فیلتراسیون (تصفیه، پالایش و صاف کردن) یکی از فرایندهای اصلی و مهم در تصفیه آب و فاضلاب است. filtration فرآیندی است که ذرات معلق در آب را حذف می کند. فیلتر کردن یکی از روش های اصلی تصفیه فیزیکی است. با کمک این فرایند، سایرفرایندهای تصفیه ساده‌ترمی‌شود و بار وارد بر سیستم‌های تصفیه به شدت پایین می‌آید. برای فیلتر کردن ذرات موجود در آب و پساب، شیوه‌ها و روش‌های مختلفی وجود دارد که انتخاب درست آنها کمک میکند تا سیستم تصفیه بهتر عمل کند. در این مقاله قصد داریم انواع روش‌های فیلتر کردن آب و فاضلاب را معرفی کنیم.
انواع روش‌های فیلتراسیون
برای تصفیه فاضلاب به روش فیلتراسیون روش‌های متعددی وجود دارد. برای حذف ذرات موجود در آب از مکانیسم‌های متفاوتی استفاده میشود. به طور کلی می‌توان گفت که حذف ذرات معلق توسط تعدادی از مکانیسم های زیر انجام میشود:
- از صافی رد کردن (straining)
- لخته شدن (flocculation)
- رسوب (sedimentation)
- جذب سطح (surface capture)
استفاده از صافی برای فیلتراسیون
یکی از شیوه‌های رایج در فیلتراسیون، استفاده از صافی است. صافی ها (Strainers) عموما از یک سد فیزیکی ساده و نازک از جنس فلز یا پلاستیک ساخته شده اند. در تصفیه آب، صافی‌ها معمولا در ورودی سیستم تصفیه مورد استفاده قرار می گیرند تا اجسام بزرگ را حذف کنند. صافی‌ها به دو صورت دستی یا مکانیکی استفاده می‌شوند. این صافی ها معمولا از میله های عمودی تشکیل می شوند. فاصله بین میله ها از 1 تا 10 سانتی متر متغیر است. صفحه های ورودی می توانند میله های نزدیک به هم یا حتی به صورت صفحه فلزی یکپارچه باشند. صفحه فلزی یکپارچه معمولا برای از بین بردن لجن ریز و به ویژه جلبک ها در نظر گرفته شده است. بر این اساس می‌توان آشغالگیر را هم نوعی صافی تلقی کرد که از ورود ذرات بزرگ به داخل فرایند تصفیه جلوگیری میکند.
صافی یا فیلتر کارتریجی
فیلترها، معمولا در تصفیه آب استفاده می شوند و عموما از محیطی تشکیل شده است که در آن اکثر ذرات موجود در آب جذب می شوند. برخی از این فیلترها به صورت فیلترهای کارتریج یکبار مصرف ساخته می‌شوند. فیلترهای کارتریج‌دار برای مصارف خانگی و مصارف کوچک صنعتی مناسب هستند. نوعی بزرگتر از سیستم کارتریج وجود دارد که می توان آنها را تمیز کرد و یکبار مصرف نیستند. در بیشتر موارد، فیلترهای مورد استفاده در تصفیه آب شهری معمولا دارای شن یا مواد گرانول (به عنوان مثال آنتراسیت(anthracite) ، شیشه خرد شده یا سایر مواد سرامیکی (crushed glass or other ceramic material)، یا مواد معدنی نسبتا بی اثر (another relatively inert mineral) هستند.
فیلترهای گرانولی به دو روش مجزا مورد استفاده قرار می گیرند. این دو روش عبارتند از فیلتراسیون کند شنی و فیلتراسیون گرانش سریع rapid gravity یا فیلتراسیون فشاری. هنگامی که از صافی‌ها یا فیلترها به عنوان آخرین وسیله حذف ذرات از آب استفاده می شود، ممکن است قبل از فیلترها از مرحله دیگری برای جداسازی مایع از جامد (شفاف سازی clarification)، مانند ته نشینی، شناورسازی هوای محلول (فرآیندهای شناورسازی) یا احتمالا مرحله اولیه فیلتراسیون استفاده شود. گاهی از مدیا برای فیلتراسیون استفاده می شود که به فیلترها شباهت دارند اما به تنهایی و به عنوان فرآیند اصلی فیلتراسیون قابل استفاده نیستند. به عنوان مثال می توان به مخازن پر شده با کربن فعال دانه ای برای حذف مواد آلی محلول و ظروف پر شده با رزین تبادل یونی برای حذف یون های معدنی و آلی اشاره کرد.
