری دستگاه تصفیه آب صنعتی اهمیت زیادی دارد، زیرا در صورت عدم نگهداری مناسب و سهل انگاری در انجام تست‌های عملکردی، علاوه بر کاهش عملکرد دستگاه و کم شدن کیفیت آب خروجی،از طول عمر دستگاه تصفیه آب صنعتی نیز کاسته خواهد شد. به منظور تعمیر و نگهداری دستگاه تصفیه آب می‌بایست از شرکت‌های متخصص و پرسابقه در این زمینه بهره گرفت. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص نحوه کار دستگاه تصفیه آب صنعتی و مراحل طراحی آن تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.
تصفیه آب صنعتی چیست؟
سیستم تصفیه آب صنعتی یکی از کاربردی‌ترین سیستم‌ها در مراکز صنعتی است که می‌تواند هر نوع آبی را با کیفیتی تعریف شده تصفیه کند. فرایندها و روش‌های مورد استفاده در این سیستم بر حسب کیفیت آب خروجی، شرایط، کاربرد آب در صنعت و … متفاوت است.
دستگاه تصفیه آب صنعتی، آب آلوده و بی‌کیفیت را مطابق با استانداردهای تعریف شده به آبی تمیز و باکیفیت تبدیل می‌کند. در این فرایند ترکیبات و ناخالصی‌هایی که در چرخه انجام فرایندهای صنعتی مناسب نیستند از آب با روش‌های مختلفی جدا شده و بعد مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای تصفیه آب صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تامین آب آشامیدنی به خصوص در مناطقی که دسترسی به آب سالم و تصفیه شده وجود ندارد.
- استفاده از تصفیه آب صنعتی در نیروگاه‌ها به منظور تولید آبی دمین یا بدون ناخالصی جهت استفاده در انواع نیروگاه‌ها به ویژه نیروگاه‌های بخار.
- استفاده از دستگاه تصفیه آب صنعتی در صنعت کشاورزی و دامداری
- کارخانه‌های پتروشیمی، کاغذسازی، نساجی، داروسازی، صنایع غذایی و تولید رنگ نیز استفاده زیادی از دستگاه تصفیه آب صنعتی می‌کنند.
طرز کار دستگاه تصفیه آب صنعتی
بر حسب میزان آلودگی آب و کیفیتی که از آب تصفیه شده انتظار می‌رود و میزان حذف آلودگی‌ها، از روش‌ها و تکنولوژی‌های مختلفی برای تصفیه آب صنعتی استفاده می‌شود. یکی از روش‌های تصفیه آب صنعتی، تصفیه به صورت اسمز معکوس یا RO است. مراحل تصفیه آب با سیستم اسمز معکوس شامل مراحل ذیل است:
مرحله اول:
آنالیز آب ورودی و آب خروجی مورد نیاز- طراحی سیستم تصفیه آب صنعتی به صورت اسمز معکوس بر اساس آبی که انتظار داریم سیستم برای ما تولید کند، انجام می‌گیرد. به آب خروجی و مورد انتظار Permeateمی‌گویند، علاوه بر کیفیت، حجم آب خروجی نیز می‌بایست تعیین گردد. حجم یا دبی آب مورد نیاز با واحد متر مکعب در روز تعیین می‌شود. کیفیت آب مورد نیاز نیز با پارامتر TDS مشخص می‌گردد. علاوه بر این موارد، کیفیت آب ورودی و دبی آبی که قرار است تصفیه شود نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
مرحله دوم:
تعیین الگو – در سیستم اسمز معکوس 3 جریان پیوسته، ناپیوسته و نیمه پیوسته مورد استفاده قرار می‌گیرد. در دستگاه تصفیه آب صنعتی از جریان پیوسته استفاده می‌شود. در جریان پیوسته آب ورودی تنها یکبار از درون سیستم عبور و یکبار با ممبران اسمز معکوس برخورد پیدا کرده و از سیستم خارج می‌شود. سیستم جریان ناپیوسته زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که آب ورودی از نوع پساب یا فاضلاب است.
