تصفیه رسانه در مقابل فیلتراسیون غشای: انتخاب محلول تصفیه آب مناسب

مقدمه

دسترسی به آب تمیز و سالم یک چالش اساسی جهانی و مؤثر است تصفیه آب سنگ بنای بهداشت عمومی ، حفاظت از محیط زیست و فرآیندهای صنعتی است. کیفیت آب بسته به منبع آن ، از رودخانه ها و دریاچه ها گرفته تا منابع شهری و پساب صنعتی می تواند بسیار متفاوت باشد. برای استفاده این آب برای نوشیدن ، تولید یا کشاورزی ، باید برای از بین بردن ناخالصی ها درمان شود. دو مورد از متداول ترین و مهم ترین فناوری های مورد استفاده برای دستیابی به این هدف تصفیه رسانه وت تصفیه غشایی .

در حالی که هر دو روش برای جدا کردن آلاینده ها از آب طراحی شده اند ، آنها بر اساس اصول مختلف کار می کنند و برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. در این مقاله مقایسه جامع رسانه ها و فیلتراسیون غشایی ارائه می شود و به بررسی فرآیندهای مربوطه ، برنامه ها ، مزایا و مضرات مربوطه آنها می پردازد تا به شما در انتخاب راه حل مناسب برای نیازهای خاص تصفیه آب خود کمک کند.

تصفیه رسانه چیست؟

تصفیه رسانه یک فرآیند تصفیه آب است که از بستر مواد دانه ای - محیط فیلتر - برای از بین بردن مواد جامد معلق ، کدورت و سایر ناخالصی ها از آب استفاده می کند. این نوعی از تصفیه عمق ، جایی که ذرات نه تنها روی سطح بلکه در کل عمق بستر فیلتر اسیر می شوند.

انواع رسانه مورد استفاده

رسانه های مورد استفاده در این فیلترها بر اساس آلاینده های خاص برای حذف و کیفیت آب مورد نظر انتخاب می شوند. انواع متداول رسانه ها عبارتند از:

• شن و ماسه: این سنتی ترین و پرکاربردترین رسانه است. آب از طریق یک تخت شن و ماسه ریز جریان می یابد ، که مواد جامد معلق را به دام می اندازد. لایه ای از شن درشت در پایین ماسه را پشتیبانی می کند و به زهکشی کمک می کند.

• آنتراسیت: زغال سنگ با چگالی کم ، آنتراسیت اغلب در ترکیب با ماسه در فیلترهای چند رسانه ای استفاده می شود. ذرات بزرگتر و زاویه ای آن ، مواد جامد بزرگتر را به دام می اندازند و مانع از آن می شوند که لایه بالایی خیلی سریع مسدود شود و باعث نفوذ عمیق تر و زمان طولانی تر شود.

• کربن فعال: این ماده بسیار متخلخل نوع خاصی از رسانه ای است که برای توانایی آن استفاده می شود جاذب آلاینده ها این امر در از بین بردن ترکیبات آلی ، کلر ، سموم دفع آفات و سایر مواد شیمیایی که باعث طعم بد و بو می شوند ، برتری دارد.

تصفیه رسانه چگونه کار می کند

فرآیند تصفیه با عبور آب از طریق بستر رسانه ، چه با گرانش و چه تحت فشار ، کار می کند. با حرکت آب از طریق فیلتر ، آلاینده ها از طریق چندین مکانیسم برداشته می شوند:

• فشار دادن: ذرات بزرگتر از نظر جسمی با شکاف های کوچک بین دانه های رسانه ای از بین می روند.

• جذب: ذرات به سطح رسانه می چسبند ، فرایندی به نام جذب. این به ویژه برای کربن فعال شده مؤثر است.

• لخته سازی: ذرات ریز هنگام حرکت از طریق فیلتر با هم برخورد می کنند و به هم می چسبند و ذرات بزرگتر را تشکیل می دهند که در آن زمان به راحتی به دام می افتند.

با گذشت زمان ، مواد جامد به دام افتاده در بستر رسانه ایجاد می شود و باعث افزایش فشار و کاهش جریان می شود. وقتی این اتفاق بیفتد ، باید فیلتر باشد پس شسته فرآیندی که در آن جریان آب برای جدا کردن ذرات به دام افتاده و بیرون کشیدن آنها ، تمیز کردن بستر رسانه و بازگرداندن ظرفیت فیلتر آن ، معکوس می شود.

