روش های فیزیکی تصفیه آب | شرکت شاران صنعت
روش های فیزیکی تصفیه آب به کلیه عملیاتی گفته می‌شود که در آن تصفیه آب یعنی حذف مواد آلاینده آب بر اساس مکانیسم های فیزیکی و بدون دخالت هرگونه واکنش شیمیایی یا بیولوژیکی به انجام می رسد. معمولا روش های فیزیکی تصفیه آب جزء پیش تصفیه ها به حساب آمده و پارامترهای شیمیایی و محلول در آب را تغییر نمی‌دهد.
انواع روش های فیزیکی تصفیه آب
انواع فرایند های تصفیه فیزیکی آب شامل موارد زیر است :
آشغالگیری
ته‌نشینی
شناورسازی
فیلتراسیون
جذب سطحی
روش های فیزیکی تصفیه آب با استفاده از ته‌نشینی
ته‌نشینی یک روش فیزیکی تصفیه آب با استفاده از نیروی جاذبه برای حذف جامدات معلق از آب است. ذرات جامد که توسط آشفتگی آب متحرک جذب میشوند، می‌توانند به طور طبیعی توسط رسوب در آب‌های راکد حوضچه های ته‌نشینی حذف شوند. حوضچه‌های ته نشینی معمولا در کنار دریاچه‌ها یا اقیانوس ها حفر شده و برای حذف جامدات توسط فرآیند ته‌نشینی به عنوان یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب ساخته میشوند.
زلال‌سازها مخازنی هستند که به وسیله هم‌زن‌های مکانیکی به طور مداوم جامدات ته‌نشین شده را جدا می‌کنند. واضح است که مخازن ته‌نشینی عناصر حل شده را حذف نمی کنند.
روش های فیزیکی تصفیه آب با استفاده از شناورسازی
شناورسازی با استفاده از هوای محلول DAF یک روش فیزیکی تصفیه آب است که مواد معلق مانند روغن یا جامدات را از آب ( یا فاضلاب ) حذف نموده و بدین ترتیب به زلال‌سازی آب کمک می‌کند. فرآیند حذف توسط حل‌کردن هوا در آب ( یا فاضلاب ) تحت فشار و سپس آزاد شدن هوا در فشار اتمسفر در حوضچه یا مخزن شناورسازی صورت میگیرد.
هوای آزاد شده حباب‌های کوچکی را تشکیل می‌دهد که به ماده معلق می‌چسبد و ماده معلق را در سطح آب شناور می‌کند و سپس توسط یک وسیله جمع‌آوری کف ، برداشته می‌شود. فلوتاسیون توسط هوای محلول یکی از پیشرفته ترین روش های تصفیه فیزیکی آب می باشد و به طور گسترده‌ای در تصفیۀ پساب‌های صنعتی حاصل از پالایشگاه‌های نفتی ، کارخانه‌های پتروشیمی و صنایع شیمیایی ، کارخانه‌های پالایش گاز طبیعی ، کارخانه های کاغذسازی و واحدهای تصفیه آب استفاده می شود.
روش های فیزیکی تصفیه آب با استفاده از فیلتراسیون
به طور کلی، حدود ۵ درصد از مواد جامد معلق و سایر ناخالصی‌ها بعد از ته‌نشینی باقی می‌مانند. این درصد کوچک باقی مانده ذرات و فلاک‌های غیر قابل ته‌نشینی باعث ایجاد کدری قابل توجه میشوند و می‌توانند میکروارگانیسم ها را در مقابل فرآیندهای ضدعفونی محافظت کنند. فیلتراسیون یکی از روشهای فیزیکی تصفیه آب است که شامل انتقال آب از درون یک لایه ( یا بستر ) مواد گرانولی متخلخل می‌شود. بنابراین ذرات معلق با عبور از فضاهای خالی بدنه فیلتر به دام افتاده و آب خالص از بستر خارج می‌گردد.
