اولترافیلتراسیون (Ultrafiltration) چیست؟

اولترافيلتراسيون (Ultrafiltration)، یک فرایند غشایی جهت تصفیه خانه آب با قابلیت حذف ذرات معلق، مواد کلوئیدی، باكتريها، ويروسها، پاتوژنهاي موجود، جهت توليد آب با خلوص بالا و SDI پايين مي باشد. اولترافیلتراسیون، یکی از روش های جداسازی ترکیبات نامطلوب از یک سیال می باشد که این تکنولوژی برای حذف ذرات معلق، باكتريها، ويروسها، اندوتوكسين و ديگر میکروارگانیزم های بیماری­زای موجود در آب و فاضلاب، کاربرد دارد. در واقع این سیستم، ذرات معلق به قطر 0/03 میکرون و بزرگتر را از محلول جدا می کند.

غشاء های اولترافیلتراسیون قادر به حذف ذرات بزرگتر از mµ 0.005 می باشند. اندازه منافذ غشاء در فرایند اولتراسیون حدود 0/015 الی 8 نانومتر بوده و اختلاف فشار اعمال شده در این سیستم بین 0/5 الی 10 بار می باشد . حذف ذرات در اولترافیلتراسیون به میزان کمی به بار الکتریکی ذره و تا حد زیادی به سایز ذره بستگی دارد. غشاء اولترافیلتراسیون جهت جداسازی و خالص سازی رنگهای کلوئیدی از پسابهای صنعتی، پروتئینها، جداسازی لیگنین (Lignin) در کاغذسازی، بعضی از محلولهای کلوئیدی، جداسازی روغن از پساب، تغلیظ پروتئین شیر و مشتقات آن، خالص سازی خون، تصفیه و شفاف سازی آبمیوه و کلاً موادی که وزن مولکولی آنها بیشتر از 1000 دالتون است به کار می رود. اولترافیلتراسیون معمولاً در جداسازی جریان مواد آلی مؤثر نمی باشد.

نیروی محرکه این فرآیند، اختلاف فشار می باشد. در طي اين فرايند، جريان سيال ورودي بصورت مماسي از سطح ممبران عبور داده شده و به دو فاز آب تصفیه شده (Permeate) و آب تغلیظ یا پساب (Concentrate) تقسیم می­شود، سپس آب تغليظ شده وارد لوله اصلي پساب و آب تصفيه شده جهت ضدعفوني نهائي به مخزن ذخيره هدايت مي شود.

فشار عملکردی سیستم های اولترافیلتراسیون، 0.2 تا 7 بار بوده و بدلیل اتومات بودن، نیاز به اپراتوری کمی دارد. مدول های اولترافیلتراسیون از ممبران های بسیار مستحکم hollow fiber ساخته می شوند که دارای ویژگی های زیر می باشند:

- دارای منافذ با قطر اسمی 0.03 میکرون برای حذف باکتری ها، ویروس ها و ذرات کلوئیدی

- دارای لوله های توخالی پلیمری PVDF برای استحکام بالا و مقاومت در برابر مواد شیمیایی

- دارای فیبرهای PVDF آب دوست، جهت شست و شوی آسان و ترشوندگی که به عملکرد طولانی مدت، کمک می کند.

- دارای هوزینگ های U-PVC که نیاز به پرشر وسل را مرتفع کرده و مقاوم به اشعه UV هستند.

در شکل زیر، نمایی از تصویر میکروسکوپی غشاء فیبر توخالی مشاهده می شود:

فرآیند کلی اولترافیلتراسیون بدین صورت است که آب ناخالص توسط یک پمپ وارد فیلترهای میکرونی و سپس ممبران UF شده و بعد از خروج از ممبران UF، مواد شیمیایی مورد نیاز به آن تزریق می شود.

كاربرد سيستم اولترافيلتراسيون (UF):

1-حذف روغنی / نفت از آب / پساب صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بخصوص روغن موجود در سیکل آب برگشتی

2- بکارگیری به عنوان پیش تصفیه سیستمهای Ro و NF در صنایع

3- پیش تصفیه سیستمهای آب شیرین کن دریایی جهت حذف مواد معلق، کشند قرمز (Red tide)، و جلوگیری از ورود روغن و لکه های نفتی ناشی از حوادث دریایی نظیر لکه های نفتی (Oil Spill)

4- گندزدائی و زلال سازی آب آشامیدنی

5- به کارگیری به صورت مستغرق جهت تصفیه فاضلاب در روشهایی نظیر بیور آکتورغشایی (MBR)

6- حذف آنزیمها، هورمونها، آلبومین ها، انسولین و آمینواسیدها در فرایندهای صنایع دارویی و داروسازی

7- صنایع تولید نوشیدنی

8- صنایع نساجی

9- بازیافت آب تبرید

مزاياي استفاده از سيستمهاي اولترافيلتراسيون:

- نرخ پايين گرفتگي ممبرانها

- قابليت شستشوي معكوس جهت بهبود عملكرد سيستم

- افزایش طول عمر ممبرانهاي سيستم RO به سبب کاهش ميزان بالاي ذرات ورودی به سيستم

- تأمين آب با كيفيت بالا با كمترين انرژي

- سرعت جریان بالاو مقاومت در برابر آلودگی

- عملكرد موثر فيلتراسيون در حذف مواد معلق، پاتوژنها، ميكروارگانيسمها، باكتريها، ويروسها و ذرات كلوئيدي

- مقاومت بالا در برابر حرارت، مواد شيميايي و عوامل اكسيد كننده

با روش اولترافیلتراسیون آب چه مواد و آلاینده‌هایی از داخل آب حذف می‌شوند؟

اندوتوکسین‌ها و مواد سمی که در مسیر آب و فعالیت‌های شیمیایی داخل آب تولید می‌شوند.

پلاستیک‌ها که معمولا از داخل مسیر ورودی تصفیه آب صنعتی وارد آب می‌شوند.

پروتئین‌ها (آب نباید حاوی پروتئین باشد وگرنه مزه و طعم بدی خواهد داشت.

سیلیکا و ترکیباتی که در مسیر لوله‌کشی وارد آب می‌شوند.

لای و لجن و ذرات معلق

دوده و موادی نظیر کربن دی‌اکسید که از طریق هوا وارد آب می‌شوند.

ویروس‌ها و باکتری‌هایی که اندازه‌ی بزرگتری دارند.

آرسنیک،بنزن،کلر،آفت‌کش‌ها،گرد و خاک

استفاده از اولترافیلتراسیون UF در اسمز معکوس

اسمز معکوس که یکی از روش های بسیار کاربردی در تصفیه آب می باشد، با غشای نیمه تراوا عمل میکند. در بسیاری از مواقع می توان از اولترافیلتراسیون در مرحله پیش تصفیه استفاده نمود تا حجم زیادی از آلودگی ها، مواد آلی و مواد ذائد از آب حذف شده و در نتیجه فیلتر و ممبران اسمز معکوس عمر بیشتری پیدا خواهد کرد. علاوه براین، استفاده از UF باعث میشود تا نیازی به اضافه کردن کلر یا ازن به آب نباشد و در نتیجه از سوراخ شدگی فیلتر RO جلوگیری میشود.