انواع صافی ها و فیلترها
انواع مختلفی از صافی ها وجود دارد که کاربردهای متنوعی دارند. قسمت straining ممکن است از فلز یا مواد بی اثر مثل پلاستیک ، پنبه یا سرامیک ساخته شده باشد. اگر استرینینگ فلزی باشد میتواند به صورت شکل های مختلف مثل یک ورق سوراخ دار، یک شبکه میله ای یا به صورت دیسک و سیم بافته شده باشد. اگر پلاستیکی باشد میتواند به صورت یک توری یا نمد مرطوب باشد. در فیلترهای کارتریج ، کارتریج یکبار مصرف ممکن است به سادگی از یک ماده متخلخل و غیر قابل تراکم تشکیل شده باشد یا بر روی یک میله استوانه ای سیم پیچ شود. فیلترهای کارتریج عموماً در کاربردهای مقیاس کوچک مانند تصفیه آب خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.
صافی ها و فیلترهای دستی و مکانیکی
تنها چند نوع صافی به احتمال زیاد در تصفیه آب شهری کاربرد دارند. برخی از آنها نیاز به نظافت دستی دارند ، برخی دیگر به صورت مکانیکی و حتی به صورت خودکار هنگامی که افت فشار بر روی آنها به مقدار خاصی برسد ، تمیز می شوند. به طور کلی ، این صافی ها باید به طور خودکار تمیز شوند.
فیلتر کند شنی
در فیلتر کند شنی سرعت فیلتراسیون آهسته است. برای این منظور از نوع خاصی از فیلتر شنی استفاده میشود. در فیلتر کند شنی، شن و ماسه کوچکتر از شنی است که در فیلترهای سریع شنی استفاده می شود. مکانیسم های اصلی که در فیلترهای ماسه ای کند اتفاق می افتد عبارتند از:
- تجمع لایه ای از (debris) آشغال بر روی سطح فیلتر (صافی)
- جذب capture حدود 20 سانتی متر بالای شن
در این حالت debris مجاز به ایجاد فعالیت بیولوژیکی هستند که به تصفیه آب عبوری از آن کمک می کند. این لایه فعال بیولوژیکی اغلب schmutzdecke نامیده می شود. از آنجا که سرعت فیلتراسیون نسبتاً کند است ، مقاومت جریان در فیلترهای ماسه ای کند به آرامی ایجاد می شود و ممکن است تا 3 ماه طول بکشد تا غیر قابل استفاده شوند. از آنجا که سرعت صاف کردن کند است، برای عملکرد مناسب فیلتر کند شنی، یک منطقه وسیع مورد نیاز است. در نتیجه، فیلترهای بزرگ با حذف Schmutzdecke با حدود 5 سانتی متر شن معمولاً با وسایل مکانیکی تمیز می شوند. در نتیجه عمق شن تمیز کم میشود و باید به آن شن اضافه کرد. فیلتراسیون کند شنی روش اصلی تصفیه آب آشامیدنی قبل از تصفیه سریع شنی بود. اگرچه فضای زیادی اشغال میکند، اما همچنان از فیلترهای کند شنی به صورت گسترده استفاده می شود.
برای عملکرد صحیح فیلترهای کند شنی دو شرط مهم وجود دارد. در مرحله اول ، آب ورودی به فیلترها نباید حاوی مواد ضدعفونی کننده یا مواد شیمیایی دیگر باشد که ممکن است فعالیت بیولوژیکی Schmutzdecke را مختل کند. ثانیاً، اگر پیش تصفیه با انعقاد انجام شود، بیشتر ذرات حاصل باید به عنوان بخشی از پیش تصفیه حذف شوند، در غیر این صورت سرعت ایجاد مقاومت در برابر جریان افزایش می یابد.
استفاده از فیلترهای سریع گرانشی و فشاری برای فیلتراسیون
فیلتراسیون عمیق مدیا گرانولی را می توان تحت گرانش (فیلتراسیون گرانشی سریع) یا تحت فشار (فیلتراسیون فشاری) انجام داد. مکانیسم های اصلی حذف ذرات در هر دو حالت گرانش و فشار یکسان است. تفاوت اصلی بین دو حالت هیدرولیکی است. مخصوصا اینکه توزیع جریان بین فیلترها و کنترل جریان از طریق فیلترهای جداگانه صورت می گیرد. فیلتر مدیا اغلب شنی است. اما می‌توان از مواد بی اثر دیگری نیز استفاده کرد. انتخاب فیلتر به هزینه ها و دیگر اهداف و نیاز ها بستگی دارد. بخشی از شن ممکن است با anthracite جایگزین شود. تراکم (چگالی) کمتر آنتراسیت اجازه می دهد تا از اندازه دانه های بزرگتر استفاده شود به گونه ای که پس از شستشوی معکوس آنتراسیت بزرگتر در بالای شن کوچکتر قرار گیرد. به این ترتیب فیلتراسیون ابتدا از طریق مدیا بزرگتر و سپس مدیا کوچکتر انجام می شود تا به استفاده بهتر از عمق بستر فیلتر کمک کند.
