دستگاه تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب صنعتی (Industrial Water Treatment) شامل مجموعه ای از فرآیندها است که جریان آب با کیفیت مورد نیاز یک واحد صنعتی را تأمین می کند.

تصفیه آب در واحدهای صنعتی نقش مهمی در کاهش مخاطرات، خرابی دستگاه ها و هزینه های عملیاتی دارد. آب با کیفیت پایین می تواند موجب آسیب دیدن و خوردگی تجهیزات گران قیمت صنعتی، کاهش کیفیت محصولات و بسیاری مشکلات پر هزینه دیگر شود.

اگر به دنبال مطلبی جامع و مختصر برای آشنایی با تصفیه آب صنعتی، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی مورد استفاده در آن و همچنین دستگاه های تصفیه آب صنعتی هستید، این مقاله می تواند به شما کمک کند.

هدف تصفیه آب صنعتی

هدف از تصفیه آب در واحدهای صنعتی ممکن است یکی از دو مورد زیر باشد:

• تصفیه آب قبل از استفاده در فرآیندهای صنعتی برای مثال برای تأمین آب در گردش در بویلرها یا برج خنک کننده و …
• تصفیه آب بعد از استفاده در فرآیندهای صنعتی به منظور استفاده دوباره در همان واحد صنعتی یا حذف آلاینده های مضر قبل از رهاسازی آب در طبیعت یا فاضلاب

فرآیندهای تصفیه آب در صنعت

دستگاه ها و سیستم های مختلف تصفیه آب صنعتی بسته به نیاز و نوع سیستم، کار تصفیه آب را به روش های مختلفی انجام می دهند، ولی به طور کلی از روش های زیر برای تصفیه آب و حذف ناخالصی ها در یک سیستم تصفیه آب صنعتی استفاده می شود:

1- فیلتراسیون

آب ورودی به سیستم چه از یک منبع طبیعی تأمین شده باشد، چه از یک منبع صنعتی، معمولاً حاوی ذرات درشتی است که در صورت ورود به سیستم تصفیه می توانند سبب گرفتگی و اختلال در عملکرد سیستم شوند.

برای جدا سازی این ذرات جامد درشت، از صافی یا فیلترهای شنی، کربنی و … استفاده می شود. این فیلترها دارای حفره هایی هستند که آب از میان آن ها عبور می کند، ولی اجازه عبور ذرات بزرگ را نمی دهند و بدین ترتیب، به صورت مکانیکی ذرات درشت موجود در جریان آب را از آن حذف می کنند.

البته فیلترهای کربنی از طریق جذب شیمیایی و با استفاده از یک بستر متشکل از کربن فعال نیز، آلودگی ها و ناخالصی ها را جدا می کنند. این فیلترها در حذف کلر، رسوبات، ترکیبات ارگانیک فرار (VOC)، طعم و بو از آب مؤثر هستند.

2- اسمز معکوس (Reverse Osmosis) یا RO

یکی از بهترین و پرکاربردترین روش‌های تصفیه آب صنعتی روش اسمز معکوس است که به آن RO نیز گفته می‌شود. برای درک نحوه عملکرد فرآیند اسمز معکوس ابتدا باید فرآیند اسمز را شناخت.

هنگامی که آب با ناخالصی زیاد در یک سمت و آب با ناخالصی کم در سمت دیگر یک غشاء نیمه تراوا (semipermeable) قرار می‌گیرد، مولکول‌های آب در اثر اختلاف غلظت محلول در دو سمت غشاء از سمت رقیق به سمت بخش غلیظ حرکت می‌کنند.

غشاء نیمه تراوا اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد، ولی مولکول‌های ناخالصی امکان عبور از آن را ندارند. با حرکت مولکول‌های آب از سمت رقیق به غلیظ، سطح آب در سمت رقیق، پایین آمده و در سمت غلیظ بالاتر می‌رود، تا جایی که سیستم به تعادل رسیده و سطح آب در دو سمت غشاء ثابت شود.

