اولترافیلتراسیون (UF) یک فناوری غشایی است که با استفاده از غشا هایی با منافذ بسیار ریز (معمولاً در بازه ۰٫۰۱–۰٫۱ میکرون) می تواند باکتری ها، کلوئید ها، ذرات معلق و برخی ویروس ها را به طور مؤثری از آب حذف کند. در آزمایش های متعددی که توسط تیم مهندسی پاسارگاد صیام انجام شده، این سیستم قابلیت حذف و خالص سازی با درصد بسیار بالایی را دارد.
پیش تصفیه
در این مرحله، آب خام ورودی تحت یک سری فرایند های مکانیکی و شیمیایی پیش تصفیه قرار می گیرد تا از آسیب دیدن غشا جلوگیری شود.
این پیش تصفیه شامل:
✔ حذف ذرات بزرگ و معلق: استفاده از فیلتر های شنی، کربنی یا فیلتر های کارتریجی با اندازه منافذ بین ۵ تا ۱۰ میکرون.
✔ تنظیم pH و افزودن مواد شیمیایی ضد رسوب: برای جلوگیری از رسوب گذاری مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم روی سطح غشا.
✔ کلرزدایی یا اکسیداسیون کنترل شده: در صورت نیاز، با استفاده از این روش، اثر کلر که می تواند غشا های اولترافیلتراسیون را تخریب کند، خنثی می شود.
اعمال فشار و عبور از غشا
✔ فشار عملیاتی: معمولاً بین ۲ تا ۷ بار برای آب های شیرین و ۴ تا ۱۰ بار برای آب های با شوری متوسط، تا هدایت آب به سمت غشا با حداقل انرژی و بیشترین راندمان صورت گیرد.
✔ تفکیک ذرات و میکروارگانیسم ها: ذرات معلق بزرگ تر از اندازه روزنه غشا (۰.۰۱ تا ۰.۱ میکرون) حذف می شوند. این ذرات شامل باکتری ها، ویروس ها، مواد کلوئیدی و ذرات ریز معلق است.
این مرحله اساس جدا سازی میکروبی و ذرات معلق از جریان اصلی آب را فراهم می کند و کیفیت آب تولیدی را تعیین می کند.
جمع آوری و مدیریت پساب
✔ آب خروجی: آب تصفیه شده از غشا عبور کرده و وارد مخازن جمع آوری می شود. کیفیت آب معمولاً شامل حذف ۹۵–۹۹٪ ذرات معلق و باکتری ها است.
✔ پساب: جریان تغلیظ شده شامل ذرات و میکروارگانیسم ها، با جریان برگشتی یا دفع دوره ای از سیستم خارج می شود. مدیریت مناسب پساب برای جلوگیری از گرفتگی غشا و کاهش رسوب گذاری ضروری است.
شست و شوی معکوس
✔ هدف: جلوگیری از تجمع ذرات روی سطح غشا و حفظ راندمان سیستم.
✔ روش: جریان آب خام با فشار بالا به سمت معکوس از غشا عبور می کند تا ذرات و رسوبات حذف شوند.
✔ فرکانس: بسته به کیفیت آب ورودی، معمولاً هر ۱۵–۶۰ دقیقه یکبار انجام می شود.
شست و شوی شیمیایی
✔ زمان: زمانی که شست و شوی معکوس عادی کافی نباشد.
✔ مواد: محلول های اسیدی برای حذف رسوبات معدنی، محلول های قلیایی برای حذف رسوبات آلی و زیستی.
✔ کنترل: استفاده از سنسور های جریان و فشار برای تعیین نیاز به شست و شوی شیمیایی و مدت زمان آن.
✔ هدف: بازیابی کامل ظرفیت غشا و جلوگیری از کاهش راندمان سیستم.
این مرحله حیاتی است زیرا تجمع آلودگی ها و رسوبات می تواند، ۳۰ تا ۴۰٪ راندمان سیستم را کاهش دهد.
نظارت و راه اندازی مجدد
✔ کنترل کیفیت: اندازه گیری فشار، جریان آب، کیفیت آب و هدایت الکتریکی.
✔ تنظیم فشار و دبی: برای بهینه سازی عملکرد غشا و جلوگیری از آسیب مکانیکی.
✔ راه اندازی مجدد: پس از شست و شوی شیمیایی یا نگهداری، سیستم به صورت مرحله ای راه اندازی می شود و عملکرد آن تحت نظارت دقیق قرار می گیرد.
جمع بندی
فرایند اولترافیلتراسیون یک سیستم غشایی دقیق و حساس است که با مراحل پیش تصفیه، فیلتراسیون تحت فشار، جمع آوری آب تصفیه شده، مدیریت پساب، شست و شوی معکوس و شست و شوی شیمیایی، توانایی تولید آب با کیفیت بسیار بالا را دارد. دستگاه اولترافیلتراسیون به عنوان پیش تصفیه برای RO، در صنایع دارویی، غذایی، آب شرب و تصفیه فاضلاب صنعتی، نقش کلیدی در حفاظت از غشا های حساس و کاهش مصرف انرژی دارد. به دلیل پیچیدگی فرایند و حساسیت غشا ها، طراحی، نگهداری و پایش مستمر سیستم برای حفظ عملکرد بهینه الزامی است.