سیستم های فیلتراسیون از لحاظ فرایند ساخت و قطر منافذ به دو گروه فیلترها (صافی ها) و غشاء ها تقسیم بندی می شوند. با استفاده از فیلترها با توجه به قطر منافذ میتوان به حذف جامدات معلق اقدام نمود. همچنین استفاده از غشاء حائل ( میکروفیفتراسیون و اولترافیلتراسیون ) به حذف جامدات معلق و استفاده از غشاء نیمه-نفوذپذیر ( غشاهای نانو و یا اسمز معکوس ) به حذف جامدات معلق و کل جامدات محلول به صورت توامان کمک می‌کند.
فیلتراسیون شنی Sand Filter : فیلتراسیون شنی یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب است که اغلب برای فیلتر کردن جامدات معلق استفاده می‌شود. جامدات معلق کوچک و جامدات حل شده اغلب می‌توانند از این فیلترها عبور کنند و نیاز به فیلتر کردن ثانویه دارند. فیلترها در انواع و پیکربندی های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و معیارهای انتخاب آن ها عبارتند از ملاحظات فضای عملیاتی ، سرعت جریان سیال و هزینه اویه و یهره برداری.
در روش فیزیکی تصفیه آب به کمک فیلترشنی آب در مخزنی مخصوص از میان یک بستر شنی عبور می کند. در این فرایند، توده های باقیمانده از فرایندهای قبلی، به وسیله دانه های شن جذب شده و در بستر شنی باقی می مانند. فرایند فیلترشنی به دو صورت انجام میگیرد :
فیلترشنی سریع : معمولا مخزن روباز بوده و فرایند به صورت اتمسفریک انجام می گیرد. جریان آب با نیروی وزنی از میان فیلتر از بالا به پایین حرکت می کند. سرعت جریان آب حدودا m/h 5 بوده و در بازه های زمانی ۱۲ تا ۷۲ ساعته در خلاف جهت جریان آب، فیلترها شسته می شوند.
فیلترشنی آرام : سرعت جریان فیلتراسیون بسیار آهسته بوده و می توان از آن به عنوان یک فرایند تصفیه مستقل استفاده نمود. در این فرایند سرعت جریان آب بین ۰.۱ تا m/h 0.3 است و فیلترها شسته نشده اما برای تمیز کردن آن ها لایه بالایی شن هرچند هفته یکبار برداشته می شود.
میکروفیلتراسیون MF : میکروفیلتراسیون یکی از روش های تصفیه آب غشایی مشابه اولترافیلتراسیون است اما قطر منافذ فشار عملیاتی و کیفیت نفوذ آن با UF تفاوت دارد. قطر منافذ غشاهای MF بین ۵۰ تا nm 10000 و فشار عملیاتی نیز ۰.۱ تا ۲ بار بوده و تنها ذرات جامد در این فرایند حذف میشوند.
اولترافیلتراسیون UF : نیروی محرکه اولترافیلتراسیون مانند روش های تصفیه آب RO و NF است اما به دلیل وجود منافذ بزرگ تر در غشاهای این فرایند عملکرد متفاوتی داشته و توانایی حذف یون‌ها و مواد آلی حل‌شده را ندارد. در عین حال ذرات معلق ، باکتری ها ، ویروس ها و مواد آلی بزرگ تر که به عنوان پیش ساز ترکیبات تری هالومتان ها THM عمل می‌کنند را میتوان توسط فرایند UF حذف نمود. بنابراین از فرایند اولترافیلتراسیون می توان به عنوان جایگزینی برای روش های فیزیکی تصفیه آب مرسوم استفاده نمود. قطر منافذ غشاهای این فرایند بین ۲ تا nm 10 و فشار عملیاتی آن بین ۱ تا ۸ بار است.
نانوفیلتراسیون NF : نانوفیلتراسیون نیز مانند اسمز معکوس، یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب برای نمکزدایی است؛ با این تفاوت که غشاهای NF منافذ بسیار ریزی دارد که به موجب آن یکسری ذرات حذف شده در فرایند اسمز معکوس مانند یون های تک ظرفیتی، در این فرایند حذف نمی شوند. با اینحال، یون های دو ظرفیتی مانند Ca2+ و So42- توسط غشاهای NF حذف می شوند. قطر منافذ غشاهای NF بین ۰.۵ تا nm 2 و فشار عملیاتی بین ۳ تا ۲۰ بار است.