مکانیسم فیلتراسیون در فیلترهای سریع گرانشی و فشاری
مکانیسم اصلی فیلتراسیون عمیق جذب بر روی سطح (surface capture) است. مساحت مدیا موجود برای جذب بر روی سطح به عمق و سایز مدیا بستگی دارد. عمق و اندازه ی مدیا بر فضای مورد نیاز جهت ذخیره مدیا موثر است. شکل فیلتر مدیا نیز بر جذب و ذخیره سازی آن تأثیر می گذارد. در نتیجه ذرات زاویه دار بر ذرات گرد ترجیح داده می شود. در انتخاب اندازه ذرات مدیا باید به این مساله که سطح مدیا ممکن است سریع مسدود شود توجه کافی داشت. صرف نظر از اینکه مواد سازنده ی مدیا از چه جنسی باشد، سایز آن در محدوده 0.5 تا 2 میلی متر می باشد. بیشترین کاربرد فیلتراسیون عمیق در تصفیه آب شهری پس از انعقاد، جهت شفاف شدن آب خروجی است. انتخاب انعقاد شیمیایی، کاربرد آن، نوع و میزان تصفیه و شفاف سازی، ماهیت و کمیت ذراتی که باید از طریق فیلتراسیون حذف شوند را کنترل میکند. که به نوبه خود بر انتخاب مدیای فیلتر ، عمق و میزان فیلتراسیون تأثیر می گذارد.
کاربرد فیلتراسیون عمیق در تصفیه آب
در تصفیه آب آشامیدنی ، اغلب فیلتراسیون عمیق آخرین و گاهی تنها مانع فیزیکی برای ذرات است. درنتیجه اطمینان از قابلیت عملکرد فیلترها در حصول اطمینان از کیفیت آب مطابق با استانداردها، عامل مهمی است. با این حال در این فیلترها نیز ممکن است مشکلاتی بروز کند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد. مشکلات عملکردی فیلترهای عمیق عبارتند از:
- از بین بردن مدیا هنگام شستشوی معکوس
- شستشوی معکوس ناکارآمد و چسبیدن گل به مدیا
- استفاده از فیلتر کوتاه هنگام افزایش سرعت سر ریز یا مسدود شدن سریع مدیا
این مشکلات به دلیل شستشوی نامناسب، استفاده بیش از حد از میزان پلی الکترولیت، وجود جلبک هایی که فیلتر را مسدود میکنند، انتخاب نا مناسب عمق و اندازه ی فیلتر است.
فیلترهای با جریان رو به بالا upflow filter
فیلترهای با جریان رو به بالا در جاهایی کاربرد دارد که حفاظت از کیفیت آب تصفیه شده نباید به اندازه مورد نیاز برای تصفیه آب آشامیدنی باشد. در پکیج فیلتراسیون معمولی با عمق معمولی ، جریان آب در بستر فیلتر به جز هنگام شستشوی معکوس از نوع جریان رو به پایین است. طبقه بندی مدیا از بزرگترین و متراکم ترین مواد شروع می شود و در انتها به کوچک ترین و سبک ترین اندازه طبقه بندی می شود. این بدان معناست که در فیلتراسیون رو به پایین ، عمل فیلتر کردن به تدریج از طریق مدیاهای بزرگتر انجام می شود. با این حال ، با تجمع رسوب بستر فیلتر و افزایش مقاومت در عبور از آن ، بستر بتدریج دچار اختلال هیدرولیکی می شود. برای کاهش این مشکل از فیلترهای با جریان رو به بالا استفاده می شود.
فیلترهای متوسط Immedium filters
این فیلترهای در دهه 1960در هلند ساخته شدند. ویژگی اصلی این نوع فیلتراسیون، استفاده از یک شبکه فلزی ساده در سراسر بستر فیلتر در حدود 15 سانتی متر زیر بستر شن است. این شبکه شروع پیشروی ذرات در آب را به تأخیر می اندازد. شبکه به حفظ تراکم شن کمک می کند و شروع نفوذ موضعی جریان را به تأخیر می اندازد .
فیلتر دو جریانه Biflow
فیلترهای دو جریانه جایگزین فیلترهای Immedium شدند. همانطور که از نامش مشخص است. جریان تصفیه در دو جهت انجام می شود. نسبت بیشتر جریان از پایین فیلتر به سمت بالا است. در حالی که نسبت کوچکتر از بالای فیلتر به سمت پایین است. که این دو جریان در قسمت کوتاهی باهم در ارتباط خواهند بود.
