مقدمه:

امروزه با افزایش آلودگی آب های سطحی و زیر زمینی به منظور افزایش کیفیت آب آشامیدنی از تصفیه آب خانگی استفاده می شود. در این دستگاه ها آب به روش اسمز معکوس تصفیه می گردد. اساس کار دستگاه های تصفیه آب خانگی فرایند های غشایی می باشد. شیوه های فیزیکی برای جدا سازی حلال از ذرات محلول در آن به وسیله ی غشاهای نیمه تراوا،فرایند های غشایی نام دارد.

در اوایل قرن بیستم غشا ها برای جدا سازی،خالص سازی و یا غلیظ سازی محلول ها مورد استفاده قرار می گرفت. سیر تکاملی این پدیده با انجام  پژوهش ها  بر روی ساختار غشا ها و شناخت فرایند به گونه ای ادامه یافت که این فرایند یکی از شیوه های اصلی در تصفیه آب خانگی، نیمه صنعتی وشیرین سازی آب دریا به شمار می رود.

تصفیه آب خانگی- رایمون

 

 

فرایندهای غشایی (Membrane processes):

تصفیه آب خانگی- رایمون

-میکرو فیلتراسون(Micro filtration)

– اولترا فیلتراسیون(Ultra filtration)

-نانو فیلتراسیون(Nano filtration)

-اسمز معکوس(Reverse osmosis-hyper filtration)

در یک فرایند غشایی، دو فاز به وسیله ی فاز سوم (غشا ها)از یکدیگر جدا می شوند. غشا ها بر اساس پدیده انتقال جرم عمل می کنند. هریک از این دو فاز به صورت محلول می باشد که یکی از این فازها بیشتر منتقل می شود و در نهایت دو فاز از هم جدا می شود. برای جدا سازی دو فاز از هم می توان از نیرو محرکه های متفاوتی استفاده نمود که شامل:غلظت،فشار،دما و اختلاف پتانسیل الکتریکی می باشد.در تصفیه آب خانگی از روش اسمز معکوس(RO) استفاده می شود.

اصول نظری پدیده اسمز معکوس:

تصفیه آب خانگی- رایمون

برای شناخت پدیده اسمز معکوس ابتدا باید خاصیت اسمزی را مورد بررسی قرار دهیم. به عبور یک حلال از بخش محلول رقیق به بخش محلول غلیظ از درون غشا نیمه تراوا خاصیت اسمزی گویند. با توجه به شکل به تشریح پدیده اسمزی و پدیده ی اسمز معکوس می پردازیم. در ابتدا سطوح دو مایه در دو طرف غشا ها یکسان می باشد. به دلیل وجود تمایل به یکسان نمودن غلظت ها (انتقال جرم) مولکول های آب  از بخش رقیق از غشا ها عبور کرده و به درون محلول غلیظ نفوذ می کند. سطح مایع در محلول غلیظ افزایش می یابد. این انتقال تا زمانی انجام می پذیرد که اختلاف سطح مایع (اختلاف فشار) در دو بخش مانع حرکت مولکول های آب شود. به این اختلاف فشار، فشار اسمزی می گویند.

حال اگر این فشار به بخش محلول غلیظ وارد شود،مولکول های آب از بخش محلول غلیظ تر به بخش محلول رقیق تر جریان می یابند. به این پدیده اسمز معکوس می گویند.

مراحل تصفیه آب به روش اسمز معکوس:

پیش تصفیه:

تصفیه مقدماتی به منظور استفاده بهینه و افزایش زمان کارکرد غشا های RO انجام می شود.

-جدا سازی ذرات معلق موجود در آب:

تصفیه آب خانگی- رایمون

به منظور جدا سازی مواد معلق در آب (شن، ماسه، گل و زنگ لوله) که موجب گرفتگی غشا های RO می شود ازفیلترهای میکرونی استفاده می شود. منافذ فیلر میکرونی ۱ تا ۵ میکرون می باشد.تغییر رنگ این فیلترها (قهوه ای تیره) نشانگر زمان تعویض آن می باشد. زمان تعویض این فیلتر با توجه به میزان آب مصرفی و کیفیت آب ورودی متغیر است.(تقریبا هر ۶ ماه یک بار)

 

 

 

-حذف بخشی از آلاینده های شیمیایی و بیولوژیکی:

 

تصفیه آب خانگی- رایمونمیکرو اورگانیسم ها همانند باکتری ها  می توانند موجب گرفتگی غشا ها شوند و حتی اثر تخریبی بر روی غشا ها داشته باشند.در این مرحله از تصفیه آب از فیلتر های کربن گرانول استفاده می شود که قابلیت حذف بخشی از میکرو اورگانیسم ها، کلر و سایر مواد شیمیایی محلول در آب را دارد.زمان تعویض این فیلتر همانند فیلتر مرحله اول می باشد.