اسمز معکوس RO : از فرایند اسمز معکوس به عنوان یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب برای حذف مواد حل شده مانند یونهای محلول در آب Na+ و Cl+ ، تمام ذرات معلق در آب ، تمام باکتری ها و ویروس ها ، تمام ماکرو مولکول های آلی و بخش اعظمی از مولکول های آلی تا اندازه nm 0.1 استفاده می شود. فشار عملیاتی این فرایند بین ۵ تا ۱۲۰ بار است.
فیلتراسیون ماسه سبز : گلاوکانیت یک ماده معدنی است که معمولا به عنوان ماسه سبز شناخته می شود و در فیلترهای شنی سبز به صورت یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب استفاده می‌شود. ماسه سبز یک محیط تصفیه موثر برای حذف آهن، سولفید هیدروژن و منگنز از آب است. گلاوکونیت با اکسید منگنز پوشش داده می‌شود که باعث می‌شود آهن محلول ، منگنز و گاز سولفید هیدروژن به اکسیژن متصل شوند. پیوند با اکسیژن سبب می شود که مواد محلول فوق الذکر رسوب کرده و در فیلتر ماسه سبز باقی بمانند.
فیلتراسیون مولتی مدیا MMF – چندگانه : فیلتراسیون چندگانه یکی از روش های فیزیکی تصفیه آب به نسبت جدید است که از حداقل سه لایه مختلف از مواد فیلترکننده استفاده می‌کند، به طور مثال انتراسیت، شن و گارنت، برای فیلتر کردن آب مناسب است. این ترتیب قرارگیری فیلتر اجازه می‌دهد که ذرات بزرگ تر در بالای فیلتر به دام بیافتند در حالی که ذرات کوچک تر در قسمت های عمیق تر جذب شوند. جامدات معلق ، از جمله رس ، جلبک ، سیلت ، زنگ زدگی و سایر مواد آلی هنگامی که آب از لایه های مختلف فیلتر عبور می‌کند از بین می روند. این روش فیلتر کردن قادر به از میان برداشتن ذرات با اندازه های ۱۰ تا ۲۵ میکرون است. فیلتر کردن چندگانه ویروس ها ، باکتری ها یا تک سلولی های کوچک تر را حذف نمی کند.
روش های فیزیکی تصفیه آب با استفاده از جذب سطحی
روش های جذب سطحی بر اساس استفاده از مواد جاذب مورد استفاده قرار می گیرند که مهمترین این مواد کربن اکتیو یا کربن فعال می باشد. فیلتراسیون کربن فعال ( روش جذب سطحی ) یکی از فرایندهای فیزیکی تصفیه آب بوده که بر اساس جذب سطحی آلاینده ها بر روی سطح فیلتر طراحی شده است. این روش در حذف طعم و بوی ناشی از آلاینده های آلی خاص و ذرات میکروسکپی و همچنین کلر ، فلوئور و رادون از آب آشامیدنی ( یا فاضلاب ) بسیار موثر است.
با این حال جذب سطحی در از بین بردن آلاینده‌های میکروبی ، فلزات ، نیترات و سایر آلودگی‌های معدنی موثر نیست. بازده فرآیند جذب سطحی به ماهیت کربن فعال مورد استفاده ترکیب آب و پارامترهای عملیاتی بستگی دارد. انواع مختلفی از فیلتر کربن فعال وجود دارد ( مانند کربن فعال گرانولی و پودری ) که به عنوان یک روش تصفیه آب فیزیکی می‌تواند برای تصفیه آب مورد نیاز مصارف خانگی ، شهری و صنایع مناسب باشد. نصب فیلتر کربن فعال نسبتا آسان است اما به دلیل نیاز به انرژی ، نیروی کار ماهر و تعویض منظم مواد فیلتر معمولا هزینه بر است.