مرحله سوم:
انتخاب نوع ممبران – انتخاب نوع ممبران مورد استفاده در سیستم اسمز معکوس همیت زیادی داشته و به المان‌هایی چون آب ورودی، کیفیت مورد انتظار آب خروجی، فولینگ آب ورودی و اولویت هزینه‌های سرمایه گذاری یا عملیاتی بستگی دارد. در دستگاه تصفیه آب صنعتی اغلب از آب دریا یا آب لب شور استفاده می‌شود. اغلب اگر خوراک ورودی آب دریا باشد از ممبران SW و اگر خوراک ورودی آب لب شور باشد از BW استفاده می‌شود. همچنین اگر TDS یا کیفیت آب خروجی کمتر از 10000 میلی گرم بر لیتر باشد از ممبران BW و اگر بالاتر از این حد باشد از ممبران SW استفاده می‌شود.
مرحله چهارم:
تعیین فلاکس طراحی یا (f): فلاکس طراحی بر حسب منبع آب ورودی و کیفیت پیش تصفیه آب ورودی تعیین می‌شود. اغلب از جدول استاندارد و تعریف شده‌ای برای تعیین فلاکس استفاده می‌شود. برای مثال اگر SDI آب ورودی کمتر از 1 و ماکزیمم عنصر بازیافتی 30 درصد باشد، از فلاکسی بین 36 تا 43 LMH استفاده می‌گردد.
مرحله پنجم:
تعداد المان اسمز معکوس – تعداد ممبران‌هایی که می‌بایست در دستگاه تصفیه اسمز معکوس قرار گیرد به سطح فعال غشا، فلاکس طراحی و دبی مورد نیاز آب خروجی بستگی دارد. در واقع تعداد ممبران مورد نیاز از نسبت دبی آب خروجی تقسیم بر حاصل ضرب فلاکس طراحی و سطح فعال غشا حاصل می‌شود.
مرحله شش:
تعداد پرشروسل یا (PV) مورد نیاز – باید مشخص شود که هر ممبران در چه تعداد محفظه فشار یا پرشروسل قرار گیرد. پرشروسل‌ها از 1 تا 8 المان دارند. نسبت تعداد ممبران بر ظرفیت پرشروسل ، تعداد پرشروسل‌ها را مشخص می‌کند.
مرحله هفتم:
مشخص کردن تعداد مراحل- با توجه به کیفیت مورد انتظار آب خروجی و یا ناخالصی‌های آب ورودی، سیستم اسمز معکوس چند مرحله‌ای خواهیم داشت. برای مثال اگر تعداد پرشروسل 6 عدد باشد و سیستم دو مرحله‌ای طراحی گردد، 6 ممبران در سری اول و 6 ممبران در سری دوم مورد استفاده قرار گرفته و 12 ممبران سری عملیات تصفیه آب صنعتی را انجام می‌دهند. تعداد ممبران مورد نیاز در آب دریا (SW) از آب لب شور یا (BW) بیشتر خواهد بود.
مرحله هشتم:
در هر مرحله چه تعداد ممبران قرار داده و نسبت مراحل چقدر باشد- با استفاده از نسبتی تعداد ممبران در هر مرحله مشخص می‌گردد. برای مثال در سیستم 2 مرحله‌ای با درصد ریکاوری 75 درصد در هر مرحله 2 ممبران قرار داده می‌شود.
مرحله نهم:
آنالیز طرح با کمک نرم افزار ـ استفاده از نرم افزارهای طراحی سیستم RO اهمیت زیادی دارد. برای مثال نرم افزار ROSA و یا نرم افزار WAVE از جمله این نرم افزارها به شمار می‌روند.
مرحله دهم:
بالانس جریان خروجی- در نتیجه افت فشار در مسیر عبور آب ورودی از ممبران‌ها و افزایش فشار اسمزی وجود خواهد داشت، این عارضه سبب می‌گردد تا سیست اسمز معکوس با ظرفیتی کمتر از حد انتظار کار کند و عملکرد مناسبی نداشته باشد. طراح سیستم اسمز معکوس این موارد را شناسایی و با استفاده از راهکارهایی آن را برطرف می‌کند.