فیلترهای غشایی membrane filter
در گذشته از پارچه جهت تصفیه آب استفاده می کردند. در اثر اعمال فشار آب از پارچه خارج می شود. در این مورد پارچه نوعی غشاء درشت است. در فناوری های مدرن غشاها از مواد مصنوعی با ضخامت کمتر از 1 میلی متر و نفوذ پذیری انتخابی ساخته می شوند. فناوری مدرن به غشاها از مواد مصنوعی اجازه می دهد ضخامت آنها کمتر از 1 میلی متر و نیمه نفوذپذیر باشند. در هنگام استفاده از پکیج فیلتراسیون غشایی، اجزای نفوذپذیر در آب از طریق غشاء با آب عبور می کنند. در حالی که اجزای نفوذ ناپذیر در اندازه زیر میکرون عبور نخواهند کرد. در نتیجه آب حاصل شده نسبتا عاری از اجزای نفوذ ناپذیر است و جریان مانده غنی از اجزای نفوذ ناپذیر است. جریان آب با فشار بالای پمپ از غشای نیمه تراوا عبور نموده و سایر املاح و مواد محلول توسط غشا حذف می گردند.
انواع فیلتر غشایی
برای خرید پکیج فیلتراسیون غشایی، انتخاب نوع فیلتر اهمیت بسیار دارد. چهار دسته از غشاها وجود دارد که بر اساس انواع مواد رد شده ، فشار عملیاتی و اندازه حفره ها، دسته بندی می شوند.
- میکرو فیلتر MF : اندازه منافذ حفره µm 1/0: نفوذ ناپذیر در برابر ذرات ، جلبک ها ، حیوانات و باکتری ها
- اولترافیلتر UF: اندازه منافذ حفره µm 01/0: نفوذ ناپذیر در برابر کلوئیدهای کوچک و ویروس ها
- نانوفیلتر NF : اندازه منافذ حفره µm 001/0: نفوذ ناپذیر در برابر مواد آلی محلول (DOM) و یونهای دو ظرفیتی
- اسمزمعکوس RO : غیر متخلخل نفوذ ناپذیر در برابر یونهای تک ظرفیتی
ویژگی های انواع فیلترهای غشایی
مکانیسم غالب در MF و UFحذف براثر اندازه ذره یا فشار است ولی در NF و RO جداسازی بر اثر انتقال جرم اتفاق می افتد. فرآیند انتقال جرم نیز به غلظت ، فشار و میزان عبور جریان از طریق غشاء (شار) بستگی دارد. در نتیجه ، فیلتراسیون غشایی معمولاً به MF و UF اشاره دارد اما به NF و RO اشاره نمی کند ، در حالی که NF معمولاً نوعی RO محسوب می شود.
ضخامت غشاها به این معنی است که باید به گونه ای قالب بندی شوند که استحکام ساختاری را ایجاد کنند، تا با اختلاف فشار در بین آنها استحکام خود را از دست ندهند. در صورت قالب بندی صحیح در عین اشغال فضای کم، مساحت زیادی برای فیلتراسیون فراهم شده و تمیز کردن آن نیز بسیار راحت خواهد بود.
معمولا یک مرحله تصفیه اولیه قبل از فیلتراسیون غشایی برای محافظت از غشا و همچنین تسریع فرآیندهای غشایی مورد نیاز است. اگرچه روش هایی نیز برای استفاده از فیلترهای غشایی برای کاهش سرعت رسوب گذاری غشا قبل از تمیز کردن وجود دارد. تمیز کردن غشا با استفاده از شستشوی معمولی انجام می شود تا توده تجمع یافته در غشا حذف گردد با این حال بعد از گذشت زمان، عملکرد غشا کاهش می یابد که تنها راه بازیابی غشا، تمیز کردن غشا با مواد شیمیایی است.
خرید پکیج فیلتراسیون آب و فاضلاب
عوامل متعددی بر قیمت و شرایط خرید پکیج فیلتراسیون آب و فاضلاب تأثیرگذار است. همان طور که در سطور بالا گفته شد، فیلترهای متعدد و متنوعی وجود دارد. برای خرید بهترین پکیج فیلتراسیون شما می توانید با مشاوران فنی شمیم شریف تماسب بگیرید. نیازها و خواسته هایتان را مطرح کنید و متناسب با آن بهترین پکیج تصفیه را دریافت و خریداری کنید. برای تماس و خرید بهترین پکیج فیلتر می توانید از راه های زیر با ما تماس بگیرید.
قیمت پکیج فیلتراسیون آب و فاضلاب
برای استعلام قیمت پکیج فیلتراسیون آب و فاضلاب و همچنین سایر تولیدات مثل دستگاه آب شیرین کن صنعتی می توانید از راه های زیر اقدام نمایید. با توجه به نوسانات بازار و تغییر مداوم قیمت ها، امکان درج قیمت ثابت مقدور نیست. می توانید از راه های ارتباطی زیر از قیمت خرید و فروش پکیج فیلتراسیون شمیم شریف مطلع شوید.