نکات انتخاب فیلتر ممبران مناسب دستگاه های تصفیه آب صنعتی

طراحی و انتخاب فیلتر ممبران در دستگاه‌ های تصفیه آب صنعتی از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است، زیرا هر سیستم تصفیه باید به طور دقیق با ویژگی‌ های خاص آب ورودی و نیازهای فرآیند تصفیه هماهنگ شود. تفاوت در طراحی فیلترهای ممبران به عواملی مانند نوع آلودگی‌ ها، میزان دما، فشار، pH و حتی ویژگی ‌های خاص مایعات بستگی دارد. این تفاوت ‌ها باعث می ‌شود که هر دستگاه تصفیه آب صنعتی دارای ویژگی ‌های خاص خود بوده تا به بهترین نحو کارایی و بهره ‌وری را داشته باشد. در این مقاله به بررسی این تفاوت ‌ها و پارامترهای موثر در انتخاب فیلتر ممبران پرداخته می ‌شود تا شما با روند طراحی و انتخاب مناسب‌ ترین فیلتر برای هر نوع سیستم تصفیه آب آشنا شوید.

چرا طراحی و نوع فیلتر ممبران در هر دستگاه تصفیه آب صنعتی متفاوت است؟

طراحی و نوع فیلتر ممبران در دستگاه‌ های تصفیه آب صنعتی به دلیل نیاز به تطابق دقیق با ویژگی ‌های جریان آب و شرایط خاص فرآیند تصفیه، متفاوت است. انتخاب ممبران مناسب به عواملی مانند اندازه ذرات موجود در آب، میزان غلظت مواد، pH، دما، فشار و جریان وابسته است. به عنوان مثال، اگر هدف جداسازی پروتئین از شیر باشد، استفاده از فیلتر اولترافیلتراسیون (UF) مناسب است، در حالی که برای تصفیه آب از نمک‌ های معدنی و یون‌ های تک‌ ظرفیتی، ممبران اسمز معکوس (RO) کاربرد دارد. علاوه بر این، شرایطی نظیر سطح بالای مواد معلق (TSS)، ویسکوزیته مایعات، مواد شیمیایی خورنده و دماهای بالا نیز بر انتخاب نوع ممبران تأثیر می‌ گذارد که باعث می ‌شود هر دستگاه تصفیه آب صنعتی ویژگی‌ های خاص خود را برای دستیابی به بهترین عملکرد داشته باشد. به همین دلیل، ترکیب انواع مختلف فیلترهای ممبران صنعتی در فرآیندهای پیچیده تصفیه، موجب بهره ‌وری بیشتر و کاهش مشکلاتی مانند انسداد و خراب شدن ممبران ‌ها می ‌شود.

پارامترهای موثر در انتخاب ممبران تصفیه آب صنعتی

انتخاب ممبران مناسب برای دستگاه تصفیه آب صنعتی به عوامل مختلفی بستگی دارد که هر یک از آن‌ ها بر عملکرد نهایی سیستم تاثیرگذار هستند. اولین پارامتر، نوع و ساختار ممبران است که باید متناسب با نوع آلودگی‌ های موجود در آب خوراک و نیازهای خاص فرآیند تصفیه انتخاب شود. ویژگی‌ های آب خوراک، شامل میزان مواد معلق، pH، دما و میزان TDS (کل مواد جامد محلول) از جمله مواردی هستند که باید در نظر گرفته شوند. همچنین کیفیت مورد نظر برای آب تصفیه شده، اعم از نیاز به آب با خلوص بالا یا تصفیه برای مصارف صنعتی خاص، به انتخاب نوع ممبران کمک می ‌کند. در نهایت، مقدار بازیافت آب یا ریسایکل آب نیز یکی از عوامل مهم است که تاثیر زیادی بر انتخاب فیلتر ممبران صنعتی دارد، زیرا این مقدار تعیین‌ کننده ظرفیت و کارایی سیستم تصفیه است.

نوع فیلتر ممبران صنعتی

نوع فیلتر ممبران صنعتی تأثیر مستقیم بر عملکرد دستگاه تصفیه آب دارد. انتخاب نوع ممبران بستگی به ماهیت آلودگی‌ های موجود در آب خوراک دارد و از آنجا که ممبران‌ ها بر اساس اندازه منافذ خود به دسته‌ های مختلفی تقسیم می ‌شوند، انتخاب درست نوع فیلتر می‌ تواند کارایی دستگاه را به طور چشمگیری افزایش دهد. طبق جدول زیر، چهار نوع اصلی فیلتراسیون غشایی وجود دارد که هرکدام با یک محدوده خاص از اندازه منافذ تعریف می ‌شوند:

برای دستیابی به بهترین نتیجه در فیلتراسیون، معمولاً از ترکیب روش های مختلف فیلتراسیون استفاده می شود. به ‌عنوان نمونه، در فرآوری لبنیات، ترکیب مراحل مختلف فیلتراسیون مانند میکروفیلتراسیون (MF) برای حذف ذرات بزرگ، اولترافیلتراسیون (UF) برای جداسازی پروتئین‌ ها و اسمز معکوس (RO) برای حذف آب اضافی، جداسازی دقیق ‌تر و کارایی بیشتر را ممکن می‌ سازد. این فرآیندها با کاهش انسداد و آلودگی، بازیابی محصولات جانبی را نیز تسهیل می ‌کنند. علاوه بر این، فرایندهای مختلف پیش تصفیه آب ورودی مانند تصفیه فیزیکی یا افزودن مواد شیمیایی برای جلوگیری از مشکلاتی نظیر رسوب ‌گذاری و تخریب غشا ممبران، به ‌ویژه در فناوری ‌های حساس‌ تر، ضروری است.