برنامه های تصفیه رسانه

تصفیه رسانه یک فناوری قوی و همه کاره است که در درجه اول برای پیش درمانی و روشن شدن آب اولیه استفاده می شود. برنامه های آن شامل موارد زیر است:

• پیش درمانی برای سایر روشهای تصفیه: معمولاً به عنوان اولین قدم برای از بین بردن ذرات بزرگ و محافظت از تجهیزات حساس به پایین دست ، مانند غشاهای اسمز معکوس ، از رسوب استفاده می شود.

• تصفیه فاضلاب: از آن برای صیقل دادن پساب از کارخانه های تصفیه خانه فاضلاب استفاده می شود تا قبل از ترخیص مواد جامد معلق باقی مانده را از بین ببرد.

• تصفیه آب آشامیدنی: فیلترهای رسانه ای برای از بین بردن رسوب ، کدورت و مواد جامد معلق از آب منبع ضروری هستند و این امر برای مراحل تصفیه بیشتر واضح تر و ایمن تر می شوند.

• فرآیندهای صنعتی: از آن در برج های خنک کننده ، آبیاری و سایر کاربردهای صنعتی استفاده می شود که هدف اصلی کاهش مواد جامد معلق و جلوگیری از آسیب تجهیزات است.

تصفیه غشای چیست؟

تصفیه غشایی یک فناوری تصفیه آب است که از یک غشای نیمه نفوذ پذیر برای جدا کردن آلاینده ها از آب بر اساس اندازه و خصوصیات فیزیکی آنها استفاده می کند. برخلاف تصفیه رسانه ، که به عمق بستر فیلتر متکی است ، فیلتراسیون غشای یک است تصفیه سطحی فرآیند ، جایی که ذرات در سطح غشای رد می شوند. این یک است دارای فشار فرآیند ، به این معنی که آب از طریق غشاء مجبور می شود و ناخالصی ها را پشت سر می گذارد.

انواع فیلتراسیون غشایی

تصفیه غشای با اندازه منافذ موجود در غشای طبقه بندی می شود ، که نوع آلاینده هایی را که می تواند از بین ببرد تعیین می کند. انواع اصلی ، به منظور کاهش اندازه منافذ ، عبارتند از:

• میکروفیلتراسیون (MF): از غشاها با اندازه منافذ تقریباً 0.1 تا 10 میکرون استفاده می کند. MF به طور موثری مواد جامد معلق ، کلوئیدها و میکروارگانیسم های بزرگ مانند باکتری ها و تک یاخته ها را از بین می برد ، اما نمی تواند ویروس ها یا مواد محلول را از بین ببرد.

• Ultrafiltration (UF): منافذ کوچکتر ، به طور معمول از 0.01 تا 0.1 میکرون. UF یک قدم مهم است که قادر به از بین بردن تمام آلاینده هایی است که MF می تواند به علاوه ویروس ها ، برخی از پروتئین ها و سایر مولکول های ارگانیک بزرگ باشد.

• نانوفیلتراسیون (NF): با اندازه منافذ در حدود 0.001 میکرون کار می کند. NF اغلب "غشای نرم کننده" خوانده می شود زیرا می تواند یونهای ایجاد کننده سختی مانند کلسیم و منیزیم و همچنین ویروس ها و بیشتر مولکول های آلی را از بین ببرد.

• اسمز معکوس (RO): این پیشرفته ترین شکل فیلتراسیون غشایی است که اندازه منافذ حدود 0.0001 میکرون است. RO می تواند تقریباً تمام آلاینده ها ، از جمله نمک های محلول ، فلزات سنگین و ویروس ها را از بین ببرد و آب بسیار خالص تولید کند.

چگونه فیلتراسیون غشایی کار می کند

اصل اصلی تصفیه غشای محرومیت اندازه بشر آب تحت فشار زیاد از طریق غشای تحت فشار قرار می گیرد ، در حالی که آلاینده هایی که بزرگتر از منافذ غشای هستند از نظر جسمی مسدود شده و توسط سطح غشای "رد" می شوند. جریان رد شده ، معروف به متمرکز کردن یا آب نمک ، حاوی ناخالصی ها است ، در حالی که آب خالص به آن گفته می شود نفوذ کردن ، عبور می کند.

