اهمیت پیش تصفیه فاضلاب در روش اسمز معکوس
1403-04-17 1403-04-16 22:53
مدیر سایت اهمیت پیش تصفیه فاضلاب در روش اسمز معکوس
مقدمه ای درباره پیش تصفیه
با تغییر آب‌وهوای جهان و کاهش ذخیره آب‌های روی زمین، یکی از مهم‌ترین مسائل پیش روی بشر تأمین آب برای مردم جهان است. به همین دلیل، روش‌های تصفیه آب از اهمیت بالایی برخوردار شده‌اند و در سال‌های اخیر، کشورهای مختلف سعی در راه‌اندازی سیستم‌های تصفیه آب داشته‌اند. یکی از مراحل مهم در گندزدایی آب، توجه به اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب است که در این مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت.
آشنایی با دانش اسمز معکوس
یکی از فرایندهای پرتکرار طبیعت، اسمز است. در این روش، آب از محلی که غلظت بیشتری دارد به سمتی که غلظت کمتری دارد جریان پیدا می‌کند. هنگامی‌که به گیاهان تشنه آب می‌دهید، این گیاهانی که به دلیل کمبود آب پژمرده‌اند و غلظت مواد در سلول‌های آن‌ها زیاد است، آب را به روش اسمز از محیط دریافت می‌کنند و سلول‌های آن‌ها از آب پر می‌شود.
در روش اسمز معکوس، این فرایند به‌صورت برعکس انجام می‌شود و در حقیقت برای انجام این کار ما به یک فشار اضافه احتیاج داریم. طبق تعریفی که در بخش قبل ارائه داده شد، نیروی اسمزی سعی دارد آب را از بخشی که رقت کمتری دارد به بخش غلیظ‌تر منتقل کند تا غلظت دو سمت غشای نیمه‌تراوا یکسان شوند. حالا اگر بخواهیم برخلاف این نیروی طبیعی عمل کنیم نیازمند اعمال فشار هستیم تا آب برعکس از بخش رقیق‌تر به بخش غلیظ‌تر وارد شود.
در مسیر اسمز معکوس، این کار باعث می‌شود املاحی که در آب رقیق‌تر هستند به آب غلیظ وارد شوند. این آب غلیظ در حقیقت پساب بوده و باید از سیستم خارج شود. در طول مسیری که پساب در داخل سیستم گندزدا عبور می‌کند، نیروی خارجی به بخش رقیق وارد شده و املاح موجود به‌آرامی از غشای نیمه‌تراوا که به ممبران معروف است ، عبور کرده و به پساب وارد می‌شوند.
دلیل احتیاج به پیش تصفیه قبل از اسمز معکوس
یکی از مهم‌ترین مراحلی که در تصفیه آب به روش اسمز معکوس وجود دارد، توجه به اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب قبل از ورود به بخش اسمز معکوس است. همان‌طور که در بخش بالا نیز اشاره شد، غشاهای بسیار نازکی در تصفیه آب به روش اسمز معکوس وجود دارند که غشای نیمه‌تراوا نام دارند.
اگر به اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب پی نبرید، املاح و ذرات بزرگی که در پساب اولیه وجود دارند به بخش اسمز معکوس ورود کرده و غشاهای نیمه‌تراوا (ممبران) را به‌سرعت می‌پوشانند. درست است که این غشاها چند وقت یکبار باید تعویض یا شسته شوند، اما وجود این ذرات بزرگ باعث می‌شوند که این فرایند در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر انجام شده و عمر دستگاه رفته‌رفته کاهش بیابد.
یکی دیگر از دلایل اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب، افزایش نیروی وارده به دلیل افزایش TDS آب است. هرچه مواد موجود در بخش رقیق بالاتر باشد، TDS آب افزایش بیشتری پیدا کرده و نیروی بیشتری برای عبور این مواد لازم است. این اتفاق سبب می‌شود به دستگاه تصفیه آب فشار بالایی وارد شده و کیفیت دستگاه کاهش بیابد.
پس با پیش‌تصفیه آب ورودی به دستگاه‌های تصفیه آب می‌توان میزان آب‌دهی این غشاها را افزایش داد و کارایی دستگاه‌های تصفیه را بیشتر کرد به‌طوری‌که نیازی به تعویض سریع ممبران اسمز معکوس نباشد.