ساختار فیلتر ممبران صنعتی

عناصر غشایی در اشکال و ساختارهای متنوعی طراحی می ‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاص مزایا و معایب خود را دارند:

•    ممبران صفحه ای (Plate and frame membranes): این نوع ممبران ها از ورقه‌ های مسطح غشایی تشکیل شده ‌اند که در قاب ‌های مسطح قرار می ‌گیرند و در یک واحد بزرگ ‌تر مونتاژ می ‌شوند. مزیت اصلی آنها مقاومت در برابر رسوب، سهولت در تمیزکاری و نگهداری است که آنها را برای جریان‌ های با میزان بالای آلاینده های جامد مناسب می ‌کند. با این حال، سطح محیط موثر در فیلتر ممبران ارائه ‌شده توسط این غشاها نسبت به سایر ساختارها کمتر است.
•    ممبران لوله ‌ای (Tubular membranes): ممبران های لوله ای شامل محفظه ‌ای بیرونی با تعدادی عناصر غشایی لوله ‌ای شکل در داخل هستند. برای جریان‌ های با TSS یا TDS بالا و آلاینده های حاوی روغن مناسب ‌اند، زیرا به راحتی تمیز می ‌شوند و در برابر گرفتگی و فولینگ مقاوم هستند. نقطه ضعف اصلی آنها مساحت سطح کمتر نسبت به حجم است.
•   ممبران فیبر یا الیاف توخالی (Hollow fiber membranes): این نوع نبران مشابه غشاهای لوله ‌ای، اما با قطر عناصر کوچک‌ تر هستند که چگالی بالاتر و کارایی فیلتراسیون بیشتر را فراهم می ‌کند. این غشاها برای جریان ‌های با TSS یا TDS کم تا متوسط مناسب بوده و می ‌توانند در فشار پایین عمل کنند، با این حال، نسبت به گرفتگی و شکستگی حساس‌ هستند.
•    ممبران مارپیچی (Spiral-wound membranes): این نوع فیتر ها از لایه‌ های غشایی تشکیل شده ‌اند که به صورت مارپیچی به دور یک هسته سوراخ ‌دار پیچیده می شوند. این غشاها بیشترین سطح موثر فیلتر ممبران را نسبت به حجم ارائه می ‌دهند و برای جریان ‌هایی با ذرات ریز آلاینده مناسب ‌هستند. با این حال، تراکم بالای آنها باعث می‌ شود در برابر گرفتگی در جریان‌ های با ذرات ناخالصی بزرگ آسیب‌ پذیر باشند.

ویژگی های آب خوراک دستگاه تصفیه آب صنعتی

ویژگی‌ های آب خوراک دستگاه‌ های تصفیه آب صنعتی نقش مهمی در انتخاب فیلتر ممبران مناسب ایفا می ‌کند. برای مثال، در جریان‌ هایی با سطح بالای جامدات معلق (TSS)، ذرات معلق مانند شن، سیلت و میکروارگانیسم ‌ها می ‌توانند باعث انسداد غشا، کاهش جریان، و آسیب‌ دیدگی زودهنگام آن شوند. به همین دلیل، استفاده از روش‌ های پیش تصفیه مانند فیلتر شنی، فیلتر کارتریجی یا فرآیندهای لازم برای حذف جامدات اضافی ضروری است. همچنین، انتخاب غشاهایی با منافذ بزرگ ‌تر و ساختار بازتر مانند ممبران های لوله ‌ای یا صفحه ای می ‌تواند به کاهش گرفتگی و ساده‌ سازی فرآیند فیلتراسیون کمک کند. در مواردی که جریان حاوی ذرات ساینده مانند شن یا تکه ‌های فلزی باشد، استفاده از مواد مقاوم در برابر سایش مانند PVDF یا غشاهای سرامیکی توصیه می ‌شود.