یک چالش بزرگ برای سیستم های غشایی این است رسوب ، جایی که آلاینده ها بر روی سطح غشای ایجاد می شوند و باعث کاهش کارایی و سرعت آن می شوند. این امر مستلزم تمیز کردن یا جایگزینی منظم غشاها است. برای کاهش رسوب ، سیستم های غشایی اغلب به مؤثر نیاز دارند از قبل درمان ، جایی که اغلب از تصفیه رسانه استفاده می شود.

کاربردهای فیلتراسیون غشایی

با توجه به توانایی آنها در از بین بردن ذرات بسیار کوچک و مواد محلول ، از فیلترهای غشایی در برنامه هایی استفاده می شود که نیاز به خلوص آب بسیار بالایی دارند. برنامه های آنها شامل موارد زیر است:

• تصفیه آب آشامیدنی: UF و RO به طور گسترده ای برای تولید آب آشامیدنی ایمن ، از بین بردن باکتری های مضر ، ویروس ها و طیف گسترده ای از مواد جامد محلول استفاده می شوند.

• آب فرآیند صنعتی: صنایع مانند تولید الکترونیک و تولید برق برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات حساس به آب فوق العاده ای نیاز دارند.

• داروهای دارویی: صنعت داروسازی از فیلتراسیون غشایی برای تولید آب بالاترین خلوص برای فرمولاسیون دارو و فرآیندهای استریل استفاده می کند.

• آب شیرین کن آب دریا: RO فناوری کلیدی است که برای تبدیل آب نمکی به آب تازه و قابل آشامیدنی در مقیاس بزرگ استفاده می شود.

تفاوت های کلیدی بین رسانه و فیلتراسیون غشایی

تصفیه رسانه

مزایای:

• مقرون به صرفه: این یک محلول کم هزینه برای تصفیه حجم زیادی از آب با سطح بالای مواد جامد معلق است.

• نرخ جریان زیاد: می تواند نرخ جریان بالایی را داشته باشد و آن را برای برنامه های قبل از درمان و برنامه های در مقیاس بزرگ مناسب می کند.

• سادگی: این روند برای کار و نگهداری نسبتاً ساده است.

مضرات:

• حذف محدود: برای از بین بردن آلاینده های کوچک مانند باکتری ها ، ویروس ها یا مواد معدنی محلول مؤثر نیست.

• پتانسیل گرفتگی: می تواند به سرعت بدون پیش درمانی مناسب ، به خصوص با آب با قدرت بالا ، به سرعت مسدود شود.

تصفیه غشایی

مزایای:

• آب خلوص بالا: آب خلوص استثنایی تولید می کند و طیف گسترده ای از آلاینده ها ، از جمله عوامل بیماری زا و مواد جامد محلول را از بین می برد.

• سد فیزیکی: این غشای به عنوان یک مانع جسمی عمل می کند و از حذف آلاینده های مداوم اطمینان می دهد.

مضرات:

• هزینه بالاتر: سرمایه گذاری اولیه قابل توجه و هزینه های عملیاتی در حال انجام به دلیل مصرف انرژی و تعویض غشای.

• نیاز به پیش درمانی دارد: بسیار مستعد ابتلا به رسوب ، که نیاز به پیش درمانی مؤثر برای محافظت از غشاها و گسترش طول عمر آنها دارد.

• زباله های آب: در فرآیندی مانند اسمز معکوس ، مقدار قابل توجهی از آب به عنوان یک جریان کنسانتره به تخلیه ارسال می شود.

برنامه ها: انتخاب روش تصفیه مناسب

انتخاب بین رسانه و فیلتراسیون غشایی در نهایت به کیفیت آب مورد نظر و ویژگی های آب منبع بستگی دارد.

چه موقع از تصفیه رسانه استفاده کنید:

• آب کدورت بالا: این انتخاب ایده آل برای تصفیه آب با غلظت بالای مواد جامد معلق مانند آب رودخانه یا فاضلاب است.

