تصفیه فاضلاب فرایندی است که در طی آن آب استفاده شده و آلوده با حذف آلاینده‌های موجود در آن می‌تواند دوباره مصرف شده یا بدون خطر در طبیعت رها شود. نوع روش و هزینه تصفیه فاضلاب بسته به نوع و مقدار آلاینده‌ها، می‌تواند متغیر باشد.
برای تصفیه آب‌ها و فاضلاب‌ها از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که در این بین روش اسمز معکوس از سایر روش‌ها آشناتر و مشهورتر است و می‌توان گفت اغلب افراد حداقل یکبار نام این روش را شنیده‌اند.
اسمز معکوس فرآیندی است که در آن آلاینده‌های موجود در فاضلاب‌ها مثل یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگ حذف شده و آب تمیز و قابل آشامیدنی بدست می‌آید. در این روش از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون غشاءی نیمه تراوا استفاده می‌شود. شکل ۱ شماتیک مراحل مختلف فرایند اسمز معکوس را نشان می‌دهد.
یکی از مهمترین فاکتورها در تصفیه فاضلاب به روش اسمز معکوس، فرایند پیش تصفیه است. در این فرآیند ابتدا لازم است قبل از ورود آب به داخل سیستم اصلی، مواد معلق ریز موجود در آب گرفته شوند. فرایند پیش تصفیه کمک می‌کند تا غشاءها دچار مشکلاتی همچون گرفتگی، رسوب گذاری و خوردگی شیمیایی نشوند.
تحقیقات نشان می‌دهد بیش از ۵۰ درصد مجموع هزینه یک واحد اسمز معکوس مربوط به هزینه سرمایه‌گذاری واحد پیش تصفیه است که می‌تواند بزرگ‌ترین متغیر در هزینه بهره‌برداری و عملکرد سیستم اسمز معکوس باشد.
منظور از سیستم پیش تصفیه فاضلاب، حذف مواد مضر موجود در داخل فاضلاب است که می‌تواند به تجهیزات تصفیه خانه آسیب برساند. در روش اسمز معکوس غشاءها در اثر تماس با مواد آلی یا مواد معلق جامد می‌توانند دچار گرفتگی یا رسوب گذاری شوند. به همین دلیل لازم است تا جامدات و مواد مضر حذف شود تا از صدمات احتمالی جلوگیری شود.
از طرف دیگر فشار کار پمپ‌ها در روش اسمز معکوس به میزان املاح موجود در آب بستگی دارد و هر چه TDS آب بالاتر باشد، فشار اسمزی بالاتر بوده و در نتیجه فشار کاری پمپ برای غلبه بر فشار اسمزی و جداسازی املاح از آب بیشتر خواهد شد .
از طرف دیگر انجام ندادن پیش تصفیه مناسب، باعث افزایش تعداد دفعات شستشوی غشاءها شده و می‌تواند عملکرد آنها از نظر میزان آبدهی و درصد عبور املاح و عمر غشاء را کاهش دهد. با افزایش تعداد دفعات شستشو، هزینه تامین مواد شیمیایی و و زمان خاموشی سیستم افزایش پیدا می‌کند.
پارامترهای موثر در انتخاب بهترین سیستم پیش تصفیه وابسته به کیفیت فاضلاب و نوع غشاء، شکل و ترکیب آن است. بنابراین فرایند به کار رفته در یک واحد پیش تصفیه به طور گسترده‌ای متغیر است.
عملیات پیش تصفیه به منظور کاهش مشکلات بهره‌برداری انجام می‌شود. مهمترین مشکلات پیش رو در روش اسمز معکوس عبارتند از:
۱ گرفتگی و رسوب
جامدات معلق عمده‌ترین مشکل فاضلاب‌های ورودی به سیستم اسمز معکوس هستند. این جامدات براساس اندازه و قابلیت ته نشین شدن، به دو دسته جامدات کلوییدی و غیرکلوییدی تقسیم می‌شوند.
جامدات کلوییدی قطری کوچک تر از ۱ میکرون دارند و طی عملیات ته نشینی حذف نمی‌شوند. جامدات غیرکلوییدی را در طی فرایندهای معمول ته نشینی و فیلتراسیون حذف می‌کنند.
برای حذف ذرات کلوییدی معمولا از سیستم‌های پیش تصفیه که فیلترهای ریزتر دارند استفاده می‌شود؛ روش‌های همچون غشاءهای میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون کم فشار.