در این وضعیت تعادلی، فشار آب در سمت محلول غلیظ بیشتر از فشار در سمت محلول رقیق خواهد بود. به اختلاف فشار دو سمت غشاء در این حالت، فشار اسمزی گفته می‌شود.

در فرآیند اسمز معکوس، آب ناخالص پشت یک غشاء نیمه تراوا تحت فشاری بالاتر از فشار اسمزی قرار می‌گیرد. با این کار، مولکول‌های آب از غشاء نیمه تراوا عبور می‌کنند، ولی مولکول‌های ناخالصی‌ها و آلاینده‌های موجود در آن در سمت پر فشار باقی می‌مانند. بدین ترتیب از معکوس فرآیند اسمز برای جداسازی ناخالصی‌ها از آب و تصفیه یا شیرین کردن آب استفاده می‌شود.

در روش RO تمام ناخالصی ها به غیر از هیدروژن و اکسیژن از آب جدا می شوند. سیستم های RO از جمله بهترین و کارآمدترین سیستم های تصفیه آب صنعتی هستند، چرا که این روش علاوه بر جداسازی ذرات نمک و سایر مواد معدنی موجود در آب، می تواند ارگانیزم های بیماری زایی چون باکتری ها و ویروس ها را نیز از آب جدا کند.

بیشتر بخوانید : قیمت دستگاه تصفیه آب

شکل زیر تصویر شماتیکی از یک ممبران دستگاه تصفیه آب RO صنعتی را نشان می دهد. در این ممبران ها آب به طور پیوسته و تحت فشار جریان پیدا می کند و با عبور از غشاء نیمه تراوا که به صورت استوانه ای پیچیده شده است، تصفیه می شود. آب تصفیه شده نیز به طور پیوسته جمع آوری شده و از سیستم خارج می شود.

3- یون زدایی (Deionization)

بیشتر ناخالصی های موجود در آب، ذرات جامد و نمک های محلول در آن هستند. در حالی که ذرات جامد را می توان با یک فیلتر مکانیکی ساده از آب جدا کرد، یکی از بهترین روش ها برای جداسازی نمک های محلول، روش یون زدایی شیمیایی است.

به فرآیند شیمیایی جداسازی ناخالصی های محلول یا یون ها از آب یون زدایی گفته می شود. ساده ترین روش یون زدایی، روش تبادل یونی است که در آن یون های موجود در آب با یون هایی دیگر جایگزین می شوند.

در یون زدایی به روش تبادل یونی کاتیون ها با یون های هیدروژن (H⁺) و آنیون ها با یون های هیدروکسید (OH^–) جایگزین می شوند. برای این کار از رزین های مصنوعی استفاده می شود که حامل یون های هیدروژن و هیدروکسید هستند. با عبور آب از این رزین ها، یون های مذکور آزاد شده و با یون های فلزات موجود در آب تعویض می شوند.

 این روش برای مواردی که غلظت ناخالصی ها در آب نسبتاً کم است کاربرد دارد. روش یون زدایی آبی با خلوص بالا تولید می کند، ولی در مورد آلاینده های ارگانیک اثرگذار نیست.

4- سختی زدایی (Softening)

منظور از سختی زدایی آب، حذف کلسیم و منیزیم محلول در آب است. کاهش سختی آب در صنعت برای جلوگیری از تشکیل رسوب و گرفتگی لوله ها در بویلرها، شیر آلات و سایر تجهیزات صنعتی دارای اهمیت است.

کاهش سختی آب با افزایش طول عمر فیلترها و تجهیزات و همچنین کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری، هزینه های واحد صنعتی را کاهش می دهد.

سختی زدایی به روش های مختلفی انجام می شود که روش تبادل یونی نیز یکی از آن هاست. در سختی زدایی به روش تبادل یونی، یون های کلسیم و منیزیم با یون های سدیم جایگزین می شوند. برای این کار از رزین های سختی گیر استفاده می شود.

یکی دیگر از روش های سختی زدایی آب، سختی زدایی به کمک آهک یا آهک زنی است. در این روش، مقداری محلول آب آهک به آب اضافه می شود تا PH آن افزایش یافته و حالت قلیایی پیدا کند.