روش‌های مختلف برای پیش‌تصفیه فاضلاب
برای ازبین‌بردن هر موردی که سبب گرفتگی غشاهای اسمز معکوس می‌شود، روشی وجود دارد. باتوجه‌به اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب، باید از روشی مناسب برای حذف مواد زائد بهره ببریم. در زیر به تعدادی از این روش‌های پیش‌تصفیه اشاره خواهیم کرد.
مواد بیولوژیکی
موجودات زنده ریز یا میکروارگانیسم‌ها درصورتی‌که به غشاهای نیمه‌تراوای اسمز معکوس راه پیدا کنند، در این بخش تجمع پیدا کرده و رشد می‌کنند. این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند باکتری یا جلبک باشند که اگر به‌سرعت از محیط حذف نشوند سریعاً رشد می‌کنند و سوراخ‌های ریز این غشا را می‌پوشانند.
کندن و جداسازی این میکروارگانیسم‌ها از غشاها کار بسیار سختی بوده و حتی گاهی باید فیلترهای اسمز معکوس دور انداخته شوند. برای جلوگیری از این اتفاق، روش‌های کلرزنی وجود دارند که قبل از اسمز معکوس قرار می‌گیرند. در این روش با تزریق کلر به داخل محفظه، کلر با غشا و ماده ژنتیکی مواد بیولوژیک واکنش داده و آن‌ها را می‌کشد یا از رشد آن‌ها جلوگیری می‌کند.
علاوه بر کلر، می‌توان از اشعه ماوراء فرابنفش و ازن برای کاهش فعالیت بیولوژیکی و ذرات معلق باکتریایی کمک گرفت. برای حذف مواد باقی‌مانده از باکتری‌ها و موجودات ریز نیز می‌توان از انواع روش‌های فیلتراسیون کمک گرفت تا آب خالص به غشاها برسند.
رسوب مواد نامحلول
یکی از دلایل اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب به‌خاطر وجود جامدات نامحلول و معلق است. در آبی که باید تصفیه شود دو دسته از جامدات وجود دارند. یک دسته از آن‌ها، جامدات کلوئیدی نام دارند که قطری برابر با یک میکرون دارند. دسته دیگر جامدات غیر کلوئیدی هستند که با ته‌نشین‌سازی حذف می‌شوند.
جامدات کلوئیدی به کمک بعضی روش‌های فیلتراسیون قدرتمند مانند اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون از محیط حذف می‌شوند و کار غشاهای نیمه‌تراوا را راحت می‌کنند. به کمک فیلتر کارتریجی می‌توان از سیستم تصفیه در برابر ذرات ریز میکرونی محافظت کرد.
به کمک صافی توری اولیه می‌توان ذرات بزرگ مانند سنگ و ماسه را از محیط اولیه خارج کرد. فیلتر شنی‌ها ، مواد جامد معلق را در محیط کاهش داده و حذف می‌کنند.
رسوب نمک‌هایی با قابلیت انحلال پایین
نمک‌های مختلفی با ویژگی‌های شیمیایی متفاوت وجود دارند. به دلیل همین تفاوت‌های شیمیایی، نمک‌ها با سرعت‌های مختلفی در آب حل می‌شوند و حتی بعضی از آن‌ها قدرت انحلال‌پذیری پایینی دارند. زمانی که قدرت انحلال‌پذیری نمکی پایین باشد، این نمک درصورتی‌که در تراکم بالا مورداستفاده قرار بگیرد از حالت محلول به حالت نامحلول درآمده و رسوب می‌کند.
به همین دلیل، باتوجه‌به اهمیت پیش‌تصفیه فاضلاب، باید این نمک‌ها را از محیط خارج کرد تا با افزایش غلظت در سمت غشای نیمه‌تراوا رسوب نکنند. برای جداسازی این نمک‌ها، باید یون‌های کلسیم و منیزیم را از محیط حذف کرد یا این‌که از کمپلکس‌های شیمیایی برای جلوگیری از رسوب آن‌ها استفاده کرد. راه دیگر نیز تنظیم میزان pH است، چراکه بر سرعت و قدرت انحلال تأثیر بسیاری دارد.