 

 

-جدا سازی ذرات معلق و آلاینده های شیمیایی و بیولوژیکی:

تصفیه آب خانگی- رایمون

این مرحله در واقع تکمیل کننده مراحل قبل می باشد.در این مرحله ذرات معلق تا ۱ میکرون حذف شده و طعم و بوی آب نسبت به مراحل قبل  مطبوع تر می شود.از فیلترهای کربن بلاک در این مرحله استفاده می شود که زمان تعویض آن همانند مراحل اول و دوم می باشد.

 

 

 

 

 

تصفیه:

تصفیه آب خانگی- رایمون

تصفیه اصلی آب در این مرحله صورت می گیرد.همان طور که پیش تر تشریح کردیم، آب از یک سری غشا های نیمه تراوا عبور میکند که اندازه ی حفره ی این غشا ها در حدود یک ده هزارم میکرون است که می تواند ۹۹% ذرات معلق،میکرو اورگانیسم ها و مواد شیمیایی(نیترات، نیتریت، آرسنیک و…) را حذف نماید. زمان تعویض ممبرین ها متناسب با میزان آب مصرفی و کیفیت آب ورودی می باشد(تقریبا هر ۲ سال یکبار)

 

مراحل نهایی تصفیه:

-حفظ طعم مطبوع آب:

تصفیه آب خانگی- رایمون

آب پس از تصفیه به روش اسمز معکوس(RO) در مخزن ذخیره می شود.با توجه به زمان ماند آب در مخزن ذخیره،امکان فساد آب وجود دارد.به منظور جلوگیری از فساد آب در مخزن ذخیره از فیلترهای پست کربن استفاده می شود.این فیلترها به شکل کپسولی بوده و از دانه های ریز کربنی پر شده است و باعث بهبود طعم آب می شوند. زمان تعویض فیلترهای پست کربن همانند مرحله قبل می باشد.

 

-افزودن املاح معدنی به آب:

تصفیه آب خانگی- رایمون

با حذف ذرات معلق تا ۹۹% در تصفیه به روش اسمز معکوس،املاح معدنی موجود در آب نیز به شدت کاهش می یابد که طعم تلخی به آب می بخشد. برای حل این مشکل آب از فیلتر مینرال عبور داده می شود.فیلترهای مینرال به شکل کپسولی بوده و با افزودن منیزیم، کلسیم، آهن،منگنز و… در محدوده مجاز به آب، باعث بهبود طعم آب می شود. زمان تعویض فیلترهای مینرال همانند مرحله ی قبل می باشد.

 

 

 

ضد عفونی آب:

تصفیه آب خانگی- رایمون

برای ضدعفونی کردن و از بین بردن همه ی میکرو اورگانیسم های موجود درآب(باکتری ها ،ویروس ها)از لامپ UV استفاده می شود. لامپ UV با اثر بر روی پرتو پلاسم و آنزیم های درونی سلولی باعث تخریب آن ها شده و همچنین قادر است فرم های فعال باکتری، ویروس و اسپورها را غیر فعال کرده و از انتشار آن ها در محیط جلوگیری کند. لامپ UV از یک محفظه استنلس و یک ترانس تشکیل شده است.زمان تعویض لامپ UV بین ۸۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ ساعت می باشد.در تصفیه آب خانگی ۷ مرحله ای از فیلتر مینرال و لامپ UV استفاده می شود.

 

مزایای استفاده از تصفیه آب خانگی به روش اسمز معکوس:

 

تصفیه آب خانگی- رایمون

-کاهش فضای مورد نیاز به دلیل حجم کم مدول های غشایی

-قابلیت ساخت به اشکال و اندازه های مختلف

-سریع تر بودن فرایند به دلیل نازک بودن غشا و بالا بودن سرعت انقال جرم

-سهولت در گسترش سیستم

-صرفه جویی در مصرف انرژی