۲ گرفتگی بیولوژیکی
یکی از مشکل‌ترین مسائل بهره‌برداری از سیستم‌های اسمز معکوس، رشد میکروب‌ها در سطح غشاء است. به رسوب ناشی از حضور و رشد میکروب‌ها، گرفتگی بیولوژیکی گفته می‌شود.
فاضلاب‌ها دارای دامنه گسترده‌ای از میکروب‌ها مثل باکتریا، پروتوزوا (تک یاختگان) و جلبک‌ها می‌باشند. این میکرو ارگانیسم‌ها به صورت مواد میکروبی تجمع یافته و در لجن و گل و لای موجود در سطح غشاء رشد کرده و باعث گرفتگی غشاء می‌شوند. نکته قابل توجه اینست که تجمع مواد میکروبی در سطح غشاء و رسوب‌گذاری ممکن است خارج کردن آنها را در ادامه بسیار مشکل و در برخی موارد حتی ناممکن کند.
یکی از موثرترین روش‌ها در کنترل بیولوژیکی کلرزنی است. در بسیاری از سیستم‌ها، به منظور کنترل رسوب‌گذاری، میزان باقیمانده کلر در آب ورودی به غشاءها را در حد ۱ میلی گرم در لیتر نگاه می‌دارند و در بعضی موارد به منظور تصفیه بیشتر این مقدار تا ۱۰ میلی گرم در لیتر نیز افزایش می‌یابد.
۳ رسوب گذاری
از آنجا که غشاءهای مورد استفاده در روش اسمز معکوس مانع از عبور نمک‌ها می‌شوند، غلظت نمک می‌تواند در سمت ورودی غشاء افزایش یابد. این امر موجب رسوب بعضی از نمک‌ها در سطح غشاء می‌شوند. رسوب‌گذاری غشاء زمانی اتفاق می افتد که مقادیر نمک‌های موجود در سمت ورودی بیش از حد حلالیت نمک در آب باشد.
هر نمک دارای مشخصات منحصر به فردی است که قابلیت تشکیل رسوب آن را تعیین می‌کند و نمک‌های با قابلیت انحلال کم، نسبت به رسوب گذاری در اسمز معکوس میل شدیدتری دارند.
اگر مقدار نمک بیش از حد انحلال آن باشد، انجام مراحل پیش تصفیه ضروری است. از جمله روش های کنترل رسوب می‌توان استفاده از بازدارنده‌های شیمیایی رسوب، عامل کمپلکس تنظیم کننده pH و نرم کردن آب ورودی برای کاهش مقدار یون‌های کلسیم و منیزیم نام برد.
۴ گرفتگی اسیدی
ترکیباتی همچون آهن، منگنز و سولفور در اثر ترکیب شدن با اکسیژن اکسید شده و درpH قلیایی بالا به صورت غیرمحلول و ژلاتینی در آمده و در سطح غشاء رسوب می‌کنند. در بعضی موارد می‌توان مواد اکسید شده را جدا کرده یا با کنترل pH و حذف اکسیژن، اکسیداسیون آنها را متوقف کرد.
روش و فناوری پیش تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس وابسته به نوع فاضلاب ورودی است. در انتخاب روش پیش تصفیه، علاوه بر تفاوت آنالیز شیمیایی فاضلاب، تفاوت و شرایط کیفیت فاضلاب در فصول و شرایط آب و هوایی مختلف نیز از اهمیت بالایی دارند.
روش‌های پیش تصفیه فاضلاب را می‌توان به صورت روش‌های شیمیایی، مکانیکی و یا ترکیبی از آنها طبقه‌بندی کرد. در ادامه روش‌های متداول مورد استفاده در سیستم‌های اسمز معکوس معرفی و شرح داده شده‌اند.
روش‌های شیمیایی مورد استفاده در پیش تصفیه فاضلاب‌ها را می‌توان به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
مهمترین روش‌های پیش تصفیه به صورت مکانیکی در جدول زیر آورده شده است.
اهدافی که در انتخاب روش مناسب پیش تصفیه در سیستم اسمز معکوس دنبال می‌شود عبارتند از:
شتاب دهنده واتک به عنوان مرکز تخصصی نوآوری و شتاب دهی در حوزه آب، بستری برای پرورش و تجاری سازی ایده‌های خلاقانه و نوآورانه حوزه آب می باشد.
منبع مقاله: http://watech.ir/types-of-wastewater-pretreatment/