• پیش درمانی برای فیلتراسیون غشای: این اولین قدم مهم برای محافظت از سیستم های غشای حساس از رسوب است.

• برنامه هایی که به خلوص بالا نیاز ندارند: استفاده از هدف از بین بردن رسوبات و ذرات بزرگ برای خنک کننده صنعتی ، آبیاری یا به عنوان یک مرحله اولیه توضیح است.

چه موقع از تصفیه غشای استفاده کنید:

• آب خلوص بالا مورد نیاز است: هنگامی که استفاده نهایی آب با حداقل مواد جامد ، باکتری ها یا ویروس های محلول ، مانند آب آشامیدنی ، تولید دارویی یا تولید الکترونیک نیاز دارد.

• حذف آلاینده های خاص: هنگامی که هدف اصلی از بین بردن عوامل بیماری زا ، نمک یا سایر مواد محلول است که فیلترهای رسانه ای نمی توانند از آن استفاده کنند ، استفاده می شود.

• استفاده مجدد از آب و نمک زدایی: برای پروژه های استفاده مجدد از آب در مقیاس بزرگ و تبدیل آب نمکی به آب شیرین ضروری است.

پیشرفت های اخیر در فن آوری های تصفیه

فن آوری های تصفیه با تمرکز بر بهبود کارآیی ، کاهش هزینه ها و پایداری سیستم ها به طور مداوم در حال تحول هستند. در اینجا برخی از پیشرفت های قابل توجه اخیر:

• سیستم های ترکیبی: یکی از مهمترین روندها ، توسعه است سیستم های ترکیبی که بهترین جنبه های فیلتر رسانه و غشای را ترکیب می کند. یک تنظیم مشترک شامل استفاده از فیلتراسیون رسانه ای به عنوان یک مرحله قبل از درمان قوی برای حذف اکثر مواد جامد معلق است ، در نتیجه طول عمر را گسترش داده و فرکانس تمیز کردن غشاهای حساس و گران تر را کاهش می دهد. این نه تنها باعث افزایش کارایی کلی سیستم می شود بلکه هزینه های عملیاتی را نیز کاهش می دهد.

• رسانه ها و غشاهای جدید: محققان در حال توسعه رسانه های فیلتر جدید و پیشرفته با خواص پیشرفته هستند. به عنوان مثال ، برخی از رسانه ها در حال حاضر با نانوذرات (به عنوان مثال ، دی اکسید نقره یا تیتانیوم) تعبیه شده اند تا خصوصیات ضد باکتریایی را فراهم کنند ، در حالی که غشاهای نسل بعدی در حال مهندسی هستند که نسبت به رسوب بیشتر مقاومت می کنند و نیاز به فشار کمتری برای کار دارند و مصرف انرژی را کاهش می دهد.

• سنسور و فناوری اتوماسیون: سیستم های تصفیه مدرن به طور فزاینده ای با سنسورهای زمان واقعی و کنترل های خودکار ادغام می شوند. این سیستم ها می توانند کیفیت آب ، میزان جریان و دیفرانسیل فشار را کنترل کنند تا به طور خودکار چرخه های تمیز کردن پس زمینه یا شیمیایی را آغاز کنند. این اتوماسیون هوشمند عملکرد را بهینه می کند ، مداخله دستی را کاهش می دهد و از خرابی سیستم جلوگیری می کند.

پایان

انتخاب بین رسانه و فیلتراسیون غشایی مربوط به یک نفر ذاتاً "بهتر" از دیگری نیست. در عوض ، این در مورد انتخاب ابزار مناسب برای کار است.

• تصفیه رسانه اسب بخار تصفیه آب است که به عنوان یک راه حل قابل اعتماد و مقرون به صرفه برای از بین بردن ذرات و کدورت بزرگ خدمت می کند. این اولین قدم اساسی برای اکثر فرآیندهای تصفیه آب پیچیده است.

• تصفیه غشایی ابزار دقیق است که قادر به ارائه سطح خلوصی است که فیلترهای رسانه ای نمی توانند با آن مطابقت داشته باشند. این فناوری به هنگام از بین بردن آلاینده های میکروسکوپی ، عوامل بیماری زا و مواد حل شده بسیار مهم است. $ $ بسیار مهم است