علاوه بر این، ویژگی‌ هایی مانند ویسکوزیته و دمای آب خوراک نیز بر انتخاب ممبران تأثیرگذار هستند. برای مایعات غلیظ و ویسکوز مانند روغن ‌ها یا شربت ‌های قندی، نیاز به غشاهایی با منافذ بزرگ ‌تر و فشار عملیاتی بالاتر وجود دارد. همچنین، مواد غشایی باید با ترکیب شیمیایی جریان هماهنگ باشند؛ به‌ عنوان مثال، مواد آبدوست مانند PES برای جریان‌ های آبی و مواد آبگریز مانند PVDF برای جریان ‌های حاوی روغن یا حلال ‌های آلی مناسب ‌تر هستند. در دماهای بالا، غشاهای پلیمری معمول مانند PVDF و PES تنها تا حدود 300 درجه فارنهایت پایدارند، در حالی که برای دماهای بالاتر استفاده از غشاهای سرامیکی یا فلزی که تحمل حرارتی بیشتری دارند، توصیه می‌ شود. در نهایت می توان گفت که تطبیق ویژگی ‌های ممبران با شرایط آب خوراک کلید بهینه ‌سازی عملکرد سیستم تصفیه آب است.

کیفیت مورد نیاز آب تصفیه شده

کیفیت مورد نیاز آب تصفیه شده نیز در انتخاب ممبران صنعتی تأثیرگذار است. در صنایع مختلف، آب تصفیه شده می ‌تواند نیاز به ویژگی ‌های خاصی داشته باشد، مانند آب خالص برای استفاده در فرآیندهای تولید دارو یا آب با کیفیت مناسبی که برای استفاده در کشاورزی یا صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه، ممبران ‌هایی که برای تولید آب با کیفیت بالا و با خلوص بالا طراحی شده ‌اند، باید برای تأمین این نیازها انتخاب شوند. این امر می ‌تواند شامل استفاده از تکنولوژی ‌های خاص تصفیه مانند اسمز معکوس برای دستیابی به آب با کیفیت بالاتر باشد.

ریسایکل یا مقدار بازیافت آب دستگاه  تصفیه آب صنعتی

مقدار بازیافت آب یا ریسایکل آن در دستگاه ‌های تصفیه آب صنعتی، مستقیماً به کارایی و بهینه ‌سازی سیستم بستگی دارد. هنگامی که هدف تصفیه آب برای استفاده مجدد باشد، انتخاب ممبران ‌هایی با قابلیت بازیافت بالا ضروری است. این ممبران‌ ها باید بتوانند آب را به طور مؤثری از آلاینده‌ ها جدا کنند و در عین حال کمترین مقدار فاضلاب تولیدی را ایجاد نمایند.

 با این حال، بازیافت بالاتر می‌ تواند منجر به افزایش فشار اسمزی و همچنین افزایش احتمال رسوب ‌گذاری در سیستم شود. به همین دلیل، در طراحی سیستم تصفیه آب باید دقت ویژه ‌ای به تعادل میان میزان بازیافت و انتخاب نوع ممبران صورت گیرد تا از بروز مشکلاتی مانند افزایش فشار اسمزی و رسوب ‌گذاری جلوگیری شود. بنابراین، برای بهینه‌ سازی عملکرد سیستم، باید در نظر داشت که مقدار بازیافت و ویژگی ‌های ممبران به طور همزمان در فرآیند طراحی سیستم مدنظر قرار گیرند.

خدمات مشاوره و طراحی آرایه های غشایی در دستگاه تصفیه آب صنعتی 

خدمات مشاوره و طراحی آرایه‌ های غشایی در دستگاه‌ های تصفیه آب صنعتی شامل فرآیند پیچیده ‌ای از تحلیل نیازهای سیستم و انتخاب نوع ممبران و آرایش آن‌ ها به بهترین شکل ممکن است. این خدمات با بررسی دقیق ویژگی ‌های آب خوراک، دبی مورد نیاز و کیفیت آب تصفیه شده، به طراحی آرایه‌ های غشایی متناسب با نیاز خاص کاربر کمک می‌ کنند. در ابتدا، کارشناسان با تحلیل منابع خوراکی مانند آب چاه یا سطحی با ویژگی‌ های خاص (مانند SDI و TDS) شروع به بررسی و جمع ‌آوری اطلاعات پایه ‌ای می‌ کنند. این اطلاعات کمک می ‌کند تا نوع ممبران مناسب انتخاب شده و سیستم طراحی شود. 

پس از این مرحله، مشخصات جریان و تعداد پاس ‌ها تعیین می ‌شود. در این بخش، نوع جریان (جریان قالبی یا برگشتی) و میزان بازیافت سیستم باید به دقت محاسبه شود. پس از تعیین پارامترهای اولیه، انتخاب نوع المنت و محاسبه فلاکس طراحی به همراه تعداد المنت‌ ها و محفظه ‌های تحت فشار انجام می ‌شود. این فرآیند با استفاده از نرم ‌افزارهای شبیه‌ سازی دقیق تکمیل می ‌شود تا از کارایی و دقت طراحی اطمینان حاصل شود. برای دریافت مشاوره و خدمات طراحی آرایه های غشایی، مراجعه به فروشگاه ‌های معتبر مانند آبین می‌ تواند راهگشا باشد. آبین با تیم متخصص خود خدمات مشاوره ‌ای و طراحی اختصاصی را برای نصب آرایه ‌های غشایی در دستگاه ‌های تصفیه آب صنعتی ارائه می‌ دهد.