با این کار کلسیم و تا حدی منیزیم موجود در آب به صورت رسوب از آن جدا می شوند. در این روش بر خلاف روش تبادل یونی که در آن یون های منیزیم و کلسیم با یون های سدیم جایگزین می شوند، هم یون های اضافه شده به آب همراه با آب آهک و هم یون های کلسیم و منیزیمی که از قبل در آب وجود داشتند از آن جدا می شوند.

دستگاه تصفیه آب صنعتی

معمولاً منظور از دستگاه تصفیه آب صنعتی دستگاه هایی است که کار تصفیه آب را بر پایه روش اسمز معکوس انجام می دهند و به همین دلیل به آن ها دستگاه ها یا سیستم های RO نیز گفته می شود. شکل زیر تصویر شماتیکی از یک دستگاه تصفیه آب صنعتی را نشان می دهد.

همان طور که در این شکل مشاهده می شود، یک سیستم تصفیه آب صنعتی علاوه بر واحد اسمز معکوس می تواند دارای بخش های دیگری نیز باشد. یکی از مهم ترین این قسمت ها، فیلتر های اولیه هستند که ممکن است از نوع فیلترهای شنی، کربنی و … باشند.

ذرات نسبتاً درشت تر موجود در آب ابتدا توسط این فیلترها از جریان آب جدا می شوند. در غیر این صورت، ذرات مذکور موجب گرفتگی غشاء یا ممبران سیستم اسمز معکوس می شوند. علاوه بر فیلترهای اولیه، یک دستگاه تصفیه آب صنعتی می تواند دارای قابلیت کلر زنی، سختی زدایی، گند زدایی و تنظیم PH نیز باشد.

در چه صنایعی از سیستم های تصفیه آب RO استفاده می شود؟

مهم ترین صنایعی که از سیستم های تصفیه آب صنعتی RO استفاده می کنند عبارتند از:

• کشاورزی
• داروسازی
• خودرو سازی
• هوافضا
• صنایع غذایی

راهنمای خرید دستگاه تصفیه آب صنعتی RO

هنگام انتخاب و خرید یک سیستم تصفیه آب صنعتی باید اطلاعات زیر را مد نظر قرار داد:

• دبی آب (معمولاً بر حسب متر مکعب در شبانه روز ارائه می شود)
• شاخص TDS (غلظت کل مواد جامد محلول در آب) و آنالیز آب ورودی. این اطلاعات برای انتخاب فرآیندهای پیش تصفیه مورد نیاز و جلوگیری از انسداد غشاء سیستم اسمز معکوس اهمیت دارد.
• آهن و منگنز باید قبل از ورود آب به بخش اسمز معکوس از آن جدا شوند
• ذرات جامد معلق در آب باید قبل از ورود به بخش اسمز معکوس از آب جدا شوند
• آب باید عاری از روغن و گریس باشد
• کلر باید از آب حذف شود
• مشخصات برقی دستگاه از جمله ولتاژ، تعداد فاز، فرکانس و …
• میزان مصرف انرژی
• ابعاد دستگاه و محل نصب آن

جمع بندی

تصفیه آب در واحدهای صنعتی از نظر بهبود کیفیت فرآیندها و محصولات و همچنین کاهش هزینه های تولید دارای اهمیت است. به همین دلیل استفاده از دستگاه ها و سیستم های تصفیه آب صنعتی در بسیاری از این واحدها امری ضروری است.

برای تصفیه آب از فرآیندهای مختلفی می توان استفاده کرد که مهمترین آن ها فیلتراسیون، اسمز معکوس، یون زدایی و سختی زدایی هستند. دستگاه های تصفیه آب صنعتی عموماً تصفیه آب را عمدتاً بر اساس روش اسمز معکوس انجام می دهند و به همین دلیل به نام دستگاه های تصفیه آب RO نیز شناخته می شوند.

البته یک سیستم کامل معمولاً علاوه بر بخش اسمز معکوس، دارای بخش های جانبی فیلتراسیون، سختی زدایی، کلر زنی، گند زدایی و … نیز هست.