مراحل تصفیه آب برای مصارف صنعتی و آشامیدنی
فرایند تصفیه آب صنعتی را می‌توان در سه مرحله پیش تصفیه،تصفیه و تصفیه نهایی خلاصه کرد. این مراحل عبارتند از:
مرحله پیش تصفیه:
در این مرحله حذف و جداسازی ذرات معلق و نامحلول در آب ورودی یا خوراک انجام می‌پذیرد. به این ذرات نامحلول (TSS) می‌گویند. ته نشینی، انعقاد، لخته سازی، فیلتراسیون فیزیکی و غشایی و … از مراحلی است که در این فاز انجام می‌پذیرد. ته نشینی زمانی صورت می‌گیرد که آب ورودی برای مدت زمان مشخصی در مخازن با ظرفیت مشخص قرار می‌گیرند و تا ذرات نامحلول در این مخزن ته نشین شوند. تانک‌های مورد استفاده می‌توانند مستطیلی، دایره ای و مربعی باشند، هرچند هندسه تانک‌ها در میزان ته نشینی آب ورودی یا خوراک موثر است. انعقاد یا لخته سازی نیز از دیگر فرایندهای جداسازی ذرات معلق به شمار می‌رود.
برای جداسازی مواد و ذرات معلقی که امکان جداسازی آن‌ها با روش ته‌نشینی وجود ندارد از این روش استفاده می‌شود. به این منظور مواد منعقدکننده‌ای به آب وارد می‌شود و از طریق خنثی سازی بار الکتریکی ذرات، ذرات کوچک‌تر به هم متصل شده و قابلیت ته نشین شدن پیدا می‌کنند. یکی دیگر از مراحل فیلتراسیون فیزیکی است. به منظور جداسازی ذرات با اندازه‌های مشخص می‌توان از روش‌های مختلف فیلتراسیون استفاده کرد. فیلترهای شنی، کیسه‌ای، میکروفیلترها، دیسک فیلترها و … از جمله مهم‌ترین فیلترهای مورد استفاده در این مرحله است.
مرحله تصفیه:
این مرحله خود مراحل مختلفی چون گندزدایی، تنظیم PH، رزین‌های تبادل یونی و … را در بر می‌گیرند. گندزدایی به منزله حذف میکروارگانیسم‌های موجود در آب است. گندزدایی سبب حذف باکتری‌ها، انواع انگل‌ها، ویروس‌ها و … در آب می‌شود. به این منظور از ترکیبات گاز کلر یا گاز کلر استفاده می‌شود. میزان مجاز کلر حدود نیم‌میلی‌گرم در لیتر است. البته علاوه بر کلرزنی از پرتودهی، پرتو ازن، فرابنفش، اشعه گاما و حرارت دهی جهت گندزدایی آب ورودی استفاده می‌کنند. تنظیم PH از دیگر مراحل تصفیه آب است، PH در آب شرب بین 6.5 تا 7.5 است.
میزان PH در آب صنعتی نیز اهمیت زیادی دارد، زیرا PH بالا سبب خوردگی لوله‌ها و اتصالات شده و طول عمر مفد تجهیزات را کاهش می‌دهد. PH مناسب آب نیز سبب افزایش طول عمر ممبران خواهد شد. استفاده از رزین‌های تبادل یونی جهت حذف برخی یون‌ها در آب مانند حذف سولفات، سیلیکات، کلسیم، منیزیم و … استفاده می‌شوند. در صنایع آب و فاضلاب، دارویی، پتروشیمی، صنایع هسته‌ای و … به این مرحله از فرایند تصفیه آب صنعتی توجه بسزایی می‌شود.
مرحله تصفیه نهایی:
جهت بهینه‌سازی کیفیت آب مورد استفاده از تصفیه نهایی آب استفاده می‌گردد. استفاده از رزین‌های تصفیه آب از موارد مورد استفاده در این مرحله است. تصفیه نهایی آب به دو عامل بستگی دارد: علت استفاده از آب صنعتی و صنعتی که آب در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال آب خروجی از دستگاه تصفیه آب صنعتی در صنایعی نظیر داروسازی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و کارشناسان از رزین‌های تصفیه آب جهت تصفیه نهایی آآلبآب و خلوص بالاتر آن اقدام می‌کنند.